WO2025068396A1 - Disposable fluid-conducting assembly, method for producing the disposable fluid-conducting assembly, microfluidic device comprising disposable fluid-conducting assembly, and biomarker detection device - Google Patents
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Definitions
- Disposable fluid guide assembly method for producing the disposable fluid guide assembly, microfluidic device with disposable fluid guide assembly and biomarker detection device
- the invention relates to a disposable fluid guide assembly, a method for producing the disposable fluid guide assembly, a microfluidic device comprising the disposable fluid guide assembly, and a biomarker detection device comprising the microfluidic device.
- Alzheimer's disease or Alzheimer's disease (hereafter referred to as Alzheimer's), is a currently incurable, neurodegenerative disease in which nerve cells in the brain steadily die, leading to personality and behavioral changes in those affected as the disease progresses. Millions of people worldwide are affected by Alzheimer's disease.
- Alzheimer's An early diagnosis of Alzheimer's is particularly important for the course of the disease, as although Alzheimer's is not yet curable, its steady progression can be slowed with early treatment. The earlier treatment is started, the more beneficial it is. Early and reliable diagnosis therefore represents a key challenge in diagnostic medical technology in order to be able to intervene in a timely manner and slow the progression of the disease. Prediagnostic methods play a special role in this regard, as they can be used to predict the risk of a clinical Alzheimer's diagnosis in advance, allowing therapeutic measures to be initiated even before the clinical onset with symptoms of the disease.
- misfolded ß-amyloid (Aß) peptides for example, in the blood plasma of test subjects, is a sign of possible Alzheimer's disease and can be an important indicator for Alzheimer's risk prognosis.
- the misfolded ß-amyloid (Aß) peptide represents a candidate biomarker peptide that can be used as a biomarker in prediagnostic methods.
- ELISA enzyme-linked immunosorbent assays
- SPR surface plasmon resonance spectroscopy
- sFIDA surface-based fluorescence intensity distribution analysis
- immunoassay Another method in the field of protein diagnostics is the immuno-infrared sensor assay (hereinafter referred to as immunoassay), which allows direct measurement of misfolded ß-amyloid (Aß) peptides in body fluids such as blood, blood plasma, blood serum or cerebrospinal fluid without prior isolation and preparation of candidate biomarker peptides.
- body fluids such as blood, blood plasma, blood serum or cerebrospinal fluid without prior isolation and preparation of candidate biomarker peptides.
- Such an immunoassay is disclosed, for example, in US 2020 / 0 141 866 A1.
- the immunoassay described is particularly concerned with the protein diagnostics of misfolded amyloid-ß (Aß) peptides for the risk prognosis of Alzheimer's disease.
- the basic principle of the method is to attach a antibody, which in turn can specifically bind candidate biomarker peptides based on (Aß) structures.
- a sensor crystal for example an ATR (attenuated total reflection) sensor crystal such as a germanium or silicon single crystal
- the silane- or thiol-linker-containing conditioning fluids is surface-treated with the silane- or thiol-linker-containing conditioning fluids.
- the sensor surface is surface-treated with an antibody-containing conditioning fluid.
- the sensor is then surface-treated with a sample fluid from a test subject, for example blood plasma, blood, or blood serum, whereby candidate biomarker peptides based on (Aß) structures bind to the antibody-coated sensor surface.
- the measuring step this is irradiated with an IR laser, which passes through the sensor through multiple internal total reaction and records an IR spectrum of the candidate biomarker peptides based on (Aß) structures bound to the sensor surface of the sensor element.
- the IR spectrum recorded by the bound candidate biomarkers is then evaluated, for example by quantifying the shift of the IR bands of the candidate biomarker peptides based on (Aß) structures with comparative measurements, in order to make a risk prediction about the possible onset of Alzheimer's disease with respect to the sample under investigation.
- known immunoassays are based on a flow cell that has a fluid port at each of its opposite ends. Fluid ports are fluidically connected to a common reservoir, so that the sample to be examined is pumped via a peristaltic pump along a circuit between the flow cell and the reservoir.
- flow cells are costly and require complex preparation. Therefore, time-efficient throughput of larger sample volumes is not possible, and analysis is limited to individual samples.
- peristaltic pump also increases the risk of sample fluid contamination. To avoid this, it is necessary to regularly clean the peristaltic pump, for example, by autoclaving it, to prevent cross-contamination between different sample fluids.
- Parkinson's disease and amyotrophic lateral sclerosis should also be able to be predicted early by analyzing specific protein defects in the blood.
- the invention is therefore intended to encompass, among other things, a device and a method for conditioning sensor elements and analyzing protein defects using the sensor elements for these diseases, i.e., more generally, for preparing and performing an analysis of protein defects.
- the object of the present invention is to provide a disposable fluid guide assembly, a method for producing the disposable Fluid guide assembly, a microfluidic device with the disposable fluid guide assembly and a biomarker detection device, for example a protein defect diagnostic device, with the microfluidic device, with which at least one disadvantage known from the prior art is overcome.
- the disposable fluid guide assembly for a microfluidic device for detecting molecular biomarkers in a body fluid sample comprises a lower part with a fluid side and an opposite lower side, and an upper part with an upper side and an opposite pneumatic side adjacent to the fluid side of the lower part.
- the upper part on the pneumatic side and the lower part on the fluid side each have a plurality of channels formed by grooves.
- the disposable fluid guide assembly provides at least one sealing element that fluidically separates pneumatic channels in the upper part, arranged opposite one another between the fluid side and the pneumatic side, from fluid channels in the lower part.
- An interaction chamber open to the lower side is formed in the lower part and can be closed by a sensor element attachable to the lower side and preferably flush with the lower side.
- a sensor element attachable to the lower side and preferably flush with the lower side Between the pneumatic side and the fluid side, diaphragm valves are formed by the sealing element or other sealing elements, via which fluid channels leading to and away from the interaction chamber can be opened and closed.
- the invention is based on the idea of providing a fluid guide assembly designed for single use in a microfluidic device for sample application of a body fluid to a sensor element for biomarker detection, for example, protein defect diagnosis, and/or for conditioning a sensor element for biomarker detection.
- all valves that do not come into direct contact with the sample are located in the device but outside the disposable fluid guide assembly in order to have as few complex parts as possible in the disposable fluid guide assembly.
- the design with an upper part, a lower part, and an intermediate sealing element represents a particularly efficient and compact fluid guide.
- the sealing element provides a sealing effect between the upper and lower parts and also a control effect that can be used to switch a fluid in the fluid channels.
- the introduction of diaphragm valves into the disposable fluid guide assembly shifts the complexity of the fluid guide from a microfluidic device to the disposable fluid guide assembly, thereby streamlining the periphery of the disposable fluid guide assembly.
- This also works synergistically with the disposable functionality of the fluid guide assembly, as the diaphragm valves contaminated with sample fluid can be disposed of after the sample fluid has passed through. This eliminates the need to clean the fluid control system, and the disposable fluid guide assembly enables higher sample throughput without time-consuming cleaning steps.
- the upper and lower parts can also be easily manufactured from plastic, e.g., by injection molding.
- the design of the interaction chamber is particularly advantageous because it is constructed in such a way that it can be sealed fluid-tight from the outside by the sensor element without the need for additional components.
- the sensor element thus already forms a kind of lid for the interaction chamber.
- top and bottom are not to be interpreted in a restrictive sense, but merely serve to distinguish the Sides and alignment of the upper and lower parts relative to each other.
- the upper part is preferably inserted into a microfluidic device with its upper side facing upwards.
- the upper and lower parts can each be formed as a single piece or assembled from multiple parts.
- interaction chamber refers to a chamber in which at least one fluid flowing through the fluid channels can be brought into contact with the sensor element in order to interact with the surface of the sensor element.
- chamber is not intended to be restrictive; it can also refer to a chamber section, a channel, or a channel portion that is open and engageable with a sensor element. In this respect, at least the application of a sample of a body fluid to the surface of the sensor element takes place in the interaction chamber.
- body fluid is understood to mean a fluid obtained from a human or animal body, in particular a fluid obtained from a human body.
- body fluids include blood, a blood component such as blood plasma or blood serum, lymph, cerebrospinal fluid, intestinal fluid, eye fluid, lung fluid, saliva, and urine.
- the body fluid can be, for example, blood, blood plasma, blood serum, or cerebrospinal fluid, also known as cerebrospinal fluid or spinal fluid.
- body fluid sample refers to a sample fluid from a subject that is to be tested for a biomarker. Furthermore, the terms “body fluid sample” and “sample fluid” are used synonymously.
- a body fluid sample may be a blood sample, i.e. a sample in which the body fluid includes or is blood plasma, blood or blood serum or, more generally, processed blood.
- a “biomarker” is a molecular biomarker.
- the biomarker can be, for example, a protein, a protein complex, a peptide, an antibody, a cell such as a tumor cell, a nucleic acid, an aptamer, or a mixture thereof.
- the biomarker can be a candidate biomarker peptide or a candidate biomarker protein that undergoes conformational transitions associated with disease progression, for example, an amyloidogenic peptide or a peptide with a characteristic secondary structure composition dependent on the health state.
- biomarker detection enabled by the microfluidic device represents a protein defect diagnosis.
- biomarkers are ß-amyloid (Aß) peptides and tau protein (associated with Alzheimer's disease), alpha-synuclein (associated with Parkinson's disease), prion protein (associated with Creutzfeldt-Jakob disease) or huntingtin protein (associated with Huntington's disease), TDP-43 (associated with amyotrophic lateral sclerosis, ALS) and islet amyloid polypeptide (hIAPP) (associated with diabetes).
- Aß ß-amyloid
- tau protein associated with Alzheimer's disease
- alpha-synuclein associated with Parkinson's disease
- prion protein associated with Creutzfeldt-Jakob disease
- huntingtin protein associated with Huntington's disease
- TDP-43 associated with amyotrophic lateral sclerosis, ALS
- hIAPP islet amyloid polypeptide
- the microfluidic device is a device for applying a blood sample to the sensor element for a protein defect diagnosis and/or for conditioning the sensor element for a protein defect diagnosis.
- blood sample also includes blood plasma and blood that has already been treated or processed.
- the conditioning i.e. the surface treatment of the sensor element surface with a linker-containing or antibody-containing conditioning fluid, as well as the measurement process on the sensor element surface can be carried out in the interaction chamber.
- the interaction chamber can have any shape and geometry. However, it is preferred that the interaction chamber has a larger cross-section, at least in one direction, compared to the other channels in the disposable fluid guide assembly in order to slow the fluid flow and allow the fluid to interact with the sensor element for a longer time.
- a “sensor element” refers to any sensor element suitable for protein diagnostics using FTIR spectroscopy.
- a “channel” or “fluid channel” refers to a tubular connection designed to carry a fluid.
- the term “channel” or “fluid channel” can also refer to a channel section.
- fluid and “fluid” used in this application refer exclusively to liquids.
- the conditioning fluid can be selected from the group consisting of distilled water, isopropanol, rinsing fluid, PDS, NaPi, MEA, antibody fluid, TBS, various linker fluids, such as linkers based on silanes or thiol ethers, and Tbd.
- the upper part has pneumatic channels opening at the top, which end at associated diaphragm valves in order to switch them.
- Pneumatic channels represent a simple design for fluidly connecting and switching the top of the upper part with the diaphragm valves located inside the one-way fluid guide assembly.
- the pneumatic channels can extend vertically and without interruption through the upper part to the diaphragm.
- the pneumatic channels can have differently shaped sections that form a common pneumatic channel that connects the diaphragm valve to the top of the upper part.
- the pneumatic channels can all have the same shape or be shaped independently of one another.
- the lower part has fluid channels opening at the bottom and leading to opposite ends of the interaction chamber, which form media channels for the flow of medium for conditioning the surface.
- the term “medium” refers to a conditioning fluid or a fluid that is necessary for the conditioning process, i.e. for preparing the sensor element surface for sample application.
- Media channels represent a simple design for fluidically connecting the interaction chamber to the outside of the lower part. Furthermore, the opening of the media channels on the underside of the lower part ensures particularly bubble-free introduction of medium into the disposable fluid guide assembly. The occurrence of bubbles or air-fluid turbulence in the fluid channels of the disposable fluid guide assembly is undesirable, as these can lead to an irregular fluid flow and thus impair the connected sensors for monitoring the fluid flow.
- the disposable fluid guide assembly is designed to precondition a sensor in the interaction chamber for sample application, i.e., to condition it with at least one medium. This eliminates the need to condition the sensor element outside the disposable fluid guide assembly using a separate device.
- the interaction chamber thus fulfills a dual function, making the disposable fluid guide assembly particularly space-saving.
- sensor windows are provided in the upper or lower part, which extend adjacent to the opposite ends up close to the fluid channels.
- the sensor windows provide a clear view of the fluid channels leading to and from the interaction chamber, allowing fluid flow in these channels to be optically monitored. For example, bubbles or a gas or fluid front can be detected via the sensor windows.
- the sensor windows can have any geometry, as long as they allow a fluid flow through the fluid channels to be visible to the outside. Therefore, the term "close” means that the sensor windows are Depending on the optical density of the upper and lower parts, they extend from the top and/or the bottom to the fluid channels until they are optically accessible for a sensor system.
- Media channels can open at the opposite ends of the interaction chamber, each leading to a media connection in an outer surface of the upper or lower part.
- the chamber can be completely permeated by a medium conveyed in the media channels along a longitudinal direction. This allows a sensor element inserted into the interaction chamber to be brought into particularly uniform contact with the medium conveyed in the media channels.
- a further aspect of the invention provides that the upper part has at least one first sample receptacle on the upper side, which is fluidically connected to a fluid channel designed as a sample channel, which can be selectively connected to the interaction chamber via a diaphragm valve.
- the disposable fluid guide assembly contains an integrated sample receptacle.
- the interaction of the sample with the sensor element and the necessary fluid flow are limited to the disposable fluid guide assembly. Accordingly, cleaning of peripheral devices is eliminated, as the disposable fluid guide assembly can be disposed of together with the sample receptacle after a single sample run. This ensures particularly low-contamination work.
- the sample receptacle refers to a section of the disposable fluid guide assembly that acts as an inlet through which samples can be introduced into the sample channels so that they can pass through the fluid channels into the interaction chamber.
- the sample holder may have the form of a chamber or a molded container into which the samples can be inserted.
- a container forming a sample receptacle, structurally separate from the upper and lower parts, can be provided, attached to the upper or lower parts.
- This container is fluidically connected to a fluid channel designed as a sample channel in the disposable fluid guide assembly, which can be selectively connected to the interaction chamber via a diaphragm valve.
- blood sample refers to the sample fluid of a subject to be tested for candidate biomarkers that may indicate a later diagnosis of Alzheimer's disease or another neurodegenerative disease.
- the blood sample may include, for example, blood plasma, cerebrospinal fluid, blood or blood serum, or, more generally, processed blood.
- sample fluid refers synonymously.
- a further aspect of the invention provides that the sample receptacle is formed by a cavity, i.e. a chamber, in the upper part and an adjoining cavity, i.e. a chamber, in the lower part and the sample channel extends from the cavity in the lower part.
- the sample holder design described here creates a fluidic connection from the upper part via the lower part to the interaction chamber located therein.
- the sample can be easily introduced into the disposable fluid guide assembly from above, i.e., viewed from the top. This particularly simplifies the handling and introduction of the sample liquid, as this is often still manually pipetted into the sample holder.
- the sample can be introduced spatially separately from the media, which are preferably introduced into the fluid guide assembly via the underside of the lower part, thus ensuring low-contamination fluid guidance and introduction.
- a second sample receptacle is formed in the upper part, which is fluidically connected to the interaction chamber and the first sample receptacle via a sample channel.
- the second sample receptacle can alternatively be designed as a separate container that is fluidically coupled to the upper part or the lower part. This arrangement allows sample fluid to flow from the first sample receptacle through the first sample channel into the interaction chamber, then into the second sample channel into the second sample receptacle, and vice versa.
- one sample receptacle can serve as the initial reservoir, and the other as the receiving reservoir after passing through the interaction chamber.
- the second sample receptacle is arranged as a mirror image of the first sample receptacle with respect to the interaction chamber, i.e., on opposite sides of the interaction chambers.
- Mirror image does not mean that the distances to a fictitious mirror axis must be exactly the same, but rather that the blood sample receptacles are arranged largely symmetrically and opposite each other on opposite sides of the interaction chambers, or, in the case of a row of interaction chambers, on opposite sides of this row.
- the samples can be introduced into their assigned interaction chamber reproducibly and with the same flow velocity.
- sample receptacles each have an opening for applying overpressure and negative pressure or overpressure and ambient pressure.
- the opening forming the sample inlet can be sealed in a gas-permeable and liquid-tight manner by a membrane element and/or a lid.
- the membrane element is designed as a hydrophobic, gas-permeable membrane film to allow the sample receptacle to be subjected to positive and negative pressure, or to positive and ambient pressure, via the membrane element.
- a sample contained therein can be pumped contactlessly from the sample receptacle into the interaction chamber.
- the opening forming the sample inlet can be sealed by a plug of a lid extending into the opening, together with a membrane element that seals a hole in the lid in a gas-permeable and liquid-tight manner.
- the larger sample inlet facilitates the filling of liquid, while the smaller hole in the lid allows the application of positive or negative pressure without allowing liquid to escape.
- the membrane element can be adjacent to one end of the lid, with the lid being formed as a sealing profile on its end facing away from the sample inlet. This design works synergistically with the mirror-image design of the sample receptacles.
- a sample fluid can be pumped back and forth between the two sample receptacles. This easily improves the efficiency of sample application to a sensor element coated with an antibody.
- the back-and-forth pumping ensures a constant fluid flow within the interaction chamber, ensuring that sample fluid is always brought into contact with the antibody-coated surface of the sensor element, significantly reducing the required sample volume.
- the at least one separate container which forms a sample receptacle, can be fluid-tightly coupled to the upper or lower part by a screw or snap-in connection.
- the container does not have to be designed for a body fluid sample; it can also be designed for other fluids, such as conditioning fluid, rinsing fluid, or as a disposal container for the fluids.
- a further aspect of the invention provides that the sample channel and the media channel are combined at an interface to form a common fluid channel, wherein a diaphragm valve is located at the interface, which controls the inflow of the sample liquid or medium into the common fluid channel
- a diaphragm valve is located at the interface, which controls the inflow of the sample liquid or medium into the common fluid channel
- media channels open, each of which in turn opens into a media connection on an outer surface of the upper or lower part.
- the shared fluid channel significantly reduces the number of channels required within the disposable fluid guide assembly, saving space and simplifying the design of the interaction chamber.
- the single inlet and sample intake outlet of the interaction chamber can also be optimally positioned.
- the provided interface offers the possibility of controlling the flow of the sample from the respective sample channel and of the desired medium via the media channel into the interaction chamber. Accordingly, the interface allows for easy fluid separation of the sample channels and the fluid channels, thus preventing mixing of the sample fluid and the conditioning fluid, as well as preventing the flow of conditioning fluid into the sample receptacle.
- a common fluid channel ends at the opposite ends of the interaction chamber, which then splits into a media channel and a sample channel, wherein a diaphragm valve is provided at each interface in the media channel.
- a further aspect of the invention provides that the sample channel forms a riser toward the interface, which is surrounded by the valve seat.
- the media channel splits into two subchannels and runs around opposite sides of the riser.
- the subchannels reunite downstream of the riser to form the interaction chamber.
- the A sealing element acts as a diaphragm valve on the valve seat, closing off the riser of the sample channel and thus fluidically separating it from the two sub-channels.
- Actuating the diaphragm valve at the interface causes the diaphragm to lift upwards from the valve seat toward the upper section, exposing the riser, which is then fluidically connected to the two surrounding sub-channels.
- the valve is thus opened, establishing a fluidic connection between the sample channel and the interaction chamber. Whether the valve is closed or open, the media channel, which splits into two sub-channels, remains fluidically connected to the interaction chamber.
- a further aspect of the invention provides that the riser is formed by a sleeve-shaped extension which has a gusset-shaped nose on opposite sides to the respective branching point of the sub-channels, which delimits the sub-channels in sections.
- the gusset-shaped contour divides and joins the media channel with minimal dead space.
- a contour that is as dead space-free as possible prevents fluid from remaining in a dead space at the interface when the valve is actuated, thus contaminating the diaphragm valve for the next fluid.
- the sample channel has a throttle section with a reduced cross-section, in particular an elongated throttle section between the sample receptacle and an interface to the media channel.
- the throttle section Due to the throttle section, increased pressure is necessary to move a sample fluid through the sample channel and the adjacent channels. This simplifies fluid flow, as typically only small volumes of sample fluid need to be moved, which are only subjected to a slight overpressure or underpressure in order to be pumped through the sample channels. However, low pressures are difficult to control. Therefore, the pressure in the sample channels can be "artificially" increased by the throttle section, making the applied pressure easier to control.
- the throttle section also equalizes flow differences outside the section due to different channel lengths.
- the throttle section preferably has a Cross-section that is 50-95% smaller than the smallest cross-section outside the throttle section.
- interaction chambers in particular arranged in parallel, are provided on the underside, into which separate membrane valve-controlled fluid channels open at opposite ends.
- the plurality of parallel arranged interaction chambers can be closed on the underside with a single sensor element, so that the interaction chambers each define a section on the sensor element surface that is in fluidic contact with the medium or the sample.
- a further aspect of the invention provides that the fluid channels or groups of these fluid channels assigned to one end of the interaction chambers branch off from a common distribution channel which leads to a central media connection.
- a further aspect of the invention provides that a separately valve-controlled outlet for waste medium and/or a separately valve-controlled connection for flushing fluid is present between the media connection and the diaphragm valves in the fluid channels.
- valve-controlled outlet for waste medium allows used and/or contaminated medium to be separately discharged and collected.
- the valve-controlled connection for flushing fluid provides a A fluid channel is provided, through which the connected fluid channels can be flushed with a flushing fluid. Separate flushing processes can be performed to clean the fluid channels of the disposable fluid guide assembly to remove any residual fluid and to remove air.
- a sample channel opens at the opposite ends of each interaction chamber, in particular wherein the sample channels of similarly directed ends end in series-positioned (i.e. arranged in a row) connections.
- the common fluid channel piece leading into the interaction chamber forms both a section of the sample channel and the media channel, depending on which fluid is currently flowing through.
- the arrangement of sample channels on the interaction chamber described above offers the advantage that several samples can be introduced into the respective interaction chambers simultaneously, thus achieving a higher sample throughput.
- a further aspect of the invention provides that flushing channels branch off from the fluid channels at one end of the interaction chambers to a flushing fluid container, which can each be opened via their own flushing valves and which preferably merge into a central flushing channel.
- the disposable fluid guide assembly has at least one liquid tank which is not filled with body fluid and is formed in the upper part and/or in the lower part or is coupled to the upper part and/or lower part as a separate part, ie container, and is fluidically coupled to the at least one interaction chamber.
- the fluid tank can be filled with cleaning fluid, also called rinsing fluid, or conditioning fluid.
- the disposable fluid guide assembly may further comprise at least one disposal container formed in the upper part and/or in the lower part or coupled to the upper part and/or the lower part as a separate part and fluidically coupled to the at least one interaction chamber such that fluid exiting from the interaction chamber can flow into the disposal container.
- the optional disposal container may also have at least one vent opening or a connection for applying negative pressure so that it can be filled.
- the lower part has a plate-shaped section and a block-shaped section protruding from the plate-shaped section from the underside, in which the at least one interaction chamber is formed, which is open to this underside and/or wherein the upper part is plate-shaped.
- the plate-shaped design allows for a particularly compact construction of the one-way fluid guide assembly and a simple design of the channels and chambers. Furthermore, a plate-shaped design offers the largest possible contact surface between the upper and lower sections, whereby the contact surface corresponds to a control surface used by the diaphragm valves to control fluid in the underlying fluid channels. The larger the control surface, the more precisely and variably the diaphragm valves can be positioned.
- the block-shaped section offers the advantage that it can be inserted into a peripheral environment of a microfluidic device via a form-fit connection.
- the block-shaped section can serve as a projection that can engage in a recess of a microfluidic device, allowing the disposable fluid guide assembly to be easily locked via the block-shaped section.
- the interaction chambers, which are closed by the sensor element(s) can be provided on the underside of the block-shaped section.
- the block-shaped section can be inserted into a holder of a temperature control device, which ensures that the interaction chambers and the sensor element(s) are kept at a desired, constant temperature.
- the block-shaped section can be a separate part connected to the plate-shaped section of the lower part.
- the upper part and the lower part can have at least one of the following properties: the upper part and the lower part are glued, welded, or screwed together; the upper part and the lower part are injection-molded, in particular from cyclo-olefin copolymers (COC); and the upper part and the lower part have assembly aids, in particular in the form of guide pins or recesses.
- COC cyclo-olefin copolymers
- the upper and lower sections are welded together. This represents a particularly proven and reliable connection method, ensuring that no fluid leaks from the sides of the disposable fluid guide assembly during subsequent operation.
- Manufacturing the upper and lower parts as injection-molded components is a particularly simple and cost-effective manufacturing process. This is particularly important because the disposable fluid guide assembly is intended for single use.
- Cyclo-olefin copolymers are the preferred material, particularly because they are particularly chemical-resistant and fluid-repellent, making them particularly suitable for conveying medium and body fluids, as samples cannot adhere to the surface.
- the assembly aids in the form of guide pins or recesses serve to integrate the disposable fluid guide assembly into the periphery of a microfluidic device with zero play and precise positioning.
- the guide pins can engage in corresponding recesses in the microfluidic device, or the recesses can engage in corresponding projections of the microfluidic device. This allows the disposable fluid guide assembly to be positioned particularly easily in a microfluidic device. Of course, clamping or locking the upper and lower parts is also possible.
- a further aspect of the invention provides that the sealing element is a flat, planar or profiled membrane that forms several membrane valves and separates several pneumatic and fluid channels from each other.
- the sealing element can be designed as a diaphragm valve in a particularly simple and cost-effective manner.
- the membrane has cutouts to create a fluid connection for a sample between the top and bottom surfaces, thus providing a flow path for a sample from the top of the upper part to the bottom of the lower part and further into the interaction chamber.
- the invention further relates to a method for producing a disposable fluid guide assembly according to one of the preceding aspects, the method comprising the following steps: a) injection molding a lower part; b) injection molding an upper part; c) arranging the sealing element between the lower part and the upper part; and d) connecting the upper and lower parts to one another while clamping the sealing element.
- the resulting disposable fluid guide assembly is particularly simple in design and therefore cost-effective.
- only the lower part needs to be connected to the upper part, which automatically clamps the sealing element between the two components. Therefore, a separate fastening step for the sealing element is no longer necessary and the process is particularly efficient.
- the invention further relates to a microfluidic device for detecting molecular biomarkers in body fluids, e.g., protein defects in a blood sample, comprising a disposable fluid guide assembly according to one of the aforementioned aspects.
- the microfluidic device comprises a pneumatic unit that can be reversibly coupled to the disposable fluid guide assembly. In the coupled state, the pneumatic unit is fluidly connected to the pneumatic channels and is configured to apply pressure and vacuum to them.
- the microfluidic device comprises at least one media dosing unit that can be reversibly coupled to the disposable fluid guide assembly. In the coupled state, the media dosing unit is fluidly connected to the interaction chamber via the fluid channels of the lower part.
- the present invention is based on the fundamental idea of separating the site of interaction between sample fluid and sensor element surface from as many other components of the microfluidic device as possible, such as the pneumatic unit and the media dosing unit, in order to prevent contamination of these components. Therefore, the site of interaction is limited to the disposable fluid guide assembly, which is disposed of after a single use. This prevents the other components from being contaminated and allows them to be immediately coupled to a "fresh" disposable fluid guide assembly after the interaction and measurement process. This enables a time-efficient and low-cleaning throughput of sample fluids.
- reversibly connectable means that the disposable fluid guide assembly is designed to be non-destructively connected, i.e. coupled, to the individual components of the microfluidic device and then separated, i.e. decoupled.
- media dosing unit refers to an assembly that is designed to supply the disposable fluid guide assembly with at least one medium.
- the media fluid can be introduced into the fluid channels via the underside of the lower part.
- the pneumatic unit can apply pressure or vacuum to the media dosing unit so that the medium can be introduced into the disposable fluid guide assembly without contact.
- the pneumatic unit ensures contactless actuation of the diaphragm valves assigned to the pneumatic channels using pressure or vacuum, allowing the diaphragm valves to control the fluid flow in the fluid channels with as little contamination as possible. There is no fixed connection to the diaphragm via mechanical parts, which is a significant advantage.
- the invention relates to a biomarker detection device, for example, a protein defect diagnostic device, comprising the microfluidic device for surface treatment of a sensor element for biomarker detection, e.g., protein defect detection, according to the above-mentioned aspect.
- the biomarker detection device comprises a sensor element that closes the interaction chamber(s) with its surface-treated upper side, and an optical unit that has an IR source, an IR detector, and a beam path through the interaction chamber(s) connecting the IR source and the IR detector.
- the optical unit is configured to guide the IR radiation generated by the IR source via the sensor element to the detector via the beam path in order to record an IR spectrum from the surface of the sensor element.
- the biomarker detection device allows contactless and thus contamination-free biomarker detection on the surface of the sensor element. This is achieved by directing IR radiation generated by the IR source onto the sensor element, which scans the candidate biomarkers bound to the surface of the sensor element and records an IR spectrum of these. The recorded IR spectrum can be used to Conclusions can be drawn about biomarkers, such as defects in proteins bound to the surface. This makes it possible to determine whether the proteins bound to the antibodies on the surface exhibit misfolding, which could indicate early neurodegenerative disease.
- Figure 1 shows a schematic representation of a biomarker detection device according to the invention with a microfluidic device according to the invention and an optical unit;
- FIG 2 shows an isometric view of the biomarker detection device according to the invention with the microfluidic device according to the invention from Figure 1;
- Figure 3 shows the fluid circuit diagram for the fluid guidance of the microfluidic device of Figure 2;
- Figure 4 is an isometric view of an embodiment of the disposable fluid guide assembly of the microfluidic device of Figure 2;
- Figure 5 shows a side view of the disposable fluid guide assembly from Figure 4, with the section planes A-A and B-B;
- Figure 6 shows a top view of the top of the disposable
- Figure 7 shows a bottom view of the underside of the disposable
- Figure 8 is an isometric view of detail B from Figure 7, detail B showing an enlarged view of the interaction chambers;
- Figure 9A is a sectional view along section plane BB of Figure 5 of the disposable fluid guide assembly, with hatching omitted for clarity;
- Figure 9B is a sectional view along section plane A-A of Figure 5 of the disposable fluid guide assembly, with hatching omitted for clarity;
- Figure 10 is an isometric sectional view along section plane C-C of Figure 6 of the disposable fluid guide assembly, with details C, D and E;
- Figure 11 is an enlarged isometric sectional view taken along section plane C-C of the left side of the disposable fluid guide assembly of Figure 10, with detail F;
- Figure 12 is an enlarged isometric sectional view taken along section plane C-C of the right side of the disposable fluid guide assembly of Figure 10;
- Figure 13 is an isometric sectional view of detail F of Figure 11, detail F showing an enlarged cross-sectional view of a throttle section;
- Figure 14 is an isometric plan view of detail A of Figure 7, detail A showing an enlarged underside view of the throttle section;
- Figure 15 is an isometric plan view of detail C of Figure 10, the detail showing a valve at an interface between fluid channel and sample channel, with the section plane D-D;
- Figures 16A and 16B are sectional views along the section planes D1-D1 ( Figure 16A) and D2-D2 ( Figure 16B) of Figure 15, respectively, of the valve of Figure 15;
- Figure 16C is an isometric sectional view along the section plane D2-D2 of Figure 15
- Figure 16D is an isometric sectional view along the section plane D2-D2 of Figure 15, but with a variant of the sealing element and the lower part;
- Figures 17A and 17B show details D and E of Figure 10, respectively, with detail D showing an enlarged view of a fluid channel valve and detail E showing an enlarged view of a fluid channel valve and a flush valve;
- Figures 18A and 18B each show an isometric sectional view of two embodiments of the fluid channel valve of Figure 17B;
- Figure 19 is an isometric sectional view along the section plane B-B of Figure 5 of a sealing element and the underlying lower part;
- Figure 20 shows a schematic flow diagram of the process steps for producing the disposable fluid guide assembly from Figures 4 to 19;
- Figures 21 A and 21 B each show an isometric view of a sensor element holder, with and without a sensor element, with the section plane E-E;
- Figures 22A and 22B each show a front view of one of the two end faces of the sensor element holder from Figures 21 A and 21 B, with the section plane F-F,
- Figure 22C is a sectional view along the section plane E-E of Figure 21A;
- Figure 23 is a sectional view along the section plane F-F of Figure 22A of the sensor element holder;
- Figure 24 is an isometric view of a combination of the disposable fluid guide assembly of Figure 4 and the sensor element holder with sensor element of Figure 21A, with the section plane G-G;
- Figure 25 is a sectional view along the section plane GG of Figure 24 of the combination of disposable fluid guide assembly and sensor element holder of Figure 24;
- Figure 26 is a sectional view of the sensor element holder of Figure 21A with a centering unit in an uncoupled state;
- Figure 27 shows a further sectional view of the sensor element holder of Figure 21A and the centering unit of Figure 26 in a coupled state;
- Figure 28 is an isometric view of a base block with centering elements as part of the centering unit from Figures 26 and 27, with the section plane H-H;
- Figure 29 is a sectional view along the section plane H-H of Figure 28 showing the centering elements
- Figure 30 is an isometric view of a container as a temperature control unit and centering unit for receiving the disposable fluid guide assembly from Figure 4, with sensor element blocks and fluid inlet blocks, with the section plane l-l;
- Figure 31 is a sectional view along the section plane l-l of Figure 30 through the container;
- Figure 32 is an isometric view of a fluid inlet block from Figure 30, with the section plane J-J;
- Figure 33 is a sectional view along the section plane J-J of Figure 32 of the fluid inlet block, with the section plane K-K;
- Figure 34 is a sectional view along the section plane K-K of Figure 32;
- Figure 35 is an isometric view of a pneumatic unit with a drive unit
- Figure 36 is an isometric view of the underside of the pneumatic unit of Figure 35;
- Figure 37 is a schematic flow diagram of the method steps for a method according to the invention for conditioning a sensor element for biomarker detection and for applying a sample to the sensor element;
- Figure 38 is a schematic flow diagram of the method steps for a method according to the invention for guiding fluid over a sensor element surface for conditioning and/or sample application;
- Figures 39 A and B are enlarged sectional views through the area between the sample containers and the pneumatic unit.
- Figure 40 is a cross-sectional view through another variant of the disposable fluid guide assembly with a separately mounted container.
- Figure 1 shows a biomarker detection device 10 for detecting a biomarker in a sample of a body fluid.
- the functioning of the biomarker detection device 10 in the form of a protein defect diagnosis device 10 for analyzing protein defects in a blood sample is described in more detail as an embodiment, which is why the same reference numeral is used below for the biomarker detection device and the protein defect diagnosis device.
- the biomarker detection device 10 is not limited to a protein defect diagnostic device for analyzing protein defects in a blood sample, but can also be intended for other types of samples and biomarkers.
- a blood sample another sample of a body fluid can be used, such as a sample of cerebrospinal fluid.
- the optional fluids are described above in the introduction to the description. Therefore, when reference is made to "blood” or “blood sample” below, this should be understood as a placeholder for the more general terms “body fluid” or “body fluid sample,” respectively, just as “protein defect diagnosis” should be understood as a placeholder for "biomarker detection.”
- the protein defect diagnostic device 10 comprises a microfluidic device 12 which is configured to condition a surface of a sensor element for protein defect detection and/or to apply a sample to a conditioned surface.
- the protein defect diagnostic device 10 with the microfluidic device 12 is configured to both condition a surface of a sensor element for protein defect detection and to apply a sample to the conditioned surface. It should be emphasized, however, that it is also possible to condition the surface in a device reduced to conditioning only, as shown in the figures, and to examine the blood sample for protein defects in a separate device, likewise limited to the application and analysis of the blood sample.
- the microfluidic device 12 comprises a pneumatic unit 14 and a first media dosing unit 16 as well as a second media dosing unit 18, wherein the pneumatic unit 14 can be reversibly coupled to the first and the second media dosing unit 16, 18 and is configured to alternately apply positive or negative pressure or ambient pressure to them.
- the microfluidic device 12 comprises a first blood sample receptacle 20 and a second blood sample receptacle 22, which can each be reversibly coupled to the pneumatic unit 14, so that the pneumatic unit 14 can alternately apply overpressure and underpressure to the first blood sample receptacle 20 and the second blood sample receptacle 22.
- the microfluidic device 12 has at least one interaction chamber 24, which is partially closed by a sensor element 26 on one side.
- the sensor element 26 is received in a sensor element holder 28 and fastened thereto, so that a surface 30 of the sensor element 26 closes the interaction chamber 24 on one side (here the underside), i.e. in sections.
- the interaction chamber 24 is connected to both the first and second
- Media dosing unit 16, 18 as well as with the first and second Blood sample receptacles 20, 22 can be reversibly coupled.
- the interaction chamber 24 is fluidically connected to the first and second media dosing units and the first and second blood sample receptacles 20, 22 depending on the switching positions of some valves presented below.
- the interaction chamber 24 provides a defined area in the microfluidic device 12 in which at least one conditioning fluid and/or sample fluid can interact with the surface 30 of the sensor element 26. Details regarding the conditioning fluid and sample fluid, as well as the surface 30 of the sensor element 26, will be explained below.
- the microfluidic device 12 comprises either all or only some of the aforementioned components.
- the microfluidic device 12 is solely intended for conditioning the sensor element 26, the first and second blood sample intakes 20, 22 are omitted. Only the conditioning of the sensor element 26 then takes place in the interaction chamber 24.
- the microfluidic device 12 is solely designed for analysis of a blood sample for protein defect detection, the first and second media dosing units 16, 18 are omitted. In the interaction chamber 24, only the sample application to the sensor element 26 takes place.
- the protein defect diagnostic device 10 with the microfluidic device 12 is set up to first carry out a method for conditioning the sensor element 26 and subsequently a method for applying a sample fluid to the sensor element 26.
- the first and second media dosing units 16, 18 as well as the first and second blood sample receptacles 20, 22 are provided.
- some of the aforementioned components may be at least partially integrated into a disposable fluid guide assembly 32, as shown, for example, in Figures 4 to 8, but this is not to be understood as limiting.
- the first and second media dosing units 16, 18 are arranged outside the disposable fluid guide assembly 32, and the first and second blood sample receptacles 20, 22 are integrated into the disposable fluid guide assembly 32, with the interaction chamber 24 also being integrated into the disposable fluid guide assembly 32.
- This embodiment is discussed in detail below in the description with reference to Figures 4 to 19.
- the protein defect diagnostic device 10 further comprises an optical unit 34 for analyzing protein defects in a blood sample.
- the optical unit 34 comprises an IR source 36 and an IR detector 38, both arranged in a common optical housing 40.
- the IR source 36 is configured to generate IR rays
- the IR detector 40 is configured to measure the IR rays generated by the IR source 36.
- the IR source 36 and the IR detector 38 are radiation-connected via a beam path 42 that leads through the interaction chamber 24.
- the optical unit 34 is configured to direct an IR beam generated by the IR source 36 onto the sensor element 26 via the beam path 42 onto the IR detector 40 in order to record an IR spectrum from the surface 30 of the sensor element 26.
- the protein defect diagnostic device 10 comprises a control unit 46 (see Figure 2), with a controller 48 and an evaluation unit 50, both of which are housed in a technical housing 52.
- the controller 48 and the evaluation unit 50 are connected to each other and to the pneumatic unit 14 in a signal-transmitting manner in order to control the compressed air supply provided by the pneumatic unit 14.
- the evaluation unit 50 can receive certain signals from the pneumatic unit 14 in the form of parameters and/or measurement data, wherein the evaluation unit 50 transmits a control signal to the controller 48 based on these parameters and/or measurement data. Based on the control signal, the controller 48 can control the pneumatic unit 14.
- the evaluation unit 50 can receive signals from detection units that monitor at least one flow-relevant parameter in the disposable fluid guide assembly 32 and forward it to the evaluation unit 50.
- the flow-relevant parameter can be a flow direction of a fluid, a flow velocity of a fluid, a fluid volume per unit of time, and the type of fluid, i.e., liquid or gaseous.
- the control signal can, for example, be a signal for applying overpressure or underpressure to the first and second media dosing units 16, 18 and the first and second blood sample receptacles 20, 22.
- the protein defect diagnostic device 10 further comprises a drive unit 54 configured to reversibly couple the pneumatic unit 14 to the disposable fluid guide assembly 32. Details of the drive unit 54 are explained further below in the description.
- the drive unit is a reversible linear drive that can be moved by motor or, as shown here, manually.
- a centering unit 56 is provided in the protein defect diagnostic device 10, which can be reversibly coupled to the sensor element holder 28 so that the sensor element holder 28 can be aligned with the beam path 42 can, as shown in Figure 2. This is also explained further below in the description in connection with Figures 26 to 29.
- the protein defect diagnostic device 10 has a temperature control unit 58 that can be brought into contact with the back of the sensor element holder 28 and is configured, in the coupled state, to temperature-control the sensor element 26 via the sensor element holder 28 to a predetermined temperature. Details of the temperature control unit 58 are explained further below in the description in connection with Figure 31.
- the fluid flow diagram in Figure 3 is divided into different sections, each corresponding to the aforementioned components.
- the fluid flow within the disposable fluid flow assembly 32 is shown in the center of the diagram.
- the fluid flow of the first and second blood sample receptacles 20, 22 is integrated into the disposable fluid flow assembly 32.
- the fluid flow of the first media dosing unit 16 is shown on the left side, and the fluid flow of the second media dosing unit 18 is shown on the right side.
- the compressed air circuit within the pneumatic unit 14 is shown at the top of the diagram.
- the disposable fluid guide assembly 32 is in a coupled state with the first and second media dosing units 16, 18 and with the pneumatic unit 14.
- valves described below are always check valves, in this case diaphragm valves, which can be actuated by means of positive or negative pressure.
- the Check valves are designed to completely block or completely release the flow in a fluid channel or a section of a fluid channel.
- the check valves are not designed to regulate the flow rate. Instead, the flow rate is controlled by the pneumatic unit 14 by applying positive or negative pressure to the first and second media dosing units 16, 18 and to the first and second blood sample receptacles 20, 22.
- the interaction chamber 24 is arranged centrally in the one-way fluid guide assembly 32, with a first fluid opening 68 provided at a first end 66 of the interaction chamber 24 and a second fluid opening 72 provided at an opposite second end 70.
- a first fluid channel 74 opens at the first end 66 and is optionally fluidically connected to the interaction chamber 24 via at least one fluid channel valve 76.
- a second fluid channel 78 opens at the second end 70 and is fluidly connected to the interaction chamber 24 via a second fluid channel valve 80.
- each interaction chamber 24 is assigned only one first fluid channel 74 and only one second fluid channel 78.
- the circuit diagram of the fluid guide also shows that the first media dosing unit 16 is optionally fluidically connected to the first fluid channel 74 (here all first fluid channels 74) at the first end 66 of the interaction chamber 24 via at least the associated fluid channel valve 76. More precisely, the first media dosing unit 16 has a first media channel 88, in this case a plurality of first media channels 88, which can be reversibly coupled via an associated first media valve 90 selectively to the first fluid channel 74 or the plurality of first fluid channels 74, wherein in the coupled state a fluidic connection is present.
- first media channels 88 which can be reversibly coupled to the first fluid channel 74 or the first fluid channels 74 via first media valves 90, i.e. each media channel has its own media valve 90.
- the first media dosing unit 16 has at least one first storage container 94 into which the first media channel 88 opens or from which the first media channel 88 extends.
- the first reservoir 94 may be a liquid tank.
- a conditioning fluid 96 is stored in the first storage container 94, wherein the conditioning fluid 96 is selected from the group consisting of distilled water, isopropanol, rinsing fluid, PDS, NaPi, MEA, antibody fluid, TBS, various linker fluids, such as linkers based on silanes or thiol ethers, and Tbd.
- a group of first storage containers 94 is provided, with at least one fluid channel serving as the first media channel 88 extending from each storage container 94.
- at least one fluid channel serving as the first media channel 88 extending from each storage container 94.
- media channels 88 are provided with reference numerals.
- Media channels 88 simultaneously form fluid channels.
- each storage container 94 Preferably, a different conditioning fluid 96 is arranged in each storage container 94, so that several of the conditioning fluids listed above can be provided.
- first media channels 88 are designed as first fluid lines 100 in the form of hoses or pipes (see also Figure 2).
- the first fluid line 100 can extend into its storage container 94 and into the conditioning fluid 96 contained therein.
- At least one first media control valve 104 in the pneumatic unit 14 is assigned to the first media dosing unit 16, which is configured to apply overpressure or underpressure to the first storage containers 94 in order to pump the conditioning fluid 96 contained therein into or out of the first storage container 94.
- each first reservoir 94 may be provided with a membrane (not shown here) that is gas-permeable but liquid-tight, so that the first media control valve 104 can couple to the membrane and apply positive or negative pressure to the interior of the first reservoir 94.
- first media control valves 104 are provided to apply positive or negative pressure to the first reservoirs 94.
- a total of four media control valves 104 are provided, each of which is fluidly connected to at least one first reservoir 94 via a first pneumatic line 108.
- first pneumatic lines 108 connect the first storage containers 94 with the first media control valves 104.
- Each first pneumatic line 108 may, for example, be a hose or tube designed to withstand positive or negative pressure.
- the first media dosing unit 16 further comprises a singular first media collection channel 112, in which the group of first media channels 92 are united after the media valves 90, and which can be reversibly coupled to the disposable fluid guide assembly 32 via a central media connection 114.
- the central media connection 114 fluidically connects the first media collection channel 112 of the first media dosing unit 16 to a first distribution channel 116 provided in the disposable fluid guide assembly 32.
- the first fluid channels 74 branch off from the first distribution channel 116.
- the first distribution channel 116 is fluidically connected to the associated interaction chamber 24 and thus to all interaction chambers 24 via an associated first fluid channel valve 76.
- the fluid channels 74 or groups of these fluid channels 74 assigned to one end of the interaction chambers branch off from the common distribution channel 116 or several distribution channels, which lead to a central media connection 114. This also applies below to the second fluid channels, which can also lead in groups to one common distribution channel or several distribution channels.
- the fluid guidance of the second media dosing unit 18 is discussed in more detail below.
- the circuit diagram shows that the second media dosing unit 18 is optionally fluidically connected to the second fluid channel 78 at the second end 70 of each interaction chamber 24 via at least the respectively associated second fluid channel valve 80.
- the second media dosing unit 18 comprises at least one second, here several second, storage containers 118, which are filled with conditioning fluid 96.
- Each second storage container 118 can be designed in the same way as the first storage container(s) 94 of the first media dosing unit 16.
- a plurality of second storage containers 118 are provided, wherein an associated second media channel 122 opens into each of the second storage containers 118 or extends away from them.
- each reservoir 118 contains a different conditioning fluid 96.
- the reservoirs 118 can also initially be empty in order to receive a conditioning fluid from the first reservoirs 94. In principle, it is not necessary to provide the same number of first and second reservoirs 94 and 118. For example, there can be more first reservoirs 94 than second reservoirs 118, or vice versa.
- the conditioning fluid is again preferably selected from the group consisting of distilled water, isopropanol, rinsing fluid, PDS, NaPi, MEA, antibody fluid, TBS, various linker fluids, such as linkers based on silanes or thiol ethers, and Tb.
- each second storage container 118 is assigned its own second media channel 122, which extends from the second storage container 118.
- Each of the second media channels 122 can be reversibly coupled to the associated second fluid channel 78 via its own second media valve 126, with a fluidic connection being established between them in the coupled state.
- the media channel 122 can be reversibly coupled to groups of second fluid channels or to all second fluid channels via at least one media valve 126.
- the second media valves 126 can be designed, in particular, as electromagnetic valves, so-called Lorentz force valves, to adjust the flow rate from the second media channels 122 to the second fluid channels 78.
- Lorentz force valves permanent magnets generate a constant magnetic field. A coil in the valve housing moves within the magnetic field. This creates a constant force that moves a diaphragm.
- each second media channel 122 can be reversibly coupled to each second fluid channel 78 via its second media valve 126.
- the second media channels 122 have a section to the second storage containers 118, in which the second media channels 122 are designed as second fluid lines 128 in the form of hoses or pipes.
- the second fluid lines 128 can extend into the second storage containers 118 and into the conditioning fluid 96 located therein.
- the second media dosing unit 18 is assigned second media control valves 132, each of which is connected via at least one pneumatic line 136 to the second storage containers 118 are reversibly coupled to apply negative or positive pressure to them. By applying negative or positive pressure, a conditioning fluid 96 stored in the second storage containers 118 can be pumped out of or into them.
- a second media collection channel 140 is provided in the second media dosing unit 18, in which the second media channels 122 merge.
- the second media collection channel 140 splits again in the direction of the one-way fluid guide assembly 32 into second media channels 122, which correspond to the number of second fluid channels 78 in the one-way fluid guide assembly 32 and are each provided with a media valve.
- the second media collection channel 140 may, for example, be configured to change the number of incoming and outgoing second media channels 120.
- second media channels 122 which branch off from the second media collection channel 140 in the direction of the disposable fluid guide assembly, and the second fluid channels 78, a section is provided in which the second media channels 122 are also designed as second fluid lines 128 (e.g., hoses or pipes).
- the second fluid lines 128 (they thus form sections of the second media channels 122) can each be reversibly coupled to the second fluid channels 78 via a media connection 142.
- a volume flow measuring unit 144 is provided for each fluid channel 78.
- the media channels 88, 122 thus each open at a media connection 114, 142 on an outer surface of the upper part 284 or the lower part 268.
- the media channels 88, 122 are coupled to the underside of the lower part 268, although this is only an example.
- bypass channel 148 is also provided, which is connected via a Bypass valve 150 can be switched. More precisely, the bypass channel 148 extends from the first media collection channel 112 to the second media collection channel 140 and fluidically connects the two.
- a flow path of one of the conditioning fluids 96 between the first media dosing unit 16 and the second media dosing unit 18 is described below by way of example.
- the conditioning fluid 96 is initially arranged in one of the first reservoirs 94.
- This reservoir can be pressurized via the associated first media control valve 104, so that the conditioning fluid 96 is pumped from the reservoir 94 and via the first fluid line 100 into its own, first media channel 88, where the conditioning fluid 96 encounters the first media valve 90.
- the conditioning fluid 96 flows into the first media collection channel 112 and from there via the central media connection 114 into the one-way fluid guide assembly 32.
- the conditioning fluid 96 enters the first distribution channel 116 of the disposable fluid guide assembly 32 via the central media connection.
- the conditioning fluid 96 is distributed among the first fluid channels 74 with fluid channel valves 76. After passing through the first fluid channels 74, the conditioning fluid 96 flows into the respective interaction chambers 24 and out of them again into the second fluid channels 78.
- the conditioning fluid 96 passes through the second fluid channel valve 80 and exits the one-way fluid guide assembly 32 via the media connections 142.
- the conditioning fluid 96 then reaches the volumetric flow measuring unit 144 and the second fluid lines 128. After the second fluid lines 128, the conditioning fluid 96 passes through the second media collection channel 140.
- a separate second reservoir 118 is provided so that the appropriate media valve 126 is opened to Allow conditioning fluid 96 to enter its second reservoir 118.
- the second reservoir 118 can be subjected to negative pressure by the second media control valve 132, i.e., while the first reservoir 94 is subjected to positive pressure.
- the flow path of the conditioning fluid 96 described above is then reversed in the reverse order. To do this, only the second reservoir 118 and the first reservoir 94 must be subjected to positive or negative pressure, respectively.
- Each conditioning fluid 96 can thus be reversibly pumped back and forth through all interaction chambers 24 singularly by opening the corresponding valves between its storage containers 94, 118.
- the disposable fluid guide assembly 32 is further equipped with a first flushing channel 152, which extends from outside the disposable fluid guide assembly 32 into the latter and is associated with the first fluid channels 74, wherein each of the first fluid channels 74 is fluidly connected to the first flushing channel 152 via a first flushing valve 154. More specifically, the first flushing channel 152 opens at one end into a flushing container 156 provided outside the disposable fluid guide assembly 32, in which at least one flushing fluid 158 is stored and which can be reversibly coupled to the disposable fluid guide assembly 32, and at its other end into the distribution channel 116.
- the rinsing fluid 158 can be selected from the group consisting of water, buffer solution, in particular PBS solution, and combinations thereof.
- the disposable fluid guide assembly 32 is equipped with a plurality of second flushing channels 160 on the opposite side of the interaction chambers 24, which merge into a common flushing channel 162 within the disposable fluid guide assembly 32.
- Each of the second fluid channels 78 is fluidly connected to a second flushing channel 160 via a second flushing valve 164.
- the common flushing channel 162 opens into a flushing container 166 arranged outside the disposable fluid guide assembly 32, in which a flushing fluid 158 is also stored or into which flushing fluid can be pumped from the flushing container 156 and pumped back into it.
- the flushing container 166 and the common flushing channel 162 are reversibly coupled to the one-way fluid guide assembly 32, with the second flushing valve 164 forming a flushing fluid interface 168 between a second flushing channel 160 and a second fluid channel 78.
- the second flushing valve 164 is designed as a two-way valve.
- the first rinsing container 156 and the second rinsing container 166 are also reversibly coupled to the pneumatic unit 14 so that they can be alternately subjected to overpressure or underpressure so that the rinsing fluid 158 can be pumped back and forth between the rinsing fluid containers 158 and 166 via the first and second fluid channels 74, 78 and the interaction chambers 24.
- a first disposal channel 170 is provided, which is assigned to the first media dosing unit 16.
- the first disposal channel 170 has a first valve-controlled outlet 172 to a first disposal container 174.
- the first disposal channel 170 is fluidically connected to the common first media collection channel 112, so that contaminated and/or used conditioning fluids 96 can be disposed of via the first disposal container 174.
- a second disposal channel 176 is provided, which leads via a second valve-controlled outlet 178 to a second disposal container 180.
- the second disposal channel 176 is fluidically connected to the common second media collection channel 140, so that contaminated and/or used conditioning fluids 96 can also be disposed of into the second disposal container 180 via this channel.
- the disposable fluid guide assembly 32 is assigned a third disposal channel 182, which can be connected to a disposal container 186 via a third valve-controlled outlet 184. At its other end, the third disposal channel 182 opens into the first distribution channel 116, so that the latter is fluidly connected to the disposal container 186 via the disposal channel 182.
- the third disposal container 186 is arranged outside the disposable fluid guide assembly 32 and can be reversibly coupled thereto.
- Each of the blood sample receptacles 20 is offset with a blood sample from another person so that the blood samples of several people can be analyzed simultaneously.
- the first blood sample receptacles 20 are integrated into the disposable fluid guide assembly 32.
- the first blood sample receptacles 20 are each fluidically connected to one of the first fluid channels 74 and thus to one of the interaction chambers 24 via a separate first sample channel 188, wherein the respective first sample channel 188 extends from the blood sample receptacle 20.
- Each first sample channel 188 is provided with a first shut-off valve 190 so that the flow connection between blood sample receptacle 20 and its interaction chamber 24 can be switched.
- second blood sample receptacles 22 are provided, which are also integrated into the disposable fluid guide assembly 32.
- the second blood sample receptacles 22 are each fluidically connected to one of the second fluid channels 78 and thus to one of the interaction chambers 24 via a separate second sample channel 194, wherein the respective second sample channel 194 extends from the blood sample receptacle 22 or opens into it. Every second sample channel 194 is provided with an associated second shut-off valve 196 so that the flow connection between blood sample receptacle 22 and interaction chamber 24 can be switched.
- the first blood sample receptacle 20 comprises several first blood sample receptacles 200.
- the second blood sample receptacles 22 are also (second) blood sample receptacles 204, which are constructed identically to the first blood sample receptacles 200.
- the first blood sample receptacles 200 can be reversibly coupled to a first blood sample control valve 208 of the pneumatic unit 14, and the second blood sample receptacles 204 can be reversibly coupled to a second blood sample control valve 210, wherein the first and second blood sample control valves 208, 210 are each configured to alternately apply overpressure and underpressure to the first and second blood sample receptacles 200, 204, so that a blood sample 212 can be pumped back and forth between the first and second blood sample receptacles 200, 204 through the associated interaction chamber 24.
- the blood sample 212 is preferably blood serum, blood or blood plasma.
- a first, switchable interface 214 is provided between the first blood sample receptacle 20 and the interaction chamber 24, which first, switchable interface 214 is configured to fluidically separate the fluid flow from the conditioning fluid 96 and the blood sample 212.
- each first sample channel 188 from the first blood sample container 200 meets the first fluid channel 74, which opens into the first media dosing unit 16. Therefore, a valve is provided at each first interface 214, which fluidically separates the first sample channel 188 from the first fluid channel 74. Both channels 74, 188 merge in the direction of the interaction chamber 24 to form a common section 216 of the first fluid channel 74, which leads to the Interaction chamber 74.
- the specific design of the first interface 214 is explained further below in the description.
- a second interface 222 is provided between each second blood sample receptacle 22 and the associated interaction chamber 24, which second interface is configured to fluidically separate the fluid flow from the conditioning fluid 96 and the blood sample 212.
- each second interface 222 which fluidically separates the second sample channel 194 from the second fluid channel 78. Both channels 78, 194 merge toward the interaction chamber 24 to form a common section 224 of the second fluid channel 78.
- the specific design of the second interface 222 is described in more detail below.
- first and second blood sample receptacles 20, 22 and the first and second rinsing containers 156, 166 are reversibly coupled to the pneumatic unit 14.
- the pneumatic unit 14 is explained in detail below.
- a vacuum line 230 For the compressed air supply, a vacuum line 230, an overpressure line 232 and a drive line 234 are provided in the pneumatic unit 14.
- the vacuum line 230 is fluidly connected to a first pneumatic pump 236 and the overpressure line 232 and the drive line 234 are jointly connected to a second pneumatic pump 238.
- the first and second pneumatic pumps 236, 238 are configured to provide a vacuum or compressed air supply in the respective strands.
- the overpressure line 232 has a higher pressure than the drive line 234.
- the overpressure line 232 can be pressurized to a pressure of approximately 1.5 bar relative to atmospheric pressure and the drive line 234 can be pressurized to a pressure of approximately 0.3 bar relative to atmospheric pressure.
- pressure regulators can be connected downstream of the second pneumatic pump 238 in the overpressure line 232 and the drive line 234.
- each of the three strands 230, 232 and 234 is provided with at least one pressure gauge 240 so that the pressure in the respective strand can be monitored and adjusted if necessary.
- Vacuum lines 242 are provided on the vacuum line 230, which open into associated pilot valves 244, into each of which an overpressure line 246 from the overpressure line 232 also opens.
- the pilot valves 244 fluidly connect the vacuum line 230 or the overpressure line 232 with at least one associated, switchable valve inside or outside the one-way fluid guide assembly 12, e.g., the aforementioned shut-off valves in the one-way fluid guide assembly 32.
- first and second fluid channel valves 76, 80, the first and second shut-off valves 190, 196, the first flushing valve 154 and the second flushing valves 164 are each connected downstream of a pilot valve 244 and can be actuated via their pilot valve 244 with vacuum via the vacuum line 230 or with overpressure via the overpressure line 232, i.e. can be opened or closed.
- Figure 3 symbolically shows a pilot valve 244 and a shut-off valve to be switched by it in the top right corner, as a placeholder for all pilot valves and their shut-off valves.
- each pilot control valve 250 is assigned a drive line 248 and a vacuum line 242.
- a pneumatic line 251 extends from each pilot drive valve 250 to the respective drive valves 104, 208, 210 and 128 to apply pressure or vacuum to them.
- silencer elements 252 are provided in the pneumatic unit 14.
- At least one interaction chamber 24 is provided in the disposable fluid guide assembly 32, to which a temperature control unit 58 is assigned.
- the temperature control unit 58 comprises a temperature control element 254, which is in physical contact with the interaction chamber 24, in particular with the sensor element 26 adjacent to the interaction chamber 24, in a heat-transfer manner. Consequently, a heat-conducting connection 256 also exists between the temperature control element 254 and the temperature control unit 58, as schematically illustrated in Figure 3.
- the temperature control unit 58 is further connected to a temperature control device 258 via a temperature control circuit 260 for heat transfer, wherein the temperature control device 258 is configured to control the temperature control unit 58 to a predetermined temperature via the temperature control circuit 260.
- temperature control is achieved by means of a temperature control fluid flowing through the temperature control circuit 260.
- a liquid such as water or a mixture of water with an antifreeze such as glycerin, ethylene glycol, ethanol, and/or propylene glycol can be used as the temperature control fluid.
- the predetermined temperature can then be passed on from the temperature control unit 58 via the heat-transfer connection 256 to the temperature control element 254 and thus to the interaction chamber 24.
- the temperature control circuit 260 and the interaction chamber 24 are provided with a plurality of cooling fluid temperature sensors 262.
- a sensor crystal temperature sensor 264 is provided, which monitors the temperature of the sensor element 26.
- the temperature control unit 58 is connected to a compressed air supply via a compressed air connection 266 so that the temperature control circuit 260 can be easily dried and cleaned.
- Figure 4 shows a concrete embodiment of the disposable fluid guide assembly 32 from the previous figures.
- the disposable fluid guide assembly 32 has a base 268 which includes a plate-shaped portion 270.
- the plate-shaped section 270 has a fluid side 272 and a bottom side 274 facing away from it. Furthermore, the plate-shaped section 270 has two end sides 276 and two longitudinal sides 278 connecting the two end sides 276.
- the plate-shaped section 270 has a substantially rectangular basic shape.
- a projection 280 extends laterally outwards from each of the long sides 278.
- the projection 280 has a rectangular basic shape and comprises (see Figure 7) a centering bore 282 at each of its two corners and a centering element 283 in the form of a pin provided between the centering bores 282.
- the disposable fluid guide assembly 32 (see Figures 4 and 5) has an upper part 284 which has a plate-shaped section 286 which is provided with an upper side 288 and a pneumatic side 290 facing away from it (see Figure 5).
- the plate-shaped portion 286 has a substantially rectangular basic shape which corresponds to the shape of the plate-shaped portion 270 of the lower part 268. Between the top side 288 and the pneumatic side 290 there are two end faces 292 at the opposite ends, each of which is connected by two long sides 294.
- the upper part 284 also has two rectangular projections 296 extending laterally outwards, at each of whose two corners a centering hole 298 is provided. Between the two centering holes 298, a centering element 283 (see figure ?) in the form of a recess is provided centrally on the projection 296.
- the lower part 268 points with its fluid side 272 toward the pneumatic side 290 of the upper part 284a, so that the upper side 288 of the upper part 284 and the lower side 274 of the lower part 268 are freely accessible to the outside.
- the two plate-shaped sections 270, 286 lie congruently one above the other.
- the upper part 284 and the lower part 268 are fastened to one another, for example by gluing them together in sections, welding them together or by fastening means, as shown in Figures 4 and 5.
- the lower part 268 and the upper part 284 are fastened to each other via screw connections 300.
- the upper side 288 of the upper part 284 has two rectangular, elongated recesses 302, each arranged perpendicular to the extension direction of the first and second fluid channels 74, 78, in particular the first and second common sections 216, 224 of the first and second fluid channels 74, 78.
- one recess 302 is assigned to the first fluid channels 74, and the other recess 302 is assigned to the second fluid channels 78.
- a plurality of sensor windows 306 are embedded in the elongated recess 302, which extend close to the underlying first or second fluid channels 74, 78, in particular the common sections 216, 224 of the first or second fluid channels 74, 78.
- the lower part 268 also has sensor windows 308 in the form of underside sensor windows 308 (see Figure 7), which extend from the underside 274 of the lower part 268 towards the top side 288 of the upper part 284.
- the upper and lower sensor windows 306, 308 are arranged opposite one another, so that the first and second fluid channels 74, 78, in particular the common sections 216, 224 of the first and second fluid channels 74, 78, of the disposable fluid guide assembly 32 run between the upper and lower sensor windows 306, 308.
- top and bottom sensor windows 306, 308 are each configured to accommodate detection units. This will be explained in more detail below in the description.
- the upper side 288 has a plurality of pneumatic channel openings 310, only some of which are provided with reference numerals, to which pneumatic channels 311 (see Figure 11) are connected, which run vertically and without interruption to the pneumatic side 290 of the upper part 284.
- the pneumatic channel openings 310 are designed to be reversibly coupled to the pneumatic unit 14 in order to be subjected to overpressure or underpressure by the latter.
- Figure 7 also shows that a plurality of media channel openings 312 are arranged on the underside 274, which can be reversibly coupled to the first or second media dosing unit 16, 18, so that a conditioning fluid 96 flowing in from the first or second media dosing unit 16, 18 can flow into the lower part 268 via the media channel openings 312.
- a plurality of outlet openings 313 are provided on the underside 274, which can be reversibly coupled to the first or second rinsing container 156, 166 or to the third disposal container 186.
- a block-shaped section 314 is provided centrally on the underside 274, which protrudes downward relative to the underside 274 of the plate-shaped section 270. The block-shaped section 314 is shown in detail in Figure 8.
- a base surface 316 is provided on the side of the block-shaped section 314 facing away from the underside 274.
- interaction paths 318 In the base surface 316, there are several elongated recesses in the form of interaction paths 318, which extend across the base surface 316 and run parallel to one another, forming the interaction chambers 24 in sections. Overall, according to the present embodiment, two pairs of interaction paths 318 are provided, which are spaced apart from one another by longitudinal webs 319 (see Figure 8).
- the first and second fluid openings 68, 72 are provided at the respective opposite ends of the interaction paths 318.
- Each interaction path 318, together with the fluid openings 68, 72, is enclosed by a frame-like sealing element 320 that protrudes beyond the base surface 316 and, together with the interaction path 318 and the surface 30 of a sensor element 26, defines the interaction chamber 24 (the sensor element 26 has been omitted for clarity).
- the sensor element presses its surface 30 against the sealing elements 320 and closes the open side of the respective interaction chamber 24.
- the sealing element 320 can in particular be designed as a sealing ring and is made of an elastic material.
- each of the two pairs of interaction tracks 318 is assigned an elongated double sealing ring which has the shape of the figure eight, so that two interaction tracks 318 share one long side of the double sealing ring.
- a plurality of sleeve-shaped alignment projections 322 are provided on the base surface 316.
- the alignment projections 322 can be used to align the block-shaped portion 314 with a sensor element holder 28.
- the block-shaped section 314 and the lower part 268 are designed as a single piece, which is not necessarily the case.
- FIGS 9A and 9B show the unfolded disposable fluid guide assembly 32 along the sectional planes B-B and A-A, respectively.
- Figure 9A shows the fluid side 272 of the lower part 268, and
- Figure 9B shows the pneumatic side 290 of the upper part 284.
- a sealing element 330 has been omitted from Figures 9A and 9B. This is shown schematically in Figure 19, which will be briefly discussed below.
- the upper part 284 on the pneumatic side 290 and the lower part 268 on the fluid side 272 each have a plurality of fluid channels formed by grooves 326.
- Recesses 328 on the pneumatic side 290 can be associated with the grooves 326 on the fluid side 272, which, together with a sealing element 330 arranged between the fluid side 272 and the pneumatic side 290, can act as valves.
- the sealing element 330 is designed as a flat, profiled membrane that extends substantially completely over the fluid side 272.
- the sealing element 330 comprises a first membrane layer 332 and an overlying second membrane layer 334, wherein the first membrane layer 332 is arranged between the second membrane layer 334 and the fluid side 272.
- the first membrane layer 332 is thinner than the second membrane layer 334.
- the sealing element 330 has blood sample container recesses 336 so that a breakthrough through the first membrane layer 332 and the second membrane layer 334 is provided.
- the sealing element 330 is part of a diaphragm valve 338, so that the fluid channels adjacent to the recesses 328 and formed as grooves 326 can be switched.
- the fluid-conducting grooves 326 are arranged substantially on the fluid side 272 of the base 268, as shown in Figure 9A.
- the fluid side 272 includes various grooves 326, each with a different geometry.
- the left and right sides of the fluid side 272 have different grooves.
- a central axis is symbolized by a dashed line.
- the left and right sides essentially correspond to the fluid guide in the circuit diagram in Figure 3. In this sense, the left side is assigned to the first fluid channels 74 and the right side to the second fluid channels 78, as discussed below.
- a wave-shaped groove 340 is provided, which extends along or parallel to the end face 276 of the lower part 268.
- the beginning of the wave-shaped groove 340 is a dead end 339, and the other end represents an inlet opening 341 corresponding to the outlet opening 313.
- the outlet opening 313 (see Figure 7) on the underside 274 is fluidically connected via a bore to an inlet opening 341 (see Figure 9A bottom left) on the fluid side 272.
- the wave-shaped groove 340 has no direct connection to other grooves, but acts as a distribution channel.
- the media inlet opening 345 on the fluid side 272 is fluidically connected to a media channel opening 312 (see Figure 7) on the underside 274 and is spaced from the groove 340.
- the groove 340 is spatially separated from partially linear grooves 346.
- Each groove 346 extends to the center of the fluid side 272 and opens into a fluid interaction chamber opening 348, which fluidically connects the linear groove 346 to the interaction chamber 24.
- the grooves 346 run parallel to each other in sections.
- linear grooves 346 can be seen, each extending from an associated media inlet opening 345 towards the center of the fluid side 272 and in a Fluid interaction chamber opening 348, which fluidically connects the respective linear groove 346 with the associated interaction chamber 24.
- the right side has four inlets for the conditioning fluid 96.
- a groove 346 on the left side is fluidically connected to a groove 346 on the right side via the respective interaction chamber 24.
- each groove 346 is assigned an inlet opening 341 on the right side, which is located between the fluid interaction chamber opening 348 and the media inlet opening 345.
- the wave-shaped groove 340 corresponds to the first distribution channel 116 and the linear grooves 346 on the left side correspond to the first fluid channels 74 and the first common section 216, and the linear grooves 346 on the right side correspond to the second fluid channels 78 and the common section 224.
- the inlet openings 341 on the left side are assigned to the first flushing container 156 and the third disposal container 186, and the media inlet opening 345 is assigned to the central media connection 114.
- the inlet openings 341 on the right side are assigned to the second flushing container 166.
- the pneumatic side 290 has a plurality of recesses 328, which together with the sealing element 330 form diaphragm valves 338.
- reference numerals are not provided for all valves, grooves, channels, openings, etc.
- each diaphragm valve 338 there is a pneumatic channel 311 (see Figure 10), which opens into the recesses 328 and extends through the upper part 284 to the pneumatic side 290.
- the flow paths for the conditioning fluid 96 within the one-way fluid guide assembly 32 run on the left and right Fluid side 272 is different. However, it is also conceivable that both sides have the same fluid flow for the conditioning fluid 96.
- the fluid flow for the blood sample 212 is identical for the left and right sides. Therefore, the design of the fluid flow for the blood sample 212 will be discussed first.
- the blood sample receptacle 20 includes a blood sample receptacle 200 provided on the upper side 288 of the upper part 284. This receptacle encloses a cavity 351 for receiving the blood sample 212.
- the blood sample container 200 has a cavity 352 in the upper part 284, which is adjoined by a cavity 354 in the lower part 268, and which form the common cavity 351.
- the blood sample containers 200 merge into one another and form a kind of tower-like structure with an upper end face 365.
- each blood sample container 200 is provided on the common end face 365 with a sample inlet 366 through which a blood sample 212 can be introduced into the cavity 351.
- Each sample inlet 366 is sealed in a liquid-tight manner by a membrane element 368, in particular a hydrophobic membrane.
- the membrane element 368 is designed to be gas-permeable, so that the cavity 351 in the blood sample receptacle 20 can be subjected to negative or positive pressure by the pneumatic unit 14.
- a lid is provided at the sample inlet 366. This lid can be opened to fill the blood sample and then closed again.
- the cavity 354 in the lower part 268 has a bottom section 370 which is shaped as a trough which tapers conically towards the bottom and opens into a central opening 372.
- the blood sample 212 can be fed into an outlet line via the central opening 372
- the outlet line 374 is followed by a throttle channel 375 which extends through a throttle section 376.
- a constriction 378 is provided in the throttle channel 375.
- this can be achieved by changing the cross section of the throttle channel
- the constriction 378 is realized by a plate element 380, which is screwed from the underside 274 to the lower part 268 via several screw connections 382.
- the cross-section of the throttle channel 375 in the region of the constriction 378 is tapered to a slot-like cross-section due to the plate element 380, effectively reducing the cross-section of the throttle channel 375.
- the throttle channel 375 is bounded at the bottom by the plate element 380 and from above by the underside 274 of the lower part 268.
- the throttle channel 375 is fluidically connected to a sample riser 384.
- the sample riser 384 again has a cross-section typical for the disposable fluid guide assembly 32.
- the sample riser 384 extends from the bottom 274 to the fluid side 272 and opens into a valve seat 386. This can be seen particularly clearly in Figures 15 and 16.
- the sample riser line 384, the throttle channel 375 and the outlet line 374 correspond to the first sample channel 188 according to the circuit diagram of the fluid guide in Figure 3.
- valve seat 386 forms, with a sealing element 330 resting on the valve seat 386, a diaphragm valve 338 which corresponds to the first interface 214 in the fluid circuit diagram of Figure 3.
- a first fluid channel 74 coming from the left runs into the first interface 214 and meets a branching point 388. From the branching point 388, the first fluid channel 74 is divided into two sub-channels 390, each of which runs around a sleeve-shaped extension 392 of the sample riser 384 and reunites in a branching point 388 located behind it to form a common section 216, which runs to the right in Figure 15 and is fluidically connected to the interaction chamber 24.
- valve seat 386 is provided with two gusset-shaped noses 394, each of which is aligned in the direction of the two branching points 388, at which the two sub-channels 390 reunite.
- valve seat 386 has a concave shape between the gusset-shaped nose 394 and the opening of the sample riser 384.
- the gusset-shaped nose 394 is a raised portion.
- the section of the valve seat 386 that annularly surrounds the opening of the sample riser 384 is higher than each of the two gusset-shaped lugs 394.
- the gusset-shaped lug 394 it is also conceivable for the gusset-shaped lug 394 to be lower, as long as a depression is present between the gusset-shaped lug 394 and the opening of the sample riser 384.
- Such a depression is particularly advantageous for preventing the membrane from sagging in the region of the branching point 388.
- the gusset-shaped lug 394 forms a support for the membrane, so that a further support in the form of a column or projection in the region of the branching point 388 can advantageously be omitted. In this way, the membrane can rest sealingly on the valve seat 386 in the unactuated state, and unhindered volume flow along the sub-channels 216 is also possible in this state.
- an anchoring point 396 in the form of a recess 398 is provided on the pneumatic side 290 of the upper part 284 in the region of the recess 328, into which the sealing element 330 can engage via a membrane projection 400.
- Figure 16D shows a variant in which the sealing element 330 on the fluid side has a circumferential membrane projection 440 which projects into a recess 398 in the lower part 268.
- the anchoring point 396 is annular and circumferentially completely encloses the recess 328 of the first interface 214.
- Figures 16A to 16C show the diaphragm valve 338 in a non-actuated state in which the sealing element 330 rests on the valve seat 386 and thus closes the sample riser 384 in a fluid-tight manner.
- a pneumatic channel 311 is provided, which fluidically connects the recess 328 to the upper side 288 of the upper part 284.
- a vacuum is applied via the pneumatic channel 311, so that the sealing element 330 is pulled upward toward the upper side 288 into the recess 328, thereby opening the sample riser 384, which is then fluidly connected to the sub-channels 390.
- the common section 216 is followed by the fluid interaction chamber opening 348, which opens into an interaction chamber line 402 (see Figures 10 and 12).
- the interaction chamber line 402 extends as a straight channel through the lower part 268 and through the block-shaped section 314 and opens into the interaction chamber 24 via the fluid opening 68 or 72.
- the fluid opening 68, 72 widens the interaction chamber line 402 in the direction of the interaction chamber 24 and forms a conical section 406 (see Figure 10) which is opposite the interaction paths 318.
- first blood sample intake 20 applies analogously to the second blood sample intake 22, in this respect reference is made to the above description.
- the flow path 410 of the blood sample is explained in more detail below.
- the flow path 410 is shown by the dashed line in Figures 11 and 12.
- Sample inlet 366 is removed and the blood sample 212 is placed in the blood sample receptacle 20
- the blood sample 212 can be pipetted manually into the sample inlet 366.
- the sample inlet 366 is closed again by the membrane element 368.
- This can then be reversibly coupled to the pneumatic unit 14 so that the blood sample 212 located in the blood sample receptacle 20 can be subjected to positive or negative pressure.
- positive pressure is applied to the first blood sample receptacle 20 and negative pressure is applied to the second blood sample receptacle 22.
- only positive pressure can be applied to the first blood sample receptacle 20.
- the blood sample 212 Due to the applied overpressure in the blood sample receptacle 20 (see Figure 11), the blood sample 212 is pressed into the central opening 372. From there, the blood sample 212 flows via the outlet line 374 and along the throttle section 376 via the throttle channel 375 into the sample riser line 384.
- the throttle section 376 ensures that the applied pressure increases, so that an overall higher pressure can be applied to the blood sample receptacle 20 to move the blood sample 212.
- An increased pressure is advantageous because, due to the small volume of blood sample 212, very low pressures would be necessary for transport, which, however, are difficult to control.
- the blood sample 212 enters the section of the interface 214. This section is closed by the diaphragm valve 338.
- the first membrane layer 332 is lifted from the valve seat 386 and pressed against the ceiling of the recess 328, so that the sample riser 384 is fluidically connected to the subchannels 390.
- the blood sample 212 can then flow via the sleeve-shaped extension and the gusset-shaped nose 394 through the branching point 388 into the first common section 216 of the fluid channel 74 and further via the common section referred to as the interaction chamber line 402 into the interaction chamber 24. From the interaction chamber 24, the blood sample 212 takes the same path into the blood sample receptacle 22 as described above for the first blood sample receptacle 20. In this respect, reference is made to the explanations above.
- the fluid flow of the conditioning fluid 96 differs for the left and right sides of the disposable fluid flow assembly 32. Therefore, the fluid flow for the conditioning fluid 96 will first be explained for the left side. Reference is made to Figure 11 for this purpose.
- a media riser 414 extends from the media channel opening 312 on the underside 274 and opens into the media inlet opening 345 (see Figure 17A), which is opposite a recess 328 on the pneumatic side 290.
- a pneumatic channel 311 is arranged opposite the media riser 414, which is fluidically separated from the media riser 414 by the sealing element 330, in particular the first membrane layer 332, wherein the sealing element 330 has been omitted in Figure 11 for the sake of clarity.
- the sealing element 330 forms a diaphragm valve 338, which is the first fluid channel valve 76 in the circuit diagram of the fluid guide according to Figure 3.
- FIG. 18A and 18B An enlarged view of the corresponding second fluid channel valve 80 on the right side of the one-way fluid guide assembly 32 is shown in Figures 18A and 18B, which has the same structure as the first fluid channel valve 76.
- the media riser 414 is spatially separated from the second fluid channel 78 in the plane of the fluid side 272 by a partition wall.
- the first membrane layer 332 lies flat on this partition wall and thereby covers the media inlet opening 345 of the media riser 414 and the second fluid channel 78.
- the recess 328 is a trough- or box-shaped recess 416 which, when viewed from the top side 288, conceals the media riser 414 and an initial section of the second fluid channel 78.
- Actuation of the second fluid channel valve 80 causes the first membrane layer 332 to be raised toward the recess 416, thereby creating a fluidic connection between the initial section of the second fluid channel 78 and the media inlet opening 345.
- the second membrane layer 334 is provided next to the first membrane layer 332, which is arranged above the first membrane layer 332 and faces the upper side 284. Furthermore, the second membrane layer 334 is cut out in the region of the box-shaped recess 416, so that only the first membrane layer 332 rests on the opening of the second fluid channel 78 and the opening of the media riser 414 in the unactuated state.
- first fluid channel valve 76 As shown in Figures 17A and 18B.
- the media riser 414 in Figure 17A is fluidly connected to the first distribution channel 116, 340 via the recess 416 when the first fluid channel valve 76 is in an open state.
- a first membrane layer 334 is provided in Figure 18B. This can be held on the pneumatic side 290 of the upper part 284 via an anchoring point 396 in the form of a recess 398, wherein the sealing element 334 can engage in the recess 398 via a membrane projection 400.
- two membrane layers 332 and 334 could also be provided, as shown in Figure 18A.
- the flow path 412 of the conditioning fluid 96 is explained in detail below.
- the conditioning fluid 96 can enter or exit the one-way fluid guide assembly 32 from both the left and right via the media channel openings 312. It is assumed below that the Conditioning fluid 96 enters the disposable fluid guide assembly 32 via the right side.
- the conditioning fluid 96 reaches the second fluid channel valve 80 via the media channel opening 312 and the media riser 414.
- the conditioning fluid 96 flows from the media riser 414 into the second fluid channel 78.
- the conditioning fluid 96 flows via the two sub-channels 390 of the flushing fluid interface 168 to the second interface 222 (see Figure 12).
- the conditioning fluid 96 divides again into the two sub-channels 390 and reunites towards the second common section 224. It enters the interaction chamber line 402 via the fluid interaction chamber opening 348 and flows further into the interaction chamber 24.
- the conditioning fluid 96 enters the next interaction chamber line 402 upwards towards the top side 288 and thus reaches the first common section 216.
- the conditioning fluid 96 flows along the first common section 216 to the first interface 214.
- conditioning fluid 96 is divided according to the two sub-channels 390 and reunites in the first fluid channel 74 and meets the first fluid channel valve 76 further downstream.
- the conditioning fluid 96 flows into the first distribution channel 116. From there, it encounters another first fluid channel valve 76 and flows via this into the media riser 414 and leaves the one-way fluid guide assembly 32 via the media channel opening 312.
- the flow path 412 of the conditioning fluid 96 can also be in the opposite direction.
- FIG 17B shows the flushing fluid interface 168 to the left of the second fluid channel valve 80.
- the flushing fluid interface 168 has the same structure as the first interface 214 explained above, with the difference that instead of the sample riser 384, a Flushing fluid riser 418 is provided, which corresponds to the second flushing channel 160.
- Figure 20 shows a schematic flow diagram of the steps of a method for manufacturing the disposable fluid guide assembly 32.
- the lower part 268 is injection-molded.
- the lower part 268 is made of COC because the material is fluid-repellent, preventing samples from adhering to the surface.
- the plate element 380 for the throttle section 376 can be injection-molded and then attached to the underside 274 of the lower part 268, thereby sealing the throttle channel 375 in a fluid-tight manner.
- the plate element is also made of COC.
- the plate element 380 can be welded to the underside 274, in particular laser-welded.
- the upper part 284 is injection-molded in a second step S2.
- the upper part 284 is preferably made of COC.
- the sealing element 330 is then arranged between the lower part 268 and the upper part 284 (S3).
- the upper and lower parts 268, 284 are welded together, in particular laser welded.
- the mounting of the sensor element is explained below with reference to Figures 21-23.
- two sensor elements 30 are attached to the common sensor element holder 28.
- the sensor element holder 28 has a plate-shaped body 420 (see Figure 21A) with a substantially rectangular basic shape.
- the plate-shaped body 420 comprises a front side 422, a rear side 424 facing away from it, and two longitudinal sides 426 between the front side 422 and the rear side 424, which each connect two end sides 428.
- a pre-tensioning mechanism 432 is mounted in the wall on each of the long sides 426.
- stop elements 434 are provided, spaced apart perpendicular to the direction of movement Rv of the preloading mechanism 432, against which the sensor elements 30 are clamped.
- the direction of movement Rv is shown in Figure 22C.
- stop elements 434 are designed as projections in the form of longitudinal webs, each having an extension direction that is perpendicular to the direction of movement R v of the pretensioning mechanism 432.
- the pretensioning mechanism 432 is located centrally between the stop elements 434, as seen in its direction of movement.
- At least the two stop elements 434 can each merge integrally into the sensor element holder 28.
- the plate-shaped body 420 has recesses 436 formed by recesses on its front side 422 for the sensor elements 26.
- the stop elements 434 protrude from a bottom 438 of the recess.
- the receptacles 436 are, in particular, a continuous recess extending perpendicular to the direction of movement R v of the pretensioning mechanism 432.
- Each preloading mechanism 432 is designed to act laterally in the direction of the two knock-off elements 434 and thus to preload a sensor element 26 arranged in the receptacle 436 laterally against the stop element 434 in a captive manner.
- the pretensioning mechanisms 432 are formed mirror-symmetrically to a mirror plane 437, so that a pretensioning mechanism 432 and an associated receptacle 436 are present on each of the longitudinal sides 426 adjacent to the front side 422, wherein the mirror plane 437 extends through the stop elements 434.
- the bottom 438 of each recess is provided with a plurality of shoulders 440, each having an upwardly facing contact portion.
- the contact portions are designed as flat surfaces. Grooves 444 extend between the shoulders 440.
- the recess comprises, at each of its lateral edges, a lateral contact section 441 formed as a shoulder 440, on which the sensor element 26 can rest flatly at the edge. Between the lateral contact sections 441, at least one central contact section 443 is provided, running parallel to the lateral contact section 441, on which the sensor element 26 also rests.
- an intermediate, air-filled reflection channel 445 (see Figures 21A and 22A) is formed between the adjacent contact sections 441, 443.
- each sensor element 26 in each receptacle 436 forms two reflection channels 445 in the region of the grooves 444.
- Each reflection channel 445 has an inlet opening 446, which corresponds to a first end face 428, and an outlet opening 447, which corresponds to the opposite second end face 426 of the sensor element holder 28.
- the preloading mechanism 432 is explained in more detail below.
- Each preloading mechanism 432 is associated with a clamping element 448.
- the clamping element 448 comprises a guide section 450 in the form of a block, which is embedded in a matching recess 454 (see Figure 23) in one of the longitudinal sides 426.
- the guide section 450 guides the pretensioning mechanism 432 linearly in the plate-shaped body 420.
- the recess 454 is longer than the block in the direction of movement R v of the pretensioning mechanism 432, so that the block can be guided linearly along the direction of movement R v of the pretensioning mechanism 432.
- a guide web 456 projects upwards from the guide section 450 and extends along the direction of movement R v of the pretensioning mechanism 432 In particular, the guide web 456 and the guide section 450 merge into one another in one piece.
- the guide web 456 extends through the one recess in the sensor element holder to the respective receptacle 436.
- the guide web 456 has a contact nose 460 (see Figure 21B) oriented toward the stop element 434, with a flat front end that has beveled flanks on both sides.
- the flat end of the contact nose 460 presses against the front of the sensor element 26 to securely clamp it in the receptacle 436.
- the preload mechanism 432 is also assigned an adjusting screw 468, which can be screwed into a threaded bore 476 in the plate-shaped body 420 to different depths in order to move the preload mechanism 432.
- a spring 482 is provided in an enlarged bore in the guide section 450, which spring preloads the adjusting screw 468 and thus the preloading mechanism 432 against the direction of movement R v of the preloading mechanism 432.
- each clamping element 448 has two lateral openings 484 for receiving guide pins 486, which are pressed into the plate-shaped body 420 and serve as linear guides.
- the clamping element 448 is in particular made of a softer material (e.g., plastic) than the plate-shaped body 420, the stop elements 434, and the sensor element 26.
- a through hole 491 (see Figure 23) is provided in the plate-shaped body 420.
- the sensor element 26 is a crystal block. This has a substantially rectangular basic shape and has a sensor element back 494 (see Figure 22A) and two adjacent side surfaces 496, which terminate at the surface 30 of the sensor element 26. Between the Surface 30 of the sensor element 26 and the sensor element back 494 each have beveled end faces 498 provided.
- the angle between the sensor element back 494 and the beveled front side is approximately 45 degrees.
- Figure 22A further shows that the crystal block is placed with its sensor element backside 494 on the contact sections 441 and 443 for clamping into the sensor element holder 28.
- a side surface 496 of the crystal block rests against the end face of the contact nose 460. Tightening the adjusting screw 468 causes a linear advance of the clamping element 448 in the direction of the stop elements 434, so that the crystal block is clamped in the receptacle 436 between the stop element 434 and the clamping element 448.
- a notch 500 is provided in the plate-shaped body 420 in the area around the outlet opening 447 and the inlet opening 446, so that the beveled end faces 498 are not covered by the base 438 or the receptacle 436 in the direction of the rear side 424.
- an IR beam can impinge freely and almost perpendicularly on the beveled end face 498.
- the sensor element holder 28 together with the sensor elements 26 accommodated therein can be engaged with the disposable fluid guide assembly 32, in particular with the base surface 316 of the block-shaped portion 314.
- the sensor element holder 28 is brought into planar contact with its front side 422 on the section of the base surface 316 surrounding the interaction paths 318 and is aligned with the block-shaped section 314 via upper recesses 502 (see Figure 21 B) provided on the front side 422 of the sensor element holder 28, in that its sleeve-shaped, protruding alignment projections (see Figure 8) penetrate precisely into the recesses 502. Screws 600 then protrude through the central holes of the Alignment projections 322 and are screwed into internal threads in the block-shaped section 314 in order to press the sensor elements 26 against the block-shaped section 314 and to close the interaction chambers 24 previously open on this side.
- an alignment projection 322 and a recess 502 are larger in diameter than the others.
- the sensor element holder 28, with the sensor element 26 contained therein, must be aligned in the beam path 42 in order to record an IR spectrum from the surface. Alignment is performed by the previously mentioned centering unit 56, which is explained in more detail below.
- the sensor element holder 28 In order for the sensor element holder 28 to interact with the centering unit 56, the sensor element holder 28 is provided with an underside alignment geometry in the form of an elongated hole 606 and a round hole 608, which will be discussed in more detail below with reference to Figures 26 - 30.
- the centering unit 56 has a contact side in the form of the base 616 (see Figure 27), which can be reversibly coupled to the sensor element holder 28 and on which the sensor element holder 28 rests flatly with its rear side 424. This is shown by way of example in Figures 26 and 27.
- the centering unit 56 has the shape of a container 612.
- the container 612 is made of a heat-conducting material, preferably a metallic material or an alloy.
- the term “container” in connection with the accommodation of a part of the disposable fluid guide assembly 32 together with the sensor element holder 28 and sensor element 26 is intended to mean that a receptacle for these parts is designed here in order to supply heat or To enable heat dissipation. This does not require a closed or fluid-tight container, but rather a bottom 616 and one or more side walls 618 for heat transfer. Optionally, the bottom 616 and side wall(s) 618 can also be in contact with the sensor element holder 28 and the one-way fluid guide assembly 32. However, if the block-shaped section 314 is surrounded on all sides by the container 612, heat transfer is maximized.
- a central recess 614 is provided in the container 612, which is defined by a bottom 616, a container opening opposite the bottom 616 and four side walls 618.
- the floor 616 is closed, surrounded by the four side walls 618 in a frame-like manner.
- the shape of the central recess 614 corresponds to the shape of the cross section of the block-shaped portion 314 and/or the sensor element holder 28 in order to accommodate them without a large lateral gap.
- the central recess 614 therefore has a rectangular basic shape.
- the sensor element holder 28 which is equipped with the sensor element 26, can be inserted into the central recess 614 together with the block-like section 314, so that the rear side 424 rests flat on the base 616.
- the base 616 forms the contact side of the centering unit 56.
- the centering unit 56 has two centering elements. These are explained in more detail in Figures 28 and 29.
- the centering elements are designed as spring-loaded guide pins 622, each of which is guided in an associated through hole 624 in the bottom 616 of the container 612.
- the guide pins 622 are not anchored in the container 612, but in a base block 626 which is arranged below the container 612 and supports it.
- the base block 626 has a substantially U-shaped profile, with two feet 625 and a support surface 627 on which the container 612 can be mounted.
- the guide pins 622 are also anchored in the support surface 627.
- the base block 626 can, for example, be attached to a base plate (not shown here) via its two feet 625.
- Each of the two guide pins 622 has a conical end 628 which faces away from the base block 626 and projects into the central recess 614 of the container 612.
- a shaft 630 Adjoining the conical end 628 is a shaft 630 (see Figure 27), which extends laterally through the through-hole 624 in the bottom 616 of the container 612 and terminates in a centering recess on the contact surface of the base block 626, where it is anchored.
- the guide pins 622 can also be conical over the entire area in which they extend into the sensor element holder 28.
- a preloading mechanism 634 with springs 642 is assigned to the centering recess to axially spring-load the guide pins 622 upward.
- the guide pins 622 have a widened shaft section that is mounted in the base block 626.
- the guide pins 622 can deflect in the axial direction to such an extent that the rear side 424 of the sensor element holder 28 strikes the bottom 616.
- Centering via the centering unit 56 can be carried out as follows (see Figure 27).
- the sensor element holder 28 is first attached to the disposable fluid guide assembly 32 and can then be inserted with the rear side 424 first into the central recess 614, with a guide pin 622 engaging in the elongated hole 606 and a guide pin 622 engaging in the round hole 608.
- the sensor element holder 28 is thus aligned in the xy plane.
- the sensor element holder 28 is pressed further towards the base 616, with the guide pins 622 yielding and guiding the sensor element holder 28 down to the base 616, where it comes into contact with its rear side 424.
- the sensor element holder 28 is thus aligned in the z-axis and perpendicular to it.
- the elongated hole 606 has an oval contour or is bevelled so that the guide pin 622 can engage better.
- the container 612 is provided with two beam path shafts 645 (see Figures 27 and 28) which extend through two side walls 618, are arranged opposite each other and open into the central recess 614.
- the underside alignment geometry and the centering elements are coordinated with each other in such a way that the inlet opening 446 and the outlet opening 447 each point in the direction of one of the two beam path shafts 645.
- the beam path shafts 645 each terminate at the base block 626 with their end facing away from the recess 614, wherein the base block 626 also contains beam path shafts 645 corresponding to and adjoining the beam path shafts 645 in the container 612. These also extend essentially completely through the base block 626.
- the beam path shafts 645 are configured to receive the beam path 42 and to guide it from the optical unit 34, which is typically arranged below the base block 626, via the beam path shafts 645 into the recess 614, into the sensor element 26, and out again.
- the two beam path shafts 645 extend at a 45° angle to a plane in which the bottom 616 of the container 612 lies, so that the beam path has a right angle to the beveled end face 498.
- a leakage protection unit (not shown here) can be provided, with a collecting basin (not shown here) that at least partially, preferably completely, surrounds the container 612 and a sensor (not shown here) for detecting fluid in the collecting basin, which sensor is connected to the controller 48, which is designed to output a signal when fluid escapes.
- the container 612 (see Figure 30) has two media connection blocks 646, each of which is accommodated in a separate receiving opening 648 in the container 612.
- the media connection blocks 646 serve, as mentioned, to quickly and safely reversibly couple the conditioning fluid-carrying channels in the disposable fluid guide assembly 32 to the storage containers 94 and the disposal containers 174.
- the receiving openings 648 for the media connection blocks 646 have an elongated, box-like shape and are provided on two opposite sides of the container 612. The two media connection blocks 646 will be discussed in more detail below in the description.
- the container 612 has two receiving openings 650 for sensor element blocks 652, as shown in Figure 30.
- the receiving openings 650 for sensor element blocks 652 have an elongated, box-like shape and are provided on opposite sides of the recess 614.
- a receiving opening 650 for sensor element blocks 652 is arranged between a receiving opening 648 for media connection blocks 646 and the central recess 614.
- the two sensor element blocks 652 may each be detection units 653 equipped with optical sensors 651.
- the detection units 653 are configured to contactlessly monitor the fluid flow adjacent to the ends 66, 70 of the interaction chamber 24.
- the detection unit 653 may be a source for generating radiation with specific wavelengths with which the fluid channels of the disposable fluid guide assembly 32 can be irradiated, or it may be a detector 684 that can detect radiation with specific wavelengths.
- a cable duct 654 is provided, which extends to the outer contour of the container 612 and connects it to the recess opening 650. Cables can be laid in the cable ducts 654 in order to connect the sensor element blocks 652 to the control unit 46, in particular the evaluation unit 50 and the controller 48, in a signal-transmitting manner.
- the two receiving openings 650 are each delimited by a wall 656 on a side facing the receiving openings 648, so that the sensor element blocks 652 are received in a securely positioned manner.
- a thermal sensor element 660 is arranged which projects relative to the bottom 616, is axially prestressed and resiliently mounted (see Figure 31).
- the thermal sensor element 660 extends in the coupled state into the through hole 491 in the sensor element holder 28 to detect the temperature of the sensor element backside 494 of the sensor element 26.
- the media connection blocks 646 are explained in more detail below using Figures 32 to 34.
- Each media connection block 646 has a block-shaped housing 686 with a top side 688 and a bottom side 690 arranged opposite thereto.
- end faces 692 extend at the opposite ends, which are each connected to one another via two longitudinal sides 694.
- the media connection block 646 is received with the bottom 690 first in the receiving opening 648 so that the top 688 is exposed.
- a plurality of first media inflow openings 698 are provided, only some of which are provided with reference numerals, as well as a plurality of second media inflow openings 700, wherein the plurality of first media inflow openings 698 are assigned to one longitudinal side 694 and the plurality of second media inflow openings 700 are assigned to the other longitudinal side 694.
- the plurality of first media inflow openings 698 and the plurality of second media inflow openings 700 each lie on a straight line.
- the first media inflow openings 698 and the second media inflow openings 700 of the upper side 688, each arranged in a row, are designed to be reversibly coupled to the media risers 414 of the disposable fluid guide assembly 32.
- the first media inflow openings 698 are each fluidically connected to openings 698' on one longitudinal side 694 and the second media inflow openings 700 are each fluidically connected to openings 700' on the other longitudinal side 694 via L-shaped media channel sections 702 (see in particular Figure 34).
- the first openings 698' and the second openings 700' on the longitudinal sides 694 are designed to be reversibly coupled to the first or second fluid lines 100, 128 of the first and second media dosing units 16, 18, wherein a fluidic connection is present in the coupled state.
- first media inflow openings 698 and three second media inflow openings 700 are provided on the top side 688 and on a longitudinal side 694.
- the number can be varied.
- the upper side 688 can have a flushing fluid connection 704 which is fluidically connected to a flushing fluid connection 704' on the longitudinal side 694 via an L-shaped flushing fluid channel section 706.
- disposal channel connections 708 are provided on the upper side 688, which are each fluidically connected via an L-shaped disposal channel section 710 to a disposal channel connection 708' on the longitudinal sides 694.
- the media connection block 646 just described can be used for both the left side of the disposable fluid guide assembly 32 and the right side of the disposable fluid guide assembly 32, since two different flow paths through the plurality of first and second media inflow openings 698, 700 are provided in a single component.
- either the first media inflow openings 698 or the second media inflow openings 700 couple to the media risers 414 of the disposable fluid guide assembly 32 and to the fluid lines 100, 128 of the first and second media dosing units 16, 18.
- a sealing element 712 in the form of a flat, elastic membrane is provided, which has a plurality of recesses which are connected to the underlying media inlet openings 698, 700 on the upper side 688.
- the sealing element 712 is designed to seal the fluidic connection in the coupled state with the media risers 414 of the disposable fluid guide assembly 32 by clamping the sealing element 712 flatly between the upper side 696 and the underside 274 of the lower part 268 and elastically deforming it.
- the media connection block 646 has alignment geometries 718 on its top side 688, which can be engaged with counter-alignment geometries 720 (see Figure 36) on the one-way fluid guide assembly 32 in order to align with the one-way fluid guide assembly 32.
- the alignment and counter-alignment geometries 718, 720 may, for example, be corresponding pins and openings that each engage with each other during coupling.
- the media connection block 646 is equipped at its two opposite ends on the underside 690 with an anchor pin 722, with which it is received with an oversize in corresponding holes in the area of the receiving opening 648.
- the anchor pins 722 can be assigned a locking mechanism provided in the receiving opening 648, so that the receiving openings 648 can be reversibly coupled to the media connection blocks 646. This allows the media connection blocks 646 to be easily removed from the receiving openings 648 and cleaned.
- media connection blocks 646 can be deflected towards the rear side 424 of the sensor element holder 28 and/or tilted in several spatial directions and are in particular resiliently mounted.
- the resilient mounting is achieved by a first pair of springs 724, which support the underside 690 against the top of the associated receiving opening 648.
- a plurality of second springs 726 are provided, in particular between the first pair of springs 724.
- the plurality of second springs 726 are also associated with the underside 690, but extend almost completely into the block-shaped housing 686. As a result, only a portion of the A group of second springs 726 protrudes from the underside 690.
- the springs 724 and 726 simulate a cardanic suspension.
- the temperature control unit 58 comprises the temperature control element 254, which can be brought into surface contact with the rear side 424 of the sensor element holder 28.
- the temperature control unit 58 is configured to bring the sensor element 26 to a predetermined temperature in a coupled state of the sensor element holder 28, the sensor element 26, and the temperature control element 254.
- the predetermined temperature is preferably room temperature.
- Room temperature is defined as a temperature between 17°C and 26°C.
- the interaction chamber 24 can be received together with the sensor element holder 28 and the sensor element 26 in the recess 614, so that the rear side 424 of the sensor element holder 28 rests on the bottom 616 of the container 612, in particular wherein the side walls 618 of the disposable fluid guide assembly 32 and/or the sensor element holder 28 rest against side walls 618 of the container 612 or are only minimally distant from them.
- the tempering element 254 comprises at least one tempering channel 728 inside the container 612, which passes through one or more side walls 618 and/or the bottom 616 of the container 612.
- the container 612 has an inlet 732 and an outlet 734, between which the one or more tempering channels 728 extend in the container 612.
- the temperature control channels 728 completely surround the circumference of the recess 614, so that the latter is temperature-controlled particularly evenly. Since the temperature control channels 728 extend almost completely through the interior of the container, the media connection blocks 646 are also advantageously temperature-controlled.
- a tempering fluid flows through the tempering channel 728, which is introduced into it by the tempering device 258.
- the tempering device 258 tempers the tempering fluid to the predetermined temperature or to a temperature slightly higher or lower than the predetermined temperature in order to compensate for temperature losses during transport.
- the temperature control device 258 is arranged outside the container 612 and is fluidically coupled to the inlet 732 and the outlet 734, creating the aforementioned temperature control circuit 260.
- the temperature control fluid is introduced from the temperature control device 258 into the inlet 732 of the container 612. There, it flows through the temperature control channels 728, thereby controlling the temperature of the container 612. This can bring the sensor element holder 28 and thus also the sensor element 26 to the predetermined temperature, since they are connected in a heat-transfer manner when coupled.
- the pneumatic unit 14 is discussed in detail below. Reference is made to Figures 35 and 36.
- the pneumatic unit 14 is designed as a pneumatic connection block 758, which has a bottom side 760 facing the disposable fluid guide assembly 32 and a top side 762 facing away from it.
- the top side 762 is provided with a plurality of pneumatic units 764 which are fluidly coupled to pump inlets 766 provided on the top side 762.
- the underside 760 has a media dosing interface 768 at opposite ends, which is connected to a elastic sealing membrane 770, at which pump outlets 772 open, which are fluidly connected to the pump inlets 766 on the top side 762 and of which only some are provided with reference numerals.
- the sealing membrane 770 therefore has recesses corresponding to the pump outlets 772.
- Each media dosing interface 768 is configured to fluidly couple, in a coupled state with the disposable fluid guide assembly 32, to the pneumatic channel openings 310 of the pneumatic channels 311 in order to apply positive or negative pressure to the pneumatic channels 311.
- each media dosing interface 768 is formed as an elongated, rectangular elevation having a rib-shaped contact surface 774 on its opposite longitudinal sides, against which the rib-shaped structure of the outer side of the sample receiving containers 200, 204 can be supported in the coupled state. Consequently, in the coupled state, the disposable fluid guide assembly 32 is held securely in the pneumatic connection block 758.
- the underside 760 of the pneumatic connection block 758 is equipped with a detection unit 653 in the form of a sensor unit 776, which is provided with several sensors 777.
- the sensors 777 can be either sources and/or detectors that interact with corresponding sources and/or detectors in the sensor element blocks 652.
- a beam path exists between the two, via which optical signals can be sent and received.
- the free exchange of optical signals is ensured by the sensor windows 306, 308, which allow a beam path perpendicular through the one-way fluid guide assembly 32 and provide optical access to other fluid channels adjacent to the sensor windows 306, 308 for the beam path.
- the underside 760 is provided with alignment geometries, for example in the form of guide pins 780, with which the pneumatic connection block 758 can be aligned to the one-way fluid guide assembly 32.
- a blood sample intake interface 784 is provided, which is shaped as a recess.
- the blood sample containers 202 and 204 can engage in the recess to be supported in a way that prevents them from slipping.
- the pneumatic connection block 758 is further coupled to a drive assembly 788 associated with the surface 30 of the sensor element 26 (see Figure 35), which is configured for linear displacement of the pneumatic connection block 758 and thus for rapid fluidic coupling and decoupling and thus replacement of the disposable fluid guide assembly 32.
- the drive assembly 788 has a drive, e.g., a crank 790, to which a spindle 792 is connected in a rotationally fixed manner.
- the spindle 792 passes through a threaded nut 796, which is attached to a drive block 798, which has a drive surface 800 on its underside for engagement with the pneumatic connection block 758.
- the drive block 798 is guided linearly via rods 804 in the base block 662.
- the sensor element holder 28 and thus the disposable fluid guide assembly 32 are first aligned by the centering unit 56.
- the two movably mounted media connection blocks 646 align with the disposable fluid guide assembly 32.
- the pneumatic connection block 758 can be guided downward along the centering rods 804 toward the container 612 until the underside 760 of the pneumatic connection block 758 rests against the top side 288 of the disposable fluid guide assembly 32.
- the pneumatic connection block 758 also extends toward the disposable fluid guide assembly 32. This means that the entire device is aligned according to the position of the optical unit 34.
- a positive connection is created between the media connection blocks 646 and the one-way fluid guide assembly 32, which is clamped between the media connection blocks 646 and the pneumatic connection block 758.
- the clamping achieves a fluid connection of the one-way fluid guide assembly 32 to the pneumatic connection block 758 as well as a fluidic connection between the media connection blocks 646 and the one-way fluid guide assembly 32.
- the disposable fluid guide assembly 32 in particular the sensor element holder 28, is finally aligned in the beam path 42.
- the protein defect diagnostic device 10 is in an operational state, so that the surface 30 of the sensor element 26 can either be conditioned and/or brought into contact with a blood sample. Furthermore, an IR spectrum of the surface 30 of the sensor element 26 can now be recorded via the optical unit 34.
- a hydraulically or purely electrically operated drive assembly 788 is also conceivable.
- Figure 37 shows a schematic flow diagram of the method steps for conditioning a sensor element for a protein defect diagnosis and for applying a blood sample to a sensor element for a protein defect diagnosis as well as for analyzing protein defects in a blood sample.
- a sensor element is attached to the disposable fluid guide assembly such that the sensor element closes several interaction chambers on one side, wherein the sensor element has a surface to be treated which forms the previously open side of the interaction chamber (step S5).
- a linker-containing conditioning fluid is introduced into the interaction chambers below a preconditioned surface on the sensor element to which at least one linker is bound, to which antibodies can specifically bind (step S6).
- the linker-containing conditioning fluid is passed out of the interaction chamber via the fluid channels (step S7).
- the interaction chamber can be flushed with a flushing fluid (step S8), which serves for cleaning and venting.
- the interaction chamber can be in contact with a fluid until an antibody-containing conditioning fluid is introduced into the interaction chamber.
- the fluid can, for example, be a buffer fluid to prevent the interaction chamber from running dry. This can be achieved by leaving a residue of a fluid, e.g., a buffer fluid, in the interaction chamber after the respective process steps. This can then be displaced by the antibody-containing conditioning fluid, so that the interaction chamber is always kept moist.
- the antibody-containing conditioning fluid is introduced into the interaction chamber below an antibody-conditioned surface on the sensor element to which at least one antibody is bound, to which a candidate biomarker can bind in a protein-specific and conformation-independent manner (step S9).
- the interaction chamber can be rinsed with a rinsing fluid after the previous step (step S10). Subsequently, further corresponding steps can be performed with other conditioning fluids to condition the surface of the sensor element.
- the interaction chamber can be in contact with a fluid until a blood sample is introduced into the interaction chamber.
- the fluid can be a buffer fluid, for example, to prevent the interaction chamber from running dry. This can be achieved by leaving a residual fluid in the interaction chamber after the respective process steps. This can then be displaced by the blood sample, keeping the interaction chamber moist until the sample is applied.
- the blood sample is introduced into the interaction chamber below a surface that is in a ready-to-measure state (step S11).
- the surface, which is in a ready-to-measure state is irradiated with IR radiation below an IR spectrum (step S12).
- Figure 38 shows another schematic flow diagram for the process steps for analyzing protein defects in a blood sample. The individual process steps are explained in detail below.
- a conditioning fluid is passed from the first fluid channel through the interaction chamber into the second fluid channel (step S13).
- the conditioning fluid is returned along the second fluid channel through the interaction chamber into the first fluid channel (step S14).
- Steps S13 and S14 may be repeated for a predetermined period of time or until a predetermined number of cycles is reached.
- a blood sample can be passed along a first flow direction from a first sample receptacle through the interaction chamber into the second blood sample receptacle (step S15).
- the fluid flow of the blood sample can be measured along the first flow direction, whereby upon detection of an air front or an irregularity in the fluid flow, a flow reversal opposite to the first flow direction is initiated.
- the blood sample can be guided along a second flow direction, which is opposite to the first flow direction, from the second sample receptacle through the interaction chamber into the first sample receptacle S16.
- the fluid flow of the blood sample can be measured along the second flow direction, wherein upon detection of an air front or an irregularity in the fluid flow, a flow reversal opposite to the second flow direction is initiated.
- the flow reversal is initiated when the respective container from which the fluid flow originates is completely empty. This can be determined in particular by detecting the air front, since this means that the respective The fluid-conveying container is completely emptied. This ensures particularly precise control of the fluid flow.
- By initiating the flow reversal air bubbles can be prevented from entering the interaction chamber right from the initial filling stage.
- Steps S15 and S16 may be repeated for a predetermined number of cycles or for a predetermined period of time.
- step S17 the surface of the sensor element is irradiated with IR radiation to obtain an IR spectrum.
- steps S15 and S16 may be performed during step S17.
- the surface of the sensor element can be tempered, in particular to room temperature.
- the surface of the sensor element can be tempered, in particular to room temperature.
- Figures 39 A and B show alternative couplings between the one-way fluid guide assembly 32 in the area of the membrane element 368 (see Figure 10) to the adjacent pneumatic connection block 758.
- one or more seals 900 serving as covers can be provided on the adjacent pneumatic connection block 758 between the disposable fluid guide assembly 32 in the region of the membrane element 368 and the pneumatic connection block 758 located above it (see Figure 39 A), which seals close one or more sample receptacles 200 in the region of the sample inlets 366, together with the hydrophobic membrane element 368 clamped between the pneumatic connection block 758 and the sample receptacle 200.
- the pneumatic connection block 758 may have one or more annular projections on the underside opposite the seal 900, which press into the seal 900 and improve the sealing effect.
- the seal 900 has a hole 904 that leads to the interior of the sample receptacle 200.
- a seal 900 which forms a lid and simultaneously acts as a flat pinch seal, can be inserted into a sample inlet 366 like a plug (see Figure 39B).
- This seal 900 is attached to the disposable fluid guide assembly 32 and not only seals the larger opening in the form of the sample inlet 366 in the disposable fluid guide assembly 32, but also, thanks to its flange, forms a seal between the front side of the sample receptacle 200 and the opposite underside of the pneumatic connection block 758.
- a hydrophobic membrane element 368 is bonded to the top of the seal 900 and seals off liquids against an opening 902 in the pneumatic connection block 758, but allows air to pass through so that pressure can be applied to the sample via the hole 904 in the seal 900 or negative pressure can be applied in the sample receiving container 200.
- the seal 900 has a protruding annular bead 908 in the area of its flange at the top and/or bottom, which acts as a sealing ring.
- the seal 900 which acts as a cover, has a sealing profile on its end face facing the sample inlet 366 and on the opposite end face.
- receptacles or containers of the device can also be designed with a corresponding membrane element and/or lid, e.g. the disposal container 175 or the rinsing liquid container(s) 158, 166, which can alternatively be designed as separate containers outside the disposable fluid guide assembly, as separate containers directly coupled to the disposable fluid guide assembly, or as containers formed integrally with the disposable fluid guide assembly.
- one or more fluid tanks which can be filled with body fluid or other fluid, are designed either as a separate part in the form of a container that is attached to the disposable Fluid guide assembly 20 can be coupled or can be an integral part of the upper part 284 or the lower part 268.
- the sample receiving containers 200, 204 are designed as separate containers 912 and are no longer an integral part of the upper part 284.
- This separate container 912 is coupled to the upper part 284 via a snap-in connection 920, in that snap-in fingers protrude from the upper part 284 and engage a recess in the container 912.
- liquid-filled container 912 is sealed upon delivery, it is preferably sealed at its bottom with a film (not shown).
- a spike protrudes upward from the upper part 284 in the area of the sample riser 384. This spike pierces the film when the container 912 is placed in place and an annular seal 922 between the container 912 and the upper part 284 has already been slightly compressed, so that the container 912 already rests tightly against the upper part 284.
- a screw connection can be provided instead of the snap-in connection.
- the fingers shown are then a circumferential, protruding sleeve with an internal thread, and the container 912 has a corresponding external thread on its outside.
- the container 912 is optionally closed by a lid and/or a hydrophobic membrane element at the sample inlet 366, as previously mentioned.
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Abstract
Description
Einweg-Fluidführungsbaugruppe, Verfahren zur Herstellung der Einweg- Fluidführungsbaugruppe, mikrofluidische Vorrichtung mit Einweg- Fluidführungsbaugruppe sowie BiomarkerdetektionsvorrichtungDisposable fluid guide assembly, method for producing the disposable fluid guide assembly, microfluidic device with disposable fluid guide assembly and biomarker detection device
Die Erfindung betrifft eine Einweg-Fluidführungsbaugruppe, ein Verfahren zur Herstellung der Einweg-Fluidführungsbaugruppe, eine mikrofluidische Vorrichtung mit der Einweg-Fluidführungsbaugruppe sowie eine Biomarkerdetektionsvorrichtung mit der mikrofluidischen Vorrichtung. The invention relates to a disposable fluid guide assembly, a method for producing the disposable fluid guide assembly, a microfluidic device comprising the disposable fluid guide assembly, and a biomarker detection device comprising the microfluidic device.
Die Alzheimer-Krankheit oder Morbus-Alzheimer (nachfolgend Alzheimer genannt) ist eine zurzeit noch unheilbare, neurodegenerative Erkrankung, in deren Verlauf stetig Nervenzellen im Gehirn absterben, was mit dem Fortschreiten der Erkrankung zu Persönlichkeits- und Verhaltensänderung bei den erkrankten Menschen führt. Weltweit sind Millionen von Menschen von Alzheimer betroffen. Alzheimer's disease, or Alzheimer's disease (hereafter referred to as Alzheimer's), is a currently incurable, neurodegenerative disease in which nerve cells in the brain steadily die, leading to personality and behavioral changes in those affected as the disease progresses. Millions of people worldwide are affected by Alzheimer's disease.
Eine frühzeitige Diagnose von Alzheimer ist dabei für den Verlauf der Erkrankung besonders wichtig, da Alzheimer zwar noch nicht heilbar ist, ihr stetig fortschreitender Verlauf durch eine frühzeitig eingeleitete Therapie jedoch verlangsamt werden kann. Je früher mit der Therapie begonnen wird, desto vorteilhafter ist es. Die frühzeitige und zuverlässige Diagnose stellt daher eine wichtige Herausforderung in der diagnostischen Medizintechnik dar, um rechtzeitig auf den Verlauf der Erkrankung einwirken zu können und deren Fortschreiten zu verlangsamen. Prädiagnostische Methoden nehmen dabei eine besondere Stellung ein, da sich mithilfe dieser Methoden Prognosen zum Risiko einer klinischen Alzheimer-Diagnose im Voraus aufstellen lassen und bereits vor dem klinischen Ausbruch mit Symptomen der Krankheit therapeutische Schritte eingeleitet werden können. An early diagnosis of Alzheimer's is particularly important for the course of the disease, as although Alzheimer's is not yet curable, its steady progression can be slowed with early treatment. The earlier treatment is started, the more beneficial it is. Early and reliable diagnosis therefore represents a key challenge in diagnostic medical technology in order to be able to intervene in a timely manner and slow the progression of the disease. Prediagnostic methods play a special role in this regard, as they can be used to predict the risk of a clinical Alzheimer's diagnosis in advance, allowing therapeutic measures to be initiated even before the clinical onset with symptoms of the disease.
Bekannte prädiagnostische Methoden zur Risikoprognose von Alzheimer stützen sich auf die Analyse von bestimmten Proteindefekten, die sich bereits Jahrzehnte vor dem klinischen Ausbruch von Alzheimer im menschlichen Körper bilden. Die Analyse derartiger Proteindefekte ermöglicht Prognosen über die Wahrscheinlichkeit, an Alzheimer zu erkranken. Aus wissenschaftlicher Sicht wird angenommen, dass es im Frühstadium von Alzheimer zu Fehlfaltungen bestimmter Proteinen, wie unter anderem ß-Amyloid-(Aß-)Peptiden kommt. Die Fehlfaltung und dadurch bedingte Aggregation der Peptide zu Beta-Faltblatt- angereicherten Amyloid-Plaques ist nach derzeitigen Forschungsstand entscheidend für den Verlauf und das Fortschreiten von Alzheimer. Known prediagnostic methods for predicting the risk of Alzheimer's disease are based on the analysis of specific protein defects that develop in the human body decades before the clinical onset of Alzheimer's disease. The analysis of such protein defects enables predictions about the likelihood of developing Alzheimer's disease. From a scientific perspective, It is assumed that misfolding of certain proteins, such as ß-amyloid (Aß) peptides, occurs in the early stages of Alzheimer's disease. According to current research, the misfolding and resulting aggregation of the peptides into beta-sheet-enriched amyloid plaques is crucial for the course and progression of Alzheimer's disease.
Aus diesem Grund ist unter anderem das Vorliegen von fehlgefalteten ß- Amyloid-(Aß-)Peptiden beispielsweise im Blutplasma von Probanden ein Anzeichen für eine mögliche Alzheimererkrankung und kann ein wichtiger Indikator für die Risikoprognose von Alzheimer sein. Somit stellt das fehlgefaltete ß-Amyloid-(Aß-) Peptid ein Kandidaten-Biomarker-Peptid dar, auf das in prädiagnostischen Methoden als Biomarker zurückgegriffen werden kann. For this reason, the presence of misfolded ß-amyloid (Aß) peptides, for example, in the blood plasma of test subjects, is a sign of possible Alzheimer's disease and can be an important indicator for Alzheimer's risk prognosis. Thus, the misfolded ß-amyloid (Aß) peptide represents a candidate biomarker peptide that can be used as a biomarker in prediagnostic methods.
Im Bereich der Proteindiagnostik gibt es eine Reihe von Methoden zum Nachweis von Kandidaten-Biomarker-Peptiden in Proben. Beispielsweise können Methoden wie enzyme-linked immuno-sorbent assays (ELISA), surface plasmon resonance spectroscopy (SPR) oder surface-based fluorescence intensity distribution analysis (sFIDA) dazu verwendet werden. Allerdings hat sich herausgestellt, dass mit den vorgenannten Methoden nur indirekt Aussagen über strukturelle Defekte oder Fehlfaltungen von Proteinen möglich sind. Darüber hinaus sind die Methoden in der Probenvorbereitung und Durchführung sehr aufwendig und nur auf einen geringen Probendurchsatz ausgelegt, sodass sie sich nicht für die großklinische Anwendung eignen. In the field of protein diagnostics, there are a number of methods for detecting candidate biomarker peptides in samples. For example, methods such as enzyme-linked immunosorbent assays (ELISA), surface plasmon resonance spectroscopy (SPR), or surface-based fluorescence intensity distribution analysis (sFIDA) can be used for this purpose. However, it has been found that the aforementioned methods only provide indirect information about structural defects or protein misfolding. Furthermore, these methods require very complex sample preparation and implementation and are designed for low sample throughput, making them unsuitable for large-scale clinical applications.
Eine weitere Methode im Bereich der Proteindiagnostik stellt das Immuno- Infrarot-Sensor-Assay (nachfolgend Immuno-Assay genannt) dar, mit dem eine direkte Messung von fehlgefalteten ß-Amyloid-(Aß-) Peptiden in Körperflüssigkeiten wie Blut, Blutplasma, Blutserum oder Rückenmarksflüssigkeit ohne vorherige Isolation und Aufbereitung von Kandidaten-Biomarker-Peptiden durchgeführt werden kann. Another method in the field of protein diagnostics is the immuno-infrared sensor assay (hereinafter referred to as immunoassay), which allows direct measurement of misfolded ß-amyloid (Aß) peptides in body fluids such as blood, blood plasma, blood serum or cerebrospinal fluid without prior isolation and preparation of candidate biomarker peptides.
Ein derartiges Immuno-Assay ist beispielhaft in der US 2020 / 0 141 866 A1 offenbart. Das beschriebene Immuno-Assay beschäftigt sich insbesondere mit der Proteindiagnostik von fehlgefalteten Amyloid-ß(Aß)-Peptiden für die Risikoprognose von Alzheimer. Das Grundprinzip der Methode besteht darin, an einen mit Silanen oder Thiol-Linkern oberflächenmodifiziertem Sensor einen Antikörper zu binden, der wiederum spezifisch an (Aß-)-Strukturen basierende Kandidaten-Biomarker-Peptide binden kann. Such an immunoassay is disclosed, for example, in US 2020 / 0 141 866 A1. The immunoassay described is particularly concerned with the protein diagnostics of misfolded amyloid-ß (Aß) peptides for the risk prognosis of Alzheimer's disease. The basic principle of the method is to attach a antibody, which in turn can specifically bind candidate biomarker peptides based on (Aß) structures.
Dazu wird in einem ersten Schritt der Vorkonditionierung ein Sensorkristall, beispielsweise ein ATR-Sensorkristall (attenuated total reflection) wie ein Germanium- oder ein Silizium-Einkristall, mit den Silan- oder Thiol-Iinkerhaltigen Konditionierungsfluiden oberflächenbehandelt. In einem zweiten Schritt der Antikörper-Konditionierung wird die Sensoroberfläche mit einem antikörperhaltigen Konditionierungsfluid oberflächenbehandelt. In einem dritten Schritt des Probenauftrags wird der Sensor dann mit einem Probenfluid eines Probanden, beispielsweise Blutplasma, Blut oder Blutserum, oberflächenbehandelt, wobei auf (Aß-)-Strukturen basierende Kandidaten- Biomarker-Peptide an die mit Antikörpern versehene Sensoroberfläche binden. Diese wird in einem vierten Schritt, dem Messschritt, mit einem IR-Laser bestrahlt, der den Sensor durch mehrfache interne Totalrektion passiert und dabei ein IR-Spektrum von den an der Sensoroberfläche gebundenen auf (Aß-)- Strukturen basierenden Kandidaten-Biomarker-Peptiden der Sensorelementoberfläche aufnimmt. Das von den gebundenen Kandidaten- Biomarkern aufgenommene IR-Spektrum wird anschließend ausgewertet, beispielsweise indem die Verschiebung der IR-Banden von den (Aß-)-Strukturen basierenden Kandidaten-Biomarker-Peptiden mit Vergleichsmessungen quantifiziert wird, um eine Risikoprognose über den möglichen Ausbruch von Alzheimer in Bezug auf die untersuchte Probe zu treffen. For this purpose, in a first preconditioning step, a sensor crystal, for example an ATR (attenuated total reflection) sensor crystal such as a germanium or silicon single crystal, is surface-treated with the silane- or thiol-linker-containing conditioning fluids. In a second antibody conditioning step, the sensor surface is surface-treated with an antibody-containing conditioning fluid. In a third sample application step, the sensor is then surface-treated with a sample fluid from a test subject, for example blood plasma, blood, or blood serum, whereby candidate biomarker peptides based on (Aß) structures bind to the antibody-coated sensor surface. In a fourth step, the measuring step, this is irradiated with an IR laser, which passes through the sensor through multiple internal total reaction and records an IR spectrum of the candidate biomarker peptides based on (Aß) structures bound to the sensor surface of the sensor element. The IR spectrum recorded by the bound candidate biomarkers is then evaluated, for example by quantifying the shift of the IR bands of the candidate biomarker peptides based on (Aß) structures with comparative measurements, in order to make a risk prediction about the possible onset of Alzheimer's disease with respect to the sample under investigation.
Allerdings befinden sich derartige Immuno-Assays für die Risikoprognose von Alzheimer in einer frühen Phase der Entwicklung und wurden bis jetzt lediglich im Labormaßstab sowie als Konzeptversuche durchgeführt. Insbesondere die Entwicklung eines solchen Immuno-Assays weg vom Labormaßstab und hin zur industriellen, großmedizinischen Anwendung stellt eine immense Herausforderung dar. However, such immunoassays for Alzheimer's risk prediction are in an early phase of development and have so far only been conducted on a laboratory scale and as proof-of-concept trials. In particular, the development of such an immunoassay from the laboratory scale to industrial, large-scale medical application represents an immense challenge.
In bekannten Immuno-Assays werden individuelle Vorrichtungen zur Durchführung der oben genannten Schritte verwendet, die mit einer Reihe von Nachteilen behaftet sind, auf die nachfolgend eingegangen wird. In known immunoassays, individual devices are used to carry out the above-mentioned steps, which have a number of disadvantages, which are discussed below.
Üblicherweise basieren bekannte Immuno-Assays auf einer Durchflusszelle, die jeweils an ihren entgegengesetzten Enden eine Fluidöffnung aufweist. Beide Fluidöffnungen sind mit einem gemeinsamen Reservoir strömungsmäßig verbunden, sodass die zu untersuchende Probe über eine peristaltische Pumpe entlang eines Kreislaufs zwischen der Durchflusszelle und dem Reservoir gefördert wird. Typically, known immunoassays are based on a flow cell that has a fluid port at each of its opposite ends. Fluid ports are fluidically connected to a common reservoir, so that the sample to be examined is pumped via a peristaltic pump along a circuit between the flow cell and the reservoir.
Jedoch sind Durchflusszellen kostenintensiv und erfordern eine aufwendige Vorbereitung. Daher ist ein zeiteffizienter Durchsatz von größeren Probenmengen nicht möglich und die Analyse ist auf einzelne Proben beschränkt. However, flow cells are costly and require complex preparation. Therefore, time-efficient throughput of larger sample volumes is not possible, and analysis is limited to individual samples.
Auch erhöht die Verwendung einer peristaltischen Pumpe das Risiko das Probenfluid zu kontaminieren. Um dies zu vermeiden, ist es erforderlich, die peristaltische Pumpe regelmäßig zu reinigen, beispielsweise indem diese autoklaviert wird, um eine Kreuzkontamination zwischen verschiedenen Probenfluiden zu verhindern. The use of a peristaltic pump also increases the risk of sample fluid contamination. To avoid this, it is necessary to regularly clean the peristaltic pump, for example, by autoclaving it, to prevent cross-contamination between different sample fluids.
Ferner erschwert der manuelle Auf- und Abbau des Versuchsaufbaus zwischen den Messungen die Reproduzierbarkeit des Immuno-Assays und damit einen effizienten Probendurchsatz. Furthermore, the manual assembly and disassembly of the experimental setup between measurements complicates the reproducibility of the immunoassay and thus an efficient sample throughput.
Darüber hinaus findet die Konditionierung der Sensoroberfläche und der anschließende Probenauftrag mit dem Probenfluid nicht in derselben Durchflusszelle statt, sodass insgesamt für die Probenvorbereitung und Messung auf mehrere, spezialisierte Vorrichtungen zurückgegriffen wird. Dieses Vorgehen ist wiederum zeitaufwendig und erhöht die Gefahr der Kontamination des Probenfluids, da der Sensor für die Konditionierung und dem Probenauftrag zwischen den Vorrichtungen hin- und hergereicht wird. Furthermore, the conditioning of the sensor surface and the subsequent sample application with the sample fluid do not take place in the same flow cell, so multiple specialized devices are required for sample preparation and measurement. This procedure is time-consuming and increases the risk of sample fluid contamination, as the sensor is passed back and forth between devices for conditioning and sample application.
Auch die Parkinsonerkrankung und Amyotrophe Lateralsklerose (ALS)- Erkrankung sollen durch die Analyse von bestimmten Proteindefekten im Blut frühzeitig prognostiziert werden können. Die Erfindung soll somit u.a. auch eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Konditionieren von Sensorelementen und Analysieren von Proteindefekten mittels der Sensorelemente für diese Krankheiten, d.h. ganz allgemein jedoch zum Vorbereiten und Durchführen einer Analyse von Proteindefekten, umfassen. Parkinson's disease and amyotrophic lateral sclerosis (ALS) should also be able to be predicted early by analyzing specific protein defects in the blood. The invention is therefore intended to encompass, among other things, a device and a method for conditioning sensor elements and analyzing protein defects using the sensor elements for these diseases, i.e., more generally, for preparing and performing an analysis of protein defects.
Insofern ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einweg- Fluidführungsbaugruppe, ein Verfahren zur Herstellung der Einweg- Fluidführungsbaugruppe, eine mikrofluidische Vorrichtung mit der Einweg- Fluidführungsbaugruppe sowie eine Biomarkerdetektionsvorrichtung, beispielsweise eine Proteindefektdiagnosevorrichtung, mit der mikrofluidischen Vorrichtung bereitzustellen, mit der wenigstens ein aus dem Stand der Technik bekannter Nachteil überwunden wird. In this respect, the object of the present invention is to provide a disposable fluid guide assembly, a method for producing the disposable Fluid guide assembly, a microfluidic device with the disposable fluid guide assembly and a biomarker detection device, for example a protein defect diagnostic device, with the microfluidic device, with which at least one disadvantage known from the prior art is overcome.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Einweg- Fluidführungsbaugruppe gemäß Anspruch 1. The object is achieved according to the invention by a disposable fluid guide assembly according to claim 1.
Vorteilhafte Aspekte der Erfindung sind in den Unteransprüchen gegeben, die wahlweise miteinander kombiniert werden können. Advantageous aspects of the invention are given in the subclaims, which can optionally be combined with one another.
Erfindungsgemäß weist die Einweg-Fluidführungsbaugruppe für eine mikrofluidische Vorrichtung zur Detektion von molekularen Biomarkern in einer Probe einer Körperflüssigkeit, z.B. zum Analysieren von Proteindefekten in einer Blutprobe, ein Unterteil mit einer Fluidseite und einer entgegengesetzten Unterseite und ein Oberteil mit einer Oberseite und einer entgegengesetzten Pneumatikseite auf, die an die Fluidseite des Unterteils angrenzt. Das Oberteil an der Pneumatikseite und das Unterteil an der Fluidseite weisen jeweils mehrere durch Nuten gebildete Kanäle auf. Ferner sieht die Einweg- Fluidführungsbaugruppe wenigstens ein Dichtelement vor, das zwischen der Fluidseite und der Pneumatikseite gegenüberliegend angeordnete Pneumatikkanäle im Oberteil und Fluidkanäle im Unterteil fluidisch voneinander trennt. In dem Unterteil ist eine zur Unterseite offene Interaktionskammer ausgebildet, die durch ein an der Unterseite anbringbares, vorzugsweise zur Unterseite ebenes Sensorelement verschließbar ist. Zwischen Pneumatikseite und Fluidseite sind durch das oder weitere Dichtelemente Membranventile ausgebildet, über die zu der Interaktionskammer hin führende und von der Interaktionskammer weg führende Fluidkanäle geöffnet und geschlossen werden können. According to the invention, the disposable fluid guide assembly for a microfluidic device for detecting molecular biomarkers in a body fluid sample, e.g., for analyzing protein defects in a blood sample, comprises a lower part with a fluid side and an opposite lower side, and an upper part with an upper side and an opposite pneumatic side adjacent to the fluid side of the lower part. The upper part on the pneumatic side and the lower part on the fluid side each have a plurality of channels formed by grooves. Furthermore, the disposable fluid guide assembly provides at least one sealing element that fluidically separates pneumatic channels in the upper part, arranged opposite one another between the fluid side and the pneumatic side, from fluid channels in the lower part. An interaction chamber open to the lower side is formed in the lower part and can be closed by a sensor element attachable to the lower side and preferably flush with the lower side. Between the pneumatic side and the fluid side, diaphragm valves are formed by the sealing element or other sealing elements, via which fluid channels leading to and away from the interaction chamber can be opened and closed.
Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, eine Fluidführungsbaugruppe bereitzustellen, die für den einmaligen Gebrauch in einer mikrofluidischen Vorrichtung zum Probenauftrag einer Körperflüssigkeit auf ein Sensorelement für eine Detektion von Biomarker kann, beispielsweise eine Proteindefektdiagnose, und/oder zum Konditionieren eines Sensorelements für eine Biomarkerdetektion konzipiert ist. Durch das Einführen einer Einwegfunktion kann die Verunreinigung von Probenfluiden mit den Konditionierungsfluiden beziehungsweise eine Kreuzkontamination von verschiedenen Probenfluiden untereinander auf einfache Weise verhindert werden, weil die „benutzte“ Einweg- Fluidführungsbaugruppe nach jedem Probendurchlauf entsorgt und gegen eine „frische“ Einweg-Fluidführungsbaugruppe ausgetauscht werden kann. Dasselbe gilt für den Probenauftrag einer Körperflüssigkeit. Dadurch entfällt die aufwendige Reinigung der fluidführenden Kanäle sowie der damit verbundenen Ventile. The invention is based on the idea of providing a fluid guide assembly designed for single use in a microfluidic device for sample application of a body fluid to a sensor element for biomarker detection, for example, protein defect diagnosis, and/or for conditioning a sensor element for biomarker detection. By introducing a single-use function, contamination The cross-contamination of sample fluids with conditioning fluids, or cross-contamination between different sample fluids, can be easily prevented because the "used" disposable fluid guide assembly can be disposed of after each sample run and replaced with a "fresh" disposable fluid guide assembly. The same applies to the sample application of a body fluid. This eliminates the time-consuming cleaning of the fluid-carrying channels and the associated valves.
Vorzugsweise sind alle Ventile, die nicht direkt mit der Probe in Berührung kommen, in der Vorrichtung, jedoch außerhalb der Einweg- Fluidführungsbaugruppe angeordnet, um so wenig aufwändige Teile wie möglich in der Einweg-Fluidführungsbaugruppe zu haben. Preferably, all valves that do not come into direct contact with the sample are located in the device but outside the disposable fluid guide assembly in order to have as few complex parts as possible in the disposable fluid guide assembly.
Darüber hinaus stellt der Aufbau mit einem Oberteil, einem Unterteil und einem dazwischenliegenden Dichtelement eine besonders effiziente und kompakte Fluidführung dar. In diesem Aufbau erzielt das Dichtelement zum einen eine Dichtwirkung zwischen Oberteil und Unterteil und zum anderen eine Steuerwirkung, mit der ein Fluid in den Fluidkanälen geschaltet werden kann. Insbesondere das Einbringen von Membranventilen in die Einweg- Fluidführungsbaugruppe verschiebt die Komplexität der Fluidführung von einer mikrofluidischen Vorrichtung zu der Einweg-Fluidführungsbaugruppe, wodurch die Peripherie der Einweg-Fluidführungsbaugruppe verschlankt wird. Dies wirkt auch synergetisch mit der Einweg-Funktionalität der Fluidführungsbaugruppe zusammen, da die mit Probenfluid kontaminierten Membranventile nach dem Probenfluiddurchlauf entsorgt werden können. Insofern entfällt die Reinigung der Fluidsteuerung und die Einweg-Fluidführungsbaugruppe ermöglicht einen höheren Probendurchsatz ohne zeitaufwendige Reinigungsschritte. Das Ober- und das Unterteil lassen sich auch sehr einfach aus Kunststoff herstellen, z.B. durch Spritzgießen. Furthermore, the design with an upper part, a lower part, and an intermediate sealing element represents a particularly efficient and compact fluid guide. In this design, the sealing element provides a sealing effect between the upper and lower parts and also a control effect that can be used to switch a fluid in the fluid channels. In particular, the introduction of diaphragm valves into the disposable fluid guide assembly shifts the complexity of the fluid guide from a microfluidic device to the disposable fluid guide assembly, thereby streamlining the periphery of the disposable fluid guide assembly. This also works synergistically with the disposable functionality of the fluid guide assembly, as the diaphragm valves contaminated with sample fluid can be disposed of after the sample fluid has passed through. This eliminates the need to clean the fluid control system, and the disposable fluid guide assembly enables higher sample throughput without time-consuming cleaning steps. The upper and lower parts can also be easily manufactured from plastic, e.g., by injection molding.
Ferner ist die Ausgestaltung der Interaktionskammer besonders vorteilhaft, da diese so ausgebildet ist, dass diese ohne weitere Bauteile von dem Sensorelement nach außen hin fluiddicht verschlossen werden kann. Das Sensorelement bildet somit bereits eine Art Deckel für die Interaktionskammer. Furthermore, the design of the interaction chamber is particularly advantageous because it is constructed in such a way that it can be sealed fluid-tight from the outside by the sensor element without the need for additional components. The sensor element thus already forms a kind of lid for the interaction chamber.
Die Begriffe „Oberseite und Unterseite“ sind nicht in einem einschränkenden Sinn auszulegen, sondern dienen lediglich der begrifflichen Unterscheidung der Seiten und Ausrichtung von Oberteil und Unterteil zueinander. Bevorzugt ist das Oberteil mit seiner Oberseite nach oben in einen mikrofluidische Vorrichtung eingebracht. Oberteil und Unterteil können jeweils einstückig ausgebildet sein oder aus mehreren Teilen zusammengesetzt werden. The terms “top and bottom” are not to be interpreted in a restrictive sense, but merely serve to distinguish the Sides and alignment of the upper and lower parts relative to each other. The upper part is preferably inserted into a microfluidic device with its upper side facing upwards. The upper and lower parts can each be formed as a single piece or assembled from multiple parts.
Mit dem Begriff „Interaktionskammer“ ist eine Kammer gemeint, in der wenigstens ein durch die Fluidkanäle strömendes Fluid mit dem Sensorelement in Kontakt gebracht werden kann, um mit der Oberfläche des Sensorelements zu interagieren. Dabei ist der Begriff „Kammer“ nicht einschränkend auszulegen, sondern es kann sich auch um einen Kammerabschnitt, einen Kanal oder einen Kanalabschnitt handeln, der offen gestaltet und mit einem Sensorelement in Eingriff bringbar ist. Insofern findet in der Interaktionskammer wenigstens der Probenauftrag einer Probe einer Körperflüssigkeit auf die Oberfläche des Sensorelements statt. The term "interaction chamber" refers to a chamber in which at least one fluid flowing through the fluid channels can be brought into contact with the sensor element in order to interact with the surface of the sensor element. The term "chamber" is not intended to be restrictive; it can also refer to a chamber section, a channel, or a channel portion that is open and engageable with a sensor element. In this respect, at least the application of a sample of a body fluid to the surface of the sensor element takes place in the interaction chamber.
Unter einer „Körperflüssigkeit“ wird eine aus einem menschlichen oder tierischen Körper gewonnene Flüssigkeit verstanden, insbesondere eine aus einem menschlichen Körper gewonnene Flüssigkeit. Beispielhafte Körperflüssigkeiten sind Blut, ein Blutbestandteil wie Blutplasma oder Blutserum, Lymphe, Zerebrospinalflüssigkeit, Darmflüssigkeit, Augenflüssigkeit, Lungenflüssigkeit, Speichel und Urin. Die Körperflüssigkeit kann beispielsweise Blut, Blutplasma, Blutserum oder Zerebrospinalflüssigkeit, auch als Liquor oder Rückenmarksflüssigkeit bezeichnet, sein. A "body fluid" is understood to mean a fluid obtained from a human or animal body, in particular a fluid obtained from a human body. Examples of body fluids include blood, a blood component such as blood plasma or blood serum, lymph, cerebrospinal fluid, intestinal fluid, eye fluid, lung fluid, saliva, and urine. The body fluid can be, for example, blood, blood plasma, blood serum, or cerebrospinal fluid, also known as cerebrospinal fluid or spinal fluid.
Mit dem Begriff „Probe einer Körperflüssigkeit“ ist ein Probenfluid eines Probanden gemeint, das auf einen Biomarker zu untersuchen ist. Ferner werden die Begriffe „Probe einer Körperflüssigkeit“ und „Probenfluid“ synonym zueinander verwendet. The term "body fluid sample" refers to a sample fluid from a subject that is to be tested for a biomarker. Furthermore, the terms "body fluid sample" and "sample fluid" are used synonymously.
Bei der Probe einer Körperflüssigkeit kann es sich um eine Blutprobe handeln, also eine Probe, in der die Körperflüssigkeit Blutplasma, Blut oder Blutserum oder, allgemein, bearbeitetes Blut umfasst oder ist. A body fluid sample may be a blood sample, i.e. a sample in which the body fluid includes or is blood plasma, blood or blood serum or, more generally, processed blood.
Unter einem „Biomarker“ wird ein molekularer Biomarker verstanden. Der Biomarker kann beispielsweise ein Protein, ein Proteinkomplex, ein Peptid, ein Antikörper, eine Zelle wie eine Tumorzelle, eine Nukleinsäure, ein Aptamer oder eine Mischung davon sein. Der Biomarker kann ein Kandidaten-Biomarker-Peptid oder ein Kandidaten- Biomarker-Protein sein, das Konformationsübergänge durchläuft, die mit dem Fortschreiten einer Krankheit verbunden sind, beispielsweise ein amyloidogenes Peptid oder ein Peptid mit einer vom Gesundheitszustand abhängigen, charakteristischen Sekundärstrukturzusammensetzung ist. In diesem Fall stellt die Biomarkerdetektion, die mit der mikrofluidischen Vorrichtung ermöglicht ist, eine Proteindefektdiagnose dar. A "biomarker" is a molecular biomarker. The biomarker can be, for example, a protein, a protein complex, a peptide, an antibody, a cell such as a tumor cell, a nucleic acid, an aptamer, or a mixture thereof. The biomarker can be a candidate biomarker peptide or a candidate biomarker protein that undergoes conformational transitions associated with disease progression, for example, an amyloidogenic peptide or a peptide with a characteristic secondary structure composition dependent on the health state. In this case, biomarker detection enabled by the microfluidic device represents a protein defect diagnosis.
Beispiele für derartige Biomarker sind ß-Amyloid-(Aß-)-Peptide und Tau- Protein (assoziiert mit der Alzheimer-Krankheit), Alpha-Synuclein (assoziiert mit der Parkinson-Krankheit), Prion-Protein (assoziiert mit der Creutzfeldt-Jakob- Krankheit) oder Huntingtin-Protein (assoziiert mit Chorea Huntington), TDP-43 (assoziiert mit der amyotrophen Lateralsklerose, ALS) und Insel-Amyolid- Polypeptid (hIAPP) (assoziiert mit Diabetes). Examples of such biomarkers are ß-amyloid (Aß) peptides and tau protein (associated with Alzheimer's disease), alpha-synuclein (associated with Parkinson's disease), prion protein (associated with Creutzfeldt-Jakob disease) or huntingtin protein (associated with Huntington's disease), TDP-43 (associated with amyotrophic lateral sclerosis, ALS) and islet amyloid polypeptide (hIAPP) (associated with diabetes).
In einer Ausgestaltung, in der die Probe einer Körperflüssigkeit eine Blutprobe ist, ist die mikrofluidische Vorrichtung eine Vorrichtung zum Blutprobenauftrag auf das Sensorelement für eine Proteindefektdiagnose und/oder zum Konditionieren des Sensorelements für eine Proteindefektdiagnose. In an embodiment in which the sample of a body fluid is a blood sample, the microfluidic device is a device for applying a blood sample to the sensor element for a protein defect diagnosis and/or for conditioning the sensor element for a protein defect diagnosis.
Unter dem Begriff „Blutprobe“ wird auch Blutplasma und bereits behandeltes oder bearbeitetes Blut verstanden. The term “blood sample” also includes blood plasma and blood that has already been treated or processed.
Abhängig von den Ausführungsformen, die weiter unten erläutert werden, kann in der Interaktionskammer zusätzlich neben dem Probenauftrag die Konditionierung, also die Oberflächenbehandlung der Sensorelementoberfläche mit einem linkerhaltigen bzw. einem antikörperhaltigen Konditionierungsfluid durchgeführt werden, sowie der Messvorgang an der Sensorelementoberfläche. Depending on the embodiments explained below, in addition to the sample application, the conditioning, i.e. the surface treatment of the sensor element surface with a linker-containing or antibody-containing conditioning fluid, as well as the measurement process on the sensor element surface can be carried out in the interaction chamber.
Grundsätzlich kann die Interaktionskammer eine beliebige Form und Geometrie aufweisen. Es ist aber bevorzugt, dass die Interaktionskammer einen im Vergleich zu den übrigen Kanälen in der Einweg-Fluidführungsbaugruppe zumindest in einer Richtung vergrößerten Querschnitt aufweist, um den Fluidfluss zu verlangsamen, damit das Fluid länger mit dem Sensorelement interagieren kann. In principle, the interaction chamber can have any shape and geometry. However, it is preferred that the interaction chamber has a larger cross-section, at least in one direction, compared to the other channels in the disposable fluid guide assembly in order to slow the fluid flow and allow the fluid to interact with the sensor element for a longer time.
Mit einem „Sensorelement“ ist ein beliebiges Sensorelement gemeint, das sich für die Proteindiagnostik mittels FTIR-Spektroskopie eignet. Unter einem „Kanal“ beziehungsweise einem „Fluidkanal“ ist eine röhrenförmige Verbindung gemeint, die dazu eingerichtet ist, ein Fluid zu führen. Mit dem Begriff „Kanal“ beziehungsweise „Fluidkanal“ kann auch ein Kanalabschnitt gemeint sein. A “sensor element” refers to any sensor element suitable for protein diagnostics using FTIR spectroscopy. A "channel" or "fluid channel" refers to a tubular connection designed to carry a fluid. The term "channel" or "fluid channel" can also refer to a channel section.
Die in dieser Anmeldung verwendeten Begriffe „fluidisch“ sowie „Fluid“ beziehen sich ausschließlich auf Flüssigkeiten. The terms “fluidic” and “fluid” used in this application refer exclusively to liquids.
Beispielsweise kann das Konditionierungsfluid ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus destilliertem Wasser, Isopropanol, Spülfluid, PDS, NaPi, MEA, Antikörperfluid, TBS, verschiedener Linkerfluide, wie Linker auf Basis von Silanen oder Thiolethern, sowie Tbd. For example, the conditioning fluid can be selected from the group consisting of distilled water, isopropanol, rinsing fluid, PDS, NaPi, MEA, antibody fluid, TBS, various linker fluids, such as linkers based on silanes or thiol ethers, and Tbd.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Oberteil an der Oberseite mündende Pneumatikkanäle hat, die an zugeordneten Membranventilen enden, um diese zu schalten. According to a first aspect of the invention, it is provided that the upper part has pneumatic channels opening at the top, which end at associated diaphragm valves in order to switch them.
Pneumatikkanäle stellen eine einfache Ausgestaltung dar, die Oberseite des Oberteils strömungsmäßig mit den im Inneren der Einweg- Fluidführungsbaugruppe liegenden Membranventilen strömungsmäßig zu verbinden und zu schalten. Beispielsweise können sich die Pneumatikkanäle senkreckt und ohne Unterbrechung durch das Oberteil zur Membran hindurcherstrecken. Es ist aber auch denkbar, dass die Pneumatikkanäle verschieden geformte Abschnitte aufweisen, die einen gemeinsamen Pneumatikkanal bilden, der das Membranventil mit der Oberseite am Oberteil verbindet. Die Pneumatikkanäle können alle die gleiche Form aufweisen oder unabhängig voneinander geformt sein. Pneumatic channels represent a simple design for fluidly connecting and switching the top of the upper part with the diaphragm valves located inside the one-way fluid guide assembly. For example, the pneumatic channels can extend vertically and without interruption through the upper part to the diaphragm. However, it is also conceivable for the pneumatic channels to have differently shaped sections that form a common pneumatic channel that connects the diaphragm valve to the top of the upper part. The pneumatic channels can all have the same shape or be shaped independently of one another.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist das Unterteil an der Unterseite mündende und zu entgegengesetzten Enden der Interaktionskammer führende Fluidkanäle auf, die Medienkanäle zum Durchfluss von Medium zum Konditionieren der Oberfläche bilden. According to a further aspect of the invention, the lower part has fluid channels opening at the bottom and leading to opposite ends of the interaction chamber, which form media channels for the flow of medium for conditioning the surface.
Mit dem Begriff „Medium“ ist ein Konditionierungsfluid oder ein Fluid gemeint, das für den Konditionierungsvorgang, also für die Vorbereitung der Sensorelementoberfläche auf den Probenauftrag, notwendig ist. Medienkanäle stellen eine einfache Ausgestaltung dar, die Interaktionskammer strömungsmäßig mit einer Außenseite des Unterteils strömungsmäßig zu verbinden. Zudem kann durch das Münden der Medienkanäle an der Unterseite des Unterteils ein besonders blasenfreies Einleiten von Medium in die Einweg-Fluidführungsbaugruppe gewährleistet werden. Das Auftreten von Blasen oder Luft-Fluid-Verwirbelungen in den Fluidkanälen der Einweg-Fluidführungsbaugruppe ist unerwünscht, da diese zu einem unregelmäßigen Fluidstrom führen und somit die daran angeschlossene Sensorik zur Überwachung des Fluidstroms beeinträchtigen können. The term “medium” refers to a conditioning fluid or a fluid that is necessary for the conditioning process, i.e. for preparing the sensor element surface for sample application. Media channels represent a simple design for fluidically connecting the interaction chamber to the outside of the lower part. Furthermore, the opening of the media channels on the underside of the lower part ensures particularly bubble-free introduction of medium into the disposable fluid guide assembly. The occurrence of bubbles or air-fluid turbulence in the fluid channels of the disposable fluid guide assembly is undesirable, as these can lead to an irregular fluid flow and thus impair the connected sensors for monitoring the fluid flow.
Ferner ist es einfach, die Anschlüsse von außen schnell und sicher an die Anschlüsse an der Einweg-Fluidführungsbaugruppe dicht anzuschließen, wenn alle Pneumatikanschlüsse an der Oberseite und die Medienanschlüsse an der Unterseite liegen. So ist es z.B. möglich, Anschlüsse blockweise in einem Teil zusammenzufassen, das dann einfach gegen die Oberseite bzw. Unterseite geklemmt wird. Furthermore, it's easy to quickly and securely connect the external connections to the ports on the one-way fluid guide assembly, ensuring a tight seal. All pneumatic connections are located on the top and the media connections on the bottom. For example, it's possible to combine connections in blocks into one piece, which is then simply clamped against the top or bottom.
Durch das Vorsehen von Medienkanälen ist die Einweg- Fluidführungsbaugruppe dazu eingerichtet, in der Interaktionskammer einen Sensor auf den Probenauftrag vorzukonditionieren, also mit wenigstens einem Medium zu konditionieren. Insofern entfällt die Notwendigkeit, die Konditionierung des Sensorelements außerhalb der Einweg-Fluidführungsbaugruppe mit einer separaten Vorrichtung durchzuführen. Damit erfüllt die Interaktionskammer eine doppelte Funktion, womit die Einweg-Fluidführungsbaugruppe besonders platzsparend ausgelegt ist. By providing media channels, the disposable fluid guide assembly is designed to precondition a sensor in the interaction chamber for sample application, i.e., to condition it with at least one medium. This eliminates the need to condition the sensor element outside the disposable fluid guide assembly using a separate device. The interaction chamber thus fulfills a dual function, making the disposable fluid guide assembly particularly space-saving.
Insbesondere sind im Ober- oder Unterteil Sensorfenster vorgesehen, die angrenzend an die entgegengesetzten Enden bis nahe an die Fluidkanäle führen. In particular, sensor windows are provided in the upper or lower part, which extend adjacent to the opposite ends up close to the fluid channels.
Die Sensorfenster ermöglichen einen freien Blick auf die zu der Interaktionskammer hin- und wegführenden Fluidkanäle, sodass ein Fluidstrom in diesen Fluidkanälen optisch überwacht werden kann. Beispielsweise können über die Sensorfenster Blasen oder eine Gas- oder Fluidfront detektiert werden. Grundsätzlich können die Sensorfenster eine beliebige Geometrie aufweisen, solange diese einen in den Fluidkanälen fließenden Fluidstrom nach außen hin sichtbar machen. Daher bedeutet der Begriff „nahe“, dass sich die Sensorfenster in Abhängigkeit der optischen Dichte des Oberteils und Unterteils sich von der Oberseite und/oder der Unterseite soweit bis zu den Fluidkanälen erstrecken, bis diese für ein Sensorsystem optisch zugänglich sind. The sensor windows provide a clear view of the fluid channels leading to and from the interaction chamber, allowing fluid flow in these channels to be optically monitored. For example, bubbles or a gas or fluid front can be detected via the sensor windows. In principle, the sensor windows can have any geometry, as long as they allow a fluid flow through the fluid channels to be visible to the outside. Therefore, the term "close" means that the sensor windows are Depending on the optical density of the upper and lower parts, they extend from the top and/or the bottom to the fluid channels until they are optically accessible for a sensor system.
An den entgegengesetzten Enden der Interaktionskammer können Medienkanäle münden, die jeweils zu einem Medienanschluss in einer Außenfläche des Oberteils oder Unterteils münden. Media channels can open at the opposite ends of the interaction chamber, each leading to a media connection in an outer surface of the upper or lower part.
Durch die entgegengesetzte Anordnung von Medienkanälen an der Interaktionskammer kann diese vollständig entlang einer Längsrichtung von einem in den Medienkanälen geführten Medium durchströmt werden. Damit kann ein an der Interaktionskammer eingebrachtes Sensorelement besonders gleichmäßig in Kontakt mit dem in den Medienkanälen geführten Medium gebracht werden. Due to the opposing arrangement of media channels in the interaction chamber, the chamber can be completely permeated by a medium conveyed in the media channels along a longitudinal direction. This allows a sensor element inserted into the interaction chamber to be brought into particularly uniform contact with the medium conveyed in the media channels.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung sieht vor, dass das Oberteil an der Oberseite wenigstens eine erste Probenaufnahme aufweist, die fluidisch mit einem als Probenkanal ausgeführten Fluidkanal verbunden ist, der über ein Membranventil mit der Interaktionskammer wahlweise verbindbar ist. A further aspect of the invention provides that the upper part has at least one first sample receptacle on the upper side, which is fluidically connected to a fluid channel designed as a sample channel, which can be selectively connected to the interaction chamber via a diaphragm valve.
Mit anderen Worten enthält die Einweg-Fluidführungsbaugruppe eine integrierte Probenaufnahme. Dadurch sind die zu analysierenden Proben besonders einfach zu handhaben, da diese ohne weitere separate Vorrichtung in die Einweg-Fluidführungsbaugruppe eingebracht werden können, sodass die Interaktion der Probe mit dem Sensorelement und die dazu nötige Fluidführung auf die Einweg-Fluidführungsbaugruppe beschränkt wird. Dementsprechend entfällt eine Reinigung von peripheren Vorrichtungen, weil die Einweg- Fluidführungsbaugruppe zusammen mit der Probenaufnahme nach einmaligen Probendurchlauf der Probe entsorgt werden kann. Dies gewährleistet ein besonders kontaminationsarmes Arbeiten. In other words, the disposable fluid guide assembly contains an integrated sample receptacle. This makes the samples to be analyzed particularly easy to handle, as they can be introduced into the disposable fluid guide assembly without the need for any additional separate device. Thus, the interaction of the sample with the sensor element and the necessary fluid flow are limited to the disposable fluid guide assembly. Accordingly, cleaning of peripheral devices is eliminated, as the disposable fluid guide assembly can be disposed of together with the sample receptacle after a single sample run. This ensures particularly low-contamination work.
Mit der Probenaufnahme ist ein Abschnitt der Einweg- Fluidführungsbaugruppe gemeint, der als ein Einlass wirkt, über den Proben in die Probenkanäle eingeführt werden können, sodass diese über die Fluidkanäle in die Interaktionskammer gelangen können. The sample receptacle refers to a section of the disposable fluid guide assembly that acts as an inlet through which samples can be introduced into the sample channels so that they can pass through the fluid channels into the interaction chamber.
Insbesondere kann die Probenaufnahme die Form einer Kammer oder eines angeformten Behälters aufweisen, in der die Proben eingegeben werden können. Alternativ hierzu kann ein eine Probeaufnahme bildender, baubaulich vom Oberteil und vom Unterteil separater, am Oberteil oder am Unterteil angebrachter Behälter vorgesehen sein. Dieser ist fluidisch mit einem als Probekanal ausgeführten Fluidkanal in der Einweg-Fluidführungsbaugruppe verbunden, der über ein Membranventil mit der Interaktionskammer wahlweise verbindbar ist. In particular, the sample holder may have the form of a chamber or a molded container into which the samples can be inserted. Alternatively, a container forming a sample receptacle, structurally separate from the upper and lower parts, can be provided, attached to the upper or lower parts. This container is fluidically connected to a fluid channel designed as a sample channel in the disposable fluid guide assembly, which can be selectively connected to the interaction chamber via a diaphragm valve.
Mit dem Begriff „Blutprobe“ ist das Probenfluid eines Probanden gemeint, das auf Kandidaten-Biomarker zu untersuchen ist, die auf eine spätere Alzheimerdiagnose oder eine andere neurodegenerative Erkrankung hindeuten können. Die Blutprobe kann beispielsweise Blutplasma, Rückenmarksflüssigkeit, Blut oder Blutserum oder, allgemein, bearbeitetes Blut umfassen. Ferner werden die Begriffe „Blutprobe“ und „Probenfluid“ synonym zueinander verwendet. The term "blood sample" refers to the sample fluid of a subject to be tested for candidate biomarkers that may indicate a later diagnosis of Alzheimer's disease or another neurodegenerative disease. The blood sample may include, for example, blood plasma, cerebrospinal fluid, blood or blood serum, or, more generally, processed blood. Furthermore, the terms "blood sample" and "sample fluid" are used synonymously.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung sieht vor, dass die Probenaufnahme durch einen Hohlraum, also eine Kammer, im Oberteil und einen sich daran anschließenden Hohlraum, also eine Kammer, im Unterteil gebildet ist und der Probenkanal vom Hohlraum im Unterteil ausgeht. A further aspect of the invention provides that the sample receptacle is formed by a cavity, i.e. a chamber, in the upper part and an adjoining cavity, i.e. a chamber, in the lower part and the sample channel extends from the cavity in the lower part.
Die hier beschriebene Ausgestaltung der Probenaufnahme schafft eine fluidische Verbindung von Oberteil über das Unterteil zu der sich darin befindlichen Interaktionskammer. Daneben kann die Eingabe der Probe auf einfache Weise von oben, also von der Oberseite aus betrachtet, in die Einweg- Fluidführungsbaugruppe eingebracht werden. Dies vereinfacht insbesondere die Handhabung und Eingabe der Probenflüssigkeit, da diese oftmals noch manuell in die Probenaufnahme pipettiert wird. The sample holder design described here creates a fluidic connection from the upper part via the lower part to the interaction chamber located therein. In addition, the sample can be easily introduced into the disposable fluid guide assembly from above, i.e., viewed from the top. This particularly simplifies the handling and introduction of the sample liquid, as this is often still manually pipetted into the sample holder.
Zudem kann die Eingabe der Probe räumlich getrennt von der Eingabe der Medien erfolgen, die bevorzugt über die Unterseite des Unterteils in die Fluidführungsbaugruppe eingebracht werden, sodass eine kontaminationsarme Fluidführung und -eingabe gewährleistet ist. In addition, the sample can be introduced spatially separately from the media, which are preferably introduced into the fluid guide assembly via the underside of the lower part, thus ensuring low-contamination fluid guidance and introduction.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine zweite Probenaufnahme im Oberteil ausgebildet, die über einen Probenkanal mit der Interaktionskammer und der ersten Probenaufnahme fluidisch verbunden ist. Auch hier kann alternativ die zweite Probenaufnahme als separater Behälter, der am Oberteil oder im Unterteil fluidisch angekoppelt ist, ausgeführt sein. Diese Anordnung ermöglicht einen Probenfluidstrom von der ersten Probenaufnahme über den ersten Probenkanal in die Interaktionskammer und danach in den zweiten Probenkanal in die zweite Probenaufnahme und umgekehrt. Beispielsweise kann eine Probenaufnahme als Ausgangsspeicher dienen und die andere als Aufnahmespeicher nach erfolgtem Durchqueren der Interaktionskammer. According to a further aspect of the invention, a second sample receptacle is formed in the upper part, which is fluidically connected to the interaction chamber and the first sample receptacle via a sample channel. Here, too, the second sample receptacle can alternatively be designed as a separate container that is fluidically coupled to the upper part or the lower part. This arrangement allows sample fluid to flow from the first sample receptacle through the first sample channel into the interaction chamber, then into the second sample channel into the second sample receptacle, and vice versa. For example, one sample receptacle can serve as the initial reservoir, and the other as the receiving reservoir after passing through the interaction chamber.
Insbesondere ist die zweite Probenaufnahme in Bezug auf die Interaktionskammer spiegelbildlich zu der ersten Probenaufnahme, d.h. an entgegengesetzten Seiten der Interaktionskammern angeordnet. Spiegelbildlich heißt nicht, dass exakt dieselben Abstände zu einer fiktiven Spiegelachse vorhanden sein müssen, sondern, dass die Blutprobenaufnahmen an den entgegengesetzten Seiten der Interaktionskammern oder bei einer Reihenanordnung der Interaktionskammern an den entgegengesetzten Seiten dieser Reihe weitgehend symmetrisch und gegenüberliegend angeordnet sind. In particular, the second sample receptacle is arranged as a mirror image of the first sample receptacle with respect to the interaction chamber, i.e., on opposite sides of the interaction chambers. Mirror image does not mean that the distances to a fictitious mirror axis must be exactly the same, but rather that the blood sample receptacles are arranged largely symmetrically and opposite each other on opposite sides of the interaction chambers, or, in the case of a row of interaction chambers, on opposite sides of this row.
Durch die baugleiche Ausführung der Probenaufnahmen können die Proben reproduzierbar und mit gleicher Strömungsgeschwindigkeit in ihre zugeordnete Interaktionskammer eingeleitet werden. Due to the identical design of the sample holders, the samples can be introduced into their assigned interaction chamber reproducibly and with the same flow velocity.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung sieht vor, dass die Probenaufnahmen jeweils eine Öffnung zum Anlegen von Überdruck und Unterdrück oder Überdruck und Umgebungsdruck aufweisen. A further aspect of the invention provides that the sample receptacles each have an opening for applying overpressure and negative pressure or overpressure and ambient pressure.
Die den Probeneinlass bildende Öffnung kann durch ein Membranelement und/oder einen Deckel gasdurchlässige und flüssigkeitsdicht verschlossen sein. Das Membranelement ist als hydrophobe, gasdurchlässige Membranfolie ausgebildet, um die Probenaufnahme über das Membranelement mit Überdruck und Unterdrück oder mit Überdruck und Umgebungsdruck beaufschlagen zu können. The opening forming the sample inlet can be sealed in a gas-permeable and liquid-tight manner by a membrane element and/or a lid. The membrane element is designed as a hydrophobic, gas-permeable membrane film to allow the sample receptacle to be subjected to positive and negative pressure, or to positive and ambient pressure, via the membrane element.
Vorteilhafterweise kann durch das Anlegen von Überdruck und Unterdrück oder Überdruck und Umgebungsdruck an die Probenaufnahme eine darin befindliche Probe von der Probenaufnahme kontaktlos in die Interaktionskammer gepumpt werden. Dies stellt ein besonders kontaminationsarmes Transportieren von Probenfluid innerhalb der Einweg-Fluidführungsbaugruppe dar. Es muss folglich eine Druckdifferenz zwischen den beiden Enden der Interaktionskammer vorliegen, um die Probe durch diese zu führen. Advantageously, by applying positive pressure and negative pressure or positive pressure and ambient pressure to the sample receptacle, a sample contained therein can be pumped contactlessly from the sample receptacle into the interaction chamber. This represents a particularly low-contamination transport of sample fluid within the disposable fluid guide assembly. Consequently, a pressure difference must be present between the two ends of the interaction chamber in order to guide the sample through it.
Die den Probeneinlass bildende Öffnung kann durch einen als Stopfen eines in die Öffnung hineinragenden Deckels zusammen mit einem, ein Loch im Deckel gasdurchlässig und flüssigkeitsdicht verschließendes Membranelement verschlossen sein. Der größere Probeneinlass erleichtert das Einfüllen von Flüssigkeit, dass kleinere Loch im Deckel erlaubt das Aufbringen von Überdruck oder Unterdrück, ohne dass Flüssigkeit austreten kann. The opening forming the sample inlet can be sealed by a plug of a lid extending into the opening, together with a membrane element that seals a hole in the lid in a gas-permeable and liquid-tight manner. The larger sample inlet facilitates the filling of liquid, while the smaller hole in the lid allows the application of positive or negative pressure without allowing liquid to escape.
Das Membranelement kann an eine Stirnseite des Deckels angrenzen, wobei der Deckel auf seiner dem Probeneinlass abgewandten Stirnseite als Dichtprofil ausgeformt ist. Diese Ausführungsform wirkt synergetisch mit der spiegelbildlichen Ausgestaltung der Probenaufnahmen zusammen. The membrane element can be adjacent to one end of the lid, with the lid being formed as a sealing profile on its end facing away from the sample inlet. This design works synergistically with the mirror-image design of the sample receptacles.
Mit dem Schaffen einer Druckdifferenz zwischen den „spiegelbildlich“ zueinander ausgeführten Probenaufnahmen, die beide jeweils über einen Probenkanal eine gemeinsame fluidische Verbindung zu der Interaktionskammer aufweisen, kann ein Probenfluid zwischen den beiden Probenaufnahmen hin und her gepumpt werden. Dadurch lässt sich auf einfache Weise die Effizienz des Probenauftrags auf ein mit Antikörper versehenes Sensorelement verbessern. Das Hin- und Herpumpen gewährleistet einen konstanten Fluidstrom innerhalb der Interaktionskammer, sodass stets Probenfluid mit der antikörperbehafteten Oberfläche des Sensorelements in Kontakt gebracht wird, womit die benötigte Volumenmenge an Probenflüssigkeit signifikant reduziert werden kann. By creating a pressure difference between the "mirror-image" sample receptacles, each of which shares a fluidic connection to the interaction chamber via a sample channel, a sample fluid can be pumped back and forth between the two sample receptacles. This easily improves the efficiency of sample application to a sensor element coated with an antibody. The back-and-forth pumping ensures a constant fluid flow within the interaction chamber, ensuring that sample fluid is always brought into contact with the antibody-coated surface of the sensor element, significantly reducing the required sample volume.
Der zumindest eine separate Behälter, der eine Probenaufnahme bildet, kann durch eine Schraub- oder eine Rastverbindung am Oberteil oder am Unterteil fluiddicht angekoppelt sein. Der Behälter muss jedoch nicht für die Probe einer Körperflüssigkeit ausgeführt sein, er kann ebenso für andere Flüssigkeiten, zum Beispiel Konditionierungsfluid, Spülfluid oder als Entsorgungsbehälter für die Flüssigkeiten ausgeführt sein. The at least one separate container, which forms a sample receptacle, can be fluid-tightly coupled to the upper or lower part by a screw or snap-in connection. However, the container does not have to be designed for a body fluid sample; it can also be designed for other fluids, such as conditioning fluid, rinsing fluid, or as a disposal container for the fluids.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung sieht vor, dass der Probenkanal und der Medienkanal an einer Schnittstelle zu einem gemeinsamen Fluidkanal zusammengeführt sind, wobei an der Schnittstelle ein Membranventil sitzt, das den Zufluss vom Probenflüssigkeit oder Medium in den gemeinsamen Fluidkanal steuert. An den entgegengesetzten Enden der Interaktionskammer münden Medienkanäle, die wiederum jeweils an einem Medienanschluss an einer Außenoberfläche des Oberteils oder Unterteils münden. A further aspect of the invention provides that the sample channel and the media channel are combined at an interface to form a common fluid channel, wherein a diaphragm valve is located at the interface, which controls the inflow of the sample liquid or medium into the common fluid channel At the opposite ends of the interaction chamber, media channels open, each of which in turn opens into a media connection on an outer surface of the upper or lower part.
Durch den gemeinsamen Fluidkanal kann die Anzahl der innerhalb der Einweg-Fluidführungsbaugruppe benötigten Kanäle deutlich reduziert werden, womit Bauraum eingespart wird und die Interaktionskammer einfacher ausgelegt werden kann. Auch können der singuläre Einlass und der Probenaufnahme Auslass der Interaktionskammer optimal positioniert werden. The shared fluid channel significantly reduces the number of channels required within the disposable fluid guide assembly, saving space and simplifying the design of the interaction chamber. The single inlet and sample intake outlet of the interaction chamber can also be optimally positioned.
Ferner bietet die vorgesehene Schnittstelle eine Steuerungsmöglichkeit des Zuflusses von der Probe aus dem jeweiligen Probenkanal und von dem gewünschten Medium über den Medienkanal in die Interaktionskammer. Dementsprechend können mithilfe der Schnittstelle Probenkanäle und die Fluidkanäle auf einfache Weise voneinander fluidisch getrennt werden, wodurch eine Vermischung von Probenfluid und Konditionierungsfluid vermieden werden kann, ebenso wie der Zufluss von Konditionierungsfluid in die Probenaufnahme. Furthermore, the provided interface offers the possibility of controlling the flow of the sample from the respective sample channel and of the desired medium via the media channel into the interaction chamber. Accordingly, the interface allows for easy fluid separation of the sample channels and the fluid channels, thus preventing mixing of the sample fluid and the conditioning fluid, as well as preventing the flow of conditioning fluid into the sample receptacle.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung ist es vorgesehen, dass an den entgegengesetzten Enden der Interaktionskammer ein gemeinsamer Fluidkanal endet, der sich danach in einen Medienkanal und einen Probenkanal aufspaltet, wobei an der jeweiligen Schnittstelle im Medienkanal jeweils ein Membranventil vorgesehen ist. In a further aspect of the invention, it is provided that a common fluid channel ends at the opposite ends of the interaction chamber, which then splits into a media channel and a sample channel, wherein a diaphragm valve is provided at each interface in the media channel.
Die Zuordnung einer Schnittstelle mit einem Membranventil zu den jeweilig entgegengesetzten Enden der Interaktionskammer erlaubt es auf einfache Weise, den Zufluss von Probenfluid und Medium entlang der zu der Interaktionskammer hin- und wegführenden Fluidkanäle mit einer möglichst geringen Anzahl an Kanälen und Ventilen zu steuern. The assignment of an interface with a diaphragm valve to the respective opposite ends of the interaction chamber makes it easy to control the inflow of sample fluid and medium along the fluid channels leading to and from the interaction chamber with the smallest possible number of channels and valves.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung sieht vor, dass der Probenkanal zur Schnittstelle hin eine Steigleitung bildet, die vom Ventilsitz umgeben ist, wobei sich der Medienkanal in zwei Teilkanäle aufspaltet und um entgegengesetzte Seiten der Steigleitung herumverläuft. Die Teilkanäle vereinigen sich nach der Steigleitung zur Interaktionskammer wieder. A further aspect of the invention provides that the sample channel forms a riser toward the interface, which is surrounded by the valve seat. The media channel splits into two subchannels and runs around opposite sides of the riser. The subchannels reunite downstream of the riser to form the interaction chamber.
Dies stellt eine besonders effiziente Ausgestaltung dar, den Probenkanal von dem Medienkanal fluidisch zu trennen. Im geschlossenen Zustand liegt das Dichtelement als Membranventil auf dem Ventilsitz auf, wodurch die Steigleitung des Probenkanals von dem Dichtelement verschlossen und damit fluidisch von den beiden Teilkanälen getrennt ist. Ein Betätigen des Membranventils an der Schnittstelle führt dazu, dass sich die Membran von dem Ventilsitz nach oben in Richtung Oberteil abhebt und dadurch die Steigleitung freilegt, die daraufhin fluidisch mit den beiden umlaufenden Teilkanälen verbunden ist. Das Ventil ist somit geöffnet und eine fluidische Verbindung von Probenkanal und Interaktionskammer gegeben. Sowohl im geschlossenen als auch im offenen Zustand des Ventils bleibt der sich in zwei Teilkanäle aufspaltende Medienkanal fluidisch mit der Interaktionskammer verbunden. This represents a particularly efficient design for fluidically separating the sample channel from the media channel. In the closed state, the A sealing element acts as a diaphragm valve on the valve seat, closing off the riser of the sample channel and thus fluidically separating it from the two sub-channels. Actuating the diaphragm valve at the interface causes the diaphragm to lift upwards from the valve seat toward the upper section, exposing the riser, which is then fluidically connected to the two surrounding sub-channels. The valve is thus opened, establishing a fluidic connection between the sample channel and the interaction chamber. Whether the valve is closed or open, the media channel, which splits into two sub-channels, remains fluidically connected to the interaction chamber.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung sieht vor, dass die Steigleitung durch einen hülsenförmigen Fortsatz gebildet ist, der an entgegengesetzten Seiten zu der jeweiligen Aufzweigstelle der Teilkanäle eine zwickelförmige Nase hat, die abschnittsweise die Teilkanäle begrenzen. A further aspect of the invention provides that the riser is formed by a sleeve-shaped extension which has a gusset-shaped nose on opposite sides to the respective branching point of the sub-channels, which delimits the sub-channels in sections.
Die zwickelförmige Kontur teilt und vereinigt den Medienkanal besonders totraumfrei. Eine möglichst totraumfreie Kontur verhindert, dass sich ein Fluid beim Betätigen des Ventils an der Schnittstelle in einem Totraum zurückbleibt und das Membranventil für das nächste Fluid kontaminiert. The gusset-shaped contour divides and joins the media channel with minimal dead space. A contour that is as dead space-free as possible prevents fluid from remaining in a dead space at the interface when the valve is actuated, thus contaminating the diaphragm valve for the next fluid.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der Probenkanal einen Drosselabschnitt mit reduziertem Querschnitt auf, insbesondere einen langgestreckten Drosselabschnitt zwischen der Probenaufnahme und einer Schnittstelle zum Medienkanal. In a further embodiment of the invention, the sample channel has a throttle section with a reduced cross-section, in particular an elongated throttle section between the sample receptacle and an interface to the media channel.
Aufgrund des Drosselabschnitts ist ein erhöhter Druck notwendig, um ein Probenfluid durch den Probenkanal und die daran angrenzenden Kanäle zu bewegen. Dadurch kann die Fluidführung vereinfacht werden, da üblicherweise nur geringe Volumenmengen an Probenfluid bewegt werden müssen, die lediglich mit einem geringen Über- oder Unterdrück beaufschlagt werden, um durch die Probenkanäle gepumpt zu werden. Geringe Drücke sind aber aufwendig zu steuern. Daher kann der Druck in den Probenkanälen durch den Drosselabschnitt „künstlich“ erhöht werden, womit der angelegte Druck einfacher zu steuern ist. Der Drosselabschnitt egalisiert ferner die außerhalb des Abschnitts aufgrund unterschiedlicher Kanallängen entstehenden Durchflussunterschiede. Vorzugsweise hat der Drosselabschnitt einen Querschnitt, der um 50-95% kleiner ist als der kleinste Querschnitt außerhalb des Drosselabschnitts. Due to the throttle section, increased pressure is necessary to move a sample fluid through the sample channel and the adjacent channels. This simplifies fluid flow, as typically only small volumes of sample fluid need to be moved, which are only subjected to a slight overpressure or underpressure in order to be pumped through the sample channels. However, low pressures are difficult to control. Therefore, the pressure in the sample channels can be "artificially" increased by the throttle section, making the applied pressure easier to control. The throttle section also equalizes flow differences outside the section due to different channel lengths. The throttle section preferably has a Cross-section that is 50-95% smaller than the smallest cross-section outside the throttle section.
In einer weiteren Ausführungsform sind mehrere, insbesondere parallel angeordnete Interaktionskammern an der Unterseite vorgesehen, in die an entgegengesetzten Enden eigene membranventilgesteuerte Fluidkanäle münden. In a further embodiment, several interaction chambers, in particular arranged in parallel, are provided on the underside, into which separate membrane valve-controlled fluid channels open at opposite ends.
Das Vorsehen von mehreren Interaktionskammern bietet den Vorteil, dass mehrere Fluide parallel in die verschiedenen Interaktionskammern eingeleitet werden können, um mit der zugeordneten Sensorelementoberfläche zu interagieren. Dadurch kann ein höherer Probendurchsatz in kürzerer Zeit erreicht werden. The provision of multiple interaction chambers offers the advantage that multiple fluids can be introduced into the different interaction chambers in parallel to interact with the associated sensor element surface. This allows for higher sample throughput in a shorter time.
Besonders bevorzugt sind die mehreren, parallel angeordneten Interaktionskammern an der Unterseite mit einem einzigen Sensorelement verschließbar, sodass die Interaktionskammern jeweils einen Abschnitt auf der Sensorelementoberfläche definieren, der in fluidischem Kontakt mit dem Medium oder der Probe steht. Particularly preferably, the plurality of parallel arranged interaction chambers can be closed on the underside with a single sensor element, so that the interaction chambers each define a section on the sensor element surface that is in fluidic contact with the medium or the sample.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung sieht vor, dass die einem Ende der Interaktionskammern zugeordneten Fluidkanäle oder Gruppen von diesen Fluidkanälen von einem gemeinsamen Verteilerkanal abzweigen, der zu einem zentralen Medienanschluss führt. A further aspect of the invention provides that the fluid channels or groups of these fluid channels assigned to one end of the interaction chambers branch off from a common distribution channel which leads to a central media connection.
Damit ist die Fluidführung in Richtung zentralem Medienanschluss vereinfacht und es liegt lediglich ein einziger Verteilerkanal am Medienanschluss an, über den alle Medien in die Einweg-Fluidführungsbaugruppe eingeleitet werden können. This simplifies the fluid flow towards the central media connection and there is only a single distribution channel at the media connection through which all media can be introduced into the one-way fluid guide assembly.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung sieht vor, dass zwischen dem Medienanschluss und den Membranventilen in den Fluidkanälen ein separat ventilgesteuerter Auslass für Abfallmedium und/oder ein separat ventilgesteuerter Anschluss für Spülfluid vorhanden ist. A further aspect of the invention provides that a separately valve-controlled outlet for waste medium and/or a separately valve-controlled connection for flushing fluid is present between the media connection and the diaphragm valves in the fluid channels.
Beispielsweise kann mit dem ventilgesteuerten Auslass für Abfallmedium verbrauchtes und/oder kontaminiertes Medium separat abgeführt und gesammelt werden. Hingegen stellt der ventilgesteuerte Anschluss für Spülfluid einen Fluidkanal bereit, über dem die daran anschließenden Fluidkanäle mit einem Spülfluid gespült werden können. Darüber können separate Spülvorgänge durchgeführt werden, mit denen die Fluidkanäle der Einweg- Fluidführungsbaugruppe gereinigt werden können, um diese von etwaigen Fluidresten zu befreien, und mit denen Luft entfernt werden kann. For example, the valve-controlled outlet for waste medium allows used and/or contaminated medium to be separately discharged and collected. The valve-controlled connection for flushing fluid, on the other hand, provides a A fluid channel is provided, through which the connected fluid channels can be flushed with a flushing fluid. Separate flushing processes can be performed to clean the fluid channels of the disposable fluid guide assembly to remove any residual fluid and to remove air.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung mündet an den entgegengesetzten Enden jeder Interaktionskammer jeweils ein Probenkanal, insbesondere wobei die Probenkanäle gleichgerichteter Enden in Reihe positionierten (d.h. in einer Reihe angeordneten) Anschlüssen enden. In a further embodiment of the invention, a sample channel opens at the opposite ends of each interaction chamber, in particular wherein the sample channels of similarly directed ends end in series-positioned (i.e. arranged in a row) connections.
Wenn ein Probenkanal sich mit einem Medienkanal vereinigt, wie zuvor schon optional erläutert, bildet das gemeinsame, in die Interaktionskammer mündende Fluidkanalstück sowohl einen Abschnitt des Probenkanals als auch des Medienkanals, abhängig davon, welches Fluid gerade hindurchströmt. When a sample channel merges with a media channel, as optionally explained above, the common fluid channel piece leading into the interaction chamber forms both a section of the sample channel and the media channel, depending on which fluid is currently flowing through.
Die vorstehend beschriebene Anordnung von Probenkanälen an der Interaktionskammer bietet den Vorteil, dass mehrere Proben gleichzeitig in die jeweiligen Interaktionskammern eingeleitet werden können, wodurch ein höherer Probendurchsatz erreicht wird. The arrangement of sample channels on the interaction chamber described above offers the advantage that several samples can be introduced into the respective interaction chambers simultaneously, thus achieving a higher sample throughput.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung sieht vor, dass von den Fluidkanälen an einem Ende der Interaktionskammern Spülkanäle zu einem Spülfluidbehälter hin abzweigen, die jeweils über eigene Spülventile geöffnet werden können und die sich vorzugsweise zu einem zentralen Spülkanal hin vereinigen. A further aspect of the invention provides that flushing channels branch off from the fluid channels at one end of the interaction chambers to a flushing fluid container, which can each be opened via their own flushing valves and which preferably merge into a central flushing channel.
Dies erlaubt ein Durchspülen, also ein Reinigen und Entlüften der Fluidkanäle, sodass keine Verunreinigung zwischen verschiedenen Medien oder eine Kontamination von Probenfluid durch Medienrückstände stattfindet und keine Luft mehr enthalten ist. This allows flushing, i.e. cleaning and venting of the fluid channels, so that there is no contamination between different media or contamination of sample fluid by media residues and no air is contained.
Eine Variante sieht vor, dass die Einweg-Fluidführungsbaugruppe zumindest einen Flüssigkeitstank hat, der nicht mit Körperflüssigkeit gefüllt ist und im Oberteil und/oder im Unterteil ausgebildet ist oder an das Oberteil und/oder Unterteil als separates Teil, d. h. Behälter, angekoppelt ist und mit der zumindest einen Interaktionskammer fluidisch gekoppelt ist. Der Flüssigkeitstank kann mit Reinigungsflüssigkeit, auch Spülfluid genannt, oder Konditionierungsfluid gefüllt sein. A variant provides that the disposable fluid guide assembly has at least one liquid tank which is not filled with body fluid and is formed in the upper part and/or in the lower part or is coupled to the upper part and/or lower part as a separate part, ie container, and is fluidically coupled to the at least one interaction chamber. The fluid tank can be filled with cleaning fluid, also called rinsing fluid, or conditioning fluid.
Die Einweg-Fluidführungsbaugruppe kann ferner zumindest einen Entsorgungsbehälter haben, der im Oberteil und/oder im Unterteil ausgebildet ist oder an das Oberteil und/oder dass Unterteil als separates Teil angekoppelt ist und mit der zumindest einen Interaktionskammer fluidisch so gekoppelt ist, dass aus der Interaktionskammer austretendes Fluid in den Entsorgungsbehälter strömen kann. The disposable fluid guide assembly may further comprise at least one disposal container formed in the upper part and/or in the lower part or coupled to the upper part and/or the lower part as a separate part and fluidically coupled to the at least one interaction chamber such that fluid exiting from the interaction chamber can flow into the disposal container.
Der optional vorgesehene Entsorgungsbehälter kann ebenfalls zumindest eine Entlüftungsöffnung oder einen Anschluss zum Anlegen von Unterdrück aufweisen, damit er gefüllt werden kann. The optional disposal container may also have at least one vent opening or a connection for applying negative pressure so that it can be filled.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist das Unterteil einen plattenförmigen Abschnitt und einen vom plattenförmigen Abschnitt von der Unterseite abstehenden blockförmigen Abschnitt auf, in dem die mindestens eine Interaktionskammer ausgebildet ist, die zu dieser Unterseite offen ist und/oder wobei das Oberteil plattenförmig ist. In a further embodiment of the invention, the lower part has a plate-shaped section and a block-shaped section protruding from the plate-shaped section from the underside, in which the at least one interaction chamber is formed, which is open to this underside and/or wherein the upper part is plate-shaped.
Durch die plattenförmige Ausführung ist eine besonders kompakte Bauweise der Einweg-Fluidführungsbaugruppe und eine einfache Ausbildung der Kanäle und Kammern möglich. Ferner bietet eine plattenförmige Ausführung eine möglichst große Anlagefläche zwischen Ober- und Unterteil, wobei die Anlagefläche mit einer Ansteuerungsfläche korrespondiert, die von den Membranventilen zur Steuerung von Fluid in den darunterliegenden Fluidkanälen verwendet wird. Je größer die Ansteuerungsfläche, desto präziser und variabler können die Membranventile platziert werden. The plate-shaped design allows for a particularly compact construction of the one-way fluid guide assembly and a simple design of the channels and chambers. Furthermore, a plate-shaped design offers the largest possible contact surface between the upper and lower sections, whereby the contact surface corresponds to a control surface used by the diaphragm valves to control fluid in the underlying fluid channels. The larger the control surface, the more precisely and variably the diaphragm valves can be positioned.
Ferner bietet der blockförmige Abschnitt den Vorteil, dass dieser über einen Formschluss in eine periphere Umgebung einer mikrofluidischen Vorrichtung eingebracht werden kann. Beispielsweise kann der blockförmige Abschnitt als ein Vorsprung dienen, der in einer Aussparung einer mikrofluidischen Vorrichtung eingreifen kann, womit die Einweg-Fluidführungsbaugruppe über den blockförmigen Abschnitt auf einfache Weise verrastet werden kann. An der Unterseite des blockförmigen Abschnitts können die Interaktionskammern vorgesehen sein, die mit dem oder den Sensorelementen verschlossen sind. Bei dieser Variante lässt sich der blockförmige Abschnitt in eine Aufnahme einer Temperiervorrichtung einsetzen, die dafür sorgt, dass die Interaktionskammern und das oder die Sensorelemente auf einer gewünschten, konstanten Temperatur gehalten werden. Der blockförmige Abschnitt kann ein separates Teil sein, das an den plattenförmigen Abschnitt des Unterteils angeschlossen ist. Furthermore, the block-shaped section offers the advantage that it can be inserted into a peripheral environment of a microfluidic device via a form-fit connection. For example, the block-shaped section can serve as a projection that can engage in a recess of a microfluidic device, allowing the disposable fluid guide assembly to be easily locked via the block-shaped section. The interaction chambers, which are closed by the sensor element(s), can be provided on the underside of the block-shaped section. In this variant, the block-shaped section can be inserted into a holder of a temperature control device, which ensures that the interaction chambers and the sensor element(s) are kept at a desired, constant temperature. The block-shaped section can be a separate part connected to the plate-shaped section of the lower part.
Ferner können das Oberteil und das Unterteil zumindest eines der folgenden Eigenschaften aufweisen: das Oberteil und das Unterteil sind miteinander verklebt, verschweißt, verschraubt; das Oberteil und das Unterteil sind spritzgegossen, insbesondere aus Cyclo-Olefin-Copolymere (COC); und das Oberteil und das Unterteil haben Montagehilfen, insbesondere in Form von Führungsstiften oder Ausnehmungen. Furthermore, the upper part and the lower part can have at least one of the following properties: the upper part and the lower part are glued, welded, or screwed together; the upper part and the lower part are injection-molded, in particular from cyclo-olefin copolymers (COC); and the upper part and the lower part have assembly aids, in particular in the form of guide pins or recesses.
Bevorzugt sind das Oberteil und das Unterteil miteinander verschweißt. Dies stellt eine besonders bewährte und verlässliche Verbindungsmethode dar, sodass beim späteren Betrieb der Einweg-Fluidführungsbaugruppe kein Fluid an den Seiten der Einweg-Fluidführungsbaugruppe ausläuft. Preferably, the upper and lower sections are welded together. This represents a particularly proven and reliable connection method, ensuring that no fluid leaks from the sides of the disposable fluid guide assembly during subsequent operation.
Die Herstellung von Oberteil und Unterteil als spritzgegossene Bauteile ist ein besonders einfaches und kostengünstiges Herstellungsverfahren. Dies ist insbesondere dahingehend bedeutsam, da die Einweg-Fluidführungsbaugruppe für den einmaligen Gebrauch gedacht ist. Manufacturing the upper and lower parts as injection-molded components is a particularly simple and cost-effective manufacturing process. This is particularly important because the disposable fluid guide assembly is intended for single use.
Der Werkstoff Cyclo-Olefin-Copolymere (COC) stellt den bevorzugten Werkstoff dar, insbesondere da dieser besonders chemikalienresistent und fluidabweisend ist und sich somit besonders gut für die Führung von Medium und Körperflüssigkeit eignet, denn Proben können nicht an der Oberfläche anhaften. Cyclo-olefin copolymers (COC) are the preferred material, particularly because they are particularly chemical-resistant and fluid-repellent, making them particularly suitable for conveying medium and body fluids, as samples cannot adhere to the surface.
Die Montagehilfen in Form von Führungsstiften oder Ausnehmungen dienen dazu, die Einweg-Fluidführungsbaugruppe in die Peripherie einer mikrofluidischen Vorrichtung spielfrei und positionsgenau zu integrieren. Dazu können die Führungsstifte in korrespondierende Ausnehmungen in der mikrofluidischen Vorrichtung eingreifen beziehungsweise die Ausnehmungen können in korrespondierende Vorsprünge der mikrofluidischen Vorrichtung eingreifen, womit die Einweg-Fluidführungsbaugruppe besonders einfach in einer mikrofluidische Vorrichtung positioniert werden kann. Natürlich ist auch ein Verklemmen oder Verrasten von Ober- und Unterteil möglich. The assembly aids in the form of guide pins or recesses serve to integrate the disposable fluid guide assembly into the periphery of a microfluidic device with zero play and precise positioning. For this purpose, the guide pins can engage in corresponding recesses in the microfluidic device, or the recesses can engage in corresponding projections of the microfluidic device. This allows the disposable fluid guide assembly to be positioned particularly easily in a microfluidic device. Of course, clamping or locking the upper and lower parts is also possible.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung sieht vor, dass das Dichtelement eine flächige ebene oder profilierte Membran ist, die mehrere Membranventile bildet und mehrere Pneumatik- und Fluidkanäle voneinander trennt. A further aspect of the invention provides that the sealing element is a flat, planar or profiled membrane that forms several membrane valves and separates several pneumatic and fluid channels from each other.
Durch die Verwendung einer flächigen, ebenen oder einer einseitig oder sogar beidseitig profilierten Membran kann das Dichtelement besonders einfach und kostengünstig als Membranventil gestaltet sein. By using a flat, level membrane or a membrane profiled on one or even both sides, the sealing element can be designed as a diaphragm valve in a particularly simple and cost-effective manner.
Insbesondere hat die Membran Ausschnitte, um eine Fluidverbindung für eine Probe zwischen der Oberseite und der Unterseite zu schaffen, sodass ein Strömungsweg für eine Probe von der Oberseite des Oberteils zu der Unterseite des Unterteils und weiter in die Interaktionskammer gegeben ist. Dies bietet den Vorteil, dass trotz der Pneumatikansteuerung von der Oberseite des Oberteils gleichzeitig eine Probe ebenfalls über die Oberseite des Oberteils in die Einweg- Fluidführungsbaugruppe eingebracht werden kann. Diese muss daher nicht aufwendig von der Seite bzw. von der Unterseite des Unterteils her in die Einweg-Fluidführungsbaugruppe eingepumpt werden. In particular, the membrane has cutouts to create a fluid connection for a sample between the top and bottom surfaces, thus providing a flow path for a sample from the top of the upper part to the bottom of the lower part and further into the interaction chamber. This offers the advantage that, despite the pneumatic actuation from the top of the upper part, a sample can simultaneously be introduced into the disposable fluid guide assembly via the top of the upper part. Therefore, the sample does not have to be laboriously pumped into the disposable fluid guide assembly from the side or bottom of the lower part.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Einweg- Fluidführungsbaugruppe nach einem der vorhergehenden Aspekte, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a) Spritzgießen eines Unterteils; b) Spritzgießen eines Oberteils; c) Anordnen des Dichtelements zwischen Unterteil und Oberteil; und d) Verbinden des Ober- und des Unterteils miteinander unter Klemmung des Dichtelements. The invention further relates to a method for producing a disposable fluid guide assembly according to one of the preceding aspects, the method comprising the following steps: a) injection molding a lower part; b) injection molding an upper part; c) arranging the sealing element between the lower part and the upper part; and d) connecting the upper and lower parts to one another while clamping the sealing element.
Die so erhaltene Einweg-Fluidführungsbaugruppe ist besonders einfach aufgebaut und folglich kostengünstig. Vorteilhafterweise muss lediglich das Unterteil mit dem Oberteil verbunden werden, womit das Dichtelement automatisch unter Klemmung zwischen den beiden Komponenten fixiert ist. Daher entfällt ein separater Befestigungsschritt für das Dichtelement und das Verfahren ist besonders effizient. The resulting disposable fluid guide assembly is particularly simple in design and therefore cost-effective. Advantageously, only the lower part needs to be connected to the upper part, which automatically clamps the sealing element between the two components. Therefore, a separate fastening step for the sealing element is no longer necessary and the process is particularly efficient.
Ferner betrifft die Erfindung eine mikrofluidische Vorrichtung zum Detektieren von molekularen Biomarkern in Körperflüssigkeiten, z.B. Proteindefekten in einer Blutprobe, mit einer Einweg-Fluidführungsbaugruppe nach einem der vorgenannten Aspekte. Die mikrofluidische Vorrichtung weist eine Pneumatikeinheit auf, die mit der Einweg-Fluidführungsbaugruppe reversibel koppelbar ist, wobei die Pneumatikeinheit im gekoppelten Zustand mit den Pneumatikkanälen strömungsmäßig verbunden und dazu eingerichtet ist, diese mit Druck und Unterdrück zu beaufschlagen. Zudem umfasst die mikrofluidische Vorrichtung wenigstens eine Mediendosiereinheit, die mit der Einweg- Fluidführungsbaugruppe reversibel koppelbar ist, wobei die Mediendosiereinheit im gekoppelten Zustand über die Fluidkanäle des Unterteils mit der Interaktionskammer strömungsmäßig verbunden ist. The invention further relates to a microfluidic device for detecting molecular biomarkers in body fluids, e.g., protein defects in a blood sample, comprising a disposable fluid guide assembly according to one of the aforementioned aspects. The microfluidic device comprises a pneumatic unit that can be reversibly coupled to the disposable fluid guide assembly. In the coupled state, the pneumatic unit is fluidly connected to the pneumatic channels and is configured to apply pressure and vacuum to them. Furthermore, the microfluidic device comprises at least one media dosing unit that can be reversibly coupled to the disposable fluid guide assembly. In the coupled state, the media dosing unit is fluidly connected to the interaction chamber via the fluid channels of the lower part.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, den Ort der Interaktion von Probenfluid und Sensorelementoberfläche von möglichst vielen anderen Baugruppen der mikrofluidischen Vorrichtung wie der Pneumatikeinheit und der Mediendosiereinheit zu trennen, um eine Kontamination dieser Baugruppen zu verhindern. Daher ist der Ort der Interaktion auf die Einweg- Fluidführungsbaugruppe beschränkt, die nach einmaligen Gebrauch entsorgt wird, wodurch die anderen Baugruppen nicht kontaminiert werden und nach erfolgter Interaktion und Messvorgang sogleich an eine „frische“ Einweg- Fluidführungsbaugruppe gekoppelt werden können. Dies ermöglicht einen zeiteffizienten und reinigungsarmen Durchsatz an Probenfluiden. The present invention is based on the fundamental idea of separating the site of interaction between sample fluid and sensor element surface from as many other components of the microfluidic device as possible, such as the pneumatic unit and the media dosing unit, in order to prevent contamination of these components. Therefore, the site of interaction is limited to the disposable fluid guide assembly, which is disposed of after a single use. This prevents the other components from being contaminated and allows them to be immediately coupled to a "fresh" disposable fluid guide assembly after the interaction and measurement process. This enables a time-efficient and low-cleaning throughput of sample fluids.
Im Übrigen gelten die oben genannten Vorteile für die Einweg- Fluidführungsbaugruppe auch analog für die mikrofluidische Vorrichtung. Insofern wird auf die obige Beschreibung verwiesen. Furthermore, the advantages mentioned above for the disposable fluid guide assembly also apply analogously to the microfluidic device. In this respect, reference is made to the above description.
Mit dem Begriff „reversibel koppelbar“ ist gemeint, dass die Einweg- Fluidführungsbaugruppe dazu eingerichtet ist, zerstörungsfrei lösbar mit den einzelnen Baugruppen der mikrofluidischen Vorrichtung verbunden, also gekoppelt, und wieder getrennt, also entkoppelt, zu werden. Unter dem Begriff „Mediendosiereinheit“ wird eine Baugruppe verstanden, die dazu eingerichtet ist, die Einweg-Fluidführungsbaugruppe mit wenigstens einem Medium zu versorgen. The term “reversibly connectable” means that the disposable fluid guide assembly is designed to be non-destructively connected, i.e. coupled, to the individual components of the microfluidic device and then separated, i.e. decoupled. The term “media dosing unit” refers to an assembly that is designed to supply the disposable fluid guide assembly with at least one medium.
Bevorzugt kann das Medienfluid dabei über die Unterseite des Unterteils in die Fluidkanäle eingeleitet werden. Preferably, the media fluid can be introduced into the fluid channels via the underside of the lower part.
Ganz besonders bevorzugt kann die Pneumatikeinheit die Mediendosiereinheit mit Druck oder Unterdrück beaufschlagen, sodass das Medium kontaktlos in die Einweg-Fluidführungsbaugruppe eingeleitet werden kann. Most preferably, the pneumatic unit can apply pressure or vacuum to the media dosing unit so that the medium can be introduced into the disposable fluid guide assembly without contact.
Die Pneumatikeinheit gewährleistet kontaktloses Betätigen der den Pneumatikkanälen zugeordneten Membranventile mit Druck oder Unterdrück, sodass die Membranventile den Fluidstrom in den Fluidkanälen möglichst kontaminationsarm steuern können. Es ist keine über mechanische Teile feste Koppelung an die Membrane vorgesehen, was ein erheblicher Vorteil ist. The pneumatic unit ensures contactless actuation of the diaphragm valves assigned to the pneumatic channels using pressure or vacuum, allowing the diaphragm valves to control the fluid flow in the fluid channels with as little contamination as possible. There is no fixed connection to the diaphragm via mechanical parts, which is a significant advantage.
Zudem betrifft die Erfindung eine Biomarkerdetektionsvorrichtung, beispielsweise eine Proteindefektdiagnosevorrichtung, mit der mikrofluidischen Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung eines Sensorelements für Biomarkerdetektion, z.B. Proteindefekterkennung, nach dem oben genannten Aspekt, wobei die Biomarkerdetektionsvorrichtung ein Sensorelement, das die Interaktionskammer(n) mit ihrer oberflächenbehandelten Oberseite unterseitig verschließt, und eine Optikeinheit umfasst, die eine IR-Quelle, einen IR-Detektor und eine die IR-Quelle und einen den IR-Detektor verbindenden Strahlengang durch die Interaktionskammer(n) aufweist. Die Optikeinheit ist dazu eingerichtet, über den Strahlengang die von der IR-Quelle erzeugte IR-Strahlung über das Sensorelement auf den Detektor zu leiten, um ein IR-Spektrum von der Oberfläche des Sensorelements aufzunehmen. Furthermore, the invention relates to a biomarker detection device, for example, a protein defect diagnostic device, comprising the microfluidic device for surface treatment of a sensor element for biomarker detection, e.g., protein defect detection, according to the above-mentioned aspect. The biomarker detection device comprises a sensor element that closes the interaction chamber(s) with its surface-treated upper side, and an optical unit that has an IR source, an IR detector, and a beam path through the interaction chamber(s) connecting the IR source and the IR detector. The optical unit is configured to guide the IR radiation generated by the IR source via the sensor element to the detector via the beam path in order to record an IR spectrum from the surface of the sensor element.
Die Biomarkerdetektionsvorrichtung erlaubt eine kontaktlose und damit kontaminationsfreie Biomarkerdetektion an der Oberfläche des Sensorelements. Dies wird dadurch erreicht, dass eine durch die IR-Quelle erzeugte IR-Strahlung auf das Sensorelement gerichtet wird, welche die auf der Oberfläche des Sensorelements gebundenen Kandidaten-Biomarker abtastet und von diesen ein IR-Spektrum aufnimmt. Über das aufgenommene IR-Spektrum lassen sich Rückschlüsse auf die Biomarker, zum Beispiel die Defekte der an der Oberfläche gebundenen Proteine, schließen. Dabei lässt sich feststellen, ob die an der Oberfläche an die Antikörper gebundenen Proteine Fehlfaltungen aufweisen, die auf eine frühzeitige neurodegenerative Erkrankung hinweisen können. The biomarker detection device allows contactless and thus contamination-free biomarker detection on the surface of the sensor element. This is achieved by directing IR radiation generated by the IR source onto the sensor element, which scans the candidate biomarkers bound to the surface of the sensor element and records an IR spectrum of these. The recorded IR spectrum can be used to Conclusions can be drawn about biomarkers, such as defects in proteins bound to the surface. This makes it possible to determine whether the proteins bound to the antibodies on the surface exhibit misfolding, which could indicate early neurodegenerative disease.
Im Übrigen gelten die oben genannten Vorteile für die Einweg- Fluidführungsbaugruppe sowie der mikrofluidischen Vorrichtung auch analog für die Biomarkerdetektionsvorrichtung. Insofern wird auf die obige Beschreibung verwiesen. Furthermore, the above-mentioned advantages for the disposable fluid guide assembly and the microfluidic device also apply analogously to the biomarker detection device. In this respect, reference is made to the above description.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen: Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description and the accompanying drawings, to which reference is made. In the drawings:
Figur 1 in einer schematischen Darstellung eine erfindungsgemäße Biomarkerdetektionsvorrichtung mit einer erfindungsgemäßen mikrofluidischen Vorrichtung und einer Optikeinheit; Figure 1 shows a schematic representation of a biomarker detection device according to the invention with a microfluidic device according to the invention and an optical unit;
Figur 2 in einer isometrischen Darstellung die erfindungsgemäße Biomarkerdetektionsvorrichtung mit der erfindungsgemäßen mikrofluidischen Vorrichtung aus Figur 1; Figure 2 shows an isometric view of the biomarker detection device according to the invention with the microfluidic device according to the invention from Figure 1;
Figur 3 den Fluidschaltungsplan für die Fluidführung der mikrofluidischen Vorrichtung aus Figur 2; Figure 3 shows the fluid circuit diagram for the fluid guidance of the microfluidic device of Figure 2;
Figur 4 in einer isometrischen Darstellung eine Ausführungsform der Einweg-Fluidführungsbaugruppe der mikrofluidischen Vorrichtung aus Figur 2; Figure 4 is an isometric view of an embodiment of the disposable fluid guide assembly of the microfluidic device of Figure 2;
Figur 5 in einer Seitenansicht die Einweg-Fluidführungsbaugruppe aus Figur 4, mit den Schnittebenen A-A und B-B; Figure 5 shows a side view of the disposable fluid guide assembly from Figure 4, with the section planes A-A and B-B;
Figur 6 in einer Draufsicht die Oberseite der Einweg-Figure 6 shows a top view of the top of the disposable
Fluidführungsbaugruppe aus Figur 4, mit der Schnittebene C-C; Fluid guide assembly from Figure 4, with the section plane C-C;
Figur 7 in einer Unteransicht die Unterseite der Einweg-Figure 7 shows a bottom view of the underside of the disposable
Fluidführungsbaugruppe aus Figur 4; Fluid guide assembly from Figure 4;
Figur 8 in einer isometrischen Darstellung das Detail B aus Figur 7, wobei das Detail B eine vergrößerte Ansicht der Interaktionskammern zeigt; Figur 9A eine Schnittansicht entlang der Schnittebene B-B aus der Figur 5 auf die Einweg-Fluidführungsbaugruppe, wobei zur besseren Übersichtlichkeit die Schraffuren weggelassen sind; Figure 8 is an isometric view of detail B from Figure 7, detail B showing an enlarged view of the interaction chambers; Figure 9A is a sectional view along section plane BB of Figure 5 of the disposable fluid guide assembly, with hatching omitted for clarity;
Figur 9B eine Schnittansicht entlang der Schnittebene A-A aus der Figur 5 auf die Einweg-Fluidführungsbaugruppe, wobei zur besseren Übersichtlichkeit die Schraffuren weggelassen sind; Figure 9B is a sectional view along section plane A-A of Figure 5 of the disposable fluid guide assembly, with hatching omitted for clarity;
Figur 10 eine isometrische Schnittansicht entlang der Schnittebene C-C aus Figur 6 auf die Einweg-Fluidführungsbaugruppe, mit den Details C, D und E; Figure 10 is an isometric sectional view along section plane C-C of Figure 6 of the disposable fluid guide assembly, with details C, D and E;
Figur 11 eine vergrößerte isometrische Schnittansicht entlang der Schnittebene C-C der linken Seite der Einweg-Fluidführungsbaugruppe aus Figur 10, mit dem Detail F; Figure 11 is an enlarged isometric sectional view taken along section plane C-C of the left side of the disposable fluid guide assembly of Figure 10, with detail F;
Figur 12 eine vergrößerte isometrische Schnittansicht entlang der Schnittebene C-C der rechten Seite der Einweg-Fluidführungsbaugruppe aus Figur 10; Figure 12 is an enlarged isometric sectional view taken along section plane C-C of the right side of the disposable fluid guide assembly of Figure 10;
Figur 13 eine isometrische Schnittansicht des Details F aus Figur 11 , wobei das Detail F eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Drosselabschnitts zeigt; Figure 13 is an isometric sectional view of detail F of Figure 11, detail F showing an enlarged cross-sectional view of a throttle section;
Figur 14 eine isometrische Draufsicht des Details A aus Figur 7, wobei das Detail A eine vergrößerte Unterseitenansicht des Drosselabschnitts zeigt; Figure 14 is an isometric plan view of detail A of Figure 7, detail A showing an enlarged underside view of the throttle section;
Figur 15 eine isometrische Draufsicht des Details C aus Figur 10, wobei das Detail ein Ventil an einer Schnittstelle zwischen Fluidkanal und Probenkanal zeigt, mit der Schnittebene D-D; Figure 15 is an isometric plan view of detail C of Figure 10, the detail showing a valve at an interface between fluid channel and sample channel, with the section plane D-D;
Figuren 16A und 16B Schnittansichten entlang der Schnittebenen D1-D1 (Figur 16A) bzw. D2-D2 (Figur 16B) aus Figur 15 des Ventils aus Figur 15;Figures 16A and 16B are sectional views along the section planes D1-D1 (Figure 16A) and D2-D2 (Figure 16B) of Figure 15, respectively, of the valve of Figure 15;
Figur 16C eine isometrische Schnittansicht entlang der Schnittebene D2- D2 aus Figur 15; Figur 16D eine isometrische Schnittansicht entlang der Schnittebene D2- D2 aus Figur 15 jedoch bei einer Variante des Dichtelements und des Unterteils; Figure 16C is an isometric sectional view along the section plane D2-D2 of Figure 15; Figure 16D is an isometric sectional view along the section plane D2-D2 of Figure 15, but with a variant of the sealing element and the lower part;
Figuren 17A und 17B jeweils die Details D und E aus Figur 10, wobei Detail D eine vergrößerte Ansicht eines Fluidkanalventils und Detail E eine vergrößerte Ansicht eines Fluidkanalventils und eines Spülventils zeigt; Figures 17A and 17B show details D and E of Figure 10, respectively, with detail D showing an enlarged view of a fluid channel valve and detail E showing an enlarged view of a fluid channel valve and a flush valve;
Figuren 18A und 18B jeweils eine isometrische Schnittansicht zweier Ausführungsformen des Fluidkanalventils aus Figur 17B; Figures 18A and 18B each show an isometric sectional view of two embodiments of the fluid channel valve of Figure 17B;
Figur 19 eine isometrische Schnittansicht entlang der Schnittebene B-B aus Figur 5 auf ein Dichtelement und das darunter liegende Unterteil;Figure 19 is an isometric sectional view along the section plane B-B of Figure 5 of a sealing element and the underlying lower part;
Figur 20 in einem schematischen Ablaufdiagramm die Verfahrensschritte zum Herstellen der Einweg-Fluidführungsbaugruppe aus Figur aus den Figuren 4 bis 19; Figure 20 shows a schematic flow diagram of the process steps for producing the disposable fluid guide assembly from Figures 4 to 19;
Figuren 21 A und 21 B jeweils eine isometrische Darstellung eines Sensorelementhalters, mit und ohne Sensorelement, mit der Schnittebene E-E; Figures 21 A and 21 B each show an isometric view of a sensor element holder, with and without a sensor element, with the section plane E-E;
Figuren 22A und 22B jeweils eine Frontalansicht auf eine der beiden Stirnseiten des Sensorelementhalters aus den Figuren 21 A und 21 B, mit der Schnittebene F-F, Figures 22A and 22B each show a front view of one of the two end faces of the sensor element holder from Figures 21 A and 21 B, with the section plane F-F,
Figur 22C eine Schnittansicht entlang der Schnittebene E-E aus Figur 21A; Figure 22C is a sectional view along the section plane E-E of Figure 21A;
Figur 23 eine Schnittansicht entlang der Schnittebene F-F aus Figur 22A auf den Sensorelementhalter; Figure 23 is a sectional view along the section plane F-F of Figure 22A of the sensor element holder;
Figur 24 eine isometrische Darstellung einer Kombination von der Einweg- Fluidführungsbaugruppe aus Figur 4, sowie dem Sensorelementhalter mit Sensorelement aus Figur 21 A, mit der Schnittebene G-G; Figure 24 is an isometric view of a combination of the disposable fluid guide assembly of Figure 4 and the sensor element holder with sensor element of Figure 21A, with the section plane G-G;
Figur 25 eine Schnittansicht entlang der Schnittebene G-G aus Figur 24 der Kombination von Einweg-Fluidführungsbaugruppe und Sensorelementhalter aus Figur 24; Figur 26 eine Schnittansicht des Sensorelementhalters aus Figur 21A mit einer Zentriereinheit in einem nicht gekoppelten Zustand; Figure 25 is a sectional view along the section plane GG of Figure 24 of the combination of disposable fluid guide assembly and sensor element holder of Figure 24; Figure 26 is a sectional view of the sensor element holder of Figure 21A with a centering unit in an uncoupled state;
Figur 27 eine weitere Schnittansicht des Sensorelementhalters aus Figur 21A und der Zentriereinheit aus Figur 26 in einem gekoppelten Zustand;Figure 27 shows a further sectional view of the sensor element holder of Figure 21A and the centering unit of Figure 26 in a coupled state;
Figur 28 eine isometrische Darstellung eines Basisblocks mit Zentrierelementen als Teil der Zentriereinheit aus den Figuren 26 und 27, mit der Schnittebene H-H; Figure 28 is an isometric view of a base block with centering elements as part of the centering unit from Figures 26 and 27, with the section plane H-H;
Figur 29 eine Schnittansicht entlang der Schnittebene H-H aus Figur 28, die die Zentrierelemente zeigt; Figure 29 is a sectional view along the section plane H-H of Figure 28 showing the centering elements;
Figur 30 eine isometrische Darstellung eines Behälters als Temperiereinheit und Zentriereinheit zur Aufnahme der Einweg- Fluidführungsbaugruppe aus Figur 4, mit Sensorelementblöcken und Fluideinlassblöcken, mit der Schnittebene l-l; Figure 30 is an isometric view of a container as a temperature control unit and centering unit for receiving the disposable fluid guide assembly from Figure 4, with sensor element blocks and fluid inlet blocks, with the section plane l-l;
Figur 31 eine Schnittansicht entlang der Schnittebene l-l aus der Figur 30 durch den Behälter; Figure 31 is a sectional view along the section plane l-l of Figure 30 through the container;
Figur 32 eine isometrische Darstellung eines Fluideinlassblocks aus Figur 30, mit der Schnittebene J-J; Figure 32 is an isometric view of a fluid inlet block from Figure 30, with the section plane J-J;
Figur 33 eine Schnittansicht entlang der Schnittebene J-J aus Figur 32 des Fluideinlassblocks, mit der Schnittebene K-K; Figure 33 is a sectional view along the section plane J-J of Figure 32 of the fluid inlet block, with the section plane K-K;
Figur 34 eine Schnittansicht entlang der Schnittebene K-K aus Figur 32;Figure 34 is a sectional view along the section plane K-K of Figure 32;
Figur 35 eine isometrische Darstellung einer Pneumatikeinheit mit einer Antriebseinheit; Figure 35 is an isometric view of a pneumatic unit with a drive unit;
Figur 36 eine isometrische Darstellung der Unterseite der Pneumatikeinheit aus Figur 35; Figure 36 is an isometric view of the underside of the pneumatic unit of Figure 35;
Figur 37 ein schematisches Ablaufdiagramm der Verfahrensschritte für ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Konditionierung eines Sensorelements für eine Biomarkerdetektion und zum Probenauftrag auf das Sensorelement; Figur 38 ein schematisches Ablaufdiagramm der Verfahrensschritte für ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Führen von Fluid über eine Sensorelementoberfläche zum Konditionieren und/oder zum Probenauftrag; Figure 37 is a schematic flow diagram of the method steps for a method according to the invention for conditioning a sensor element for biomarker detection and for applying a sample to the sensor element; Figure 38 is a schematic flow diagram of the method steps for a method according to the invention for guiding fluid over a sensor element surface for conditioning and/or sample application;
Figuren 39 A und B vergrößerte Schnittansichten durch den Bereich zwischen den Probeaufnahmebehältern und der Pneumatikeinheit, undFigures 39 A and B are enlarged sectional views through the area between the sample containers and the pneumatic unit, and
Figur 40 eine Querschnittsansicht durch eine weitere Variante der Einweg-Fluidführungsbaugruppe mit separat aufgesetztem Behälter. Figure 40 is a cross-sectional view through another variant of the disposable fluid guide assembly with a separately mounted container.
Figur 1 zeigt eine Biomarkerdetektionsvorrichtung 10 zur Detektion eines Biomarkers in einer Probe einer Körperflüssigkeit. Figure 1 shows a biomarker detection device 10 for detecting a biomarker in a sample of a body fluid.
Im Folgenden wird die Funktionsweise der Biomarkerdetektionsvorrichtung 10 in Form einer Proteindefektdiagnosevorrichtung 10 zur Analyse von Proteindefekten in einer Blutprobe als Ausführungsbeispiel näher beschrieben, weswegen für die Biomarkerdetektionsvorrichtung und die Proteindefektdiagnosevorrichtung im Folgenden das gleiche Bezugszeichen genutzt wird. In the following, the functioning of the biomarker detection device 10 in the form of a protein defect diagnosis device 10 for analyzing protein defects in a blood sample is described in more detail as an embodiment, which is why the same reference numeral is used below for the biomarker detection device and the protein defect diagnosis device.
Es versteht sich jedoch, dass die Biomarkerdetektionsvorrichtung 10 nicht auf eine Proteindefektdiagnosevorrichtung zur Analyse von Proteindefekten in einer Blutprobe beschränkt ist, sondern auch für andere Arten von Proben und Biomarkern vorgesehen sein kann. Beispielsweise kann anstelle einer Blutprobe eine andere Probe einer Körperflüssigkeit zum Einsatz kommen, beispielsweise eine Probe einer Zerebrospinalflüssigkeit. Die optionalen Flüssigkeiten sind zuvor in der Beschreibungseinleitung beschrieben. Wenn im Folgenden also von „Blut“ oder „Blutprobe“ die Rede ist, ist dies als Platzhalter für die allgemeineren Begriffe „Körperflüssigkeit“ Bzw. „Probe einer Körperflüssigkeit“ zu verstehen, ebenso wie „Proteindefektdiagnose“ als Platzhalter für „Biomarkerdetektion“ zu verstehen ist. It should be understood, however, that the biomarker detection device 10 is not limited to a protein defect diagnostic device for analyzing protein defects in a blood sample, but can also be intended for other types of samples and biomarkers. For example, instead of a blood sample, another sample of a body fluid can be used, such as a sample of cerebrospinal fluid. The optional fluids are described above in the introduction to the description. Therefore, when reference is made to "blood" or "blood sample" below, this should be understood as a placeholder for the more general terms "body fluid" or "body fluid sample," respectively, just as "protein defect diagnosis" should be understood as a placeholder for "biomarker detection."
Die Proteindefektdiagnosevorrichtung 10 weist eine mikrofluidische Vorrichtung 12 auf, die dazu eingerichtet ist, eine Oberfläche eines Sensorelements für die Proteindefekterkennung zu konditionieren und/oder einen Probenauftrag auf eine konditionierte Oberfläche durchzuführen. In der Ausführungsform gemäß Figur 1 ist die Proteindefektdiagnosevorrichtung 10 mit der mikrofluidischen Vorrichtung 12 dazu eingerichtet, sowohl eine Oberfläche eines Sensorelements für die Proteindefekterkennung zu konditionieren als auch einen Probenauftrag auf die konditionierte Oberfläche durchzuführen. Zu betonen ist, dass es aber auch möglich ist, die Oberfläche in einer entsprechend wie in den Figuren dargestellten, auf nur die Konditionierung reduzierten Vorrichtung zu konditionieren und in einer ebenfalls entsprechend nur auf den Auftrag und die Analyse der Blutprobe entsprechend limitieren, eigenen Vorrichtung die Blutprobe auf Proteindefekte hin zu untersuchen. The protein defect diagnostic device 10 comprises a microfluidic device 12 which is configured to condition a surface of a sensor element for protein defect detection and/or to apply a sample to a conditioned surface. In the embodiment according to Figure 1, the protein defect diagnostic device 10 with the microfluidic device 12 is configured to both condition a surface of a sensor element for protein defect detection and to apply a sample to the conditioned surface. It should be emphasized, however, that it is also possible to condition the surface in a device reduced to conditioning only, as shown in the figures, and to examine the blood sample for protein defects in a separate device, likewise limited to the application and analysis of the blood sample.
Vorliegend umfasst die mikrofluidische Vorrichtung 12 eine Pneumatikeinheit 14 und eine erste Mediendosiereinheit 16 sowie eine zweite Mediendosiereinheit 18, wobei die Pneumatikeinheit 14 jeweils mit der ersten und der zweiten Mediendosiereinheit 16, 18 reversibel koppelbar und dazu eingerichtet ist, diese abwechselnd mit Über- oder Unterdrück oder Umgebungsdruck zu beaufschlagen. In the present case, the microfluidic device 12 comprises a pneumatic unit 14 and a first media dosing unit 16 as well as a second media dosing unit 18, wherein the pneumatic unit 14 can be reversibly coupled to the first and the second media dosing unit 16, 18 and is configured to alternately apply positive or negative pressure or ambient pressure to them.
Eine reversible Kopplung von jeweils zwei Komponenten ist in Figur 1 mit einem doppelten Pfeil hervorgehoben. A reversible coupling of two components is highlighted in Figure 1 with a double arrow.
Ferner umfasst die mikrofluidische Vorrichtung 12 eine erste Blutprobenaufnahme 20 und eine zweite Blutprobenaufnahme 22, die jeweils mit der Pneumatikeinheit 14 reversibel koppelbar sind, sodass die Pneumatikeinheit 14 die erste Blutprobenaufnahme 20 sowie die zweite Blutprobenaufnahme 22 abwechselnd mit Über- und Unterdrück beaufschlagen kann. Furthermore, the microfluidic device 12 comprises a first blood sample receptacle 20 and a second blood sample receptacle 22, which can each be reversibly coupled to the pneumatic unit 14, so that the pneumatic unit 14 can alternately apply overpressure and underpressure to the first blood sample receptacle 20 and the second blood sample receptacle 22.
Zudem weist die mikrofluidische Vorrichtung 12 wenigstens eine Interaktionskammer 24 auf, die abschnittsweise durch ein Sensorelement 26 auf einer Seite geschlossen wird. In addition, the microfluidic device 12 has at least one interaction chamber 24, which is partially closed by a sensor element 26 on one side.
Das Sensorelement 26 ist in einem Sensorelementhalter 28 aufgenommen und an ihm befestigt, sodass eine Oberfläche 30 des Sensorelements 26 die Interaktionskammer 24 auf einer Seite (hier der Unterseite), d.h. abschnittsweise verschließt. The sensor element 26 is received in a sensor element holder 28 and fastened thereto, so that a surface 30 of the sensor element 26 closes the interaction chamber 24 on one side (here the underside), i.e. in sections.
Die Interaktionskammer 24 ist sowohl mit der ersten und zweitenThe interaction chamber 24 is connected to both the first and second
Mediendosiereinheit 16, 18 als auch mit der ersten und zweiten Blutprobenaufnahme 20, 22 reversibel koppelbar. Im gekoppelten Zustand ist die Interaktionskammer 24 mit den ersten und zweiten Mediendosiereinheiten und der ersten und zweiten Blutprobenaufnahme 20, 22 abhängig von Schaltstellungen einiger nachfolgend noch vorgestellten Ventilen fluidisch verbunden. Media dosing unit 16, 18 as well as with the first and second Blood sample receptacles 20, 22 can be reversibly coupled. In the coupled state, the interaction chamber 24 is fluidically connected to the first and second media dosing units and the first and second blood sample receptacles 20, 22 depending on the switching positions of some valves presented below.
Folglich stellt die Interaktionskammer 24 einen definierten Bereich in der mikrofluidischen Vorrichtung 12 bereit, in dem wenigstens ein Konditionierungsfluid und/oder Probenfluid mit der Oberfläche 30 des Sensorelements 26 interagieren kann. Details zu dem Konditionierungsfluid und Probenfluid sowie der Oberfläche 30 des Sensorelements 26 werden nachfolgend noch erläutert. Consequently, the interaction chamber 24 provides a defined area in the microfluidic device 12 in which at least one conditioning fluid and/or sample fluid can interact with the surface 30 of the sensor element 26. Details regarding the conditioning fluid and sample fluid, as well as the surface 30 of the sensor element 26, will be explained below.
Je nach Anwendungszweck der Proteindefektdiagnosevorrichtung 10 weist die mikrofluidische Vorrichtung 12 also entweder alle oder nur einen Teil der vorgenannten Komponenten auf. Ist die mikrofluidische Vorrichtung 12 beispielsweise einzig auf das Konditionieren des Sensorelements 26 gerichtet, dann entfallen die erste und zweite Blutprobenaufnahme 20, 22. In der Interaktionskammer 24 findet dann lediglich die Konditionierung des Sensorelements 26 statt. Depending on the intended application of the protein defect diagnostic device 10, the microfluidic device 12 comprises either all or only some of the aforementioned components. For example, if the microfluidic device 12 is solely intended for conditioning the sensor element 26, the first and second blood sample intakes 20, 22 are omitted. Only the conditioning of the sensor element 26 then takes place in the interaction chamber 24.
Ist die mikrofluidische Vorrichtung 12 hingegen mit der mikrofluidischen Vorrichtung 12 einzig auf die Analyse zur Proteindefekterkennung einer Blutprobe ausgerichtet, dann entfallen die erste und zweite Mediendosiereinheit 16, 18. In der Interaktionskammer 24 findet dann lediglich der Probenauftrag auf das Sensorelement 26 statt. However, if the microfluidic device 12 is solely designed for analysis of a blood sample for protein defect detection, the first and second media dosing units 16, 18 are omitted. In the interaction chamber 24, only the sample application to the sensor element 26 takes place.
In den beiden vorgenannten Fällen bleiben die Interaktionskammer 24 und die Pneumatikeinheit 14 erhalten. In the two aforementioned cases, the interaction chamber 24 and the pneumatic unit 14 remain.
Es ist aber auch, wie in den Figuren dargestellt, eine Kombination der vorgenannten Ausführungen denkbar, sodass die Proteindefektdiagnosevorrichtung 10 mit der mikrofluidischen Vorrichtung 12 dazu eingerichtet ist, zuerst ein Verfahren zum Konditionieren des Sensorelements 26 durchzuführen und im Anschluss daran ein Verfahren zum Probenauftrag eines Probenfluids auf das Sensorelement 26. Dazu sind dann die ersten und zweiten Mediendosiereinheiten 16, 18 sowie die ersten und zweiten Blutprobenaufnahmen 20, 22 vorgesehen. However, as shown in the figures, a combination of the above-mentioned embodiments is also conceivable, so that the protein defect diagnostic device 10 with the microfluidic device 12 is set up to first carry out a method for conditioning the sensor element 26 and subsequently a method for applying a sample fluid to the sensor element 26. For this purpose, the first and second media dosing units 16, 18 as well as the first and second blood sample receptacles 20, 22 are provided.
Unabhängig von den oben genannten Ausführungsformen der mikrofluidischen Vorrichtung 12 können einige der vorgenannten Komponenten wenigstens teilweise in eine Einweg-Fluidführungsbaugruppe 32 integriert sein, wie sie z.B. in den Figuren 4 bis 8 dargestellt sind, wobei dies nicht einschränkend zu verstehen ist. Independently of the above-mentioned embodiments of the microfluidic device 12, some of the aforementioned components may be at least partially integrated into a disposable fluid guide assembly 32, as shown, for example, in Figures 4 to 8, but this is not to be understood as limiting.
In der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform der mikrofluidischen Vorrichtung 12 sind die ersten und zweiten Mediendosiereinheiten 16, 18 außerhalb der Einweg-Fluidführungsbaugruppe 32 angeordnet und die ersten und zweiten Blutprobenaufnahmen 20, 22 sind in die Einweg-Fluidführungsbaugruppe 32 integriert, wobei die Interaktionskammer 24 ebenfalls in die Einweg- Fluidführungsbaugruppe 32 integriert ist. Diese Ausführungsform wird weiter unten in der Beschreibung anhand der Figuren 4 bis 19 im Detail erörtert. In the embodiment of the microfluidic device 12 shown in Figure 2, the first and second media dosing units 16, 18 are arranged outside the disposable fluid guide assembly 32, and the first and second blood sample receptacles 20, 22 are integrated into the disposable fluid guide assembly 32, with the interaction chamber 24 also being integrated into the disposable fluid guide assembly 32. This embodiment is discussed in detail below in the description with reference to Figures 4 to 19.
Die Proteindefektdiagnosevorrichtung 10 gemäß Figur 1 umfasst ferner eine Optikeinheit 34, um Proteindefekte in einer Blutprobe zu analysieren. The protein defect diagnostic device 10 according to Figure 1 further comprises an optical unit 34 for analyzing protein defects in a blood sample.
Die Optikeinheit 34 umfasst eine IR-Quelle 36 und einen IR-Detektor 38, die beide in einem gemeinsamen Optikgehäuse 40 angeordnet sind. Die IR-Quelle 36 ist dazu eingerichtet, IR-Strahlen zu erzeugen, und der IR-Detektor 40 ist dazu eingerichtet, die von der IR-Quelle 36 erzeugten IR-Strahlen zu messen. Ferner sind die IR-Quelle 36 und der IR-Detektor 38 über einen Strahlengang 42, der durch die Interaktionskammer 24 führt, strahlungsmäßig verbunden. The optical unit 34 comprises an IR source 36 and an IR detector 38, both arranged in a common optical housing 40. The IR source 36 is configured to generate IR rays, and the IR detector 40 is configured to measure the IR rays generated by the IR source 36. Furthermore, the IR source 36 and the IR detector 38 are radiation-connected via a beam path 42 that leads through the interaction chamber 24.
Grundsätzlich ist die Optikeinheit 34 dazu eingerichtet, über den Strahlengang 42 auf den IR-Detektor 40 einen, von der IR-Quelle 36 erzeugten IR-Strahl auf das Sensorelement 26 zu leiten, um ein IR-Spektrum von der Oberfläche 30 des Sensorelements 26 aufzunehmen. Basically, the optical unit 34 is configured to direct an IR beam generated by the IR source 36 onto the sensor element 26 via the beam path 42 onto the IR detector 40 in order to record an IR spectrum from the surface 30 of the sensor element 26.
Zur Justierung des IR-Strahls können entlang des Strahlengangs 42 mehrere Spiegelelemente 44 vorgesehen sein, die den IR-Strahl aus dem Optikgehäuse 40 auf die Oberfläche 30 des Sensorelements 26 reflektieren und von dort aus wieder zurück in das Optikgehäuse 40 auf den IR-Detektor 38. Des Weiteren umfasst die Proteindefektdiagnosevorrichtung 10 eine Ansteuereinheit 46 (siehe Figur 2), mit einer Steuerung 48 und einer Auswerteeinheit 50, die beide in einem Technikgehäuse 52 untergebracht sind. To adjust the IR beam, several mirror elements 44 can be provided along the beam path 42, which reflect the IR beam from the optics housing 40 onto the surface 30 of the sensor element 26 and from there back into the optics housing 40 onto the IR detector 38. Furthermore, the protein defect diagnostic device 10 comprises a control unit 46 (see Figure 2), with a controller 48 and an evaluation unit 50, both of which are housed in a technical housing 52.
Die Steuerung 48 und die Auswerteeinheit 50 sind untereinander sowie jeweils zu der Pneumatikeinheit 14 signalübertragend verbunden, um die von der Pneumatikeinheit 14 bereitgestellte Druckluftversorgung anzusteuern. Dafür kann die Auswerteeinheit 50 von der Pneumatikeinheit 14 bestimmte Signale in Form von Parametern und/oder Messdaten empfangen, wobei die Auswerteeinheit 50 auf Grundlage dieser Parameter und/oder Messdaten ein Ansteuerungssignal an die Steuerung 48 übermittelt. Basierend auf dem Ansteuerungssignal kann die Steuerung 48 die Pneumatikeinheit 14 ansteuern. The controller 48 and the evaluation unit 50 are connected to each other and to the pneumatic unit 14 in a signal-transmitting manner in order to control the compressed air supply provided by the pneumatic unit 14. For this purpose, the evaluation unit 50 can receive certain signals from the pneumatic unit 14 in the form of parameters and/or measurement data, wherein the evaluation unit 50 transmits a control signal to the controller 48 based on these parameters and/or measurement data. Based on the control signal, the controller 48 can control the pneumatic unit 14.
Insbesondere kann die Auswerteeinheit 50 Signale von Detektionseinheiten empfangen, die wenigstens einen strömungsrelevanten Parameter in der Einweg-Fluidführungsbaugruppe 32 überwachen und an die Auswerteeinheit 50 weiterleiten können. Der strömungsrelevante Parameter kann eine Strömungsrichtung eines Fluids, Strömungsgeschwindigkeit eines Fluids, Fluidvolumen pro Zeiteinheit sowie die Art des Fluids, also flüssig oder gasförmig, sein. In particular, the evaluation unit 50 can receive signals from detection units that monitor at least one flow-relevant parameter in the disposable fluid guide assembly 32 and forward it to the evaluation unit 50. The flow-relevant parameter can be a flow direction of a fluid, a flow velocity of a fluid, a fluid volume per unit of time, and the type of fluid, i.e., liquid or gaseous.
Das Ansteuerungssignal kann beispielsweise ein Signal zum Anlegen von Über- oder Unterdrück an die ersten und zweiten Mediendosiereinheiten 16, 18 sowie die ersten und zweiten Blutprobenaufnahmen 20, 22 sein. The control signal can, for example, be a signal for applying overpressure or underpressure to the first and second media dosing units 16, 18 and the first and second blood sample receptacles 20, 22.
Wie weiter in Figur 2 zu erkennen ist, umfasst die Proteindefektdiagnosevorrichtung 10 ferner eine Antriebseinheit 54, die dazu eingerichtet ist, die Pneumatikeinheit 14 mit der Einweg-Fluidführungsbaugruppe 32 reversibel zu koppeln. Details zu der Antriebseinheit 54 werden weiter unten in der Beschreibung erläutert. As can be further seen in Figure 2, the protein defect diagnostic device 10 further comprises a drive unit 54 configured to reversibly couple the pneumatic unit 14 to the disposable fluid guide assembly 32. Details of the drive unit 54 are explained further below in the description.
Die Antriebseinheit ist ein reversibler Linearantrieb, der motorisch oder, wie hier gezeigt, manuell verfahrbar ist. The drive unit is a reversible linear drive that can be moved by motor or, as shown here, manually.
Zudem ist eine Zentriereinheit 56 in der Proteindefektdiagnosevorrichtung 10 vorgesehen, die mit dem Sensorelementhalter 28 reversibel koppelbar ist, sodass der Sensorelementhalter 28 zum Strahlengang 42 ausgerichtet werden kann, wie in Figur 2 gezeigt. Diese wird ebenfalls weiter unten in der Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren 26 bis 29 erläutert. In addition, a centering unit 56 is provided in the protein defect diagnostic device 10, which can be reversibly coupled to the sensor element holder 28 so that the sensor element holder 28 can be aligned with the beam path 42 can, as shown in Figure 2. This is also explained further below in the description in connection with Figures 26 to 29.
Zusätzlich weist die Proteindefektdiagnosevorrichtung 10, wie in Figur 2 zu erkennen ist, eine Temperiereinheit 58 auf, die mit der Rückseite des Sensorelementhalters 28 in Kontakt bringbar ist und dazu eingerichtet ist, im gekoppelten Zustand das Sensorelement 26 über den Sensorelementhalter 28 auf eine vorbestimmte Temperatur zu temperieren. Details zu der Temperiereinheit 58 werden weiter unten in der Beschreibung im Zusammenhang mit Figur 31 erläutert. Additionally, as can be seen in Figure 2, the protein defect diagnostic device 10 has a temperature control unit 58 that can be brought into contact with the back of the sensor element holder 28 and is configured, in the coupled state, to temperature-control the sensor element 26 via the sensor element holder 28 to a predetermined temperature. Details of the temperature control unit 58 are explained further below in the description in connection with Figure 31.
Nachfolgend wird der Fluidschaltplan einer Fluidführung in der mikrofluidischen Vorrichtung 12 im Detail erläutert. Hierzu wird auf Figur 3 verwiesen, auf die nachfolgend Bezug genommen wird. The fluid circuit diagram of a fluid guide in the microfluidic device 12 is explained in detail below. Reference is made to Figure 3, which is referred to below.
Der Fluidschaltplan der Fluidführung in Figur 3 ist in verschiedene Abschnitte unterteilt, die jeweils den vorgenannten Komponenten entsprechen. In der Mitte des Schaltplans ist die Fluidführung innerhalb der Einweg- Fluidführungsbaugruppe 32 dargestellt. Die Fluidführung der ersten und zweiten Blutprobenaufnahmen 20, 22 ist in die Einweg-Fluidführungsbaugruppe 32 integriert. Auf der linken Seite davon ist die Fluidführung der ersten Mediendosiereinheit 16 und rechts davon ist die Fluidführung der zweiten Mediendosiereinheit 18 abgebildet. Oben im Schaltplan ist die Schaltung der Druckluft innerhalb der Pneumatikeinheit 14 wiedergegeben. The fluid flow diagram in Figure 3 is divided into different sections, each corresponding to the aforementioned components. The fluid flow within the disposable fluid flow assembly 32 is shown in the center of the diagram. The fluid flow of the first and second blood sample receptacles 20, 22 is integrated into the disposable fluid flow assembly 32. The fluid flow of the first media dosing unit 16 is shown on the left side, and the fluid flow of the second media dosing unit 18 is shown on the right side. The compressed air circuit within the pneumatic unit 14 is shown at the top of the diagram.
Die Einweg-Fluidführungsbaugruppe 32 befindet sich mit den ersten und zweiten Mediendosiereinheiten 16, 18 sowie mit der Pneumatikeinheit 14 in einem gekoppelten Zustand. The disposable fluid guide assembly 32 is in a coupled state with the first and second media dosing units 16, 18 and with the pneumatic unit 14.
Zunächst wird auf die Fluidführung innerhalb der Einweg- Fluidführungsbaugruppe 32 eingegangen. First, the fluid guidance within the disposable fluid guidance assembly 32 is discussed.
Innerhalb der Einweg-Fluidführungsbaugruppe 32 sind mehrere nachfolgend noch erläuterte Fluidkanäle vorgesehen, die über mehrere Ventile geschaltet werden können. Sofern nicht anders erläutert ist, handelt es sich bei den nachfolgend beschriebenen Ventilen stets um Sperrventile, hier Membranventile, die mittels Über- oder Unterdrück betätigt werden können. Insbesondere sind die Sperrventile dazu ausgelegt, den Durchfluss in einem Fluidkanal bzw. einen Fluidkanalabschnitt vollständig zu sperren oder vollständig zu freizugeben. Within the one-way fluid guide assembly 32, several fluid channels are provided, which are explained below and can be switched via several valves. Unless otherwise stated, the valves described below are always check valves, in this case diaphragm valves, which can be actuated by means of positive or negative pressure. In particular, the Check valves are designed to completely block or completely release the flow in a fluid channel or a section of a fluid channel.
Die Sperrventile sind insbesondere nicht dazu ausgelegt, die Durchflussmenge zu regeln. Stattdessen wird die Durchflussmenge von der Pneumatikeinheit 14 durch das Anlegen von Über- oder Unterdrück an die ersten und zweite Mediendosiereinheiten 16, 18 sowie an die ersten und zweiten Blutprobenaufnahmen 20, 22 gesteuert. In particular, the check valves are not designed to regulate the flow rate. Instead, the flow rate is controlled by the pneumatic unit 14 by applying positive or negative pressure to the first and second media dosing units 16, 18 and to the first and second blood sample receptacles 20, 22.
In der Einweg-Fluidführungsbaugruppe 32 ist mittig die Interaktionskammer 24 angeordnet, wobei an einem ersten Ende 66 der Interaktionskammer 24 eine erste Fluidöffnung 68 und an einem dazu entgegengesetzten zweiten Ende 70 eine zweite Fluidöffnung 72 vorgesehen ist. Am ersten Ende 66 mündet ein erster Fluidkanal 74, der über zumindest ein Fluidkanalventil 76 wahlweise mit der Interaktionskammer 24 strömungsmäßig verbunden ist. Am zweiten Ende 70 mündet hingegen ein zweiter Fluidkanal 78, der über ein zweites Fluidkanalventil 80 mit der Interaktionskammer 24 strömungsmäßig verbunden ist. The interaction chamber 24 is arranged centrally in the one-way fluid guide assembly 32, with a first fluid opening 68 provided at a first end 66 of the interaction chamber 24 and a second fluid opening 72 provided at an opposite second end 70. A first fluid channel 74 opens at the first end 66 and is optionally fluidically connected to the interaction chamber 24 via at least one fluid channel valve 76. A second fluid channel 78 opens at the second end 70 and is fluidly connected to the interaction chamber 24 via a second fluid channel valve 80.
Wie in Figur 3 gezeigt ist, können aber auch mehrere Interaktionskammern 24 vorliegen, von denen aus sich mehrere erste Fluidkanäle 74 sowie zweite Fluidkanäle 78 erstreckt, wobei jeder Interaktionskammer 24 nur ein erster Fluidkanal 74 und nur ein zweiter Fluidkanal 78 zugeordnet ist. As shown in Figure 3, however, there may also be a plurality of interaction chambers 24 from which a plurality of first fluid channels 74 and second fluid channels 78 extend, wherein each interaction chamber 24 is assigned only one first fluid channel 74 and only one second fluid channel 78.
In Figur 3 sind teilweise nicht alle, sondern nur beispielhaft einige Leitungen, Kanäle, Ventile, Kammern usw. mit Bezugszeichen versehen, wenn es sich um schaltungstechnisch parallelgeschaltete Einheiten handelt, um die Übersichtlichkeit zu verbessern. In Figure 3, not all lines, channels, valves, chambers, etc. are provided with reference symbols, but only some of them as examples, if they are units connected in parallel in order to improve clarity.
Nun wird auf die Fluidführung zwischen der Einweg-Fluidführungsbaugruppe 32 und der ersten Mediendosiereinheit 16 eingegangen. The fluid guide between the disposable fluid guide assembly 32 and the first media dosing unit 16 will now be discussed.
Auf dem Schaltplan der Fluidführung ist ferner zu erkennen, dass die erste Mediendosiereinheit 16 mit dem ersten Fluidkanal 74 (hier allen ersten Fluidkanälen 74) an dem ersten Ende 66 der Interaktionskammer 24 über zumindest das zugehörige Fluidkanalventil 76 wahlweise strömungsmäßig verbunden ist. Genauer betrachtet hat die erste Mediendosiereinheit 16 einen ersten Medienkanal 88, vorliegend mehrere erste Medienkanäle 88, der über ein zugeordnetes erstes Medienventil 90 wahlweise mit dem ersten Fluidkanal 74 oder den mehreren ersten Fluidkanälen 74 reversibel koppelbar ist, wobei im gekoppelten Zustand eine fluidische Verbindung vorliegt. The circuit diagram of the fluid guide also shows that the first media dosing unit 16 is optionally fluidically connected to the first fluid channel 74 (here all first fluid channels 74) at the first end 66 of the interaction chamber 24 via at least the associated fluid channel valve 76. More precisely, the first media dosing unit 16 has a first media channel 88, in this case a plurality of first media channels 88, which can be reversibly coupled via an associated first media valve 90 selectively to the first fluid channel 74 or the plurality of first fluid channels 74, wherein in the coupled state a fluidic connection is present.
Wie in Figur 3 weiter gezeigt ist, können aber auch mehrere erste Medienkanäle 88 vorliegen, die über erste Medienventile 90 mit dem ersten Fluidkanal 74 oder den ersten Fluidkanälen 74 reversibel koppelbar sind, d.h. jeder Medienkanal hat sein eigenes Medienventil 90. As further shown in Figure 3, however, there may also be a plurality of first media channels 88 which can be reversibly coupled to the first fluid channel 74 or the first fluid channels 74 via first media valves 90, i.e. each media channel has its own media valve 90.
Ferner weist die erste Mediendosiereinheit 16 wenigstens einen ersten Vorratsbehälter 94 auf, in den der erste Medienkanal 88 mündet bzw. von dem aus sich der erste Medienkanal 88 erstreckt. Furthermore, the first media dosing unit 16 has at least one first storage container 94 into which the first media channel 88 opens or from which the first media channel 88 extends.
Beispielsweise kann der erste Vorratsbehälter 94 ein Flüssigkeitstank sein.For example, the first reservoir 94 may be a liquid tank.
In dem ersten Vorratsbehälter 94 ist ein Konditionierungsfluid 96 bevorratet, wobei das Konditionierungsfluid 96 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus destilliertem Wasser, Isopropanol, Spülfluid, PDS, NaPi, MEA, Antikörperfluid, TBS, verschiedener Linkerfluide, wie Linker auf Basis von Silanen oder Thiolethern, sowie Tbd. A conditioning fluid 96 is stored in the first storage container 94, wherein the conditioning fluid 96 is selected from the group consisting of distilled water, isopropanol, rinsing fluid, PDS, NaPi, MEA, antibody fluid, TBS, various linker fluids, such as linkers based on silanes or thiol ethers, and Tbd.
Bevorzugt ist eine Gruppe erster Vorratsbehälter 94 vorgesehen, wobei sich von jedem Vorratsbehälter 94 wenigstens ein, als erster Medienkanal 88 dienender Fluidkanal erstreckt. Es sind auch hier zur besseren Übersichtlichkeit nur einige Medienkanäle 88 mit Bezugszeichen versehen. Medienkanäle 88 bilden gleichzeitig Fluidkanäle. Preferably, a group of first storage containers 94 is provided, with at least one fluid channel serving as the first media channel 88 extending from each storage container 94. For clarity, only a few media channels 88 are provided with reference numerals. Media channels 88 simultaneously form fluid channels.
Bevorzugt ist in jedem Vorratsbehälter 94 ein unterschiedliches Konditionierungsfluid 96 angeordnet, so dass mehrere der oben aufgeführten Konditionierungsfluide vorgesehen sein können. Preferably, a different conditioning fluid 96 is arranged in each storage container 94, so that several of the conditioning fluids listed above can be provided.
Genauer betrachtet ist zwischen den ersten Medienkanälen 88 und den ersten Vorratsbehältern 94 ein Abschnitt vorgesehen, in dem die ersten Medienkanäle 88 als erste Fluidleitungen 100 in Form von Schläuchen oder Rohren ausgebildet sind (siehe auch Figur 2). Die erste Fluidleitung 100 kann jeweils in ihren Vorratsbehälter 94 hinein und bis in das darin befindliche Konditionierungsfluid 96 ragen. More precisely, a section is provided between the first media channels 88 and the first storage containers 94, in which the first media channels 88 are designed as first fluid lines 100 in the form of hoses or pipes (see also Figure 2). The first fluid line 100 can extend into its storage container 94 and into the conditioning fluid 96 contained therein.
Zudem ist der ersten Mediendosiereinheit 16 wenigstens ein erstes Medienansteuerventil 104 in der Pneumatikeinheit 14 zugeordnet, das dazu eingerichtet ist, die ersten Vorratsbehälter 94 mit Über- oder Unterdrück zu beaufschlagen, um das darin befindliche Konditionierungsfluid 96 in oder aus den ersten Vorratsbehälter 94 zu pumpen. In addition, at least one first media control valve 104 in the pneumatic unit 14 is assigned to the first media dosing unit 16, which is configured to apply overpressure or underpressure to the first storage containers 94 in order to pump the conditioning fluid 96 contained therein into or out of the first storage container 94.
Beispielsweise kann jeder erste Vorratsbehälter 94 mit einer Membran (hier nicht gezeigt) versehen sein, die gasdurchlässig, aber flüssigkeitsdicht ausgeführt ist, sodass das erste Medienansteuerventil 104 an die Membran ankoppeln und das Innere des ersten Vorratsbehälters 94 mit Über- oder Unterdrück beaufschlagen kann. For example, each first reservoir 94 may be provided with a membrane (not shown here) that is gas-permeable but liquid-tight, so that the first media control valve 104 can couple to the membrane and apply positive or negative pressure to the interior of the first reservoir 94.
Wie in Figur 3 weiter gezeigt ist, sind erste Medienansteuerventile 104 vorgesehen, um die ersten Vorratsbehälter 94 mit Über- oder Unterdrück zu beaufschlagen. Im gezeigten Schaltplan in Figur 3 sind insgesamt vier Medienansteuerventile 104 vorgesehen, die jeweils über eine erste Pneumatikleitung 108 mit wenigstens einem ersten Vorratsbehälter 94 strömungsmäßig verbunden sind. As further shown in Figure 3, first media control valves 104 are provided to apply positive or negative pressure to the first reservoirs 94. In the circuit diagram shown in Figure 3, a total of four media control valves 104 are provided, each of which is fluidly connected to at least one first reservoir 94 via a first pneumatic line 108.
Vorliegend verbinden erste Pneumatikleitungen 108 die ersten Vorratsbehältern 94 mit den ersten Medienansteuerventilen 104. In the present case, first pneumatic lines 108 connect the first storage containers 94 with the first media control valves 104.
Bei jeder ersten Pneumatikleitung 108 kann es sich beispielsweise um einen Schlauch oder ein Rohr handeln, der/das dazu ausgelegt ist, einen Über- oder Unterdrück standzuhalten. Each first pneumatic line 108 may, for example, be a hose or tube designed to withstand positive or negative pressure.
Die erste Mediendosiereinheit 16 umfasst ferner einen singulären ersten Mediensammelkanal 112, in dem sich die Gruppe erster Medienkanäle 92 nach den Medienventilen 90 vereinigt, und der über einen zentralen Medienanschluss 114 mit der Einweg-Fluidführungsbaugruppe 32 reversibel koppelbar ist. The first media dosing unit 16 further comprises a singular first media collection channel 112, in which the group of first media channels 92 are united after the media valves 90, and which can be reversibly coupled to the disposable fluid guide assembly 32 via a central media connection 114.
Ferner verbindet der zentrale Medienanschluss 114 den ersten Mediensammelkanal 112 der ersten Mediendosiereinheit 16 fluidisch mit einem, in der Einweg-Fluidführungsbaugruppe 32 vorgesehenen ersten Verteilerkanal 116. Von dem ersten Verteilerkanal 116 zweigen sich die ersten Fluidkanäle 74 ab. Insofern ist der erste Verteilerkanal 116 über je ein zugeordnetes erstes Fluidkanalventil 76 mit der zugeordneten Interaktionskammer 24 und damit mit allen Interaktionskammern 24 fluidisch verbunden. Furthermore, the central media connection 114 fluidically connects the first media collection channel 112 of the first media dosing unit 16 to a first distribution channel 116 provided in the disposable fluid guide assembly 32. The first fluid channels 74 branch off from the first distribution channel 116. Thus, the first distribution channel 116 is fluidically connected to the associated interaction chamber 24 and thus to all interaction chambers 24 via an associated first fluid channel valve 76.
Eine Option sieht vor, dass die einem Ende der Interaktionskammern zugeordneten Fluidkanäle 74 oder Gruppen von diesen Fluidkanälen 74 von dem gemeinsamen Verteilerkanal 116 oder mehreren Verteilerkanälen abzweigen, der zu einem zentralen Medienanschluss 114 führt. Dies gilt nachfolgend auch für die zweiten Fluidkanäle, die ebenfalls in Gruppen zu einem gemeinsamen oder mehreren Verteilerkanälen führen können. One option provides that the fluid channels 74 or groups of these fluid channels 74 assigned to one end of the interaction chambers branch off from the common distribution channel 116 or several distribution channels, which lead to a central media connection 114. This also applies below to the second fluid channels, which can also lead in groups to one common distribution channel or several distribution channels.
Nachfolgend wird näher auf die Fluidführung der zweiten Mediendosiereinheit 18 eingegangen. The fluid guidance of the second media dosing unit 18 is discussed in more detail below.
Auf dem Schaltplan ist zu erkennen, dass die zweite Mediendosiereinheit 18 mit dem zweiten Fluidkanal 78 an dem zweiten Ende 70 jeder Interaktionskammer 24 über zumindest das jeweils zugeordnete zweite Fluidkanalventil 80 wahlweise strömungsmäßig verbunden ist. The circuit diagram shows that the second media dosing unit 18 is optionally fluidically connected to the second fluid channel 78 at the second end 70 of each interaction chamber 24 via at least the respectively associated second fluid channel valve 80.
Die zweite Mediendosiereinheit 18 umfasst wenigstens einen zweiten, hier mehrere zweite Vorratsbehälter 118, die mit Konditionierungsfluid 96 befüllt sind . Jeder zweite Vorratsbehälter 118 kann genauso gestaltet sein wie der/die ersten Vorratsbehälter 94 der ersten Mediendosiereinheit 16. The second media dosing unit 18 comprises at least one second, here several second, storage containers 118, which are filled with conditioning fluid 96. Each second storage container 118 can be designed in the same way as the first storage container(s) 94 of the first media dosing unit 16.
Vorliegend sind wie gesagt mehrere zweite Vorratsbehälter 118 vorgesehen, wobei in jeden der zweiten Vorratsbehälter 118 ein zugeordneter zweiter Medienkanal 122 mündet bzw. von diesen aus weg erstreckt. In the present case, as stated, a plurality of second storage containers 118 are provided, wherein an associated second media channel 122 opens into each of the second storage containers 118 or extends away from them.
Besonders bevorzugt enthält jeder Vorratsbehälter 118 ein unterschiedliches Konditionierungsfluid 96. Die Vorratsbehälter 118 können aber zunächst auch leer sein, um ein Konditionierungsfluid von den ersten Vorratsbehältern 94 aufzunehmen. Grundsätzlich ist es nicht erforderlich, dass die gleiche Anzahl von ersten und zweiten Vorratsbehältern 94 und 118 vorgesehen sind. Beispielsweise können mehr erste Vorratsbehälter 94 als zweite Vorratsbehälter 118 oder umgekehrt vorhanden sein. Das Konditionierungsfluid ist erneut bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus destilliertem Wasser, Isopropanol, Spülfluid, PDS, NaPi, MEA, Antikörperfluid, TBS, verschiedener Linkerfluide, wie Linker auf Basis von Silanen oder Thiolethern, sowie Tb. Particularly preferably, each reservoir 118 contains a different conditioning fluid 96. However, the reservoirs 118 can also initially be empty in order to receive a conditioning fluid from the first reservoirs 94. In principle, it is not necessary to provide the same number of first and second reservoirs 94 and 118. For example, there can be more first reservoirs 94 than second reservoirs 118, or vice versa. The conditioning fluid is again preferably selected from the group consisting of distilled water, isopropanol, rinsing fluid, PDS, NaPi, MEA, antibody fluid, TBS, various linker fluids, such as linkers based on silanes or thiol ethers, and Tb.
In Figur 3 ist jedem zweiten Vorratsbehälter 118 ein eigener zweiter Medienkanal 122 zugeordnet, der sich vom zweiten Vorratsbehälter 118 aus erstreckt. In Figure 3, each second storage container 118 is assigned its own second media channel 122, which extends from the second storage container 118.
Jeder der zweiten Medienkanäle 122 ist über ein eigenes zweites Medienventil 126 wahlweise mit dem zugeordneten zweiten Fluidkanal 78 reversibel koppelbar, wobei im gekoppelten Zustand eine fluidische Verbindung zwischen diesen vorliegt. Alternativ kann der Medienkanal 122 über zumindest ein Medienventil 126 wahlweise mit Gruppen von zweiten Fluidkanälen oder allen zweiten Fluidkanälen reversibel koppelbar sein. Each of the second media channels 122 can be reversibly coupled to the associated second fluid channel 78 via its own second media valve 126, with a fluidic connection being established between them in the coupled state. Alternatively, the media channel 122 can be reversibly coupled to groups of second fluid channels or to all second fluid channels via at least one media valve 126.
Die zweiten Medienventile 126 können insbesondere als Elektromagnetventile, sogenannte Lorentzkraftventile, ausgebildet sein, um die Durchflussmenge von den zweiten Medienkanälen 122 zu den zweiten Fluidkanälen 78 einzustellen. Bei Lorentzkraftventilen erzeugen Permanentmagnete ein konstantes Magnetfeld. Eine Spule im Ventilgehäuse bewegt sich innerhalb des Magnetfelds. Dadurch entsteht eine konstante Kraft, die eine Membran bewegt. The second media valves 126 can be designed, in particular, as electromagnetic valves, so-called Lorentz force valves, to adjust the flow rate from the second media channels 122 to the second fluid channels 78. In Lorentz force valves, permanent magnets generate a constant magnetic field. A coil in the valve housing moves within the magnetic field. This creates a constant force that moves a diaphragm.
Wie in Figur 3 folglich gezeigt ist, kann jeder zweite Medienkanal 122 über sein zweites Medienventile 126 mit jedem zweiten Fluidkanal 78 reversibel koppelbar sein. As shown in Figure 3, each second media channel 122 can be reversibly coupled to each second fluid channel 78 via its second media valve 126.
Genauer betrachtet haben die zweiten Medienkanäle 122 einen Abschnitt zu den zweiten Vorratsbehältern 118, in dem die zweiten Medienkanäle 122 als zweite Fluidleitungen 128 in Form von Schläuchen oder Rohren ausgebildet sind. More precisely, the second media channels 122 have a section to the second storage containers 118, in which the second media channels 122 are designed as second fluid lines 128 in the form of hoses or pipes.
Ferner können auch hier die zweiten Fluidleitungen 128 bis in die zweiten Vorratsbehälter 118 hinein und bis in das darin befindliche Konditionierungsfluid 96 ragen. Furthermore, here too, the second fluid lines 128 can extend into the second storage containers 118 and into the conditioning fluid 96 located therein.
Der zweiten Mediendosiereinheit 18 sind zweite Medienansteuerventile 132 zweiten zugeordnet, die jeweils über wenigstens eine Pneumatikleitung 136 mit den zweiten Vorratsbehältern 118 reversibel gekoppelt sind, um diese mit Unteroder Überdruck zu beaufschlagen. Durch das Anlegen von Unter- oder Überdruck kann ein in den zweiten Vorratsbehältern 118 bevorratetes Konditionierungsfluid 96 aus diesem hinaus oder hineingepumpt werden. The second media dosing unit 18 is assigned second media control valves 132, each of which is connected via at least one pneumatic line 136 to the second storage containers 118 are reversibly coupled to apply negative or positive pressure to them. By applying negative or positive pressure, a conditioning fluid 96 stored in the second storage containers 118 can be pumped out of or into them.
In der zweiten Mediendosiereinheit 18 ist ferner ein zweiter Mediensammelkanal 140 vorgesehen, in dem sich die zweiten Medienkanäle 122 vereinigen. Im Unterschied zu der Fluidführung in der ersten Mediendosiereinheit 16 spaltet sich der zweite Mediensammelkanal 140 in Richtung Einweg- Fluidführungsbaugruppe 32 wieder in zweite Medienkanäle 122 auf, die der Anzahl der zweiten Fluidkanäle 78 in der Einweg-Fluidführungsbaugruppe 32 entsprechen und jeweils mit einem Medienventil versehen sind. Furthermore, a second media collection channel 140 is provided in the second media dosing unit 18, in which the second media channels 122 merge. In contrast to the fluid guide in the first media dosing unit 16, the second media collection channel 140 splits again in the direction of the one-way fluid guide assembly 32 into second media channels 122, which correspond to the number of second fluid channels 78 in the one-way fluid guide assembly 32 and are each provided with a media valve.
Wie in Figur 3 gezeigt ist, kann der zweite Mediensammelkanal 140 beispielsweise derart gestaltet sein, dass dieser die Anzahl der einkommenden und auskommenden zweiten Medienkanäle 120 verändert. As shown in Figure 3, the second media collection channel 140 may, for example, be configured to change the number of incoming and outgoing second media channels 120.
Darüber hinaus ist zwischen den zweiten Medienkanälen 122, die sich vom dem zweiten Mediensammelkanal 140 in Richtung Einweg- Fluidführungsbaugruppe abzweigen, und den zweiten Fluidkanälen 78 ein Abschnitt vorgesehen, in dem die zweiten Medienkanäle 122 ebenfalls als zweite Fluidleitungen 128 (z.B. Schläuche oder Rohre) ausgebildet sind. In addition, between the second media channels 122, which branch off from the second media collection channel 140 in the direction of the disposable fluid guide assembly, and the second fluid channels 78, a section is provided in which the second media channels 122 are also designed as second fluid lines 128 (e.g., hoses or pipes).
Wie in Figur 3 weiter gezeigt ist, sind in diesem Abschnitt die zweiten Fluidleitungen 128 (sie bilden somit Abschnitte der zweiten Medienkanäle 122) jeweils über einen Medienanschluss 142 mit den zweiten Fluidkanälen 78 reversibel koppel bar ist. As further shown in Figure 3, in this section the second fluid lines 128 (they thus form sections of the second media channels 122) can each be reversibly coupled to the second fluid channels 78 via a media connection 142.
Im Bereich der Medienanschlüsse 142 ist für jeden Fluidkanal 78 eine Volumenstrommesseinheit 144 vorgesehen. In the area of the media connections 142, a volume flow measuring unit 144 is provided for each fluid channel 78.
Die Medienkanäle 88, 122 münden somit jeweils an einem Medienanschluss 114, 142 an einer Außenfläche des Oberteils 284 oder des Unterteils 268. Im dargestellten Beispiel werden die Medienkanäle 88, 122 an der Unterseite des Unterteils 268 angekoppelt, wobei dies nur ein Beispiel ist. The media channels 88, 122 thus each open at a media connection 114, 142 on an outer surface of the upper part 284 or the lower part 268. In the example shown, the media channels 88, 122 are coupled to the underside of the lower part 268, although this is only an example.
Zwischen der ersten Mediendosiereinheit 16 und der zweiten Mediendosiereinheit 18 ist ferner ein Bypasskanal 148 vorgesehen, der über ein Bypassventil 150 geschaltet werden kann. Genauer betrachtet erstreckt sich der Bypasskanal 148 vom ersten Mediensammelkanal 112 bis zu dem zweiten Mediensammelkanal 140 und verbindet beide fluidisch miteinander. Between the first media dosing unit 16 and the second media dosing unit 18, a bypass channel 148 is also provided, which is connected via a Bypass valve 150 can be switched. More precisely, the bypass channel 148 extends from the first media collection channel 112 to the second media collection channel 140 and fluidically connects the two.
Nachfolgend wird ein Strömungsweg eines der Konditionierungsfluide 96 zwischen der ersten Mediendosiereinheit 16 und der zweiten Mediendosiereinheit 18 beispielhaft beschrieben. A flow path of one of the conditioning fluids 96 between the first media dosing unit 16 and the second media dosing unit 18 is described below by way of example.
Das Konditionierungsfluid 96 ist zunächst in einem der ersten Vorratsbehälter 94 angeordnet. Dieser kann über das ihm zugeordnete erste Medienansteuerventil 104 mit Druck beaufschlagt werden, sodass das Konditionierungsfluid 96 aus dem Vorratsbehälter 94 und über die erste Fluidleitung 100 in den eigenen, ersten Medienkanal 88 gepumpt wird, in dem das Konditionierungsfluid 96 auf das erste Medienventil 90 trifft. The conditioning fluid 96 is initially arranged in one of the first reservoirs 94. This reservoir can be pressurized via the associated first media control valve 104, so that the conditioning fluid 96 is pumped from the reservoir 94 and via the first fluid line 100 into its own, first media channel 88, where the conditioning fluid 96 encounters the first media valve 90.
Nach dem Passieren des ersten Medienventils 90 strömt das Konditionierungsfluid 96 in den ersten Mediensammelkanal 112 ein und von dort über den zentralen Medienanschluss 114 in die Einweg-Fluidführungsbaugruppe 32. After passing through the first media valve 90, the conditioning fluid 96 flows into the first media collection channel 112 and from there via the central media connection 114 into the one-way fluid guide assembly 32.
Über den zentralen Medienanschluss gelangt das Konditionierungsfluid 96 in den ersten Verteilerkanal 116 der Einweg-Fluidführungsbaugruppe 32. The conditioning fluid 96 enters the first distribution channel 116 of the disposable fluid guide assembly 32 via the central media connection.
Im Anschluss an den ersten Verteilerkanal 116 teilt sich das Konditionierungsfluid 96 auf die ersten Fluidkanäle 74 mit Fluidkanalventilen 76 auf. Nach dem Durchqueren der ersten Fluidkanäle 74 strömt das Konditionierungsfluid 96 in die jeweiligen Interaktionskammern 24 und aus diesen wieder hinaus in die zweiten Fluidkanäle 78. Following the first distribution channel 116, the conditioning fluid 96 is distributed among the first fluid channels 74 with fluid channel valves 76. After passing through the first fluid channels 74, the conditioning fluid 96 flows into the respective interaction chambers 24 and out of them again into the second fluid channels 78.
Am Ende jedes zweiten Fluidkanals 78 passiert das Konditionierungsfluid 96 das zweite Fluidkanalventil 80 und verlässt die Einweg-Fluidführungsbaugruppe 32 über die Medienanschlüsse 142. Danach erreicht das Konditionierungsfluid 96 die Volumenstrommesseinheit 144 sowie die zweiten Fluidleitungen 128. Nach den zweiten Fluidleitungen 128 durchquert das Konditionierungsfluid 96 den zweiten Mediensammelkanal 140. At the end of every second fluid channel 78, the conditioning fluid 96 passes through the second fluid channel valve 80 and exits the one-way fluid guide assembly 32 via the media connections 142. The conditioning fluid 96 then reaches the volumetric flow measuring unit 144 and the second fluid lines 128. After the second fluid lines 128, the conditioning fluid 96 passes through the second media collection channel 140.
Für jedes Konditionierungsfluid 96 ist ein eigener, zweiter Vorratsbehälter 118 vorgesehen, so dass das zutreffende Medienventil 126 geöffnet wird, um das Konditionierungsfluid 96 in seinen zweiten Vorratsbehälter 118 eintreten zu lassen. For each conditioning fluid 96, a separate second reservoir 118 is provided so that the appropriate media valve 126 is opened to Allow conditioning fluid 96 to enter its second reservoir 118.
Während das Konditionierungsfluid 96 den eben beschriebenen Strömungsweg passiert, kann der zweite Vorratsbehälter 118 vom zweiten Medienansteuerventil 132 mit Unterdrück beaufschlagt werden, d.h. während der erste Vorratsbehälter 94 mit Überdruck beaufschlagt wird. Danach wird der eingangs beschriebene Strömungsweg von dem Konditionierungsfluid 96 wieder in umgekehrter Reihenfolge umgekehrt. Dazu müssen lediglich der zweite Vorratsbehälter 118 und der erste Vorratsbehälter 94 entsprechend mit Über- bzw. Unterdrück beaufschlagt werden. While the conditioning fluid 96 passes through the flow path just described, the second reservoir 118 can be subjected to negative pressure by the second media control valve 132, i.e., while the first reservoir 94 is subjected to positive pressure. The flow path of the conditioning fluid 96 described above is then reversed in the reverse order. To do this, only the second reservoir 118 and the first reservoir 94 must be subjected to positive or negative pressure, respectively.
Jedes Konditionierungsfluid 96 kann also singulär durch Öffnen der entsprechenden Ventile zwischen seinen Vorratsbehältern 94, 118 reversibel hin und her durch alle Interaktionskammern 24 gepumpt werden. Each conditioning fluid 96 can thus be reversibly pumped back and forth through all interaction chambers 24 singularly by opening the corresponding valves between its storage containers 94, 118.
Nachfolgend werden die verbleibenden Kanäle und Ventile näher erläutert.The remaining channels and valves are explained in more detail below.
Die Einweg-Fluidführungsbaugruppe 32 ist ferner mit einem ersten Spülkanal 152 ausgestattet, der sich von außerhalb der Einweg-Fluidführungsbaugruppe 32 in diese hineinerstreckt und den ersten Fluidkanälen 74 zugeordnet ist, wobei jeder der ersten Fluidkanäle 74 mit dem ersten Spülkanal 152 über ein erstes Spülventil 154 strömungsmäßig verbunden ist. Genauer gesagt mündet der erste Spülkanal 152 mit seinem einen Ende in einem außerhalb der Einweg- Fluidführungsbaugruppe 32 vorgesehenen Spülbehälter 156, in dem wenigstens ein Spülfluid 158 bevorratet ist, und der mit der Einweg-Fluidführungsbaugruppe 32 reversibel koppelbar ist, und mit seinem anderen Ende in den Verteilerkanal 116. The disposable fluid guide assembly 32 is further equipped with a first flushing channel 152, which extends from outside the disposable fluid guide assembly 32 into the latter and is associated with the first fluid channels 74, wherein each of the first fluid channels 74 is fluidly connected to the first flushing channel 152 via a first flushing valve 154. More specifically, the first flushing channel 152 opens at one end into a flushing container 156 provided outside the disposable fluid guide assembly 32, in which at least one flushing fluid 158 is stored and which can be reversibly coupled to the disposable fluid guide assembly 32, and at its other end into the distribution channel 116.
Das Spülfluid 158 kann ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus Wasser, Pufferlösung, insbesondere PBS-Lösung sowie Kombinationen davon. The rinsing fluid 158 can be selected from the group consisting of water, buffer solution, in particular PBS solution, and combinations thereof.
Des Weiteren ist die Einweg-Fluidführungsbaugruppe 32 mit mehreren zweiten Spülkanälen 160 auf der entgegengesetzten Seite der Interaktionskammern 24 ausgestattet, die sich innerhalb der Einweg- Fluidführungsbaugruppe 32 in einen gemeinsamen Spülkanal 162 vereinigen. Jeder der zweiten Fluidkanäle 78 ist mit einem zweiten Spülkanal 160 über ein zweites Spülventil 164 strömungsmäßig verbunden. Furthermore, the disposable fluid guide assembly 32 is equipped with a plurality of second flushing channels 160 on the opposite side of the interaction chambers 24, which merge into a common flushing channel 162 within the disposable fluid guide assembly 32. Each of the second fluid channels 78 is fluidly connected to a second flushing channel 160 via a second flushing valve 164.
Der gemeinsame Spülkanal 162 mündet in einen außerhalb der Einweg- Fluidführungsbaugruppe 32 angeordneten Spülbehälter 166, in dem ebenfalls ein Spülfluid 158 bevorratet ist oder in den Spulfluid aus dem Spulbehälter 156 gepumpt und wider in diesen zurückgepumpt werden kann. The common flushing channel 162 opens into a flushing container 166 arranged outside the disposable fluid guide assembly 32, in which a flushing fluid 158 is also stored or into which flushing fluid can be pumped from the flushing container 156 and pumped back into it.
Der Spülbehälter 166 und der gemeinsame Spülkanal 162 sind mit der Einweg-Fluidführungsbaugruppe 32 reversibel koppelbar, wobei das zweite Spülventil 164 eine Spülfluidschnittstelle 168 zwischen einem zweiten Spülkanal 160 und einem zweiten Fluidkanal 78 ausbildet. Insbesondere ist dazu das zweite Spülventil 164 als ein Zwei-Wege Ventil ausgeführt. The flushing container 166 and the common flushing channel 162 are reversibly coupled to the one-way fluid guide assembly 32, with the second flushing valve 164 forming a flushing fluid interface 168 between a second flushing channel 160 and a second fluid channel 78. In particular, the second flushing valve 164 is designed as a two-way valve.
Der erste Spülbehälter 156 und der zweite Spülbehälter 166 sind zudem mit der Pneumatikeinheit 14 reversibel gekoppelt, sodass diese abwechselnd mit Über- oder Unterdrück beaufschlagt werden können, sodass das Spülfluid 158 über die ersten und zweiten Fluidkanäle 74, 78 sowie die Interaktionskammern 24 zwischen den Spülfluidbehältern 158 und 166 hin und her gepumpt werden kann. The first rinsing container 156 and the second rinsing container 166 are also reversibly coupled to the pneumatic unit 14 so that they can be alternately subjected to overpressure or underpressure so that the rinsing fluid 158 can be pumped back and forth between the rinsing fluid containers 158 and 166 via the first and second fluid channels 74, 78 and the interaction chambers 24.
Darüber hinaus ist ein erster Entsorgungskanal 170 vorgesehen, welcher der ersten Mediendosiereinheit 16 zugeordnet ist. Der erste Entsorgungskanal 170 verfügt über einen ersten ventilgesteuerten Auslass 172 zu einem ersten Entsorgungsbehälter 174. Im Schaltungsplan der Fluidführung ist der erste Entsorgungskanal 170 an dem gemeinsamen ersten Mediensammelkanal 112 fluidisch angeschlossen, sodass über diesen in den ersten Entsorgungsbehälter 174 verunreinigte und/oder verbrauchte Konditionierungsfluide 96 entsorgt werden können. Furthermore, a first disposal channel 170 is provided, which is assigned to the first media dosing unit 16. The first disposal channel 170 has a first valve-controlled outlet 172 to a first disposal container 174. In the circuit diagram of the fluid guide, the first disposal channel 170 is fluidically connected to the common first media collection channel 112, so that contaminated and/or used conditioning fluids 96 can be disposed of via the first disposal container 174.
In der zweiten Mediendosiereinheit 18 ist ein zweiter Entsorgungskanal 176 vorgesehen, der über einen zweiten ventilgesteuerten Auslass 178 zu einem zweiten Entsorgungsbehälter 180 . Der zweite Entsorgungskanal 176 ist an dem gemeinsamen zweiten Mediensammelkanal 140 fluidisch angeschlossen, sodass über diesen ebenfalls verunreinigte und/oder verbrauchte Konditionierungsfluide 96 in den zweiten Entsorgungsbehälter 180 entsorgt werden können. Der Einweg-Fluidführungsbaugruppe 32 ist ein dritter Entsorgungskanal 182 zugeordnet, der über einen dritten ventilgesteuerten Auslass 184 mit einem Entsorgungsbehälter 186 verbindbar ist. An seinem anderen Ende mündet der dritte Entsorgungskanal 182 in den ersten Verteilerkanal 116, sodass dieser über den Entsorgungskanal 182 mit dem Entsorgungsbehälter 186 fluidisch verbunden ist. In the second media dosing unit 18, a second disposal channel 176 is provided, which leads via a second valve-controlled outlet 178 to a second disposal container 180. The second disposal channel 176 is fluidically connected to the common second media collection channel 140, so that contaminated and/or used conditioning fluids 96 can also be disposed of into the second disposal container 180 via this channel. The disposable fluid guide assembly 32 is assigned a third disposal channel 182, which can be connected to a disposal container 186 via a third valve-controlled outlet 184. At its other end, the third disposal channel 182 opens into the first distribution channel 116, so that the latter is fluidly connected to the disposal container 186 via the disposal channel 182.
Der dritte Entsorgungsbehälter 186 ist außerhalb der Einweg- Fluidführungsbaugruppe 32 angeordnet und mit dieser reversibel koppelbar. The third disposal container 186 is arranged outside the disposable fluid guide assembly 32 and can be reversibly coupled thereto.
Nachfolgend wird auf die Fluidführung der Blutprobenaufnahmen 20 und 22 im Detail eingegangen. The fluid flow of blood sample receptacles 20 and 22 is discussed in detail below.
Jede der Blutprobenaufnahmen 20 ist mit einer Blutprobe einer anderen Person versetzt so dass gleichzeitig die Blutproben mehrerer Personen analysiert werden können. Each of the blood sample receptacles 20 is offset with a blood sample from another person so that the blood samples of several people can be analyzed simultaneously.
Die ersten Blutprobenaufnahmen 20 sind in der Einweg- Fluidführungsbaugruppe 32 integriert. The first blood sample receptacles 20 are integrated into the disposable fluid guide assembly 32.
Die ersten Blutprobenaufnahme 20 sind jeweils mit einem der ersten Fluidkanäle 74 und damit mit einer der Interaktionskammern 24 über einen eigenen ersten Probenkanal 188 fluidisch verbunden, wobei der jeweilige erste Probenkanal 188 von der Blutprobenaufnahme 20 ausgeht. The first blood sample receptacles 20 are each fluidically connected to one of the first fluid channels 74 and thus to one of the interaction chambers 24 via a separate first sample channel 188, wherein the respective first sample channel 188 extends from the blood sample receptacle 20.
Jeder erste Probenkanal 188 ist mit einem ersten Absperrventil 190 versehen, sodass die strömungsmäßige Verbindung zwischen Blutprobenaufnahme 20 und ihrer Interaktionskammer 24 geschaltet werden kann. Each first sample channel 188 is provided with a first shut-off valve 190 so that the flow connection between blood sample receptacle 20 and its interaction chamber 24 can be switched.
Zusätzlich sind zweite Blutprobenaufnahmen 22 vorgesehen, die ebenfalls in die Einweg-Fluidführungsbaugruppe 32 integriert sind. In addition, second blood sample receptacles 22 are provided, which are also integrated into the disposable fluid guide assembly 32.
Insbesondere sind die zweiten Blutprobenaufnahmen 22 mit jeweils einem der zweiten Fluidkanäle 78 und damit zu einer der Interaktionskammern 24 über einen eigenen zweiten Probenkanal 194 fluidisch verbunden, wobei sich der jeweilige zweite Probenkanal 194 von der Blutprobenaufnahme 22 aus erstreckt bzw. in diese mündet. Jeder zweite Probenkanal 194 ist mit einem zugeordneten zweiten Absperrventil 196 versehen, sodass die strömungsmäßige Verbindung zwischen Blutprobenaufnahme 22 und Interaktionskammer 24 geschaltet werden kann. In particular, the second blood sample receptacles 22 are each fluidically connected to one of the second fluid channels 78 and thus to one of the interaction chambers 24 via a separate second sample channel 194, wherein the respective second sample channel 194 extends from the blood sample receptacle 22 or opens into it. Every second sample channel 194 is provided with an associated second shut-off valve 196 so that the flow connection between blood sample receptacle 22 and interaction chamber 24 can be switched.
Konkret umfasst die erste Blutprobenaufnahme 20 mehrere erste Blutprobenaufnahmebehälter 200. Specifically, the first blood sample receptacle 20 comprises several first blood sample receptacles 200.
Entsprechend handelt es sich bei den zweiten Blutprobenaufnahmen 22 ebenfalls um (zweite) Blutprobenaufnahmebehälter 204, die baugleich zu den ersten Blutprobenaufnahmebehälter 200 ausgeführt sind. Accordingly, the second blood sample receptacles 22 are also (second) blood sample receptacles 204, which are constructed identically to the first blood sample receptacles 200.
Die ersten Blutprobenaufnahmebehälter 200 sind mit einem ersten Blutprobenansteuerventil 208 der Pneumatikeinheit 14 und die zweiten Blutprobenaufnahmebehälter 204 mit einem zweiten Blutprobenansteuerventil 210 reversibel koppelbar, wobei das erste und das zweite Blutprobenansteuerventil 208, 210 jeweils dazu eingerichtet sind, die ersten und zweiten Blutprobenaufnahmebehälter 200, 204 abwechselnd mit Über- und Unterdrück zu beaufschlagen, sodass eine Blutprobe 212 zwischen den ersten und zweiten Blutprobenaufnahmebehältern 200, 204 durch die zugeordnete Interaktionskammer 24 hin und her gepumpt werden kann. The first blood sample receptacles 200 can be reversibly coupled to a first blood sample control valve 208 of the pneumatic unit 14, and the second blood sample receptacles 204 can be reversibly coupled to a second blood sample control valve 210, wherein the first and second blood sample control valves 208, 210 are each configured to alternately apply overpressure and underpressure to the first and second blood sample receptacles 200, 204, so that a blood sample 212 can be pumped back and forth between the first and second blood sample receptacles 200, 204 through the associated interaction chamber 24.
Bei der Blutprobe 212 handelt es sich bevorzugt um Blutserum, Blut oder Blutplasma. The blood sample 212 is preferably blood serum, blood or blood plasma.
Um das Konditionierungsfluid 96 von der Blutprobe 212 fluidisch zu trennen, und ein Vermischen der Fluide und damit eine Kontamination der Blutprobe 212 zu verhindern, ist jeweils zwischen der ersten Blutprobenaufnahme 20 und der Interaktionskammer 24 eine erste, schaltbare Schnittstelle 214 vorgesehen, die dazu eingerichtet ist, den Fluidfluss von dem Konditionierungsfluid 96 und der Blutprobe 212 fluidisch zu trennen. In order to fluidically separate the conditioning fluid 96 from the blood sample 212 and to prevent mixing of the fluids and thus contamination of the blood sample 212, a first, switchable interface 214 is provided between the first blood sample receptacle 20 and the interaction chamber 24, which first, switchable interface 214 is configured to fluidically separate the fluid flow from the conditioning fluid 96 and the blood sample 212.
Genauer betrachtet trifft an der ersten Schnittstelle 214 jeder erste Probenkanal 188 von dem ersten Blutprobenaufnahmebehälter 200 auf den ersten Fluidkanal 74, der in die erste Mediendosiereinheit 16 mündet. An jeder ersten Schnittstelle 214 ist daher ein Ventil vorgesehen, das den ersten Probenkanal 188 von dem ersten Fluidkanal 74 fluidisch trennt. Beide Kanäle 74, 188 vereinigen sich in Richtung der Interaktionskammer 24 zu einem gemeinsamen Abschnitt 216 des ersten Fluidkanals 74, der zur Interaktionskammer 74 führt. Die konkrete Ausgestaltung der ersten Schnittstelle 214 ist weiter unten in der Beschreibung ausgeführt. More precisely, at the first interface 214, each first sample channel 188 from the first blood sample container 200 meets the first fluid channel 74, which opens into the first media dosing unit 16. Therefore, a valve is provided at each first interface 214, which fluidically separates the first sample channel 188 from the first fluid channel 74. Both channels 74, 188 merge in the direction of the interaction chamber 24 to form a common section 216 of the first fluid channel 74, which leads to the Interaction chamber 74. The specific design of the first interface 214 is explained further below in the description.
Ferner ist zwischen jeder zweiten Blutprobenaufnahme 22 und der zugeordneten Interaktionskammer 24 eine zweite Schnittstelle 222 vorgesehen, die dazu eingerichtet ist, den Fluidfluss von dem Konditionierungsfluid 96 und der Blutprobe 212 fluidisch zu trennen. Furthermore, a second interface 222 is provided between each second blood sample receptacle 22 and the associated interaction chamber 24, which second interface is configured to fluidically separate the fluid flow from the conditioning fluid 96 and the blood sample 212.
An jeder zweiten Schnittstelle 222 ist daher ein Ventil vorgesehen, das den zweiten Probenkanal 194 vom zweiten Fluidkanal 78 fluidisch trennt. Beide Kanäle 78, 194 vereinigen sich in Richtung der Interaktionskammer 24 zu einem gemeinsamen Abschnitt 224 des zweiten Fluidkanals 78. Die konkrete Ausgestaltung der zweiten Schnittstelle 222 ist weiter unten in der Beschreibung konkret ausgeführt. Therefore, a valve is provided at each second interface 222, which fluidically separates the second sample channel 194 from the second fluid channel 78. Both channels 78, 194 merge toward the interaction chamber 24 to form a common section 224 of the second fluid channel 78. The specific design of the second interface 222 is described in more detail below.
Um die ersten und zweiten Dosiereinheiten 16, 18, die ersten und zweiten Blutprobenaufnahmen 20, 22 sowie die ersten und zweiten Spülbehälter 156, 166 jeweils mit Unter- oder Überdruck zu beschlagen, sind diese reversibel an die Pneumatikeinheit 14 gekoppelt. In order to apply negative or positive pressure to the first and second dosing units 16, 18, the first and second blood sample receptacles 20, 22 and the first and second rinsing containers 156, 166, these are reversibly coupled to the pneumatic unit 14.
Im Folgenden wird die Pneumatikeinheit 14 im Detail erläutert. The pneumatic unit 14 is explained in detail below.
Für die Druckluftversorgung sind in der Pneumatikeinheit 14 ein Vakuumstrang 230, ein Überdruckstrang 232 und ein Antriebsstrang 234 vorgesehen. For the compressed air supply, a vacuum line 230, an overpressure line 232 and a drive line 234 are provided in the pneumatic unit 14.
Der Vakuumstrang 230 ist an eine erste Pneumatikpumpe 236 und der Überdruckstrang 232 und der Antriebsstrang 234 sind gemeinsam an eine zweite Pneumatikpumpe 238 strömungsmäßig angeschlossen. The vacuum line 230 is fluidly connected to a first pneumatic pump 236 and the overpressure line 232 and the drive line 234 are jointly connected to a second pneumatic pump 238.
Die erste und die zweite Pneumatikpumpe 236, 238 sind dazu eingerichtet, eine Vakuum- oder Druckluftversorgung in den jeweiligen Strängen bereitzustellen. The first and second pneumatic pumps 236, 238 are configured to provide a vacuum or compressed air supply in the respective strands.
Der Überdruckstrang 232 weist einen höheren Druck auf als der Antriebsstrang 234. Beispielsweise kann der Überdruckstrang 232 mit einem Druck von in etwa 1,5 bar in Bezug zum Atmosphärendruck und der Antriebsstrang 234 mit einem Druck von in etwa 0,3 bar in Bezug zum Atmosphärendruck beaufschlagt sein. Für das Einstellen des Drucks können in dem Überdruckstrang 232 und dem Antriebsstrang 234 jeweils Druckregler der zweiten Pneumatikpumpe 238 nachgeschaltet sein. The overpressure line 232 has a higher pressure than the drive line 234. For example, the overpressure line 232 can be pressurized to a pressure of approximately 1.5 bar relative to atmospheric pressure and the drive line 234 can be pressurized to a pressure of approximately 0.3 bar relative to atmospheric pressure. To adjust the pressure, pressure regulators can be connected downstream of the second pneumatic pump 238 in the overpressure line 232 and the drive line 234.
Ferner ist jeder der drei Stränge 230, 232 und 234 jeweils mit wenigstens einem Manometer 240 versehen, sodass der Druck in dem jeweiligen Strang überwacht und ggf. nachgeregelt werden kann. Furthermore, each of the three strands 230, 232 and 234 is provided with at least one pressure gauge 240 so that the pressure in the respective strand can be monitored and adjusted if necessary.
An dem Vakuumstrang 230 ist Vakuumleitungen 242 vorgesehen, die in zugeordnete Vorsteuerventile 244 münden, in die jeweils ebenfalls eine Überdruckleitung 246 vom Überdruckstrang 232 mündet. Vacuum lines 242 are provided on the vacuum line 230, which open into associated pilot valves 244, into each of which an overpressure line 246 from the overpressure line 232 also opens.
Die Vorsteuerventile 244 verbinden je nach Schaltzustand strömungsmäßig den Vakuumstrang 230 oder den Überdruckstrang 232 mit wenigstens einem zugeordneten, schaltbaren Ventil im oder außerhalb der Einweg- Fluidführungsbaugruppe 12, also z.B. den vorgenannten Absperrventilen in der Einweg-Fluidführungsbaugruppe 32. Depending on the switching state, the pilot valves 244 fluidly connect the vacuum line 230 or the overpressure line 232 with at least one associated, switchable valve inside or outside the one-way fluid guide assembly 12, e.g., the aforementioned shut-off valves in the one-way fluid guide assembly 32.
Insgesamt sind die ersten und zweiten Fluidkanalventile 76, 80, die ersten und zweiten Absperrventile 190, 196, das erste Spülventil 154 sowie die zweiten Spülventile 164 je einem Vorsteuerventil 244 nachgeschaltet und können über ihr Vorsteuerventil 244 mit Vakuum über den Vakuumstrang 230 oder mit Überdruck über den Überdruckstrang 232 betätigt werden, also geöffnet oder geschlossen werden. Overall, the first and second fluid channel valves 76, 80, the first and second shut-off valves 190, 196, the first flushing valve 154 and the second flushing valves 164 are each connected downstream of a pilot valve 244 and can be actuated via their pilot valve 244 with vacuum via the vacuum line 230 or with overpressure via the overpressure line 232, i.e. can be opened or closed.
Um die Übersichtlichkeit zu verbessern, sind in Figur 3 rechts oben symbolisch eine Vorsteuerventil 244 und ein von ihm zu schaltendes Absperrventil dargestellt, sozusagen als Platzhalter für alle Vorsteuerventile und ihre Absperrventile. To improve clarity, Figure 3 symbolically shows a pilot valve 244 and a shut-off valve to be switched by it in the top right corner, as a placeholder for all pilot valves and their shut-off valves.
Vom Vakuumstrang 230 zweigen ferner weitere Vakuumleitungen 242 ab, die gemeinsam mit mehreren Antriebstrangleitungen 248, welche sich von dem Antriebsstrang 234 abzweigen, in mehrere Vorsteuerungsantriebsventile 250 münden. Insofern ist jedem Vorsteuerungsantriebsventil 250 jeweils eine Antriebsstrangleitung 248 sowie eine Vakuumleitung 242 zugeordnet. Von jedem Vorsteuerungsantriebsventil 250 aus erstreckt sich eine Pneumatikleitung 251 zu den jeweiligen Antriebsventilen 104, 208, 210 und 128, um diese mit Druck- oder Unterdrück zu beaufschlagen. Further vacuum lines 242 branch off from the vacuum line 230, which, together with several drive line lines 248 branching off from the drive line 234, lead into several pilot control valves 250. Thus, each pilot control valve 250 is assigned a drive line 248 and a vacuum line 242. A pneumatic line 251 extends from each pilot drive valve 250 to the respective drive valves 104, 208, 210 and 128 to apply pressure or vacuum to them.
Im Übrigen sind in der Pneumatikeinheit 14 mehrere Schalldämpferelemente 252 vorgesehen. Furthermore, several silencer elements 252 are provided in the pneumatic unit 14.
Nachfolgend wir erläutert, wie die Interaktionskammer 32 und die sie begrenzenden Teile konstant auf eine vorgegebene Temperatur gehalten werden. The following explains how the interaction chamber 32 and the parts that define it are kept constant at a predetermined temperature.
Wie bereits weiter oben erläutert wurde, ist in der Einweg- Fluidführungsbaugruppe 32 wenigstens eine Interaktionskammer 24 vorgesehen, der wiederum eine Temperiereinheit 58 zugeordnet ist. As already explained above, at least one interaction chamber 24 is provided in the disposable fluid guide assembly 32, to which a temperature control unit 58 is assigned.
Die Temperiereinheit 58 umfasst ein Temperierelement 254, das mit der Interaktionskammer 24, insbesondere mit dem an die Interaktionskammer 24 angrenzenden Sensorelement 26, wärmeübertragend in physischem Kontakt steht. Folglich liegt zwischen dem Temperierelement 254 und der Temperiereinheit 58 ebenfalls eine wärmeleitende Verbindung 256 vor, wie dies in Figur 3 schematisch dargestellt ist. The temperature control unit 58 comprises a temperature control element 254, which is in physical contact with the interaction chamber 24, in particular with the sensor element 26 adjacent to the interaction chamber 24, in a heat-transfer manner. Consequently, a heat-conducting connection 256 also exists between the temperature control element 254 and the temperature control unit 58, as schematically illustrated in Figure 3.
Die Temperiereinheit 58 steht mit einer Temperiervorrichtung 258 ferner über einen Temperierkreislauf 260 wärmeübertragend in Verbindung, wobei die Temperiervorrichtung 258 dazu eingerichtet ist, die Temperiereinheit 58 über den Temperierkreislauf 260 auf eine vorbestimmte Temperatur zu temperieren. Insofern liegt eine Temperierung mittels eines den Temperierkreislauf 260 durchlaufenden Temperierfluids vor. Beispielsweise kann als Temperierfluid eine Flüssigkeit wie Wasser oder eine Mischung aus Wasser mit einem Frostschutzmittel wie Glycerin, Ethylenglycol, Ethanol und/oder Propylenglykol verwendet werden. The temperature control unit 58 is further connected to a temperature control device 258 via a temperature control circuit 260 for heat transfer, wherein the temperature control device 258 is configured to control the temperature control unit 58 to a predetermined temperature via the temperature control circuit 260. In this respect, temperature control is achieved by means of a temperature control fluid flowing through the temperature control circuit 260. For example, a liquid such as water or a mixture of water with an antifreeze such as glycerin, ethylene glycol, ethanol, and/or propylene glycol can be used as the temperature control fluid.
Die vorbestimmte Temperatur kann von der Temperiereinheit 58 anschließend über die wärmeübertragende Verbindung 256 an das Temperierelement 254 und somit an die Interaktionskammer 24 weitergegeben werden. Um zu überwachen, ob die vorbestimmte Temperatur in der Interaktionskammer 24 anliegt, sind der Temperierkreislauf 260 sowie die Interaktionskammer 24 mit mehreren Kühlfluidtemperatursensoren 262 versehen. Insbesondere ist ein Sensorkristalltemperatursensor 264 vorgesehen, der die Temperatur des Sensorelements 26 überwacht. The predetermined temperature can then be passed on from the temperature control unit 58 via the heat-transfer connection 256 to the temperature control element 254 and thus to the interaction chamber 24. To monitor whether the predetermined temperature is present in the interaction chamber 24, the temperature control circuit 260 and the interaction chamber 24 are provided with a plurality of cooling fluid temperature sensors 262. In particular, a sensor crystal temperature sensor 264 is provided, which monitors the temperature of the sensor element 26.
Des Weiteren ist die Temperiereinheit 58 über einen Druckluftanschluss 266 an eine Druckluftversorgung angeschlossen, sodass der Temperierkreislauf 260 auf einfache Weise getrocknet und gereinigt werden kann. Furthermore, the temperature control unit 58 is connected to a compressed air supply via a compressed air connection 266 so that the temperature control circuit 260 can be easily dried and cleaned.
Die Figur 4 zeigt eine konkrete Ausgestaltung der Einweg- Fluidführungsbaugruppe 32 aus den vorherigen Figuren. Figure 4 shows a concrete embodiment of the disposable fluid guide assembly 32 from the previous figures.
Die Einweg-Fluidführungsbaugruppe 32 weist ein Unterteil 268 auf, das einen plattenförmigen Abschnitt 270 umfasst. The disposable fluid guide assembly 32 has a base 268 which includes a plate-shaped portion 270.
Der plattenförmige Abschnitt 270 hat eine Fluidseite 272 und eine davon abgewandte Unterseite 274. Ferner weist der plattenförmige Abschnitt 270 zwei Stirnseiten 276 sowie zwei die zwei Stirnseiten 276 verbindende Längsseiten 278 auf. The plate-shaped section 270 has a fluid side 272 and a bottom side 274 facing away from it. Furthermore, the plate-shaped section 270 has two end sides 276 and two longitudinal sides 278 connecting the two end sides 276.
In der Ausführungsform gemäß Figur 4 hat der plattenförmige Abschnitt 270 eine im Wesentlichen rechteckige Grundform. In the embodiment according to Figure 4, the plate-shaped section 270 has a substantially rectangular basic shape.
Von den Längsseiten 278 erstreckt sich jeweils seitlich nach außen ein Vorsprung 280. Der Vorsprung 280 weist eine rechteckige Grundform auf und umfasst (siehe Figur 7) an seinen zwei Ecken jeweils eine Zentrierbohrung 282 sowie ein zwischen den Zentrierbohrungen 282 vorgesehenes Zentrierelement 283 in Form eines Pins. A projection 280 extends laterally outwards from each of the long sides 278. The projection 280 has a rectangular basic shape and comprises (see Figure 7) a centering bore 282 at each of its two corners and a centering element 283 in the form of a pin provided between the centering bores 282.
Ferner weist die Einweg-Fluidführungsbaugruppe 32 (siehe Figuren 4 und 5) ein Oberteil 284 auf, das einen plattenförmigen Abschnitt 286 aufweist, der mit einer Oberseite 288 und einer davon abgewandten Pneumatikseite 290 (siehe Figur 5) versehen ist. Furthermore, the disposable fluid guide assembly 32 (see Figures 4 and 5) has an upper part 284 which has a plate-shaped section 286 which is provided with an upper side 288 and a pneumatic side 290 facing away from it (see Figure 5).
In der Ausführungsform gemäß Figur 4 weist der plattenförmige Abschnitt 286 eine im Wesentlichen rechteckige Grundform auf, die der Form des plattenförmigen Abschnitts 270 des Unterteils 268 entspricht. Zwischen der Oberseite 288 und der Pneumatikseite 290 sind jeweils an den entgegengesetzten Enden zwei Stirnseiten 292, die jeweils von zwei Längsseiten 294 verbunden werden. In the embodiment according to Figure 4, the plate-shaped portion 286 has a substantially rectangular basic shape which corresponds to the shape of the plate-shaped portion 270 of the lower part 268. Between the top side 288 and the pneumatic side 290 there are two end faces 292 at the opposite ends, each of which is connected by two long sides 294.
Analog zum Unterteil 268 weist auch das Oberteil 284 zwei sich seitlich nach außen erstreckende, rechteckige Vorsprünge 296 auf, an deren zwei Ecken jeweils eine Zentrierbohrung 298 vorgesehen ist. Zwischen den beiden Zentrierbohrungen 298 ist mittig auf dem Vorsprung 296 ein Zentrierelement 283 (siehe Figur ?) in Form einer Ausnehmung vorgesehen. Analogous to the lower part 268, the upper part 284 also has two rectangular projections 296 extending laterally outwards, at each of whose two corners a centering hole 298 is provided. Between the two centering holes 298, a centering element 283 (see figure ?) in the form of a recess is provided centrally on the projection 296.
Wie in Figur 5 gezeigt ist, weist das Unterteil 268 mit seiner Fluidseite 272 auf die Pneumatikseite 290 des Oberteils 284 a, sodass vom Oberteil 284 die Oberseite 288 und vom Unterteil 268 die Unterseite 274 nach außen fei zugänglich ist. Insbesondere liegen die beiden plattenförmigen Abschnitte 270, 286 deckungsgleich übereinander. As shown in Figure 5, the lower part 268 points with its fluid side 272 toward the pneumatic side 290 of the upper part 284a, so that the upper side 288 of the upper part 284 and the lower side 274 of the lower part 268 are freely accessible to the outside. In particular, the two plate-shaped sections 270, 286 lie congruently one above the other.
Ganz besonders bevorzugt sind das Oberteil 284 und das Unterteil 268 aneinander befestigt, beispielsweise indem diese abschnittsweise miteinander verklebt, verschweißt oder über Befestigungsmittel aneinander befestigt sind, wie in den Figuren 4 und 5 gezeigt ist. Most preferably, the upper part 284 and the lower part 268 are fastened to one another, for example by gluing them together in sections, welding them together or by fastening means, as shown in Figures 4 and 5.
In den nachfolgenden Figuren sind das Unterteil 268 und das Oberteil 284 über Schraubverbindungen 300 aneinander befestigt. In the following figures, the lower part 268 and the upper part 284 are fastened to each other via screw connections 300.
Nachfolgend wird zunächst die Außenkontur der Ober- und Unterteils 168, 284 im Detail erläutert. The outer contour of the upper and lower parts 168, 284 is explained in detail below.
Die Oberseite 288 des Oberteils 284 weist zwei rechteckige, längliche Ausnehmungen 302 auf, die jeweils senkrecht zu der Erstreckungsrichtung der ersten und zweiten Fluidkanäle 74, 78, insbesondere der ersten und zweiten gemeinsamen Abschnitten 216, 224 des ersten und zweiten Fluidkanals 74, 78, angeordnet sind. Vorliegend ist eine Ausnehmung 302 den ersten Fluidkanälen 74 und die andere Ausnehmung 302 den zweiten Fluidkanälen 78 zugeordnet. The upper side 288 of the upper part 284 has two rectangular, elongated recesses 302, each arranged perpendicular to the extension direction of the first and second fluid channels 74, 78, in particular the first and second common sections 216, 224 of the first and second fluid channels 74, 78. In the present case, one recess 302 is assigned to the first fluid channels 74, and the other recess 302 is assigned to the second fluid channels 78.
In der länglichen Ausnehmung 302 sind eine Vielzahl von Sensorfenstern 306 eingelassen, die sich bis nahe an die darunterliegenden ersten oder zweiten Fluidkanäle 74, 78 erstrecken, insbesondere die gemeinsamen Abschnitte 216, 224 der erste oder zweiten Fluidkanäle 74, 78. Ferner weist das Unterteil 268 ebenfalls Sensorfenster 308 in Form von unterseitigen Sensorfenstern 308 auf (siehe Figur 7), die sich von der Unterseite 274 des Unterteils 268 in Richtung Oberseite 288 des Oberteils 284 erstrecken. A plurality of sensor windows 306 are embedded in the elongated recess 302, which extend close to the underlying first or second fluid channels 74, 78, in particular the common sections 216, 224 of the first or second fluid channels 74, 78. Furthermore, the lower part 268 also has sensor windows 308 in the form of underside sensor windows 308 (see Figure 7), which extend from the underside 274 of the lower part 268 towards the top side 288 of the upper part 284.
Die oberseitigen und die unterseitigen Sensorfenster 306, 308 sind dabei einander gegenüberliegend angeordnet, sodass zwischen den oberseitigen und den unterseitigen Sensorfenstern 306, 308 die ersten und zweiten Fluidkanäle 74, 78, insbesondere die gemeinsamen Abschnitte 216, 224 der ersten und zweiten Fluidkanäle 74, 78, der Einweg-Fluidführungsbaugruppe 32 verlaufen. The upper and lower sensor windows 306, 308 are arranged opposite one another, so that the first and second fluid channels 74, 78, in particular the common sections 216, 224 of the first and second fluid channels 74, 78, of the disposable fluid guide assembly 32 run between the upper and lower sensor windows 306, 308.
Zudem sind die oberseitigen und die unterseitigen Sensorfenster 306, 308 jeweils dazu eingerichtet, Detektionseinheiten aufzunehmen. Dies wird weiter unten in der Beschreibung näher erläutert. In addition, the top and bottom sensor windows 306, 308 are each configured to accommodate detection units. This will be explained in more detail below in the description.
Wie in Figur 6 gut zu erkennen ist, weist die Oberseite 288 mehrere Pneumatikkanalöffnungen 310 auf, von denen nur einige mit Bezugszeichen versehen sind, an die sich Pneumatikkanäle 311 (siehe Figur 11) anschließen, die senkrecht und ohne Unterbrechung bis zur Pneumatikseite 290 des Oberteils 284 verlaufen. As can be clearly seen in Figure 6, the upper side 288 has a plurality of pneumatic channel openings 310, only some of which are provided with reference numerals, to which pneumatic channels 311 (see Figure 11) are connected, which run vertically and without interruption to the pneumatic side 290 of the upper part 284.
Die Pneumatikkanalöffnungen 310 sind dazu eingerichtet, mit der Pneumatikeinheit 14 reversibel zu koppeln, um von dieser mit Über- oder Unterdrück beaufschlagt zu werden. The pneumatic channel openings 310 are designed to be reversibly coupled to the pneumatic unit 14 in order to be subjected to overpressure or underpressure by the latter.
Figur 7 zeigt zudem, dass auf der Unterseite 274 mehrere Medienkanalöffnungen 312 angeordnet sind, die mit der ersten oder zweiten Mediendosiereinheit 16, 18 reversibel gekoppelt werden können, sodass ein von der ersten oder zweiten Mediendosiereinheit 16, 18 einströmendes Konditionierungsfluid 96 über die Medienkanalöffnungen 312 in das Unterteil 268 einströmen kann. Figure 7 also shows that a plurality of media channel openings 312 are arranged on the underside 274, which can be reversibly coupled to the first or second media dosing unit 16, 18, so that a conditioning fluid 96 flowing in from the first or second media dosing unit 16, 18 can flow into the lower part 268 via the media channel openings 312.
Neben den Medienkanalöffnungen 312 sind mehrere Auslassöffnungen 313 an der Unterseite 274 vorgesehen, die mit dem ersten oder zweiten Spülbehälter 156, 166 oder mit dem dritten Entsorgungsbehälter 186 reversibel koppelbar sind. Mittig auf der Unterseite 274 ist ein blockförmiger Abschnitt 314 vorgesehen, der gegenüber der Unterseite 274 des plattenförmigen Abschnitts 270 nach unten hin absteht. Der blockförmige Abschnitt 314 ist in Figur 8 im Detail gezeigt. In addition to the media channel openings 312, a plurality of outlet openings 313 are provided on the underside 274, which can be reversibly coupled to the first or second rinsing container 156, 166 or to the third disposal container 186. A block-shaped section 314 is provided centrally on the underside 274, which protrudes downward relative to the underside 274 of the plate-shaped section 270. The block-shaped section 314 is shown in detail in Figure 8.
An der Seite des blockförmigen Abschnitts 314, der der Unterseite 274 abgewandt ist, ist eine Basisfläche 316 vorgesehen. A base surface 316 is provided on the side of the block-shaped section 314 facing away from the underside 274.
In der Basisfläche 316 befinden sich mehrere längliche Ausnehmungen in Form von Interaktionsbahnen 318, die sich über die Basisfläche 316 erstrecken und parallel zueinander verlaufen und die Interaktionskammern 24 abschnittsweise bilden. Insgesamt sind gemäß der vorliegenden Ausführungsform zwei Paar Interaktionsbahnen 318 vorgesehen, die durch Längsstege 319 (siehe Figur 8) voneinander beanstandet sind. In the base surface 316, there are several elongated recesses in the form of interaction paths 318, which extend across the base surface 316 and run parallel to one another, forming the interaction chambers 24 in sections. Overall, according to the present embodiment, two pairs of interaction paths 318 are provided, which are spaced apart from one another by longitudinal webs 319 (see Figure 8).
An den jeweils entgegengesetzten Enden der Interaktionsbahnen 318 sind die ersten und zweiten Fluidöffnungen 68, 72 vorgesehen. The first and second fluid openings 68, 72 are provided at the respective opposite ends of the interaction paths 318.
Jede Interaktionsbahn 318 ist zusammen mit den Fluidöffnungen 68, 72 von einem Abdichtungselement 320 geschlossen, rahmenartig umgeben, das über die Basisfläche 316 vorsteht und gemeinsam mit der Interaktionsbahn 318 und der Oberfläche 30 eines Sensorelements 26 die Interaktionskammer 24 definiert, wobei das Sensorelements 26 der Übersicht halber weggelassen wurde. Das Sensorelement drückt mit seiner Oberfläche 30 gegen die Abdichtungselemente 320 und schließt die offene Seite der jeweiligen Interaktionskammer 24. Each interaction path 318, together with the fluid openings 68, 72, is enclosed by a frame-like sealing element 320 that protrudes beyond the base surface 316 and, together with the interaction path 318 and the surface 30 of a sensor element 26, defines the interaction chamber 24 (the sensor element 26 has been omitted for clarity). The sensor element presses its surface 30 against the sealing elements 320 and closes the open side of the respective interaction chamber 24.
Das Abdichtungselement 320 kann insbesondere als ein Dichtring ausgeführt sein und ist aus einem elastischen Material gefertigt. The sealing element 320 can in particular be designed as a sealing ring and is made of an elastic material.
Konkret ist jedem der beiden Paare von Interaktionsbahnen 318 ein langgestreckter Doppeldichtring zugeordnet, der die Form der Ziffer Acht aufweist, sodass sich zwei Interaktionsbahnen 318 eine Längsseite des Doppeldichtrings teilen. Specifically, each of the two pairs of interaction tracks 318 is assigned an elongated double sealing ring which has the shape of the figure eight, so that two interaction tracks 318 share one long side of the double sealing ring.
Des Weiteren sind auf der Basisfläche 316 mehrere hülsenförmige Ausrichtvorsprünge 322 vorgesehen. Mit den Ausrichtvorsprüngen 322 kann der blockförmige Abschnitt 314 an einem Sensorelementhalter 28 ausgerichtet werden. Der blockförmige Abschnitt 314 und das Unterteil 268 sind gemeinsam einstückig ausgeführt, was nicht zwingend der Fall sein muss. Furthermore, a plurality of sleeve-shaped alignment projections 322 are provided on the base surface 316. The alignment projections 322 can be used to align the block-shaped portion 314 with a sensor element holder 28. The block-shaped section 314 and the lower part 268 are designed as a single piece, which is not necessarily the case.
Nachfolgend wird der innenliegende Teil der Einweg-Fluidführungsbaugruppe 32 näher erläutert. Dies ist besonders gut in den Figuren 9A und 9B zu erkennen, die jeweils die aufgeklappte Einweg-Fluidführungsbaugruppe 32 entlang der Schnittebenen B-B bzw. A-A zeigen. Figur 9A zeigt dabei die Fluidseite 272 des Unterteils 268 und Figur 9B die Pneumatikseite 290 des Oberteils 284. Der Übersicht halber wurde ein Dichtelement 330 (siehe Figur 4) in den Figuren 9A und 9B weggelassen. Dieses ist in Figur 19 schematisch gezeigt, auf das nachfolgend kurz eingegangen wird. The inner part of the disposable fluid guide assembly 32 is explained in more detail below. This is particularly clearly visible in Figures 9A and 9B, which show the unfolded disposable fluid guide assembly 32 along the sectional planes B-B and A-A, respectively. Figure 9A shows the fluid side 272 of the lower part 268, and Figure 9B shows the pneumatic side 290 of the upper part 284. For the sake of clarity, a sealing element 330 (see Figure 4) has been omitted from Figures 9A and 9B. This is shown schematically in Figure 19, which will be briefly discussed below.
Grundsätzlich weisen das Oberteil 284 an der Pneumatikseite 290 und das Unterteil 268 an der Fluidseite 272 jeweils mehrere, durch Nuten 326 gebildete Fluidkanäle auf. Den Nuten 326 an der Fluidseite 272 können Ausnehmungen 328 an der Pneumatikseite 290 zugeordnet sein, die zusammen mit einem, zwischen Fluidseite 272 und Pneumatikseite 290 angeordneten Dichtelement 330 als Ventile wirken können. In principle, the upper part 284 on the pneumatic side 290 and the lower part 268 on the fluid side 272 each have a plurality of fluid channels formed by grooves 326. Recesses 328 on the pneumatic side 290 can be associated with the grooves 326 on the fluid side 272, which, together with a sealing element 330 arranged between the fluid side 272 and the pneumatic side 290, can act as valves.
Das Dichtelement 330 ist als eine flächige, profilierte Membran ausgebildet, die sich im Wesentlichen vollständig über die Fluidseite 272 ausdehnt. The sealing element 330 is designed as a flat, profiled membrane that extends substantially completely over the fluid side 272.
Genauer betrachtet (siehe Figur 18) umfasst das Dichtelement 330 eine erste Membranschicht 332 und eine darüber liegende zweite Membranschicht 334, wobei die erste Membranschicht 332 zwischen der zweiten Membranschicht 334 und der Fluidseite 272 angeordnet ist. In more detail (see Figure 18), the sealing element 330 comprises a first membrane layer 332 and an overlying second membrane layer 334, wherein the first membrane layer 332 is arranged between the second membrane layer 334 and the fluid side 272.
Bevorzugt ist die erste Membranschicht 332 dünner als die zweite Membranschicht 334. Preferably, the first membrane layer 332 is thinner than the second membrane layer 334.
Wie in Figur 19 weiter gezeigt ist, weist das Dichtelement 330 Blutprobenbehälterausnehmungen 336 auf, sodass ein Durchbruch durch die erste Membranschicht 332 und die zweite Membranschicht 334 gegeben ist. As further shown in Figure 19, the sealing element 330 has blood sample container recesses 336 so that a breakthrough through the first membrane layer 332 and the second membrane layer 334 is provided.
Im Bereich der Ausnehmungen 328 ist das Dichtelement 330 Teil eines Membranventils 338, sodass die an die Ausnehmungen 328 angrenzenden und als Nuten 326 ausgebildeten Fluidkanäle geschaltet werden können. Die fluidführenden Nuten 326 sind im Wesentlichen auf der Fluidseite 272 des Unterteils 268 angeordnet, wie in Figur 9A gezeigt ist. Genauer betrachtet, weist die Fluidseite 272 verschiedene Nuten 326 mit jeweils verschiedenen Geometrien auf. In the area of the recesses 328, the sealing element 330 is part of a diaphragm valve 338, so that the fluid channels adjacent to the recesses 328 and formed as grooves 326 can be switched. The fluid-conducting grooves 326 are arranged substantially on the fluid side 272 of the base 268, as shown in Figure 9A. In more detail, the fluid side 272 includes various grooves 326, each with a different geometry.
In der Draufsicht der Figur 9A weisen die linke und rechte Seite der Fluidseite 272 unterschiedliche Nuten auf. Mit einer gestrichelten Linie ist eine Mittelachse symbolisiert. Die linke und die rechte Seite entsprechen im Wesentlichen der Fluidführung im Schaltungsplan in Figur 3. In diesem Sinne ist die linke Seite den ersten Fluidkanälen 74 und die rechte Seite den zweiten Fluidkanälen 78 zugeordnet, wie nachfolgend erörtert. In the top view of Figure 9A, the left and right sides of the fluid side 272 have different grooves. A central axis is symbolized by a dashed line. The left and right sides essentially correspond to the fluid guide in the circuit diagram in Figure 3. In this sense, the left side is assigned to the first fluid channels 74 and the right side to the second fluid channels 78, as discussed below.
Auf der linken Seite ist eine wellenförmige Nut 340 vorgesehen, die sich entlang bzw. parallel zur Stirnseite 276 des Unterteils 268 erstreckt. Der Anfang der wellenförmigen Nut 340 ist eine Sackgasse 339 und das andere Ende stellt eine zu der Auslassöffnung 313 korrespondierende Einlassöffnung 341 dar. On the left side, a wave-shaped groove 340 is provided, which extends along or parallel to the end face 276 of the lower part 268. The beginning of the wave-shaped groove 340 is a dead end 339, and the other end represents an inlet opening 341 corresponding to the outlet opening 313.
Die Auslassöffnung 313 (siehe Figur 7) auf der Unterseite 274 ist über eine Bohrung fluidisch mit einer Einlassöffnung 341 (siehe Figur 9A unten links) auf der Fluidseite 272 verbunden. The outlet opening 313 (see Figure 7) on the underside 274 is fluidically connected via a bore to an inlet opening 341 (see Figure 9A bottom left) on the fluid side 272.
Die wellenförmige Nut 340 hat keine direkte Verbindung zu anderen Nuten, sondern wirkt als Verteilkanal. The wave-shaped groove 340 has no direct connection to other grooves, but acts as a distribution channel.
Die Medieneintrittsöffnung 345 auf der Fluidseite 272 ist fluidisch mit einer Medienkanalöffnung 312 (siehe Figur 7) auf der Unterseite 274 verbunden und ist von der Nut 340 beabstandet. The media inlet opening 345 on the fluid side 272 is fluidically connected to a media channel opening 312 (see Figure 7) on the underside 274 and is spaced from the groove 340.
Die Nut 340 ist von teilweise linear verlaufenden Nuten 346 räumlich getrennt.The groove 340 is spatially separated from partially linear grooves 346.
Jede Nut 346 erstreckt sich bis zur Mitte der Fluidseite 272 und mündet in eine Fluidinteraktionskammeröffnung 348, welche die lineare Nut 346 mit der Interaktionskammer 24 fluidisch verbindet. Each groove 346 extends to the center of the fluid side 272 and opens into a fluid interaction chamber opening 348, which fluidically connects the linear groove 346 to the interaction chamber 24.
Die Nuten 346 verlaufen abschnittsweise parallel zueinander. The grooves 346 run parallel to each other in sections.
Auf der rechten Seite der Fluidseite 272 sind lineare Nuten 346 zu erkennen, die sich jeweils von einer zugeordneten Medieneintrittsöffnung 345 aus in Richtung Zentrum der Fluidseite 272 erstrecken und in einer Fluidinteraktionskammeröffnung 348 münden, welche die jeweilige lineare Nut 346 mit der zugeordneten Interaktionskammer 24 fluidisch verbindet. Insofern weist die rechte Seite vier Einlässe für das Konditionierungsfluid 96 auf. On the right side of the fluid side 272, linear grooves 346 can be seen, each extending from an associated media inlet opening 345 towards the center of the fluid side 272 and in a Fluid interaction chamber opening 348, which fluidically connects the respective linear groove 346 with the associated interaction chamber 24. Thus, the right side has four inlets for the conditioning fluid 96.
Über die jeweilige Interaktionskammer 24 ist jeweils eine Nut 346 auf der linken Seite mit einer Nut 346 auf der rechten Seite fluidisch verbunden. A groove 346 on the left side is fluidically connected to a groove 346 on the right side via the respective interaction chamber 24.
Ferner ist jeder Nut 346 auf der rechten Seite eine Einlassöffnung 341 zugeordnet, die zwischen der Fluidinteraktionskammeröffnung 348 und der Medieneintrittsöffnung 345 liegt. Furthermore, each groove 346 is assigned an inlet opening 341 on the right side, which is located between the fluid interaction chamber opening 348 and the media inlet opening 345.
Im Fluidschaltungsplan von Figur 3 entsprechen die wellenförmige Nut 340 dem ersten Verteilerkanal 116 und die linear verlaufenden Nuten 346 der linken Seite den ersten Fluidkanälen 74 und den ersten gemeinsamen Abschnitt 216 sowie die linear verlaufenden Nuten 346 der rechten Seite den zweiten Fluidkanälen 78 und den gemeinsamen Abschnitt 224. Die Einlassöffnungen 341 auf der linken Seite sind dem ersten Spülbehälter 156 und dem dritten Entsorgungsbehälter 186 zugordnet sowie die Medieneintrittsöffnung 345 dem zentralen Medienanschluss 114. Die Einlassöffnungen 341 auf der rechten Seite sind dem zweiten Spülbehälter 166 zugeordnet. In the fluid circuit diagram of Figure 3, the wave-shaped groove 340 corresponds to the first distribution channel 116 and the linear grooves 346 on the left side correspond to the first fluid channels 74 and the first common section 216, and the linear grooves 346 on the right side correspond to the second fluid channels 78 and the common section 224. The inlet openings 341 on the left side are assigned to the first flushing container 156 and the third disposal container 186, and the media inlet opening 345 is assigned to the central media connection 114. The inlet openings 341 on the right side are assigned to the second flushing container 166.
Zusätzlich dazu weist die Pneumatikseite 290 mehrere Ausnehmungen 328 auf, die gemeinsam mit dem Dichtelement 330 Membranventile 338 ausbilden. Auch hier sind zur Vereinfachung nicht an allen Ventilen, Nuten und Kanälen sowie Öffnungen usw. Bezugszeichen vorgesehen. In addition, the pneumatic side 290 has a plurality of recesses 328, which together with the sealing element 330 form diaphragm valves 338. Here, too, for the sake of simplicity, reference numerals are not provided for all valves, grooves, channels, openings, etc.
An jedem Membranventil 338 sitzt ein Pneumatikkanal 311 (siehe Figur 10), der in den Ausnehmungen 328 mündet und sich durch das Oberteil 284 bis zu der Pneumatikseite 290 erstreckt. On each diaphragm valve 338 there is a pneumatic channel 311 (see Figure 10), which opens into the recesses 328 and extends through the upper part 284 to the pneumatic side 290.
Nachfolgend wird die Fluidführung des Konditionierungsfluids 96 sowie der Blutprobe 212 in der Einweg-Fluidführungsbaugruppe 32 näher erläutert. Hierzu wird auf Figur 10 zurückgegriffen, die eine isometrische Querschnittsansicht entlang der Schnittebene C-C zeigt und dabei einen Einblick in die Einweg- Fluidführungsbaugruppe 32 gewährt. The fluid flow of the conditioning fluid 96 and the blood sample 212 in the disposable fluid flow assembly 32 is explained in more detail below. Reference is made to Figure 10, which shows an isometric cross-sectional view along the section plane C-C and provides an insight into the disposable fluid flow assembly 32.
Grundsätzlich verlaufen die Strömungswege für das Konditionierungsfluid 96 innerhalb der Einweg-Fluidführungsbaugruppe 32 auf der linken und rechten Fluidseite 272 unterschiedlich. Es ist allerdings auch denkbar, dass beide Seiten die gleiche Fluidführung für das Konditionierungsfluid 96 aufweisen. Basically, the flow paths for the conditioning fluid 96 within the one-way fluid guide assembly 32 run on the left and right Fluid side 272 is different. However, it is also conceivable that both sides have the same fluid flow for the conditioning fluid 96.
Im Unterschied zur Fluidführung des Konditionierungsfluids 96 ist die Fluidführung für die Blutprobe 212 für die linke und die rechte Seite gleich. Daher wird zunächst auf die Ausgestaltung der Fluidführung für die Blutprobe 212 eingegangen. In contrast to the fluid flow of the conditioning fluid 96, the fluid flow for the blood sample 212 is identical for the left and right sides. Therefore, the design of the fluid flow for the blood sample 212 will be discussed first.
Wie in Figur 11 gezeigt ist, weist die Blutprobenaufnahme 20 einen Blutprobenaufnahmebehälter 200 auf, der an der Oberseite 288 des Oberteils 284 vorgesehen ist. Dieser umschließt einen Hohlraum 351 zur Aufnahme der Blutprobe 212. As shown in Figure 11, the blood sample receptacle 20 includes a blood sample receptacle 200 provided on the upper side 288 of the upper part 284. This receptacle encloses a cavity 351 for receiving the blood sample 212.
Wie in Figur 10 zu sehen weist der Blutprobenaufnahmebehälter 200 einen Hohlraum 352 im Oberteil 284 auf, an den sich ein Hohlraum 354 im Unterteil 268 anschließt, und die den gemeinsamen Hohlraum 351 ausbilden. As can be seen in Figure 10, the blood sample container 200 has a cavity 352 in the upper part 284, which is adjoined by a cavity 354 in the lower part 268, and which form the common cavity 351.
Von der Oberseite 288 des Oberteils 284 aus gesehen gehen die Blutprobenaufnahmebehälter 200 ineinander über und bilden eine Art turmartiges Gebilde mit einer oberen Stirnseite 365. Viewed from the upper side 288 of the upper part 284, the blood sample containers 200 merge into one another and form a kind of tower-like structure with an upper end face 365.
Zusätzlich ist jeder Blutprobenaufnahmebehälter 200 an der gemeinsamen Stirnseite 365 mit einer Probeneinlass 366 versehen, über den eine Blutprobe 212 in den Hohlraum 351 eingebracht werden kann. In addition, each blood sample container 200 is provided on the common end face 365 with a sample inlet 366 through which a blood sample 212 can be introduced into the cavity 351.
Jeder Probeneinlass 366 ist durch ein Membranelement 368, insbesondere eine hydrophobe Membran, flüssigkeitsdicht verschlossen. Insbesondere ist das Membranelement 368 gasdurchlässig ausgebildet, sodass der Hohlraum 351 in der Blutprobenaufnahme 20 durch die Pneumatikeinheit 14 mit Unter- oder Überdruck beaufschlagt werden kann. Alternativ hierzu ist am Probeneinlass 366 anstatt des Membranelements 368 ein Deckel vorgesehen, der geöffnet werden kann, um die Blutprobe einzufüllen, und danach wieder verschlossen wird. Each sample inlet 366 is sealed in a liquid-tight manner by a membrane element 368, in particular a hydrophobic membrane. In particular, the membrane element 368 is designed to be gas-permeable, so that the cavity 351 in the blood sample receptacle 20 can be subjected to negative or positive pressure by the pneumatic unit 14. Alternatively, instead of the membrane element 368, a lid is provided at the sample inlet 366. This lid can be opened to fill the blood sample and then closed again.
Wie in Figur 13 gut zu erkennen ist, weist der Hohlraum 354 im Unterteil 268 einen Bodenabschnitt 370 auf, der als eine Wanne ausgeformt ist, die sich nach unten hin konisch verjüngt und in einer zentralen Öffnung 372 mündet. Über die zentrale Öffnung 372 kann die Blutprobe 212 in eine AuslassleitungAs can be clearly seen in Figure 13, the cavity 354 in the lower part 268 has a bottom section 370 which is shaped as a trough which tapers conically towards the bottom and opens into a central opening 372. The blood sample 212 can be fed into an outlet line via the central opening 372
374 eintreten, die sich von der zentralen Öffnung 372 aus senkrecht nach unten in Richtung Unterseite 274 erstreckt. 374, which extends vertically downwards from the central opening 372 towards the bottom 274.
An die Auslassleitung 374 schließt sich ein Drosselkanal 375 an, der sich durch einen Drosselabschnitt 376 erstreckt. The outlet line 374 is followed by a throttle channel 375 which extends through a throttle section 376.
In dem Drosselkanal 375 ist eine Engstelle 378 vorgesehen. Beispielsweise kann dies dadurch erreicht werden, dass sich der Querschnitt des DrosselkanalsA constriction 378 is provided in the throttle channel 375. For example, this can be achieved by changing the cross section of the throttle channel
375 im Bereich des Drosselabschnitts 376 aufgrund der Engstelle 378 verjüngt. 375 is tapered in the area of the throttle section 376 due to the constriction 378.
Wie anhand von Figur 13 sowie Figur 14 gut zu erkennen ist, ist die Engstelle 378 durch ein Plattenelement 380 realisiert, das von der Unterseite 274 aus über mehrere Schraubverbindungen 382 an das Unterteil 268 angeschraubt wird. Dadurch ist der Querschnitt des Drosselkanals 375 im Bereich der Engstelle 378 aufgrund des Plattenelements 380 zu einem schlitzartigen Querschnitt verjüngt, sodass der Querschnitt des Drosselkanals 375 effektiv vermindert ist. Der Drosselkanal 375 ist dabei nach unten hin von dem Plattenelement 380 begrenzt und von oben durch die Unterseite 274 des Unterteils 268. As can be clearly seen in Figures 13 and 14, the constriction 378 is realized by a plate element 380, which is screwed from the underside 274 to the lower part 268 via several screw connections 382. As a result, the cross-section of the throttle channel 375 in the region of the constriction 378 is tapered to a slot-like cross-section due to the plate element 380, effectively reducing the cross-section of the throttle channel 375. The throttle channel 375 is bounded at the bottom by the plate element 380 and from above by the underside 274 of the lower part 268.
Ferner steht der Drosselkanal 375 fluidisch mit einer Probensteigleitung 384 in Verbindung. Die Probensteigleitung 384 weist im Gegensatz zur Engstelle 378 wieder einen für die Einweg-Fluidführungsbaugruppe 32 üblichen Querschnitt auf. Die Probensteigleitung 384 erstreckt sich von der Unterseite 274 bis zur Fluidseite 272 und mündet in einem Ventilsitz 386. Dies ist besonders gut anhand der Figuren 15 und 16 zu erkennen. Furthermore, the throttle channel 375 is fluidically connected to a sample riser 384. In contrast to the constriction 378, the sample riser 384 again has a cross-section typical for the disposable fluid guide assembly 32. The sample riser 384 extends from the bottom 274 to the fluid side 272 and opens into a valve seat 386. This can be seen particularly clearly in Figures 15 and 16.
Dabei entsprechen die Probensteigleitung 384, der Drosselkanal 375 und die Auslassleitung 374 dem ersten Probenkanal 188 gemäß dem Schaltplan der Fluidführung aus Figur 3. The sample riser line 384, the throttle channel 375 and the outlet line 374 correspond to the first sample channel 188 according to the circuit diagram of the fluid guide in Figure 3.
Der Ventilsitz 386 bildet mit einem, auf dem Ventilsitz 386 aufliegenden Dichtelement 330 ein Membranventil 338 aus, das im Fluidschaltplan aus Figur 3 der ersten Schnittstelle 214 entspricht. The valve seat 386 forms, with a sealing element 330 resting on the valve seat 386, a diaphragm valve 338 which corresponds to the first interface 214 in the fluid circuit diagram of Figure 3.
Wie in Figur 15 gut zu erkennen ist, verläuft ein von links kommender erster Fluidkanal 74 in die erste Schnittstelle 214 und trifft auf eine Aufzweigstelle 388. Von der Aufzweigstelle 388 gliedert sich der erste Fluidkanal 74 in zwei Teilkanäle 390 auf, die jeweils um einen hülsenförmigen Fortsatz 392 der Probensteigleitung 384 herum verlaufen und sich in einer dahinterliegenden Aufzweigstelle 388 wieder zu einem gemeinsamen Abschnitt 216 vereinigen, der in Figur 15 nach rechts verläuft und fluidisch mit der Interaktionskammer 24 verbunden ist. As can be clearly seen in Figure 15, a first fluid channel 74 coming from the left runs into the first interface 214 and meets a branching point 388. From the branching point 388, the first fluid channel 74 is divided into two sub-channels 390, each of which runs around a sleeve-shaped extension 392 of the sample riser 384 and reunites in a branching point 388 located behind it to form a common section 216, which runs to the right in Figure 15 and is fluidically connected to the interaction chamber 24.
Um eine besonders totraumfreie Kontur der ersten Schnittstelle 214 zu gewährleisten, ist der Ventilsitz 386 jeweils mit zwei zwickelförmigen Nasen 394 versehen, die jeweils beide in Richtung der beiden Aufzweigstellen 388 ausgerichtet sind, an der sich die beiden Teilkanäle 390 wieder vereinigen. In order to ensure a particularly dead-space-free contour of the first interface 214, the valve seat 386 is provided with two gusset-shaped noses 394, each of which is aligned in the direction of the two branching points 388, at which the two sub-channels 390 reunite.
Wie in Figur 16A besonders gut zu erkennen ist, weist der Ventilsitz 386 zwischen der zwickelförmigen Nase 394 und der Öffnung der Probensteigleitung 384 eine konkave Form auf. Insofern ist die zwickelförmige Nase 394 eine Erhebung. As can be clearly seen in Figure 16A, the valve seat 386 has a concave shape between the gusset-shaped nose 394 and the opening of the sample riser 384. In this respect, the gusset-shaped nose 394 is a raised portion.
Dabei ist der Abschnitt des Ventilsitzes 386, der die Öffnung der Probensteigleitung 384 ringförmig umgibt, höher ausgebildet, als die jede der beiden zwickelförmigen Nasen 394. Es ist aber auch denkbar, dass die zwickelförmige Nase 394 niedriger ausgebildet ist, solange eine Senke zwischen der zwickelförmigen Nase 394 und der Öffnung der Probensteigleitung 384 vorhanden ist. Eine solche Senke ist besonders vorteilhaft, um ein Durchsacken der Membran im Bereich der Aufzweigstelle 388 zu verhindern. Insbesondere bildet die zwickelförmige Nase 394 eine Stütze für die Membran, sodass eine weitere Stütze in Form einer Säule oder eines Vorsprungs in Bereich der Aufzweigstelle 388 vorteilhafterweise entfallen kann. Damit kann die Membran im unbetätigten Zustand dichtend auf dem Ventilsitz 386 aufliegen, und ebenso ist in diesem Zustand ein ungehinderter Volumenstrom entlang der Teilkanäle 216 möglich. The section of the valve seat 386 that annularly surrounds the opening of the sample riser 384 is higher than each of the two gusset-shaped lugs 394. However, it is also conceivable for the gusset-shaped lug 394 to be lower, as long as a depression is present between the gusset-shaped lug 394 and the opening of the sample riser 384. Such a depression is particularly advantageous for preventing the membrane from sagging in the region of the branching point 388. In particular, the gusset-shaped lug 394 forms a support for the membrane, so that a further support in the form of a column or projection in the region of the branching point 388 can advantageously be omitted. In this way, the membrane can rest sealingly on the valve seat 386 in the unactuated state, and unhindered volume flow along the sub-channels 216 is also possible in this state.
Des Weiteren ist, wie in den Figuren 16B und 16C gezeigt, an der Pneumatikseite 290 des Oberteils 284 im Bereich der Ausnehmung 328 eine Verankerungsstelle 396 in Form einer Ausnehmung 398 vorgesehen, in die das Dichtelement 330 über einen Membranvorsprung 400 eingreifen kann. Figur 16D zeigt eine Variante, bei der das Dichtelement 330 auf der Fluidseite einen umlaufenden Membranvorsprung 440 hat, der in eine Ausnehmung 398 im Unterteil 268 ragt. Furthermore, as shown in Figures 16B and 16C, an anchoring point 396 in the form of a recess 398 is provided on the pneumatic side 290 of the upper part 284 in the region of the recess 328, into which the sealing element 330 can engage via a membrane projection 400. Figure 16D shows a variant in which the sealing element 330 on the fluid side has a circumferential membrane projection 440 which projects into a recess 398 in the lower part 268.
Bevorzugt ist der Verankerungsstelle 396 ringförmig und umschließt umfangsmäßig die Ausnehmung 328 der ersten Schnittstelle 214 vollständig. Preferably, the anchoring point 396 is annular and circumferentially completely encloses the recess 328 of the first interface 214.
Die Figuren 16A bis 16C zeigen das Membranventil 338 in einem nichtbetätigten Zustand, in dem das Dichtelement 330 auf dem Ventilsitz 386 aufliegt und damit die Probensteigleitung 384 fluiddicht verschließt. Figures 16A to 16C show the diaphragm valve 338 in a non-actuated state in which the sealing element 330 rests on the valve seat 386 and thus closes the sample riser 384 in a fluid-tight manner.
Der Probensteigleitung 384 gegenüberliegend ist ein Pneumatikkanal 311 vorgesehen, der die Ausnehmung 328 strömungsmäßig mit der Oberseite 288 des Oberteils 284 verbindet. Im betätigten Zustand wird über den Pneumatikkanal 311 ein Vakuum angelegt, sodass das Dichtelement 330 nach oben in Richtung Oberseite 288 in die Ausnehmung 328 gezogen wird, womit die Probensteigleitung 384 geöffnet wird, die daraufhin strömungsmäßig mit den Teilkanälen 390 verbunden ist. Opposite the sample riser 384, a pneumatic channel 311 is provided, which fluidically connects the recess 328 to the upper side 288 of the upper part 284. In the actuated state, a vacuum is applied via the pneumatic channel 311, so that the sealing element 330 is pulled upward toward the upper side 288 into the recess 328, thereby opening the sample riser 384, which is then fluidly connected to the sub-channels 390.
An den gemeinsamen Abschnitt 216 schließt sich die Fluidinteraktionskammeröffnung 348 an, die in eine Interaktionskammerleitung 402 (siehe Figuren 10 und 12) mündet. The common section 216 is followed by the fluid interaction chamber opening 348, which opens into an interaction chamber line 402 (see Figures 10 and 12).
Die Interaktionskammerleitung 402 erstreckt sich als ein gerade verlaufender Kanal durch das Unterteil 268 sowie durch den blockförmigen Abschnitt 314 hindurch und mündet mit der Fluidöffnung 68 oder 72 in die Interaktionskammer 24. Die Fluidöffnung 68, 72 weitet sich die Interaktionskammerleitung 402 in Richtung der Interaktionskammer 24 auf und bildet einen konischen Abschnitt 406 (siehe Figur 10), der den Interaktionsbahnen 318 gegenüberliegt. The interaction chamber line 402 extends as a straight channel through the lower part 268 and through the block-shaped section 314 and opens into the interaction chamber 24 via the fluid opening 68 or 72. The fluid opening 68, 72 widens the interaction chamber line 402 in the direction of the interaction chamber 24 and forms a conical section 406 (see Figure 10) which is opposite the interaction paths 318.
Die vorstehende Beschreibung der ersten Blutprobenaufnahme 20 gilt analog für die zweite Blutprobenaufnahme 22, insofern wird auf die vorstehende Beschreibung verwiesen. The above description of the first blood sample intake 20 applies analogously to the second blood sample intake 22, in this respect reference is made to the above description.
Nachfolgend wird der Strömungsweg 410 der Blutprobe näher erläutert. Der Strömungsweg 410 ist anhand der gestrichelten Linie in den Figuren 11 und 12 dargestellt. The flow path 410 of the blood sample is explained in more detail below. The flow path 410 is shown by the dashed line in Figures 11 and 12.
Zunächst wird das Membranelement 368 oder der Deckel von demFirst, the membrane element 368 or the cover is removed from the
Probeneinlass 366 entfernt und die Blutprobe 212 in die Blutprobenaufnahme 20 hineingegeben. Beispielsweise kann die Blutprobe 212 von Hand in den Probeneinlass 366 hinein pipettiert werden. Sample inlet 366 is removed and the blood sample 212 is placed in the blood sample receptacle 20 For example, the blood sample 212 can be pipetted manually into the sample inlet 366.
Anschließend wird der Probeneinlass 366 von dem Membranelement 368 wieder verschlossen. Diese kann anschließend an die Pneumatikeinheit 14 reversibel gekoppelt werden, sodass die in der Blutprobenaufnahme 20 befindliche Blutprobe 212 mit Über- oder Unterdrück beaufschlagt werden kann. Um die Blutprobe 212 zu bewegen, wird an der ersten Blutprobenaufnahme 20 ein Überdruck und an der zweiten Blutprobenaufnahme 22 ein Unterdrück angelegt. Es kann aber auch nur ein Überdruck an die erste Blutprobenaufnahme 20 angelegt werden. Subsequently, the sample inlet 366 is closed again by the membrane element 368. This can then be reversibly coupled to the pneumatic unit 14 so that the blood sample 212 located in the blood sample receptacle 20 can be subjected to positive or negative pressure. To move the blood sample 212, positive pressure is applied to the first blood sample receptacle 20 and negative pressure is applied to the second blood sample receptacle 22. However, only positive pressure can be applied to the first blood sample receptacle 20.
Aufgrund des angelegten Überdrucks in der Blutprobenaufnahme 20 wird (siehe Figur 11) die Blutprobe 212 in die zentrale Öffnung 372 gedrückt. Von dieser aus fließt die Blutprobe 212 über die Auslassleitung 374 und entlang des Drosselabschnitts 376 über den Drosselkanal 375 in die Probensteigleitung 384 hinein. Dabei sorgt der Drosselabschnitt 376 dafür, dass der angelegte Druck ansteigt, sodass insgesamt ein höherer Druck an die Blutprobenaufnahme 20 angelegt werden kann, um die Blutprobe 212 zu bewegen. Ein erhöhter Druck ist vorteilhaft, da aufgrund der geringen Volumenmenge an Blutprobe 212 sehr geringe Drücke für den Transport notwendig wären, die allerdings nur schwer zu kontrollieren sind. Due to the applied overpressure in the blood sample receptacle 20 (see Figure 11), the blood sample 212 is pressed into the central opening 372. From there, the blood sample 212 flows via the outlet line 374 and along the throttle section 376 via the throttle channel 375 into the sample riser line 384. The throttle section 376 ensures that the applied pressure increases, so that an overall higher pressure can be applied to the blood sample receptacle 20 to move the blood sample 212. An increased pressure is advantageous because, due to the small volume of blood sample 212, very low pressures would be necessary for transport, which, however, are difficult to control.
Von der Probensteigleitung 384 aus gelangt die Blutprobe 212 in den Abschnitt der Schnittstelle 214. Diese wird von dem Membranventil 338 verschlossen. Durch das Anlegen von Vakuum auf der Pneumatikseite 290 im, zu der Probensteigleitung 384 korrespondierenden und gegenüberliegenden Pneumatikkanal 311, wird die erste Membranschicht 332 von dem Ventilsitz 386 abgehoben und an die Decke der Ausnehmung 328 gedrückt, sodass die Probensteigleitung 384 fluidisch mit den Teilkanälen 390 verbunden ist. From the sample riser 384, the blood sample 212 enters the section of the interface 214. This section is closed by the diaphragm valve 338. By applying a vacuum on the pneumatic side 290 in the pneumatic channel 311 corresponding to and opposite the sample riser 384, the first membrane layer 332 is lifted from the valve seat 386 and pressed against the ceiling of the recess 328, so that the sample riser 384 is fluidically connected to the subchannels 390.
Daraufhin kann die Blutprobe 212 über den hülsenförmigen Fortsatz und die zwickelförmige Nase 394 durch die Aufzweigstelle 388 in den ersten gemeinsamen Abschnitt 216 des Fluidkanals 74 strömen und weiter über den als Interaktionskammerleitung 402 bezeichneten gemeinsamen Abschnitt in die Interaktionskammer 24. Von der Interaktionskammer 24 aus nimmt die Blutprobe 212 den gleichen Weg in die Blutprobenaufnahme 22, wie vorstehend für die erste Blutprobenaufnahme 20 beschrieben. Insofern wird auf das vorstehend Erläuterte verwiesen. The blood sample 212 can then flow via the sleeve-shaped extension and the gusset-shaped nose 394 through the branching point 388 into the first common section 216 of the fluid channel 74 and further via the common section referred to as the interaction chamber line 402 into the interaction chamber 24. From the interaction chamber 24, the blood sample 212 takes the same path into the blood sample receptacle 22 as described above for the first blood sample receptacle 20. In this respect, reference is made to the explanations above.
Wie bereits oben anhand von Figur 10 gezeigt ist, fällt die Fluidführung von dem Konditionierungsfluid 96 für die linke und die rechte Seite der Einweg- Fluidführungsbaugruppe 32 unterschiedlich aus. Die Fluidführung für das Konditionierungsfluid 96 wird daher zunächst für die linke Seite erläutert. Hierzu wird auf Figur 11 Bezug genommen. As already shown above with reference to Figure 10, the fluid flow of the conditioning fluid 96 differs for the left and right sides of the disposable fluid flow assembly 32. Therefore, the fluid flow for the conditioning fluid 96 will first be explained for the left side. Reference is made to Figure 11 for this purpose.
Von der Medienkanalöffnung 312 an der Unterseite 274 aus erstreckt sich eine Mediensteigleitung 414 und mündet in die Medieneintrittsöffnung 345 (siehe Figur 17A), der eine Ausnehmung 328 an der Pneumatikseite 290 gegenüberliegt. A media riser 414 extends from the media channel opening 312 on the underside 274 and opens into the media inlet opening 345 (see Figure 17A), which is opposite a recess 328 on the pneumatic side 290.
Der Mediensteigleitung 414 gegenüberliegend ist ein Pneumatikkanal 311 angeordnet, der von der Mediensteigleitung 414 durch das Dichtelement 330, insbesondere der ersten Membranschicht 332, fluidisch getrennt ist, wobei das Dichtelement 330 der Übersicht halber in der Figur 11 weggelassen wurde. A pneumatic channel 311 is arranged opposite the media riser 414, which is fluidically separated from the media riser 414 by the sealing element 330, in particular the first membrane layer 332, wherein the sealing element 330 has been omitted in Figure 11 for the sake of clarity.
Das Dichtelement 330 bildet auch hier ein Membranventil 338 aus, das das erste Fluidkanalventil 76 im Schaltplan der Fluidführung gemäß Figur 3 ist. Here, too, the sealing element 330 forms a diaphragm valve 338, which is the first fluid channel valve 76 in the circuit diagram of the fluid guide according to Figure 3.
Eine vergrößerte Ansicht des dazu korrespondierenden zweiten Fluidkanalventils 80 auf der rechten Seite der Einweg-Fluidführungsbaugruppe 32 ist in den Figuren 18A und 18B gezeigt, das denselben Aufbau aufweist wie das erste Fluidkanalventil 76. An enlarged view of the corresponding second fluid channel valve 80 on the right side of the one-way fluid guide assembly 32 is shown in Figures 18A and 18B, which has the same structure as the first fluid channel valve 76.
Der Aufbau und die Funktionsweise des Fluidkanalventils 76 werden nachfolgend anhand des zweiten Fluidkanalventils 80 erläutert, wobei auf Figur 18A Bezug genommen wird, die eine vergrößerte Ansicht des zweiten Fluidkanalventils 80 aus Figur 17B zeigt. The structure and operation of the fluid channel valve 76 are explained below with reference to the second fluid channel valve 80, with reference to Figure 18A, which shows an enlarged view of the second fluid channel valve 80 from Figure 17B.
Im nichtbetätigten Zustand des zweiten Fluidkanalventils 80 ist die Mediensteigleitung 414 von dem zweiten Fluidkanal 78 in der Ebene der Fluidseite 272 räumlich durch eine Trennwand getrennt. Insbesondere liegt die erste Membranschicht 332 flächig auf dieser Trennwand auf und verdeckt dabei die Medieneintrittsöffnung 345 der Mediensteigleitung 414 sowie den zweiten Fluidkanal 78. In the non-actuated state of the second fluid channel valve 80, the media riser 414 is spatially separated from the second fluid channel 78 in the plane of the fluid side 272 by a partition wall. In particular, the first membrane layer 332 lies flat on this partition wall and thereby covers the media inlet opening 345 of the media riser 414 and the second fluid channel 78.
Um eine fluidische Verbindung zwischen Mediensteigleitung 414 und dem zweiten Medienkanal 78 zu schaffen, ist die Ausnehmung 328 eine wannen- oder kastenförmige Ausnehmung 416, die in einer Projektion von der Oberseite 288 aus betrachtet die Mediensteigleitung 414 und einen Anfangsabschnitt des zweiten Fluidkanals 78 verdeckt. Ein Betätigen des zweiten Fluidkanalventils 80 führt dazu, dass die erste Membranschicht 332 in Richtung der Ausnehmung 416 angehoben wird, wodurch eine strömungsmäßige Verbindung zwischen dem Anfangsabschnitt des zweiten Fluidkanals 78 und der Medieneintrittsöffnung 345 geschaffen wird. To create a fluidic connection between the media riser 414 and the second media channel 78, the recess 328 is a trough- or box-shaped recess 416 which, when viewed from the top side 288, conceals the media riser 414 and an initial section of the second fluid channel 78. Actuation of the second fluid channel valve 80 causes the first membrane layer 332 to be raised toward the recess 416, thereby creating a fluidic connection between the initial section of the second fluid channel 78 and the media inlet opening 345.
Wie in Figur 18A weiter gezeigt, ist neben der ersten Membranschicht 332 die zweite Membranschicht 334 vorgesehen, die über der ersten Membranschicht 332 angeordnet und der Oberseite 284 zugewandt ist. Ferner ist die zweite Membranschicht 334 im Bereich der kastenförmigen Ausnehmung 416 ausgeschnitten, sodass lediglich die erste Membranschicht 332 im unbetätigten Zustand auf der Öffnung des zweiten Fluidkanals 78 und der Öffnung der Mediensteigleitung 414 aufliegt. As further shown in Figure 18A, the second membrane layer 334 is provided next to the first membrane layer 332, which is arranged above the first membrane layer 332 and faces the upper side 284. Furthermore, the second membrane layer 334 is cut out in the region of the box-shaped recess 416, so that only the first membrane layer 332 rests on the opening of the second fluid channel 78 and the opening of the media riser 414 in the unactuated state.
Das vorstehend Erläuterte trifft genauso auf das erste Fluidkanalventil 76 zu, wie in Figur 17A und 18B gezeigt. Im Unterschied zu den Figuren 18A und 17B, ist die Mediensteigleitung 414 in Figur 17A über die Ausnehmung 416 mit dem ersten Verteilerkanal 116, 340 strömungsmäßig verbunden, wenn das erste Fluidkanalventil 76 sich in einem geöffneten Zustand befindet. Im Unterschied zu Figur 18A, ist in Figur 18B lediglich eine erste Membranschicht 334 vorgesehen. Diese kann an der Pneumatikseite 290 des Oberteils 284 über eine Verankerungsstelle 396 in Form einer Ausnehmung 398 gehalten sein, wobei das Dichtelement 334 über einen Membranvorsprung 400 in die Ausnehmung 398 eingreifen kann. Es könne aber auch zwei Membranschichten 332 und 334 vorgesehen sein, wie in Figur 18A gezeigt ist. The above explanation applies equally to the first fluid channel valve 76, as shown in Figures 17A and 18B. In contrast to Figures 18A and 17B, the media riser 414 in Figure 17A is fluidly connected to the first distribution channel 116, 340 via the recess 416 when the first fluid channel valve 76 is in an open state. In contrast to Figure 18A, only a first membrane layer 334 is provided in Figure 18B. This can be held on the pneumatic side 290 of the upper part 284 via an anchoring point 396 in the form of a recess 398, wherein the sealing element 334 can engage in the recess 398 via a membrane projection 400. However, two membrane layers 332 and 334 could also be provided, as shown in Figure 18A.
Nachfolgend wird der Strömungsweg 412 des Konditionierungsfluids 96 im Detail erläutert. Das Konditionierungsfluid 96 kann sowohl von links als auch von rechts in die Einweg-Fluidführungsbaugruppe 32 über die Medienkanalöffnungen 312 ein- bzw. austreten. Nachfolgend wird davon ausgegangen, dass das Konditionierungsfluid 96 über die rechte Seite in die Einweg- Fluidführungsbaugruppe 32 eintritt. The flow path 412 of the conditioning fluid 96 is explained in detail below. The conditioning fluid 96 can enter or exit the one-way fluid guide assembly 32 from both the left and right via the media channel openings 312. It is assumed below that the Conditioning fluid 96 enters the disposable fluid guide assembly 32 via the right side.
Das Konditionierungsfluid 96 gelangt über die Medienkanalöffnung 312 und über die Mediensteigleitung 414 zum zweiten Fluidkanalventil 80. Im geöffneten Zustand des zweiten Fluidkanalventils 80 strömt das Konditionierungsfluid 96 von der Mediensteigleitung 414 in den zweiten Fluidkanal 78 ein. The conditioning fluid 96 reaches the second fluid channel valve 80 via the media channel opening 312 and the media riser 414. When the second fluid channel valve 80 is open, the conditioning fluid 96 flows from the media riser 414 into the second fluid channel 78.
Von dort aus strömt das Konditionierungsfluid 96 über die zwei Teilkanäle 390 der Spülfluidschnittstelle 168 auf die zweite Schnittstelle 222 (siehe Figur 12) zu. From there, the conditioning fluid 96 flows via the two sub-channels 390 of the flushing fluid interface 168 to the second interface 222 (see Figure 12).
An der zweiten Schnittstelle 222 teilt sich das Konditionierungsfluid 96 wieder in die beiden Teilkanäle 390 auf und vereinigt sich wieder in Richtung des zweiten gemeinsamen Abschnitts 224. Über die Fluidinteraktionskammeröffnung 348 tritt es in die Interaktionskammerleitung 402 ein und fließt weiter bis in die Interaktionskammer 24. At the second interface 222, the conditioning fluid 96 divides again into the two sub-channels 390 and reunites towards the second common section 224. It enters the interaction chamber line 402 via the fluid interaction chamber opening 348 and flows further into the interaction chamber 24.
Von dort aus (siehe Figur 11) tritt das Konditionierungsfluid 96 wieder in die nächste Interaktionskammerleitung 402 nach oben in Richtung Oberseite 288 ein und gelangt damit in den ersten gemeinsamen Abschnitt 216. From there (see Figure 11), the conditioning fluid 96 enters the next interaction chamber line 402 upwards towards the top side 288 and thus reaches the first common section 216.
Entlang des ersten gemeinsamen Abschnitt 216 fließt das Konditionierungsfluid 96 bis zur ersten Schnittstelle 214. The conditioning fluid 96 flows along the first common section 216 to the first interface 214.
Dort gliedert sich das Konditionierungsfluid 96 entsprechend der zwei Teilkanäle 390 auf und vereinigt sich wieder im ersten Fluidkanal 74 und trifft weiter stromabwärts auf das erste Fluidkanalventil 76. There, the conditioning fluid 96 is divided according to the two sub-channels 390 and reunites in the first fluid channel 74 and meets the first fluid channel valve 76 further downstream.
Im geöffneten Zustand des ersten Fluidkanalventils 76 strömt das Konditionierungsfluid 96 in den ersten Verteilerkanal 116 ein. Von dort trifft es auf ein weiteres erstes Fluidkanalventil 76 und fließt über dieses in die Mediensteigleitung 414 und verlässt die Einweg-Fluidführungsbaugruppe 32 über die Medienkanalöffnung 312. Selbstverständlich kann der Strömungsweg 412 des Konditionierungsfluids 96 auch in der umgekehrten Richtung erfolgen. When the first fluid channel valve 76 is open, the conditioning fluid 96 flows into the first distribution channel 116. From there, it encounters another first fluid channel valve 76 and flows via this into the media riser 414 and leaves the one-way fluid guide assembly 32 via the media channel opening 312. Of course, the flow path 412 of the conditioning fluid 96 can also be in the opposite direction.
Ferner ist in Figur 17B die Spülfluidschnittstelle 168 links neben dem zweiten Fluidkanalventil 80 gezeigt. Die Spülfluidschnittstelle 168 weist den gleichen Aufbau auf wie die erste Schnittstelle 214, die vorstehend erläutert wurde, mit dem Unterschied, dass anstelle der Probensteigleitung 384 eine Spülfluidsteigleitung 418 vorgesehen ist, die dem zweiten Spülkanal 160 entspricht. Furthermore, Figure 17B shows the flushing fluid interface 168 to the left of the second fluid channel valve 80. The flushing fluid interface 168 has the same structure as the first interface 214 explained above, with the difference that instead of the sample riser 384, a Flushing fluid riser 418 is provided, which corresponds to the second flushing channel 160.
Figur 20 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm der Schritte eines Verfahrens zum Herstellen der Einweg-Fluidführungsbaugruppe 32. Figure 20 shows a schematic flow diagram of the steps of a method for manufacturing the disposable fluid guide assembly 32.
In einem ersten Schritt S1 wird das Unterteil 268 spritzgegossen. Bevorzugt ist das Unterteil 268 aus COC gefertigt, denn das Material ist fluidabweisend, so dass keine Proben an der Oberfläche haften können. In a first step S1, the lower part 268 is injection-molded. Preferably, the lower part 268 is made of COC because the material is fluid-repellent, preventing samples from adhering to the surface.
Wahlweise kann das Plattenelement 380 für den Drosselabschnitt 376 spritzgegossen und anschließend an der Unterseite 274 des Unterteils 268 befestigt werden, sodass der Drosselkanal 375 fluiddicht verschlossen wird. Bevorzugt ist das Plattenelement ebenfalls aus COC gefertigt. Besonders bevorzugt kann das Plattenelement 380 mit der Unterseite 274 verschweißt werden, insbesondere laserverschweißt. Optionally, the plate element 380 for the throttle section 376 can be injection-molded and then attached to the underside 274 of the lower part 268, thereby sealing the throttle channel 375 in a fluid-tight manner. Preferably, the plate element is also made of COC. Particularly preferably, the plate element 380 can be welded to the underside 274, in particular laser-welded.
Anschließend wird das Oberteil 284 in einem zweiten Schritt S2 spritzgegossen. Bevorzugt ist das Oberteil 284 aus COC gefertigt. Subsequently, the upper part 284 is injection-molded in a second step S2. The upper part 284 is preferably made of COC.
Danach wird das Dichtelement 330 zwischen Unterteil 268 und Oberteil 284 angeordnet (S3). The sealing element 330 is then arranged between the lower part 268 and the upper part 284 (S3).
Abschließend wird das Ober- und Unterteil 268, 284 unter Klemmung des Dichtelements 330 miteinander fluidisch verbunden (S4). Finally, the upper and lower parts 268, 284 are fluidically connected to each other by clamping the sealing element 330 (S4).
Besonders bevorzugt werden Ober- und Unterteil 268, 284 miteinander verschweißt, insbesondere laserverschweißt. Particularly preferably, the upper and lower parts 268, 284 are welded together, in particular laser welded.
Nachfolgend wird die Halterung des Sensorelements anhand der Figuren 21 - 23 erläutert. In Figur 21 A sind zwei Sensorelemente 30 am gemeinsamen Sensorelementhalter 28 befestigt. Der Sensorelementhalter 28 weist einen plattenförmigen Körper 420 (siehe Figur 21A) mit einer im Wesentlichen rechteckigen Grundform auf. The mounting of the sensor element is explained below with reference to Figures 21-23. In Figure 21A, two sensor elements 30 are attached to the common sensor element holder 28. The sensor element holder 28 has a plate-shaped body 420 (see Figure 21A) with a substantially rectangular basic shape.
Der plattenförmige Körper 420 umfasst eine Vorderseite 422, eine davon abgewandte Rückseite 424 sowie zwei Längsseiten 426 zwischen der Vorderseite 422 und der Rückseite 424, welche jeweils zwei Stirnseiten 428 verbinden. In Längsseiten 426 ist in der Wand jeweils ein Vorspannmechanismus 432 gehaltert. The plate-shaped body 420 comprises a front side 422, a rear side 424 facing away from it, and two longitudinal sides 426 between the front side 422 and the rear side 424, which each connect two end sides 428. A pre-tensioning mechanism 432 is mounted in the wall on each of the long sides 426.
In der Mitte zwischen den beiden Vorspannmechanismen 426 sind senkrecht zur Bewegungsrichtung Rv des Vorspannmechanismus 432 voneinander entfernte Anschlagselemente 434 vorgesehen, gegen die die Sensorelemente 30 geklemmt werden. Die Bewegungsrichtung Rv ist in Figur 22C gezeigt. In the center between the two preloading mechanisms 426, stop elements 434 are provided, spaced apart perpendicular to the direction of movement Rv of the preloading mechanism 432, against which the sensor elements 30 are clamped. The direction of movement Rv is shown in Figure 22C.
Insbesondere sind die Anschlagselemente 434 als Vorsprünge in Form von Längsstegen ausgeführt, die jeweils eine Erstreckungsrichtung aufweisen, die senkrecht zur Bewegungsrichtung Rv des Vorspannmechanismus 432 ist. In particular, the stop elements 434 are designed as projections in the form of longitudinal webs, each having an extension direction that is perpendicular to the direction of movement R v of the pretensioning mechanism 432.
Wie in Figur 21A zu erkennen ist, sitzt der Vorspannmechanismus 432 in seiner Bewegungsrichtung gesehen mittig zwischen den Anschlagelementen 434. As can be seen in Figure 21A, the pretensioning mechanism 432 is located centrally between the stop elements 434, as seen in its direction of movement.
Insbesondere können zumindest die beiden Anschlagselement 434 jeweils einstückig in den Sensorelementhalter 28 übergehen. In particular, at least the two stop elements 434 can each merge integrally into the sensor element holder 28.
Ferner weist der plattenförmige Körper 420 an seiner Vorderseite 422 durch Vertiefungen gebildete Aufnahmen 436 für die Sensorelemente 26 auf. Gegenüber einem Boden 438 der Vertiefung stehen die Anschlagselemente 434 vor. Furthermore, the plate-shaped body 420 has recesses 436 formed by recesses on its front side 422 for the sensor elements 26. The stop elements 434 protrude from a bottom 438 of the recess.
Die Aufnahmen 436 sind insbesondere eine senkrecht zur Bewegungsrichtung Rv des Vorspannmechanismus 432 verlaufende, durchgehende Vertiefungen. The receptacles 436 are, in particular, a continuous recess extending perpendicular to the direction of movement R v of the pretensioning mechanism 432.
Jeder Vorspannmechanismus 432 ist dazu ausgebildet, seitlich in Richtung der beiden Abschlagselemente 434 zu wirken und somit ein in der Aufnahme 436 angeordnetes Sensorelement 26 seitlich gegen die Anschlagselement 434 verliersicher vorzuspannen. Each preloading mechanism 432 is designed to act laterally in the direction of the two knock-off elements 434 and thus to preload a sensor element 26 arranged in the receptacle 436 laterally against the stop element 434 in a captive manner.
Die Vorspannmechanismen 432 sind spiegelsymmetrisch zu einer Spiegelebene 437 ausgebildet, sodass auf jeder der an der Vorderseite 422 angrenzenden Längsseiten 426 ein Vorspannmechanismus 432 und eine zugeordnete Aufnahme 436 vorhanden ist, wobei die Spiegelebene 437 durch die Anschlagselemente 434 verläuft. Wie in Figur 21 B zu sehen ist, ist der Boden 438 jeder Vertiefung mit mehreren Absätzen 440 versehen, die jeweils einen nach oben zeigenden Kontaktabschnitt aufweisen. Die Kontaktabschnitte sind als ebene Flächen ausgeführt. Zwischen den Absätzen 440 erstrecken sich Rillen 444. The pretensioning mechanisms 432 are formed mirror-symmetrically to a mirror plane 437, so that a pretensioning mechanism 432 and an associated receptacle 436 are present on each of the longitudinal sides 426 adjacent to the front side 422, wherein the mirror plane 437 extends through the stop elements 434. As can be seen in Figure 21B, the bottom 438 of each recess is provided with a plurality of shoulders 440, each having an upwardly facing contact portion. The contact portions are designed as flat surfaces. Grooves 444 extend between the shoulders 440.
Genauer betrachtet umfasst die Vertiefung an ihren seitlichen Rändern jeweils einen als Absatz 440 ausgebildeten seitlichen Kontaktabschnitt 441 , auf dem das Sensorelement 26 randseitig flächig aufliegen kann. Zwischen den seitlichen Kontaktabschnitten 441 ist wenigstens ein, parallel zu den seitlichen Kontaktabschnitt 441 verlaufender mittiger Kontaktabschnitt 443 vorgesehen, auf dem das Sensorelement 26 ebenfalls aufliegt. More precisely, the recess comprises, at each of its lateral edges, a lateral contact section 441 formed as a shoulder 440, on which the sensor element 26 can rest flatly at the edge. Between the lateral contact sections 441, at least one central contact section 443 is provided, running parallel to the lateral contact section 441, on which the sensor element 26 also rests.
In einem gekoppelten Zustand von Sensorelement 26 und Sensorelementhalter 28 ist zwischen den benachbarten Kontaktabschnitten 441, 443 ein dazwischenliegender, luftgefüllter Reflexionskanal 445 (siehe Figuren 21A und 22A) gebildet. In a coupled state of sensor element 26 and sensor element holder 28, an intermediate, air-filled reflection channel 445 (see Figures 21A and 22A) is formed between the adjacent contact sections 441, 443.
Wie in den Figuren 21A, 22A und 25 besonders gut zu erkennen ist, bildet jedes Sensorelement 26 in jeder Aufnahme 436 jeweils zwei Reflexionskanäle 445 im Bereich der Rillen 444. Jeder Reflexionskanal 445 weist dabei eine Eintrittsöffnung 446, die mit einer ersten Stirnseite 428 korrespondiert, und eine Austrittsöffnung 447 auf, die mit der dazu entgegengesetzten zweiten Stirnseite 426 des Sensorelementhalters 28 korrespondiert. As can be seen particularly clearly in Figures 21A, 22A and 25, each sensor element 26 in each receptacle 436 forms two reflection channels 445 in the region of the grooves 444. Each reflection channel 445 has an inlet opening 446, which corresponds to a first end face 428, and an outlet opening 447, which corresponds to the opposite second end face 426 of the sensor element holder 28.
Nachfolgend wird der Vorspannmechanismus 432 näher erläutert. The preloading mechanism 432 is explained in more detail below.
Jedem Vorspannmechanismus 432 ist ein Klemmelement 448 zugeordnet.Each preloading mechanism 432 is associated with a clamping element 448.
Das Klemmelement 448 umfasst einen Führungsabschnitt 450 in Form eines Blocks, der in einer dazu passenden Aussparung 454 (siehe Figur 23) in einer der Längsseiten 426 eingelassen ist. Mit dem Führungsabschnitt 450 ist der Vorspannmechanismus 432 linear im plattenförmigen Körper 420 geführt. Dabei ist die Aussparung 454 in Bewegungsrichtung Rv des Vorspannmechanismus 432 länger als der Block, sodass sich dieser entlang der Bewegungsrichtung Rv des Vorspannmechanismus 432 linear führen lässt. The clamping element 448 comprises a guide section 450 in the form of a block, which is embedded in a matching recess 454 (see Figure 23) in one of the longitudinal sides 426. The guide section 450 guides the pretensioning mechanism 432 linearly in the plate-shaped body 420. The recess 454 is longer than the block in the direction of movement R v of the pretensioning mechanism 432, so that the block can be guided linearly along the direction of movement R v of the pretensioning mechanism 432.
Vom Führungsabschnitt 450 ragt ein Führungssteg 456 nach oben vor, der sich entlang der Bewegungsrichtung Rv des Vorspannmechanismus 432 erstreckt. Insbesondere gehen der Führungssteg 456 und der Führungsabschnitt 450 einstückig ineinander über. A guide web 456 projects upwards from the guide section 450 and extends along the direction of movement R v of the pretensioning mechanism 432 In particular, the guide web 456 and the guide section 450 merge into one another in one piece.
Wie in Figur 22C gezeigt ist, erstreckt sich der Führungssteg 456 durch die eine Ausnehmung im Sensorelementhalter bis zur jeweiligen Aufnahme 436 hindurch. As shown in Figure 22C, the guide web 456 extends through the one recess in the sensor element holder to the respective receptacle 436.
Der Führungssteg 456 weist eine, in Richtung Anschlagselement 434 ausgerichtete Kontaktnase 460 (siehe Figur 21 B) mit einem flachen stirnseitigen Ende auf, das jeweils an beiden Seiten abgeschrägte Flanken aufweist. Das flache Ende der Kontaktnase 460 drückt stirnseitig gegen das Sensorelement 26, um es in der Aufnahme 436 sicher einzuspannen. The guide web 456 has a contact nose 460 (see Figure 21B) oriented toward the stop element 434, with a flat front end that has beveled flanks on both sides. The flat end of the contact nose 460 presses against the front of the sensor element 26 to securely clamp it in the receptacle 436.
Zur Einstellung der Vorspannung ist dem Vorspannmechanismus 432 ferner eine Stellschraube 468 zugeordnet, die in eine Gewindebohrung 476 im plattenförmigen Körper 420 unterschiedlich tief eingedreht werden kann, um den Vorspannmechanismus 432 zu verschieben. To adjust the preload, the preload mechanism 432 is also assigned an adjusting screw 468, which can be screwed into a threaded bore 476 in the plate-shaped body 420 to different depths in order to move the preload mechanism 432.
Ferner ist in der einer vergrößerten Bohrung im Führungsabschnitt 450 im eine Feder 482 vorgesehen, welche die Stellschraube 468 und damit den Vorspannmechanismus 432 entgegen der Bewegungsrichtung Rv des Vorspannmechanismus 432 vorspannt. Furthermore, a spring 482 is provided in an enlarged bore in the guide section 450, which spring preloads the adjusting screw 468 and thus the preloading mechanism 432 against the direction of movement R v of the preloading mechanism 432.
Seitlich neben der Stellschraube 468 (siehe Figur 23) hat jedes Klemmelement 448 zwei seitliche Öffnungen 484 zur Aufnahme von Führungsstiften 486, die in dem plattenförmigen Körper 420 eingepresst sind und als Linearführungen dienen. To the side of the adjusting screw 468 (see Figure 23), each clamping element 448 has two lateral openings 484 for receiving guide pins 486, which are pressed into the plate-shaped body 420 and serve as linear guides.
Das Klemmelement 448 ist insbesondere aus einem weicheren Material (z.B. aus Kunststoff) gefertigt als der plattenförmige Körper 420, die Anschlagselemente 434 und das Sensorelement 26. The clamping element 448 is in particular made of a softer material (e.g., plastic) than the plate-shaped body 420, the stop elements 434, and the sensor element 26.
Darüber hinaus ist im plattenförmigen Körper 420 ein Durchgangsloch 491 (siehe Figur 23) vorgesehen. In addition, a through hole 491 (see Figure 23) is provided in the plate-shaped body 420.
Das Sensorelement 26 ist ein Kristallblock. Dieser besitzt eine im Wesentlichen rechteckige Grundform und weist eine Sensorelementrückseite 494 (siehe Figur 22A) sowie zwei daran angrenzende Seitenflächen 496 auf, die an der Oberfläche 30 des Sensorelements 26 abschließen. Zwischen der Oberfläche 30 des Sensorelements 26 und der Sensorelementrückseite 494 sind jeweils angeschrägte Stirnseiten 498 vorgesehen. The sensor element 26 is a crystal block. This has a substantially rectangular basic shape and has a sensor element back 494 (see Figure 22A) and two adjacent side surfaces 496, which terminate at the surface 30 of the sensor element 26. Between the Surface 30 of the sensor element 26 and the sensor element back 494 each have beveled end faces 498 provided.
Besonders bevorzugt beträgt der Winkel zwischen der Sensorelementrückseite 494 und der angeschrägten Stirnseite in etwa 45 Grad. Particularly preferably, the angle between the sensor element back 494 and the beveled front side is approximately 45 degrees.
In Figur 22A ist weiter gezeigt, dass der Kristallblock zum Einspannen in den Sensorelementhalter 28 mit seiner Sensorelementrückseite 494 auf die Kontaktabschnitte 441 und 443 gelegt wird. Eine Seitenfläche 496 des Kristallblocks liegt dabei an der Stirnseite der Kontaktnase 460 an. Ein Anziehen der Stellschraube 468 bewirkt einen linearen Vorschub des Klemmelements 448 in Richtung der Anschlagselemente 434, sodass der Kristallblock in der Aufnahme 436 zwischen dem Anschlagselement 434 und dem Klemmelement 448 eingespannt wird. Figure 22A further shows that the crystal block is placed with its sensor element backside 494 on the contact sections 441 and 443 for clamping into the sensor element holder 28. A side surface 496 of the crystal block rests against the end face of the contact nose 460. Tightening the adjusting screw 468 causes a linear advance of the clamping element 448 in the direction of the stop elements 434, so that the crystal block is clamped in the receptacle 436 between the stop element 434 and the clamping element 448.
Ferner ist, wie z.B. in Figur 21 B gezeigt, im Bereich um die Austrittsöffnung 447 und die Eintrittsöffnung 446 ein Einschnitt 500 im plattenförmigen Körper 420 vorgesehen, sodass die angeschrägten Stirnseiten 498 in Richtung der Rückseite 424 nicht vom Boden 438 bzw. der Aufnahme 436 bedeckt werden. In Folge dessen kann ein IR-Strahl frei und nahezu senkrecht auf die angeschrägte Stirnseite 498 auftreffen. Furthermore, as shown, for example, in Figure 21B, a notch 500 is provided in the plate-shaped body 420 in the area around the outlet opening 447 and the inlet opening 446, so that the beveled end faces 498 are not covered by the base 438 or the receptacle 436 in the direction of the rear side 424. As a result, an IR beam can impinge freely and almost perpendicularly on the beveled end face 498.
Der Sensorelementhalter 28 zusammen mit den darin aufgenommenen Sensorelementen 26 kann mit der Einweg-Fluidführungsbaugruppe 32 in Eingriff gebracht werden, insbesondere mit der Basisfläche 316 des blockförmigen Abschnitts 314. The sensor element holder 28 together with the sensor elements 26 accommodated therein can be engaged with the disposable fluid guide assembly 32, in particular with the base surface 316 of the block-shaped portion 314.
Der gekoppelte Zustand von Sensorelementhalter 28 mit dem darin aufgenommenen Sensorelement 26 und der Einweg-Fluidführungsbaugruppe 32 ist in Figur 24 gezeigt. The coupled state of sensor element holder 28 with the sensor element 26 accommodated therein and the disposable fluid guide assembly 32 is shown in Figure 24.
Dazu wird der Sensorelementhalter 28 mit seiner Vorderseite 422 auf den, die Interaktionsbahnen 318 umgebenen Abschnitt der Basisfläche 316 in flächige Anlage gebracht und über an der Vorderseite 422 des Sensorelementhalters 28 vorgesehene oberseitige Vertiefungen 502 (siehe Figur 21 B) zum blockförmigen Abschnitt 314 ausgerichtet, indem dessen hülsenförmige, vorstehende Ausrichtvorsprünge (siehe Figur 8) in die Vertiefungen 502 passgenau eindringen. Schrauben 600 ragen dann durch die zentralen Löcher der Ausrichtvorsprünge 322 und werden in Innengewinde im blockförmigen Abschnitt 314 eingedreht, um die Sensorelemente 26 gegen den blockförmigen Abschnitt 314 zu drücken und die vorher an dieser Seite offenen Interaktionskammern 24 zu schließen. For this purpose, the sensor element holder 28 is brought into planar contact with its front side 422 on the section of the base surface 316 surrounding the interaction paths 318 and is aligned with the block-shaped section 314 via upper recesses 502 (see Figure 21 B) provided on the front side 422 of the sensor element holder 28, in that its sleeve-shaped, protruding alignment projections (see Figure 8) penetrate precisely into the recesses 502. Screws 600 then protrude through the central holes of the Alignment projections 322 and are screwed into internal threads in the block-shaped section 314 in order to press the sensor elements 26 against the block-shaped section 314 and to close the interaction chambers 24 previously open on this side.
Um den Sensorelementhalter 28 verwechslungssicher und positionsgenau in der Einbaulage an der Einweg-Fluidführungsbaugruppe 32 anzubringen, sind z.B. ein Ausrichtvorsprung 322 und eine Vertiefung 502 im Durchmesser größer als die anderen. In order to attach the sensor element holder 28 to the disposable fluid guide assembly 32 in a manner that is secure from confusion and precisely positioned in the installation position, an alignment projection 322 and a recess 502, for example, are larger in diameter than the others.
Der an der Einweg-Fluidführungsbaugruppe 32 befestigte Sensorelementhalter 28 mit dem darin aufgenommenen Sensorelement 26 kann sodann mit der Optikeinheit 34 der Proteindefektdiagnosevorrichtung 10 gekoppelt werden. Dazu ist der Sensorelementhalter 28 mit dem darin aufgenommenen Sensorelement 26 im Strahlengang 42 auszurichten, um ein IR- Spektrum von der Oberfläche aufzunehmen. Das Ausrichten erfolgt durch die bereits angesprochene Zentriereinheit 56, die nachfolgend näher erläutert wird. The sensor element holder 28, which is attached to the disposable fluid guide assembly 32 and contains the sensor element 26, can then be coupled to the optical unit 34 of the protein defect diagnostic device 10. For this purpose, the sensor element holder 28, with the sensor element 26 contained therein, must be aligned in the beam path 42 in order to record an IR spectrum from the surface. Alignment is performed by the previously mentioned centering unit 56, which is explained in more detail below.
Damit der Sensorelementhalter 28 mit der Zentriereinheit 56 interagieren kann, ist der Sensorelementhalter 28 mit einer unterseitigen Ausrichtungsgeometrie in Form eines Langlochs 606 und eines Rundlochs 608 versehen, auf die nachfolgend anhand der Figuren 26 - 30 genauer eingegangen wird. In order for the sensor element holder 28 to interact with the centering unit 56, the sensor element holder 28 is provided with an underside alignment geometry in the form of an elongated hole 606 and a round hole 608, which will be discussed in more detail below with reference to Figures 26 - 30.
Die Zentriereinheit 56 weist eine Kontaktseite in Form des Bodens 616 (siehe Figur 27) auf, die mit dem Sensorelementhalter 28 reversibel koppelbar ist und auf welcher der Sensorelementhalter 28 mit seiner Rückseite 424 flächig aufliegt. Dies ist beispielhaft in den Figuren 26 und 27 gezeigt. The centering unit 56 has a contact side in the form of the base 616 (see Figure 27), which can be reversibly coupled to the sensor element holder 28 and on which the sensor element holder 28 rests flatly with its rear side 424. This is shown by way of example in Figures 26 and 27.
Ferner ist in den Figuren 26 und 27 gut zu erkennen, dass die Zentriereinheit 56 die Form eines Behälters 612 aufweist. Vorzugsweise ist der Behälter 612 aus einem wärmeleitenden Material gefertigt, bevorzugt aus einem metallischen Werkstoff oder einer Legierung. Furthermore, it can be clearly seen in Figures 26 and 27 that the centering unit 56 has the shape of a container 612. Preferably, the container 612 is made of a heat-conducting material, preferably a metallic material or an alloy.
Der Begriff „Behälter“ soll im Zusammenhang mit der Aufnahme eines Teiles der Einweg-Fluidführungsbaugruppe 32 mitsamt Sensorelementhalter 28 und Sensorelement 26 bedeuten, dass hier eine Aufnahme für diese Teile ausgebildet ist, um von mehreren Seiten aus eine Wärmezuführung oder Wärmeabfuhr zu ermöglichen. Das erfordert keinen geschlossenen oder fluiddichten Behälter, sondern einen Boden 616 und eine oder mehrere Seitenwände 618 zur Wärmeübertragung. Optional können Boden 616 und Seitenwand oder Seitenwände 618 auch in Kontakt mit dem Sensorelementhalter 28 und der Einweg-Fluidführungsbaugruppe 32 stehen. Wenn der blockförmige Abschnitt 314 aber von allen Seiten vom Behälter 612 umgeben ist, ist die Wärmeübertragung maximiert. The term “container” in connection with the accommodation of a part of the disposable fluid guide assembly 32 together with the sensor element holder 28 and sensor element 26 is intended to mean that a receptacle for these parts is designed here in order to supply heat or To enable heat dissipation. This does not require a closed or fluid-tight container, but rather a bottom 616 and one or more side walls 618 for heat transfer. Optionally, the bottom 616 and side wall(s) 618 can also be in contact with the sensor element holder 28 and the one-way fluid guide assembly 32. However, if the block-shaped section 314 is surrounded on all sides by the container 612, heat transfer is maximized.
In dem Behälter 612 ist eine zentrale Ausnehmung 614 vorgesehen, die von einem Boden 616, einer dem Boden 616 entgegengesetzten Behälteröffnung und vier Seitenwänden 618 definiert ist. A central recess 614 is provided in the container 612, which is defined by a bottom 616, a container opening opposite the bottom 616 and four side walls 618.
Der Boden 616 ist geschlossen, rahmenartig von den vier Seitenwänden 618 umgeben. The floor 616 is closed, surrounded by the four side walls 618 in a frame-like manner.
Bevorzugt entspricht die Form der zentralen Ausnehmung 614 der Form des Querschnitts des blockförmigen Abschnitts 314 und/oder des Sensorelementhalters 28, um diese ohne großen seitlichen Spalt aufzunehmen. Im vorliegenden Fall weist die zentrale Ausnehmung 614 daher eine rechteckige Grundform auf. Preferably, the shape of the central recess 614 corresponds to the shape of the cross section of the block-shaped portion 314 and/or the sensor element holder 28 in order to accommodate them without a large lateral gap. In the present case, the central recess 614 therefore has a rectangular basic shape.
Wie in Figur 27 gezeigt ist, kann der Sensorelementhalter 28, der mit dem Sensorelement 26 bestückt ist, zusammen mit dem blockartige Abschnitt 314 in die zentrale Ausnehmung 614 eingebracht werden, sodass die Rückseite 424 auf dem Boden 616 flächig aufliegt. Dabei bildet der Boden 616 die Kontaktseite der Zentriereinheit 56. As shown in Figure 27, the sensor element holder 28, which is equipped with the sensor element 26, can be inserted into the central recess 614 together with the block-like section 314, so that the rear side 424 rests flat on the base 616. The base 616 forms the contact side of the centering unit 56.
Um den Sensorelementhalter 28 im Strahlengang 42 auszurichten, weist die Zentriereinheit 56 zwei Zentrierelemente auf. Diese sind näher in den Figuren 28 und 29 erläutert. To align the sensor element holder 28 in the beam path 42, the centering unit 56 has two centering elements. These are explained in more detail in Figures 28 and 29.
Die Zentrierelemente sind als einfedernd gelagerte Führungsstifte 622 ausgestaltet, die in je einem zugeordneten Durchgangsloch 624 im Boden 616 des Behälters 612 geführt sind. The centering elements are designed as spring-loaded guide pins 622, each of which is guided in an associated through hole 624 in the bottom 616 of the container 612.
Wie in Figur 28 gezeigt ist, sind die Führungsstifte 622 nicht im Behälter 612, sondern in einem Basisblock 626 verankert, der unterhalb des Behälters 612 angeordnet ist und diesen abstützt. Der Basisblock 626 weist ein im Wesentlichen U-förmiges Profil auf, mit zwei Füßen 625 und einer Ablagefläche 627, auf welcher der Behälter 612 befestigt werden kann. In der Ablagefläche 627 sind auch die Führungsstifte 622 verankert. Der Basisblock 626 kann bspw. über seine beiden Füße 625 an einer Basisplatte (hier nicht gezeigt) befestigt werden. As shown in Figure 28, the guide pins 622 are not anchored in the container 612, but in a base block 626 which is arranged below the container 612 and supports it. The base block 626 has a substantially U-shaped profile, with two feet 625 and a support surface 627 on which the container 612 can be mounted. The guide pins 622 are also anchored in the support surface 627. The base block 626 can, for example, be attached to a base plate (not shown here) via its two feet 625.
Jeder der beiden Führungsstifte 622 weist ein konisches Ende 628 auf, das vom Basisblock 626 abgewandt ist und in die zentrale Ausnehmung 614 des Behälters 612 ragt. Each of the two guide pins 622 has a conical end 628 which faces away from the base block 626 and projects into the central recess 614 of the container 612.
An das konische Ende 628 schließt sich ein Schaft 630 (siehe Figur 27) an, der sich durch das Durchgangsloch 624 im Boden 616 des Behälters 612 seitlich passgenau erstreckt und in einer Zentrierausnehmung auf der Anlagefläche des Basisblocks 626 endet und in dieser verankert ist. Alternativ hierzu können die Führungsstifte 622 auch im gesamten Bereich in dem sie in den Sensorelementhalter 28 ragen, konisch ausgebildet sein. Adjoining the conical end 628 is a shaft 630 (see Figure 27), which extends laterally through the through-hole 624 in the bottom 616 of the container 612 and terminates in a centering recess on the contact surface of the base block 626, where it is anchored. Alternatively, the guide pins 622 can also be conical over the entire area in which they extend into the sensor element holder 28.
Der Zentrierausnehmung ist ein Vorspannmechanismus 634 mit Federn 642 zugeordnet, um die Führungsstifte 622 axial federnd nach oben vorzuspannen. Zur Aufnahme der Federn 642 haben die Führungsstifte 622 einen verbreiterten Schaftabschnitt, der im Basisblock 626 gelagert ist. A preloading mechanism 634 with springs 642 is assigned to the centering recess to axially spring-load the guide pins 622 upward. To accommodate the springs 642, the guide pins 622 have a widened shaft section that is mounted in the base block 626.
Die Führungsstifte 622 können in axialer Richtung soweit einfedern, dass die Rückseite 424 des Sensorelementhalters 28 am Boden 616 anschlägt. The guide pins 622 can deflect in the axial direction to such an extent that the rear side 424 of the sensor element holder 28 strikes the bottom 616.
Das Zentrieren über die Zentriereinheit 56 kann wie folgt durchgeführt werden (siehe Figur 27). Der Sensorelementhalter 28 wird zunächst an der Einweg- Fluidführungsbaugruppe 32 befestigt und kann anschließend mit der Rückseite 424 voran in die zentrale Ausnehmung 614 eingebracht werden, wobei ein Führungsstift 622 in das Langloch 606 und ein Führungsstift 622 in das Rundloch 608 eingreift. Damit ist der Sensorelementhalter 28 in der x-y-Ebene ausgerichtet. Für die Ausrichtung entlang der z-Achse und senkrecht zur z-Achse wird der Sensorelementhalter 28 weiter in Richtung Boden 616 gedrückt, wobei die Führungsstifte 622 nachgeben und den Sensorelementhalter 28 bis auf den Boden 616 führen, wo dieser mit seiner Rückseite 424 in Anlage kommt. Damit ist der Sensorelementhalter 28 in der z-Achse und senkrecht hierzu ausgerichtet. Das Langloch 606 weist eine ovale Kontur auf bzw. ist angeschrägt ausgeführt, sodass der Führungsstift 622 besser eingreifen kann. Centering via the centering unit 56 can be carried out as follows (see Figure 27). The sensor element holder 28 is first attached to the disposable fluid guide assembly 32 and can then be inserted with the rear side 424 first into the central recess 614, with a guide pin 622 engaging in the elongated hole 606 and a guide pin 622 engaging in the round hole 608. The sensor element holder 28 is thus aligned in the xy plane. For alignment along the z-axis and perpendicular to the z-axis, the sensor element holder 28 is pressed further towards the base 616, with the guide pins 622 yielding and guiding the sensor element holder 28 down to the base 616, where it comes into contact with its rear side 424. The sensor element holder 28 is thus aligned in the z-axis and perpendicular to it. The elongated hole 606 has an oval contour or is bevelled so that the guide pin 622 can engage better.
Ferner ist der Behälter 612 mit zwei Strahlengangschächten 645 (siehe Figuren 27 und 28) versehen, die sich durch zwei Seitenwände 618 erstrecken, einander gegenüberliegend angeordnet sind und in die zentrale Ausnehmung 614 münden. Furthermore, the container 612 is provided with two beam path shafts 645 (see Figures 27 and 28) which extend through two side walls 618, are arranged opposite each other and open into the central recess 614.
Konsequenterweise sind die unterseitige Ausrichtungsgeometrie und die Zentrierelemente derart auf einander abgestimmt, dass die Eintrittsöffnung 446 und die Austrittsöffnung 447 jeweils in Richtung einer der beiden Strahlengangschächte 645 zeigen. Consequently, the underside alignment geometry and the centering elements are coordinated with each other in such a way that the inlet opening 446 and the outlet opening 447 each point in the direction of one of the two beam path shafts 645.
Ferner münden die Strahlengangschächte 645 jeweils mit ihrem, der Ausnehmung 614 abgewandten Ende am Basisblock 626, wobei im Basisblock 626 ebenfalls zu den Strahlengangschächten 645 im Behälter 612 korrespondierende Strahlengangschächte 645 vorgesehen sind, die sich an diese anschließen. Diese erstrecken sich ebenfalls im Wesentlichen vollständig durch den Basisblock 626. Die Strahlengangschächte 645 sind dazu eingerichtet, den Strahlengang 42 aufzunehmen und von der Optikeinheit 34, die üblicherweise unterhalb des Basisblocks 626 angeordnet ist, über die Strahlengangschächte 645 in die Ausnehmung 614, in das Sensorelement 26 und wieder hinaus zu führen. Furthermore, the beam path shafts 645 each terminate at the base block 626 with their end facing away from the recess 614, wherein the base block 626 also contains beam path shafts 645 corresponding to and adjoining the beam path shafts 645 in the container 612. These also extend essentially completely through the base block 626. The beam path shafts 645 are configured to receive the beam path 42 and to guide it from the optical unit 34, which is typically arranged below the base block 626, via the beam path shafts 645 into the recess 614, into the sensor element 26, and out again.
Üblicherweise erstrecken sich die beiden Strahlengangschächte 645 in einem 45° Winkel zu einer Ebene, in welcher der Boden 616 des Behälters 612 liegt, sodass der Strahlengang einen rechten Winkel zu der angeschrägten Stirnseite 498 aufweist. Typically, the two beam path shafts 645 extend at a 45° angle to a plane in which the bottom 616 of the container 612 lies, so that the beam path has a right angle to the beveled end face 498.
Ferner kann eine Leckageschutzeinheit (hier nicht gezeigt) vorgesehen sein, mit einem, den Behälter 612 wenigstens teilweise, vorzugsweise vollständig umlaufenden Auffangbecken (hier nicht gezeigt) und einem Sensor (hier nicht gezeigt) zur Erfassung von Fluid im Auffangbecken, der mit der Steuerung 48 verbunden ist, die so ausgebildet ist, dass sie bei Fluidaustritt ein Signal ausgibt. Furthermore, a leakage protection unit (not shown here) can be provided, with a collecting basin (not shown here) that at least partially, preferably completely, surrounds the container 612 and a sensor (not shown here) for detecting fluid in the collecting basin, which sensor is connected to the controller 48, which is designed to output a signal when fluid escapes.
Ferner weist der Behälter 612 (siehe Figur 30) zwei Medienanschlussblöcke 646 auf, die jeweils in einer separaten Aufnahmeöffnung 648 im Behälter 612 aufgenommen sind. Die Medienanschlussblöcke 646 dienen wie gesagt dazu, die Konditionierungsfluid führenden Kanäle in der Einweg- Fluidführungsbaugruppe 32 mit den Vorratsbehältern 94 und den Entsorgungsbehältern 174 schnell und sicher reversibel zu koppeln. Furthermore, the container 612 (see Figure 30) has two media connection blocks 646, each of which is accommodated in a separate receiving opening 648 in the container 612. The media connection blocks 646 serve, as mentioned, to quickly and safely reversibly couple the conditioning fluid-carrying channels in the disposable fluid guide assembly 32 to the storage containers 94 and the disposal containers 174.
Die Aufnahmeöffnungen 648 für die Medienanschlussblöcke 646 haben eine längliche, kastenförmige Form und sind an zwei entgegengesetzten Seiten des Behälters 612 vorgesehen. Auf die beiden Medienanschlussblöcke 646 wird weiter unten in der Beschreibung genauer eingegangen. The receiving openings 648 for the media connection blocks 646 have an elongated, box-like shape and are provided on two opposite sides of the container 612. The two media connection blocks 646 will be discussed in more detail below in the description.
Ferner weist der Behälter 612 zwei Aufnahmeöffnungen 650 für Sensorelementblöcke 652 auf, wie in Figur 30 gezeigt ist. Furthermore, the container 612 has two receiving openings 650 for sensor element blocks 652, as shown in Figure 30.
Die Aufnahmeöffnungen 650 für Sensorelementblöcke 652 haben eine längliche, kastenförmige Form und sind an entgegengesetzten Seiten der Ausnehmung 614 vorgesehen. Insbesondere ist jeweils eine Aufnahmeöffnung 650 für Sensorelementblöcke 652 zwischen einer Aufnahmeöffnung 648 für Medienanschlussblöcke 646 und der zentralen Ausnehmung 614 angeordnet. The receiving openings 650 for sensor element blocks 652 have an elongated, box-like shape and are provided on opposite sides of the recess 614. In particular, a receiving opening 650 for sensor element blocks 652 is arranged between a receiving opening 648 for media connection blocks 646 and the central recess 614.
Insbesondere kann es sich bei den beiden Sensorelementblöcken 652 jeweils um Detektionseinheiten 653 handeln, die mit optischen Sensoren 651 ausgerüstet sind. In particular, the two sensor element blocks 652 may each be detection units 653 equipped with optical sensors 651.
Die Detektionseinheiten 653 sind dazu eingerichtet, angrenzend an die Enden 66, 70 der Interaktionskammer 24 den Fluidstrom kontaktlos zu überwachen. The detection units 653 are configured to contactlessly monitor the fluid flow adjacent to the ends 66, 70 of the interaction chamber 24.
Beispielsweise kann es sich bei der Detektionseinheit 653 um eine Quelle für die Erzeugung von Strahlung mit bestimmten Wellenlängen handeln, mit der die Fluidkanäle der Einweg-Fluidführungsbaugruppe 32 bestrahlt werden können, oder es handelt sich um einen Detektor 684, der Strahlung mit bestimmten Wellenlängen detektieren kann. For example, the detection unit 653 may be a source for generating radiation with specific wavelengths with which the fluid channels of the disposable fluid guide assembly 32 can be irradiated, or it may be a detector 684 that can detect radiation with specific wavelengths.
Auf der, der Ausnehmung 614 abgewandten Seite einer der beiden Ausnahmeöffnungen 650 ist jeweils ein Kabelschacht 654 vorgesehen, der sich bis zur Außenkontur des Behälters 612 erstrecken und diesen mit der Ausnahmeöffnung 650 verbindet. In den Kabelschächten 654 können Kabel verlegt sein, um die Sensorelementblöcke 652 an die Ansteuereinheit 46, insbesondere die Auswerteeinheit 50 und die Steuerung 48 signalübertragend anzuschließen. Ferner werden die beiden Aufnahmeöffnungen 650 jeweils auf einer der Aufnahmeöffnungen 648 zugewandten Seite von einer Wandung 656begrenzt, sodass die Sensorelementblöcke 652 sicher positioniert aufgenommen sind. On the side of each of the two recess openings 650 facing away from the recess 614, a cable duct 654 is provided, which extends to the outer contour of the container 612 and connects it to the recess opening 650. Cables can be laid in the cable ducts 654 in order to connect the sensor element blocks 652 to the control unit 46, in particular the evaluation unit 50 and the controller 48, in a signal-transmitting manner. Furthermore, the two receiving openings 650 are each delimited by a wall 656 on a side facing the receiving openings 648, so that the sensor element blocks 652 are received in a securely positioned manner.
Darüber ist am Boden 616 des Behälters 612 ein gegenüber dem Boden 616 vorstehendes, axial vorgespanntes und einfedernd gelagertes Thermosensorelement 660 (siehe Figur 31) angeordnet. Above this, on the bottom 616 of the container 612, a thermal sensor element 660 is arranged which projects relative to the bottom 616, is axially prestressed and resiliently mounted (see Figure 31).
Das Thermosensorelement 660 erstreckt sich im gekoppelten Zustand in das Durchgangsloch 491 im Sensorelementhalter 28, um die Temperatur der Sensorelementrückseite 494 des Sensorelements 26 zu erfassen. The thermal sensor element 660 extends in the coupled state into the through hole 491 in the sensor element holder 28 to detect the temperature of the sensor element backside 494 of the sensor element 26.
Nachfolgend werden die Medienanschlussblöcke 646 anhand der Figuren 32 bis 34 genauer erläutert. The media connection blocks 646 are explained in more detail below using Figures 32 to 34.
Jeder Medienanschlussblock 646 weist jeweils ein blockförmiges Gehäuse 686 auf, mit einer Oberseite 688 und einer entgegengesetzt davon angeordneten Unterseite 690. Each media connection block 646 has a block-shaped housing 686 with a top side 688 and a bottom side 690 arranged opposite thereto.
Zwischen der Oberseite 688 und der Unterseite 690 erstrecken sich an den entgegengesetzten Enden jeweils Stirnseiten 692, die jeweils über zwei Längsseiten 694 miteinander verbunden sind. Between the top side 688 and the bottom side 690, end faces 692 extend at the opposite ends, which are each connected to one another via two longitudinal sides 694.
Der Medienanschlussblock 646 ist mit der Unterseite 690 in die Aufnahmeöffnung 648 voran aufgenommen, sodass die Oberseite 688 freiliegt. The media connection block 646 is received with the bottom 690 first in the receiving opening 648 so that the top 688 is exposed.
Auf der Oberseite 688 sind mehrere erste Medienzuflussöffnungen 698 vorgesehen, von denen nur einige mit Bezugszeichen versehen sind, sowie mehrere zweite Medienzuflussöffnungen 700, wobei die mehreren ersten Medienzuflussöffnungen 698 der einen Längsseite 694 und die mehreren zweiten Medienzuflussöffnungen 700 der anderen Längsseite 694 zugeordnet sind. Genauer betrachtet liegen die mehreren ersten Medienzuflussöffnungen 698 und die mehreren zweiten Medienzuflussöffnungen 700 jeweils auf einer geraden Linie. On the upper side 688, a plurality of first media inflow openings 698 are provided, only some of which are provided with reference numerals, as well as a plurality of second media inflow openings 700, wherein the plurality of first media inflow openings 698 are assigned to one longitudinal side 694 and the plurality of second media inflow openings 700 are assigned to the other longitudinal side 694. In more detail, the plurality of first media inflow openings 698 and the plurality of second media inflow openings 700 each lie on a straight line.
Die jeweils in einer Reihe angeordneten ersten Medienzuflussöffnungen 698 und die zweiten Medienzuflussöffnungen 700 der Oberseite 688 sind dazu eingerichtet, an die Mediensteigleitungen 414 der Einweg- Fluidführungsbaugruppe 32 reversibel angekoppelt zu werden. Die ersten Medienzuflussöffnungen 698 sind jeweils mit Öffnungen 698‘ auf einer Längsseite 694 und die zweiten Medienzuflussöffnungen 700 jeweils mit Öffnungen 700‘ auf der anderen Längsseite 694 über L-förmige Medienkanalabschnitte 702 fluidisch verbunden sind (siehe insbesondere Figur 34). The first media inflow openings 698 and the second media inflow openings 700 of the upper side 688, each arranged in a row, are designed to be reversibly coupled to the media risers 414 of the disposable fluid guide assembly 32. The first media inflow openings 698 are each fluidically connected to openings 698' on one longitudinal side 694 and the second media inflow openings 700 are each fluidically connected to openings 700' on the other longitudinal side 694 via L-shaped media channel sections 702 (see in particular Figure 34).
Die ersten Öffnungen 698‘ und die zweiten Öffnungen 700‘ an den Längsseiten 694 sind dazu eingerichtet, an die ersten oder zweiten Fluidleitungen 100, 128 der ersten und zweiten Mediendosiereinheiten 16, 18 reversibel angekoppelt zu werden, wobei im gekoppelten Zustand eine fluidische Verbindung vorliegt. The first openings 698' and the second openings 700' on the longitudinal sides 694 are designed to be reversibly coupled to the first or second fluid lines 100, 128 of the first and second media dosing units 16, 18, wherein a fluidic connection is present in the coupled state.
Vorliegend sind auf der Oberseite 688 und auf einer Längsseite 694 jeweils acht erste Medienzuflussöffnungen 698 und drei zweite Medienzuflussöffnungen 700 vorgesehen. Selbstverständlich kann die Anzahl variiert werden. In the present case, eight first media inflow openings 698 and three second media inflow openings 700 are provided on the top side 688 and on a longitudinal side 694. Of course, the number can be varied.
Ferner kann die Oberseite 688 über einen Spülfluidanschluss 704 verfügen, der über einen L-förmigen Spülfluidkanalabschnitt 706 mit einem Spülfluidanschluss 704‘ an der Längsseite 694 fluidisch verbunden ist. Furthermore, the upper side 688 can have a flushing fluid connection 704 which is fluidically connected to a flushing fluid connection 704' on the longitudinal side 694 via an L-shaped flushing fluid channel section 706.
Ferner sind zwei Entsorgungskanalanschlüsse 708 an der Oberseite 688 vorgesehen, die jeweils über einen L-förmigen Entsorgungskanalabschnitt 710 zu einem Entsorgungskanalanschluss 708‘ an den Längsseiten 694 fluidisch verbunden sind. Furthermore, two disposal channel connections 708 are provided on the upper side 688, which are each fluidically connected via an L-shaped disposal channel section 710 to a disposal channel connection 708' on the longitudinal sides 694.
Vorteilhafterweise kann der eben beschriebene Medienanschlussblock 646 sowohl für die linke Seite der Einweg-Fluidführungsbaugruppe 32, als auch für die rechte Seite der Einweg-Fluidführungsbaugruppe 32 verwendet werden, da in einem einzigen Bauteil zwei verschiedene Strömungswege durch die mehreren ersten und zweiten Medienzuflussöffnungen 698, 700 gegeben sind. Mit anderen Worten koppelt je nach Anwendungszweck entweder die ersten Medienzuflussöffnungen 698 oder die zweite Medienzuflussöffnungen 700 an die Mediensteigleitungen 414 der Einweg-Fluidführungsbaugruppe 32 und an die Fluidleitungen 100, 128 der ersten und zweiten Mediendosiereinheiten 16, 18. Advantageously, the media connection block 646 just described can be used for both the left side of the disposable fluid guide assembly 32 and the right side of the disposable fluid guide assembly 32, since two different flow paths through the plurality of first and second media inflow openings 698, 700 are provided in a single component. In other words, depending on the application, either the first media inflow openings 698 or the second media inflow openings 700 couple to the media risers 414 of the disposable fluid guide assembly 32 and to the fluid lines 100, 128 of the first and second media dosing units 16, 18.
Ferner ist auf der Oberseite 688 (siehe Figur 33) ein Dichtelement 712 in Form einer flächigen, elastischen Membran vorgesehen, die eine Vielzahl von Ausnehmungen aufweist, die mit den darunterliegenden Medienzuflussöffnungen 698, 700 auf der Oberseite 688 korrespondieren. Das Dichtelement 712 ist dazu ausgelegt, im gekoppelten Zustand mit den Mediensteigleitungen 414 der Einweg-Fluidführungsbaugruppe 32 die fluidische Verbindung abzudichten, indem das Dichtelement 712 flächig zwischen der Oberseite 696 und der Unterseite 274 des Unterteils 268 geklemmt und elastisch deformiert wird. Furthermore, on the upper side 688 (see Figure 33) a sealing element 712 in the form of a flat, elastic membrane is provided, which has a plurality of recesses which are connected to the underlying media inlet openings 698, 700 on the upper side 688. The sealing element 712 is designed to seal the fluidic connection in the coupled state with the media risers 414 of the disposable fluid guide assembly 32 by clamping the sealing element 712 flatly between the upper side 696 and the underside 274 of the lower part 268 and elastically deforming it.
Ferner weist der Medienanschlussblock 646 an seiner Oberseite 688 Ausrichtungsgeometrien 718 auf, die mit Gegenausrichtungsgeometrien 720 (siehe Figur 36) an der Einweg-Fluidführungsbaugruppe 32 in Eingriff bringbar sind, um sich zu der Einweg-Fluidführungsbaugruppe 32 auszurichten. Furthermore, the media connection block 646 has alignment geometries 718 on its top side 688, which can be engaged with counter-alignment geometries 720 (see Figure 36) on the one-way fluid guide assembly 32 in order to align with the one-way fluid guide assembly 32.
Bei den Ausrichtungs- und Gegenausrichtungsgeometrien 718, 720 kann es sich bspw. um korrespondierende Stifte und Öffnungen handeln, die jeweils beim Koppeln ineinandergreifen. The alignment and counter-alignment geometries 718, 720 may, for example, be corresponding pins and openings that each engage with each other during coupling.
Der Medienanschlussblock 646 ist an seinen beiden entgegengesetzten Enden an der Unterseite 690 jeweils mit einem Ankerstift 722 ausgestattet, mit welchem im Bereich der Aufnahmeöffnung 648 in korrespondierende Löcher mit Übermass aufgenommen ist. The media connection block 646 is equipped at its two opposite ends on the underside 690 with an anchor pin 722, with which it is received with an oversize in corresponding holes in the area of the receiving opening 648.
Optional kann den Ankerstiften 722 ein in der Aufnahmeöffnung 648 vorgesehener Rastmechanismus zugeordnet sein, sodass die Aufnahmeöffnungen 648 mit den Medienanschlussblöcken 646 reversibel koppelbar sind. Dadurch können die Medienanschlussblöcke 646 einfach aus den Aufnahmeöffnungen 648 herausgenommen und gereinigt werden. Optionally, the anchor pins 722 can be assigned a locking mechanism provided in the receiving opening 648, so that the receiving openings 648 can be reversibly coupled to the media connection blocks 646. This allows the media connection blocks 646 to be easily removed from the receiving openings 648 and cleaned.
Ferner sind die Medienanschlussblöcke 646 zur Rückseite 424 des Sensorelementhalters 28 einfederbar und/oder in mehrere Raumrichtungen kippbar und insbesondere federnd nachgiebig gelagert. Furthermore, the media connection blocks 646 can be deflected towards the rear side 424 of the sensor element holder 28 and/or tilted in several spatial directions and are in particular resiliently mounted.
Die federnde Lagerung wird durch ein erstes Paar Federn 724 erreicht, welche die Unterseite 690 gegen die Oberseite der zugeordneten Aufnahmeöffnung 648 abstützen. The resilient mounting is achieved by a first pair of springs 724, which support the underside 690 against the top of the associated receiving opening 648.
Darüber hinaus sind mehrere zweite Federn 726 vorgesehen, insbesondere zwischen dem ersten Paar Federn 724. Die mehreren zweiten Federn 726 sind ebenfalls der Unterseite 690 zugeordnet, erstrecken sich aber fast vollständig in das blockförmige Gehäuse 686 hinein. Dadurch ragt nur ein Abschnitt der Gruppe zweiter Federn 726 aus der Unterseite 690 hervor. Über die Federn 724, 726 wird eine kardanische Aufhängung nachempfunden. In addition, a plurality of second springs 726 are provided, in particular between the first pair of springs 724. The plurality of second springs 726 are also associated with the underside 690, but extend almost completely into the block-shaped housing 686. As a result, only a portion of the A group of second springs 726 protrudes from the underside 690. The springs 724 and 726 simulate a cardanic suspension.
Nachfolgend wird im Detail auf die Temperiereinheit 58 eingegangen. Diese ist besonders gut in Figur 31 zu erkennen. The following section discusses the temperature control unit 58 in detail. This is particularly clearly visible in Figure 31.
Die Temperiereinheit 58 umfasst das Temperierelement 254, das mit der Rückseite 424 des Sensorelementhalters 28 in Flächenkontakt gebracht werden kann. Die Temperiereinheit 58 ist dazu eingerichtet, das Sensorelement 26 in einem gekoppelten Zustand von Sensorelementhalter 28, Sensorelement 26 und Temperierelement 254 auf eine vorbestimmte Temperatur zu bringen. The temperature control unit 58 comprises the temperature control element 254, which can be brought into surface contact with the rear side 424 of the sensor element holder 28. The temperature control unit 58 is configured to bring the sensor element 26 to a predetermined temperature in a coupled state of the sensor element holder 28, the sensor element 26, and the temperature control element 254.
Bei der vorbestimmten Temperatur handelt es sich bevorzugt um Raumtemperatur. Unter Raumtemperatur wird eine Temperatur zwischen 17°C und 26°C verstanden. The predetermined temperature is preferably room temperature. Room temperature is defined as a temperature between 17°C and 26°C.
Besonders bevorzugt ist, wie im vorliegenden Fall gezeigt, der der ganze oder Abschnitte des Behälters 612 das Temperierelement 254 gestaltet. Hierdurch kann eine besonders kompakte Bauweise der Proteindefektdiagnosevorrichtung 10 erreicht werden. Particularly preferred, as shown in the present case, is the entire container 612 or sections of it forming the temperature control element 254. This allows a particularly compact design of the protein defect diagnostic device 10 to be achieved.
Im gekoppelten Zustand zwischen der Einweg-Fluidführungsbaugruppe 32 und dem Temperierelement 254 kann die Interaktionskammer 24 zusammen mit dem Sensorelementhalter 28 und dem Sensorelement 26 in der Ausnehmung 614 aufgenommen werden, sodass die Rückseite 424 des Sensorelementhalters 28 auf dem Boden 616 des Behälters 612 aufliegt, insbesondere wobei die Seitenwände 618 der Einweg-Fluidführungsbaugruppe 32 und/oder des Sensorelementhalters 28 an Seitenwänden 618 des Behälters 612 anliegen oder nur minimal entfernt von ihr liegen. In the coupled state between the disposable fluid guide assembly 32 and the temperature control element 254, the interaction chamber 24 can be received together with the sensor element holder 28 and the sensor element 26 in the recess 614, so that the rear side 424 of the sensor element holder 28 rests on the bottom 616 of the container 612, in particular wherein the side walls 618 of the disposable fluid guide assembly 32 and/or the sensor element holder 28 rest against side walls 618 of the container 612 or are only minimally distant from them.
Folglich ist der von der Unterseite 274 des Unterteils 268 abstehende blockartige Abschnitt 314 vollständig in den Behälter 612 aufgenommen. Consequently, the block-like portion 314 protruding from the underside 274 of the lower part 268 is completely received in the container 612.
Wie in Figur 31 gezeigt ist, umfasst das Temperierelement 254 wenigstens einen Temperierkanal 728 im Inneren des Behälters 612, der eine oder mehrere Seitenwände 618 und/oder den Boden 616 des Behälters 612 durchzieht. As shown in Figure 31, the tempering element 254 comprises at least one tempering channel 728 inside the container 612, which passes through one or more side walls 618 and/or the bottom 616 of the container 612.
Besonders bevorzugt sind mehrere Temperierkanäle vorgesehen, die sich durch den Behälter 612 erstrecken. Dazu weist der Behälter 612 einen Einlass 732 und einen Auslass 734 auf, zwischen denen die der oder die mehreren Temperierkanäle 728 im Behälter 612 erstrecken. Particularly preferably, several temperature control channels are provided which extend through the container 612. For this purpose, the container 612 has an inlet 732 and an outlet 734, between which the one or more tempering channels 728 extend in the container 612.
Anders ausgedrückt umgeben die Temperierkanäle 728 den Umfang der Ausnehmung 614 vollständig, sodass diese besonders gleichmäßig temperiert wird. Da die Temperierkanäle 728 sich nahezu vollständig durch das Innere des Behälters erstrecken, werden vorteilhafterweise auch die Medienanschlussblöcke 646 temperiert. In other words, the temperature control channels 728 completely surround the circumference of the recess 614, so that the latter is temperature-controlled particularly evenly. Since the temperature control channels 728 extend almost completely through the interior of the container, the media connection blocks 646 are also advantageously temperature-controlled.
In dem Temperierkanal 728 strömt ein Temperierfluid (hier nicht gezeigt), das von der Temperiervorrichtung 258 in diesen bzw. diese eingeleitet wird. Die Temperiervorrichtung 258 temperiert das Temperierfluid auf die vorbestimmte Temperatur oder auf eine, zu der vorbestimmten Temperatur etwas höhere oder niedrigere Temperatur, um Temperaturverluste während des Transports auszugleichen. A tempering fluid (not shown here) flows through the tempering channel 728, which is introduced into it by the tempering device 258. The tempering device 258 tempers the tempering fluid to the predetermined temperature or to a temperature slightly higher or lower than the predetermined temperature in order to compensate for temperature losses during transport.
Die Temperiervorrichtung 258 ist außerhalb des Behälters 612 angeordnet und mit dem Einlass 732 und dem Auslass 734 fluidisch gekoppelt, sodass der bereits erwähnte Temperierkreislauf 260 entsteht. In diesem wird das Temperierfluid von der Temperiervorrichtung 258 in den Einlass 732 in den Behälter 612 eingeleitet. Dort durchströmt es die Temperierkanäle 728, wodurch der Behälter 612 temperiert wird. Dieser kann den Sensorelementhalter 28 und damit auch das Sensorelement 26 auf die vorbestimmte Temperatur bringen, da diese im gekoppelten Zustand wärmeübertragend verbunden sind. The temperature control device 258 is arranged outside the container 612 and is fluidically coupled to the inlet 732 and the outlet 734, creating the aforementioned temperature control circuit 260. In this circuit, the temperature control fluid is introduced from the temperature control device 258 into the inlet 732 of the container 612. There, it flows through the temperature control channels 728, thereby controlling the temperature of the container 612. This can bring the sensor element holder 28 and thus also the sensor element 26 to the predetermined temperature, since they are connected in a heat-transfer manner when coupled.
Nachfolgend wird auf die Pneumatikeinheit 14 im Detail eingegangen. Dazu wird auf die Figuren 35 und 36 verwiesen. The pneumatic unit 14 is discussed in detail below. Reference is made to Figures 35 and 36.
Konkret ist die Pneumatikeinheit 14 als ein Pneumatikanschlussblock 758 ausgestaltet, der eine, zu der Einweg-Fluidführungsbaugruppe 32 zeigende Unterseite 760 sowie eine davon abgewandte Oberseite 762 aufweist. Specifically, the pneumatic unit 14 is designed as a pneumatic connection block 758, which has a bottom side 760 facing the disposable fluid guide assembly 32 and a top side 762 facing away from it.
Die Oberseite 762 ist mit mehreren Pneumatikeinheiten 764 versehen, die an, an der Oberseite 762 vorgesehene Pumpeneinlässe 766 strömungsmäßig gekoppelt sind. The top side 762 is provided with a plurality of pneumatic units 764 which are fluidly coupled to pump inlets 766 provided on the top side 762.
Wie in Figur 36 zu erkennen ist, weist die Unterseite 760 an entgegengesetzten Enden je eine Mediendosierschnittstelle 768 auf, die mit einer elastischen Dichtmembran 770 versehen ist, an der Pumpenauslässe 772 münden, die mit den Pumpeneinlässen 766 an der Oberseite 762 strömungsmäßig verbunden sind und von denen nur einige mit Bezugszeichen versehen sind. As can be seen in Figure 36, the underside 760 has a media dosing interface 768 at opposite ends, which is connected to a elastic sealing membrane 770, at which pump outlets 772 open, which are fluidly connected to the pump inlets 766 on the top side 762 and of which only some are provided with reference numerals.
Die Dichtmembran 770 weist folglich zu den Pumpenauslässe 772 korrespondierende Ausnehmungen auf. The sealing membrane 770 therefore has recesses corresponding to the pump outlets 772.
Jede Mediendosierschnittstelle 768 ist dazu eingerichtet, in einem gekoppelten Zustand mit der Einweg-Fluidführungsbaugruppe 32 an die Pneumatikkanalöffnungen 310 der Pneumatikkanäle 311 strömungsmäßig zu koppeln, um die Pneumatikkanäle 311 mit Über- oder Unterdrück zu beaufschlagen. Each media dosing interface 768 is configured to fluidly couple, in a coupled state with the disposable fluid guide assembly 32, to the pneumatic channel openings 310 of the pneumatic channels 311 in order to apply positive or negative pressure to the pneumatic channels 311.
Insbesondere ist jede Mediendosierschnittstelle 768 als eine längliche, rechteckige Erhebung ausgebildet, die an ihren entgegengesetzten Längsseiten eine rippenförmige Anlagefläche 774 aufweist, an der sich im gekoppelten Zustand die rippenförmige Struktur der Außenseite der Probenaufnahmebehälter 200, 204 abstützen können. Folglich ist im gekoppelten Zustand die Einweg- Fluidführungsbaugruppe 32 verrutschsicher im Pneumatikanschlussblock 758 gehalten. In particular, each media dosing interface 768 is formed as an elongated, rectangular elevation having a rib-shaped contact surface 774 on its opposite longitudinal sides, against which the rib-shaped structure of the outer side of the sample receiving containers 200, 204 can be supported in the coupled state. Consequently, in the coupled state, the disposable fluid guide assembly 32 is held securely in the pneumatic connection block 758.
Darüber hinaus ist die Unterseite 760 des Pneumatikanschlussblocks 758 mit einer Detektionseinheit 653 in Form einer Sensoreinheit 776 bestückt, die mit mehreren Sensoren 777 versehen ist. In addition, the underside 760 of the pneumatic connection block 758 is equipped with a detection unit 653 in the form of a sensor unit 776, which is provided with several sensors 777.
Die Sensoren 777 können entweder Quellen und/oder Detektoren sein, die mit entsprechenden Quellen und/oder Detektoren in den Sensorelementblöcken 652 wechselwirken. Im gekoppelten Zustand liegt folglich ein Strahlengang zwischen beiden vor, über den optische Signale gesendet und empfangen werden können. Der freie Austausch von optischen Signalen ist durch die Sensorfenster 306, 308 gewährleistet, die einen Strahlengang senkrecht durch die Einweg-Fluidführungsbaugruppe 32 ermöglichen und zu anderen an die Sensorfenster 306, 308 angrenzenden Fluidkanäle für den Strahlengang optisch zugänglich machen. Zudem ist die Unterseite 760 mit Ausrichtungsgeometrien, beispielsweise in Form von Führungspins 780 versehen, mit denen der Pneumatikanschlussblock 758 zur Einweg-Fluidführungsbaugruppe 32 ausgerichtet werden kann. The sensors 777 can be either sources and/or detectors that interact with corresponding sources and/or detectors in the sensor element blocks 652. In the coupled state, a beam path exists between the two, via which optical signals can be sent and received. The free exchange of optical signals is ensured by the sensor windows 306, 308, which allow a beam path perpendicular through the one-way fluid guide assembly 32 and provide optical access to other fluid channels adjacent to the sensor windows 306, 308 for the beam path. In addition, the underside 760 is provided with alignment geometries, for example in the form of guide pins 780, with which the pneumatic connection block 758 can be aligned to the one-way fluid guide assembly 32.
Neben den Mediendosierschnittstellen 768 ist je eine Blutprobenaufnahmeschnittstelle 784 vorgesehen, die als eine Ausnehmung geformt ist. In addition to the media dosing interfaces 768, a blood sample intake interface 784 is provided, which is shaped as a recess.
In die Ausnehmung können die Blutprobenaufnahmebehälter 202 und 204 eingreifen, um verrutschsicher abgestützt zu werden. The blood sample containers 202 and 204 can engage in the recess to be supported in a way that prevents them from slipping.
Der Pneumatikanschlussblock 758 ist ferner mit einer zu der Oberfläche 30 des Sensorelements 26 zugehörigen Antriebsbaugruppe 788 gekoppelt (siehe Figur 35), die zur linearen Verschiebung des Pneumatikanschlussblocks 758 und damit zum schnellen fluidischen An- und Abkoppeln und damit Auswechseln der Einweg-Fluidführungsbaugruppe 32 eingerichtet ist. The pneumatic connection block 758 is further coupled to a drive assembly 788 associated with the surface 30 of the sensor element 26 (see Figure 35), which is configured for linear displacement of the pneumatic connection block 758 and thus for rapid fluidic coupling and decoupling and thus replacement of the disposable fluid guide assembly 32.
Dazu weist die Antriebsbaugruppe 788 einen Antrieb, z.B. eine Kurbel 790 auf, mit der eine Spindel 792 drehfest verbunden ist. Die Spindel 792 durchläuft eine Gewindemutter 796, die an einem Antriebsblock 798 befestigt ist, der eine unterseitige Antriebsfläche 800 zur Anlage an dem Pneumatikanschlussblock 758 aufweist. For this purpose, the drive assembly 788 has a drive, e.g., a crank 790, to which a spindle 792 is connected in a rotationally fixed manner. The spindle 792 passes through a threaded nut 796, which is attached to a drive block 798, which has a drive surface 800 on its underside for engagement with the pneumatic connection block 758.
Der Antriebsblock 798 Ist über Stangen 804 im Basisblock 662 linear geführt.The drive block 798 is guided linearly via rods 804 in the base block 662.
Um die Proteindefektdiagnosevorrichtung 10 in Betrieb zu nehmen, wird zunächst der Sensorelementhalter 28 und damit die Einweg- Fluidführungsbaugruppe 32 durch die Zentriereinheit 56 ausgerichtet. In order to put the protein defect diagnostic device 10 into operation, the sensor element holder 28 and thus the disposable fluid guide assembly 32 are first aligned by the centering unit 56.
Beim Aufsetzen und Herunterdrücken der Einweg-Fluidführungsbaugruppe 32 richten sich die beiden, beweglich gelagerten Medienanschlussblöcke 646 an der Einweg-Fluidführungsbaugruppe 32. Anschließend kann über ein Betätigen der Kurbel 790 der Pneumatikanschlussblock 758 entlang den Zentrierstangen 804 nach unten in Richtung Behälter 612 geführt werden, bis die Unterseite 760 des Pneumatikanschlussblocks 758 an der Oberseite 288 der Einweg- Fluidführungsbaugruppe 32 anliegt. Der Pneumatikanschlussblock 758 reichtet sich dabei ebenfalls zur Einweg-Fluidführungsbaugruppe 32 aus. Das bedeutet, die gesamte Vorrichtung richtet sich nach der Lage der Optikeinheit 34 aus. Insgesamt entsteht ein Formschluss zwischen den Medienanschlussblöcken 646 und der Einweg-Fluidführungsbaugruppe 32, die zwischen den Medienanschlussblöcken 646 und dem Pneumatikanschlussblock 758 geklemmt wird. Durch die Klemmung wird ein strömungsmäßiger Anschluss der Einweg- Fluidführungsbaugruppe 32 an den Pneumatikanschlussblock 758 sowie eine fluidische Verbindung von den Medienanschlussblöcken 646 und der Einweg- Fluidführungsbaugruppe 32 erreicht. When the disposable fluid guide assembly 32 is placed on and pressed down, the two movably mounted media connection blocks 646 align with the disposable fluid guide assembly 32. Subsequently, by operating the crank 790, the pneumatic connection block 758 can be guided downward along the centering rods 804 toward the container 612 until the underside 760 of the pneumatic connection block 758 rests against the top side 288 of the disposable fluid guide assembly 32. The pneumatic connection block 758 also extends toward the disposable fluid guide assembly 32. This means that the entire device is aligned according to the position of the optical unit 34. Overall, a positive connection is created between the media connection blocks 646 and the one-way fluid guide assembly 32, which is clamped between the media connection blocks 646 and the pneumatic connection block 758. The clamping achieves a fluid connection of the one-way fluid guide assembly 32 to the pneumatic connection block 758 as well as a fluidic connection between the media connection blocks 646 and the one-way fluid guide assembly 32.
Ferner ist die Einweg-Fluidführungsbaugruppe 32, insbesondere der Sensorelementhalter 28, im Strahlengang 42 abschließend ausgerichtet. Die Proteindefektdiagnosevorrichtung 10 befindet sich in einem betriebsbereiten Zustand, sodass entweder die Oberfläche 30 des Sensorelements 26 konditioniert und/oder mit einer Blutprobe in Kontakt gebracht werden kann. Zudem kann über die Optikeinheit 34 nun ein IR-Spektrum von der Oberfläche 30 des Sensorelements 26 aufgenommen werden. Furthermore, the disposable fluid guide assembly 32, in particular the sensor element holder 28, is finally aligned in the beam path 42. The protein defect diagnostic device 10 is in an operational state, so that the surface 30 of the sensor element 26 can either be conditioned and/or brought into contact with a blood sample. Furthermore, an IR spectrum of the surface 30 of the sensor element 26 can now be recorded via the optical unit 34.
Denkbar ist auch eine hydraulisch oder rein elektrisch betriebene Antriebsbaugruppe 788. A hydraulically or purely electrically operated drive assembly 788 is also conceivable.
Figur 37 zeigt ein schematisches Ablaufdiagram der Verfahrensschritte zum Konditionieren eines Sensorelements für eine Proteindefektdiagnose und zum Blutprobenauftrag auf ein Sensorelement für eine Proteindefektdiagnose sowie zur Analyse von Proteindefekten in einer Blutprobe. Figure 37 shows a schematic flow diagram of the method steps for conditioning a sensor element for a protein defect diagnosis and for applying a blood sample to a sensor element for a protein defect diagnosis as well as for analyzing protein defects in a blood sample.
Nachfolgend werden die Verfahrensschritte näher erläutert. The procedural steps are explained in more detail below.
Zunächst wird ein Sensorelement an die Einweg-Fluidführungsbaugruppe angebracht, sodass das Sensorelement mehrere Interaktionskammern an einer Seite schließt, wobei das Sensorelement eine zu behandelnde Oberfläche aufweist, welche die zuvor offene Seite der Interaktionskammer bildet (Schritt S5). First, a sensor element is attached to the disposable fluid guide assembly such that the sensor element closes several interaction chambers on one side, wherein the sensor element has a surface to be treated which forms the previously open side of the interaction chamber (step S5).
Danach wird ein linkerhaltiges Konditionierungsfluid in die Interaktionskammern unterhalb einer vorkonditionierten Oberfläche auf dem Sensorelement, an der wenigstens ein Linker gebunden ist, an den spezifisch an Antikörper binden kann, eingebracht (Schritt S6). Als nächstes wird das linkerhaltige Konditionierungsfluid über die Fluidkanäle aus der Interaktionskammer geleitet (Schritt S7). Thereafter, a linker-containing conditioning fluid is introduced into the interaction chambers below a preconditioned surface on the sensor element to which at least one linker is bound, to which antibodies can specifically bind (step S6). Next, the linker-containing conditioning fluid is passed out of the interaction chamber via the fluid channels (step S7).
Wahlweise kann die Interaktionskammer mit einem Spülfluid gespült werden (Schritt S8), was zum Reinigen und Entlüften dient. Optionally, the interaction chamber can be flushed with a flushing fluid (step S8), which serves for cleaning and venting.
Optional kann die Interaktionskammer mit einem Fluid in Kontakt stehen, bis ein antikörperhaltiges Konditionierungsfluid in die Interaktionskammer eingeleitet wird. Das Fluid kann beispielsweise ein Pufferfluid sein, um zu verhindern, dass die Interaktionskammer trocken läuft. Dies kann erreicht werden, indem nach den jeweiligen Verfahrensschritten ein Rest eines Fluids, z.B. ein Pufferfluid, in der Interaktionskammer verbleibt. Dieses kann dann durch das antikörperhaltige Konditionierungsfluid verdrängt werden, sodass die Interaktionskammer immer feucht gehalten wird. Optionally, the interaction chamber can be in contact with a fluid until an antibody-containing conditioning fluid is introduced into the interaction chamber. The fluid can, for example, be a buffer fluid to prevent the interaction chamber from running dry. This can be achieved by leaving a residue of a fluid, e.g., a buffer fluid, in the interaction chamber after the respective process steps. This can then be displaced by the antibody-containing conditioning fluid, so that the interaction chamber is always kept moist.
Danach wird das antikörperhaltige Konditionierungsfluid in die Interaktionskammer unterhalb einer antikörperkonditionierten Oberfläche auf dem Sensorelement, an der wenigstens ein Antikörper gebunden ist, an den ein Kandidaten-Biomarker proteinspezifisch und konformationsunabhängig binden kann, eingebracht (Schritt S9). Thereafter, the antibody-containing conditioning fluid is introduced into the interaction chamber below an antibody-conditioned surface on the sensor element to which at least one antibody is bound, to which a candidate biomarker can bind in a protein-specific and conformation-independent manner (step S9).
Wahlweise kann die Interaktionskammer nach dem vorherigen Schritt mit einem Spülfluid gespült werden (Schritt S10). Danach können noch weitere entsprechende Schritte mit anderen Konditionierungsfluiden erfolgen, um die Oberfläche des Sensorelements zu konditionieren. Optionally, the interaction chamber can be rinsed with a rinsing fluid after the previous step (step S10). Subsequently, further corresponding steps can be performed with other conditioning fluids to condition the surface of the sensor element.
Optional kann die Interaktionskammer mit einem Fluid in Kontakt stehen, bis eine Blutprobe in die Interaktionskammer eingeleitet wird. Das Fluid kann auch hier beispielsweise ein Pufferfluid sein, um zu verhindern, dass die Interaktionskammer trocken läuft. Dies kann erreicht werden, indem nach den jeweiligen Verfahrensschritten ein Rest eines Fluids in der Interaktionskammer verbleibt. Dieses kann dann durch die Blutprobe verdrängt werden, sodass die Interaktionskammer bis zum Probenauftrag immer feucht gehalten wird. Optionally, the interaction chamber can be in contact with a fluid until a blood sample is introduced into the interaction chamber. Here, too, the fluid can be a buffer fluid, for example, to prevent the interaction chamber from running dry. This can be achieved by leaving a residual fluid in the interaction chamber after the respective process steps. This can then be displaced by the blood sample, keeping the interaction chamber moist until the sample is applied.
Daran anschließend wird die Blutprobe in der Interaktionskammer unterhalb einer Oberfläche eingebracht, die sich in einem messbereiten Zustand befindet (Schritt S11). Abschließend wird die Oberfläche, die sich in einem messbereiten Zustand befindet, mit IR-Strahlung unterhalb eines IR-Spektrums bestrahlt (Schritt S12). Subsequently, the blood sample is introduced into the interaction chamber below a surface that is in a ready-to-measure state (step S11). Finally, the surface, which is in a ready-to-measure state, is irradiated with IR radiation below an IR spectrum (step S12).
In Figur 38 ist ein weiteres schematisches Ablaufdiagramm für die Verfahrensschritte zum Analysieren von Proteindefekten in einer Blutprobe dargestellt. Nachfolgend werden die einzelnen Verfahrensschritte im Detail erläutert. Figure 38 shows another schematic flow diagram for the process steps for analyzing protein defects in a blood sample. The individual process steps are explained in detail below.
In dem ersten Schritt wird ein Konditionierungsfluid vom ersten Fluidkanal durch die Interaktionskammer in den zweiten Fluidkanal geführt (Schritt S13). In the first step, a conditioning fluid is passed from the first fluid channel through the interaction chamber into the second fluid channel (step S13).
Anschließend wird das Konditionierungsfluid entlang des zweiten Fluidkanals durch die Interaktionskammer in den ersten Fluidkanal zurückgeführt (Schritt S14). Subsequently, the conditioning fluid is returned along the second fluid channel through the interaction chamber into the first fluid channel (step S14).
Die Schritte S13 und S14 können für eine vorbestimmte Zeitdauer oder bis eine vorbestimmte Anzahl an Zyklen erreicht ist, wiederholt. Steps S13 and S14 may be repeated for a predetermined period of time or until a predetermined number of cycles is reached.
Anschließend kann eine Blutprobe entlang einer ersten Strömungsrichtung von einer ersten Probenaufnahme durch die Interaktionskammer in die zweite Blutprobenaufnahme geleitet werden (Schritt S15). Subsequently, a blood sample can be passed along a first flow direction from a first sample receptacle through the interaction chamber into the second blood sample receptacle (step S15).
Wahlweise kann der Fluidstrom der Blutprobe entlang der ersten Strömungsrichtung gemessen werden, wobei bei der Detektion einer Luftfront bzw. einer Unregelmäßigkeit im Fluidstrom eine Strömungsumkehr entgegengesetzt zur ersten Strömungsrichtung eingeleitet wird. Optionally, the fluid flow of the blood sample can be measured along the first flow direction, whereby upon detection of an air front or an irregularity in the fluid flow, a flow reversal opposite to the first flow direction is initiated.
Danach kann die Blutprobe entlang einer zweiten Strömungsrichtung, die zu der ersten Strömungsrichtung entgegengesetzt verläuft, von der zweiten Probenaufnahme durch die Interaktionskammer in die erste Probenaufnahme geleitet werden S16. Thereafter, the blood sample can be guided along a second flow direction, which is opposite to the first flow direction, from the second sample receptacle through the interaction chamber into the first sample receptacle S16.
Wahlweise kann der Fluidstrom der Blutprobe entlang der zweiten Strömungsrichtung gemessen werden, wobei bei der Detektion einer Luftfront bzw. einer Unregelmäßig im Fluidstrom eine Strömungsumkehr entgegengesetzt zur zweiten Strömungsrichtung eingeleitet wird. Bevorzugt wird die Strömungsumkehr dann eingeleitet, wenn der jeweilige Behälter, aus dem der Fluidstrom stammt, vollständig entleert ist. Dies kann insbesondere durch das Detektieren der Luftfront festgestellt werden, da dies bedeutet, dass der jeweilige fluidfördernde Behälter vollständig entleert ist. Dies gewährleistet eine besonders präzise Kontrolle über den Fluidstrom. Durch das Einleiten der Strömungsumkehr kann vorteilhafterweise bereits ab dem initialen Befüllen verhindert werden, dass Luftblasen in die Interaktionskammer gelangen. Optionally, the fluid flow of the blood sample can be measured along the second flow direction, wherein upon detection of an air front or an irregularity in the fluid flow, a flow reversal opposite to the second flow direction is initiated. Preferably, the flow reversal is initiated when the respective container from which the fluid flow originates is completely empty. This can be determined in particular by detecting the air front, since this means that the respective The fluid-conveying container is completely emptied. This ensures particularly precise control of the fluid flow. By initiating the flow reversal, air bubbles can be prevented from entering the interaction chamber right from the initial filling stage.
Die Schritte S15 und S16 können für eine vorbestimmte Anzahl an Zyklen oder für eine vorbestimmte Zeitspanne wiederholt werden. Steps S15 and S16 may be repeated for a predetermined number of cycles or for a predetermined period of time.
Abschließend wird die Oberfläche des Sensorelements mit IR-Strahlung unter Erhalt eines IR-Spektrums bestrahlt (Schritt S17). Finally, the surface of the sensor element is irradiated with IR radiation to obtain an IR spectrum (step S17).
Wahlweise können die Schritte S15 und S16 während des Schritts S17 durchgeführt werden. Optionally, steps S15 and S16 may be performed during step S17.
Insbesondere kann während wenigstens einer der Schritte S15 - S17 die Oberfläche des Sensorelements temperiert werden, insbesondere auf Raumtemperatur. In particular, during at least one of the steps S15 - S17, the surface of the sensor element can be tempered, in particular to room temperature.
Auch kann während wenigstens einer der Schritte S15 - S17, bevorzugt allen Schritten S15 - S17, die Oberfläche des Sensorelements temperiert werden, insbesondere auf Raumtemperatur. Also, during at least one of the steps S15 - S17, preferably all steps S15 - S17, the surface of the sensor element can be tempered, in particular to room temperature.
Figuren 39 A und B zeigen alternative Koppelungen zwischen der Einweg- Fluidführungsbaugruppe 32 im Bereich des Membranelements 368 (siehe Figur 10) zum benachbarten Pneumatikanschlussblock 758 ausgeführt sein kann. Figures 39 A and B show alternative couplings between the one-way fluid guide assembly 32 in the area of the membrane element 368 (see Figure 10) to the adjacent pneumatic connection block 758.
Optional kann zwischen der Einweg-Fluidführungsbaugruppe 32 im Bereich des Membranelements 368 und dem sich darüber befindlichen Pneumatikanschlussblock 758 eine oder mehrere als Deckel dienende Dichtungen 900 am angrenzenden Pneumatikanschlussblock 758 vorgesehen sein (siehe Figur 39 A), die einen oder die Probenaufnahmebehälter 200 im Bereich der Probeneinlässe 366 schließt, und zwar zusammen mit dem zwischen Pneumatikanschlussblock 758 und Probenaufnahmebehälter 200 geklemmten hydrophoben Membranelement 368. Optionally, one or more seals 900 serving as covers can be provided on the adjacent pneumatic connection block 758 between the disposable fluid guide assembly 32 in the region of the membrane element 368 and the pneumatic connection block 758 located above it (see Figure 39 A), which seals close one or more sample receptacles 200 in the region of the sample inlets 366, together with the hydrophobic membrane element 368 clamped between the pneumatic connection block 758 and the sample receptacle 200.
Der Pneumatikanschlussblock 758 kann auf der der Dichtung 900 gegenüberliegenden Unterseite einen oder mehrere Ringfortsätze haben, die in die Dichtung 900 drücken und die Dichtwirkung verbessern. Die Dichtung 900 hat ein Loch 904, das zum Inneren des Probenaufnahmebehälters 200 führt. The pneumatic connection block 758 may have one or more annular projections on the underside opposite the seal 900, which press into the seal 900 and improve the sealing effect. The seal 900 has a hole 904 that leads to the interior of the sample receptacle 200.
Ferner kann umgekehrt eine Dichtung 900, die einen Deckel bildet und gleichzeitig als flächige Quetschdichtung wirkt, in einen Probeeinlass 366 wie ein Stopfen eingesteckt werden (siehe Figur 39B). Diese Dichtung 900 ist an der Einweg-Fluidführungsbaugruppe 32 befestigt und dichtet nicht nur die größere Öffnung in Form des Probeeinlasses 366 in der Einweg-Fluidführungsbaugruppe 32 ab, sondern bildet dank ihres Flansches auch eine Dichtung zwischen der Stirnseite des Probenaufnahmebehälters 200 und der gegenüberliegenden Unterseite des Pneumatikanschlussblocks 758. Furthermore, conversely, a seal 900, which forms a lid and simultaneously acts as a flat pinch seal, can be inserted into a sample inlet 366 like a plug (see Figure 39B). This seal 900 is attached to the disposable fluid guide assembly 32 and not only seals the larger opening in the form of the sample inlet 366 in the disposable fluid guide assembly 32, but also, thanks to its flange, forms a seal between the front side of the sample receptacle 200 and the opposite underside of the pneumatic connection block 758.
Ein hydrophobes Membranelement 368 ist beispielsweise auf die Dichtung 900 oberseitig aufgeklebt und dichtet gegenüber einer Öffnung 902 im Pneumatikanschlussblock 758 bezüglich Flüssigkeiten ab, lässt aber Luft durch, sodass Druck über das Loch 904 in der Dichtung 900 auf die Probe aufgebracht werden kann oder Unterdrück in dem Probenaufnahmebehälter 200 angelegt werden kann. For example, a hydrophobic membrane element 368 is bonded to the top of the seal 900 and seals off liquids against an opening 902 in the pneumatic connection block 758, but allows air to pass through so that pressure can be applied to the sample via the hole 904 in the seal 900 or negative pressure can be applied in the sample receiving container 200.
Die Dichtung 900 hat im Bereich ihres Flansches oben und/oder unten einen abstehenden Ringwulst 908, der als Dichtring wirkt. Somit hat die als Deckel wirkende Dichtung 900 auf ihrer dem Probeneinlass 366 angewandten und der entgegengesetzten Stirnseite ein Dichtprofil. The seal 900 has a protruding annular bead 908 in the area of its flange at the top and/or bottom, which acts as a sealing ring. Thus, the seal 900, which acts as a cover, has a sealing profile on its end face facing the sample inlet 366 and on the opposite end face.
Zu betonen ist, dass auch andere Aufnahmen oder Behälter der Vorrichtung mit einem entsprechenden Membranelement und/oder Deckel ausgeführt sein können, z.B. der Entsorgungsbehälter 175 oder der oder die Spülflüssigkeitsbehälter 158, 166, die alternativ als separate Behälter außerhalb der Einweg-Fluidführungsbaugruppe, als direkt an der Einweg- Fluidführungsbaugruppe angekoppelte, separate Behälter oder als einstückig mit der Einweg-Fluidführungsbaugruppe ausgebildete Behälter ausgeführt sein können. It should be emphasized that other receptacles or containers of the device can also be designed with a corresponding membrane element and/or lid, e.g. the disposal container 175 or the rinsing liquid container(s) 158, 166, which can alternatively be designed as separate containers outside the disposable fluid guide assembly, as separate containers directly coupled to the disposable fluid guide assembly, or as containers formed integrally with the disposable fluid guide assembly.
Allgemein ausgedrückt sind eine oder mehrere Flüssigkeitstanks, die mit Körperflüssigkeit oder mit anderer Flüssigkeit gefüllt sein können, entweder als separates Teil in Form eines Behälters ausgebildet, der an die Einweg- Fluidführungsbaugruppe 20 angekoppelt werden kann oder der einstückiger Bestandteil des Oberteils 284 oder des Unterteils 268 sein kann. Generally speaking, one or more fluid tanks, which can be filled with body fluid or other fluid, are designed either as a separate part in the form of a container that is attached to the disposable Fluid guide assembly 20 can be coupled or can be an integral part of the upper part 284 or the lower part 268.
Die gerade erwähnte separate Ausführung des Behälters ist nachfolgend in Figur 40 am Beispiel des Probeaufnahmebehälters 200, 204 exemplarisch geschildert, wobei diese Ausbildung nicht auf einen Probeaufnahmebehälter beschränkt ist, sondern auch auf den Entsorgungsbehälter oder einen Spülflüssigkeitsbehälter anwendbar ist, der an der Einweg-Führungsbaugruppe angekoppelt werden kann. The just mentioned separate design of the container is described below in Figure 40 using the example of the sample receiving container 200, 204, whereby this design is not limited to a sample receiving container, but is also applicable to the disposal container or a rinsing liquid container which can be coupled to the disposable guide assembly.
In Figur 40 sind die Probenaufnahmebehälter 200, 204 als separate Behälter 912 ausgeführt und nicht mehr einstückiger Bestandteil des Oberteils 284. Dieser separate Behälter 912 ist über eine Rastverbindung 920 mit dem Oberteil 284 gekoppelt, indem vom Oberteil 284 Rastfinger abstehen, die an einer Vertiefung im Behälter 912 angreifen. In Figure 40, the sample receiving containers 200, 204 are designed as separate containers 912 and are no longer an integral part of the upper part 284. This separate container 912 is coupled to the upper part 284 via a snap-in connection 920, in that snap-in fingers protrude from the upper part 284 and engage a recess in the container 912.
Damit der mit Flüssigkeit gefüllte Behälter 912 bei Anlieferung geschlossen ist, wird er vorzugsweise an seiner Unterseite durch eine nicht dargestellte Folie verschlossen. Von dem Oberteil 284 steht im Bereich der Probensteigleitung 384 ein Dorn nach oben ab, der dann die Folie durchsticht, wenn der Behälter 912 aufgesetzt wird und eine Ringdichtung 922 zwischen dem Behälter 912 und dem Oberteil 284 bereits etwas zusammengedrückt worden ist, sodass der Behälter 912 schon dicht am Oberteil 284 anliegt. To ensure that the liquid-filled container 912 is sealed upon delivery, it is preferably sealed at its bottom with a film (not shown). A spike protrudes upward from the upper part 284 in the area of the sample riser 384. This spike pierces the film when the container 912 is placed in place and an annular seal 922 between the container 912 and the upper part 284 has already been slightly compressed, so that the container 912 already rests tightly against the upper part 284.
Alternativ hierzu kann anstatt der Rastverbindung auch eine Schraubverbindung vorgesehen sein. Die gezeigten Finger sind dann eine umlaufende, vorstehende Hülse mit einem Innengewinde, und der Behälter 912 hat auf seiner Außenseite ein sprechendes Außengewinde. Alternatively, a screw connection can be provided instead of the snap-in connection. The fingers shown are then a circumferential, protruding sleeve with an internal thread, and the container 912 has a corresponding external thread on its outside.
Auf der Oberseite ist der Behälter 912 am Probeneinlass 366 wie zuvor bereits erwähnt, optional durch einen Deckel und/oder ein hydrophobes Membranelement geschlossen. On the top side, the container 912 is optionally closed by a lid and/or a hydrophobic membrane element at the sample inlet 366, as previously mentioned.
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