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1. WO2007085395 - MIKROFLUIDISCHE ANORDNUNG UND MODULARES LAB-ON-A-CHIP-SYSTEM

Anmerkung: Text basiert auf automatischer optischer Zeichenerkennung (OCR). Verwenden Sie bitte aus rechtlichen Gründen die PDF-Version.

[ DE ]

Patentansprüche

1. Mikrofluidische Anordnung zum Trennen von
Stoffgemischen durch Zentrifugalkräfte mit
einem in Drehbewegung versetzbaren Rotorchip (50; 90; 100; 110; 140) , welcher wenigstens einen
mikrofluidischen Kanal (53; 91-93; 102, 105; 112), wenigstens eine mikrofluidische Trennkammer (56; 94, 95; 104; 114) und wenigstens eine erste mit dem
mikrofluidischen Kanal (53; 91-93; 102, 105; 112)
verbundene Öffnung (54, 55; 96; 103, 106; 113, 115) zum Befüllen und/oder Entleeren des Rotorchips (50;
90; 100; 110; 140) enthält,
einem Statorchip (30; 130) , der wenigstens einen
mikrofluidischen Kanal (121; 124; 131-134) und
wenigstens eine erste Öffnung (123, 15; 139a-139d) aufweist, wobei
der Rotorchip (50; 90; 100; 110; 140) über die ersten Öffnungen zum Befüllen und/oder Entleeren fluidisch mit dem Statorchip verbindbar ist.

2. Mikrofluidische Anordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Rotorchip (50; 90; 100; 110; 140) und der
Statorchip (30; 130) als Einwegchip insbesondere aus einem Polymer herstellbar sind.

3. Mikrofluidische Anordnung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die mikrofluidischen Kanäle (53; 91-93; 102, 105; 112) und/oder Trennkammern im Rotorchip (50; 90; 100; 110;

140) zur Aufnahme einer vorbestimmten
Stoffgemischmenge dimensioniert sind.

4. Mikrofluidische Anordnung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die mikrofluidischen Kanäle (53; 91-93; 102, 105; 112) und/oder Trennkammern im Rotorchip (50; 90; 100; 110; 140) zur Aufnahme von Stoffgemischmengen bis zu einem Milliliter dimensioniert sind.

5. Mikrofluidische Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
die ersten Öffnungen im Rotor- und Statorchip zum
Befüllen des Rotorchips (50; 90; 100; 110; 140)
vorgesehen sind, und dass
zweite Öffnungen im Rotor- und Statorchip zum
Entleeren des Rotorchips (50; 90; 100; 110; 140)
vorgesehen sind.

6. Mikrofluidische Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Rotorchip (90) einen zentral liegenden Drehpunkt aufweist,
der mikrofluidische Kanal im Rotorchip zwei längliche, parallel verlaufende Kanalabschnitte )91, 92)
aufweist, die jeweils an einem Ende mit einem
länglichen Querkanal (93) verbunden sind und somit
einen U-förmigen mikrofluidischen Kanal bilden,
wobei am jeweils anderen Ende der beiden länglichen
Kanalabschnitte jeweils eine Öffnung (96) zum Befüllen bzw. zum Entleeren des Rotorchips vorgesehen sind, und wobei der Querkanal (93) und die Verbindungsbereiche, an denen die beiden länglichen Kanäle (91,92) mit dem
Querkanal (93) verbunden sind, jeweils eine
mikrofluidische Trennkammer (94, 95) bilden, wobei von einer mikrofluidischen Trennkammer oder vom
mikrofluidischen Kanal (91, 92, 93) in Richtung zum
Drehpunkt des Rotorchips (90) ein mikrofluidischer
Kanalarm (97) abgeht, über den der Überstand einer
Probe entnommen werden kann.

7. Mikrofluidische Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Rotorchip (50) eine mehreckige Fläche aufweist, und dass
in der Nähe jeder Ecke des Rotorchips (50) eine
mikrofluidische Trennkammer (56) angeordnet ist, die mit einem mikrofluidischen Kanal (53), der sich im
Wesentlichen symmetrisch um eine in der Mitte des
Rotorchips befindliche Öffnung (52) erstreckt,
verbunden sind.

8. Mikrofluidische Anordnung nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Rotorchip (140) wenigstens eine mikrofluidische
Trennkammer (146) aufweist, die mit einem
mikrofluidischen Kanal (143) verbunden ist.

9. Mikrofluidische Anordnung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens eine mikrofluidische Trennkammer (146) in
Form mehrerer, in etwa fingerförmig angeordneter, vom mikrofluidischen Kanal (143) ausgehender, vom
Drehpunkt (142) gesehen radial nach Außen gerichteter, einzelner Kanäle (146a) ausgebildet ist.

10. Mikrofluidische Anordnung nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen, die mikrofluidische Trennkammer (146) bildenden Kanäle
(146a) einen kleineren Kanalquerschnitt haben als der mikrofluidische Kanal (143) und/oder dass der
mikrofluidische Kanal (143) sich im wesentlichen
symmetrisch um einen zentral liegenden Drehpunkt (142) erstreckt .

11. Mikrofluidische Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass
der Rotorchip (140) eine mehreckige Flache aufweist, und dass in der Nahe wenigstens einer Ecke des
Rotorchips (50) eine mikrofluidische Trennkammer (146) angeordnet ist.

12. Mikrofluidische Anordnung nach einem der
vorhergehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, dass vom mikrofluidische Kanal (143) des Rotorchips (140) in wenigstens einem Bereich (147) vorzugsweise strahlenförmig angeordnete Kanäle oder auch Kammern (148) ausgehen, die einen
geringeren Abstand vom Drehpunkt (142) als die
mikrofluidische Trennkammer (146) und/oder der
mikrofluidische Kanal (143) haben.

13. Mikrofluidische Anordnung nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Rotorchip (110) zwei getrennte mikrofluidische,
(112, 114) Kanäle aufweist, die in einem vorbestimmten Bereich durch eine für Flüssigkeiten und/oder Gase
durchlassige Wand (116) verbunden sind.

14. Mikrofluidische Anordnung nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine mikrofluidische Kanal 102)
und/oder die Trennkammer des Rotorchips (100) mit
einem weiteren mikrofluidischen Kanal (107) zur
teilweisen Entleerung verbunden ist.

15. Mikrofluidische Anordnung nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Statorchip (30; 130) dritte Öffnungen (122, 124; 135a-135d) aufweist, an die eine Aktuatorik und/oder wenigstens eine Pumpe ankoppelbar sind.

16. Mikrofluidische Anordnung nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet, dass
im Statorchip (30; 130) wenigstens ein
mikrofluidischer Kanal (121, 124; 131-134 ) ausgebildet ist, der mit der ersten, zweiten und/oder dritten
Öffnung verbunden ist.

17. Mikrofluidische Anordnung nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das zu zentrifugierende Stoffgemisch Stoffe
unterschiedlicher Dichten aufweist.

18. Mikrofluidische Anordnung nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch
eine Antriebseinrichtung (40) zum Antreiben des
Rotorchips (50; 90; 100; 110; 140), und eine
Kopplungseinrichtung (60) zum Herstellen und Lösen
einer fluidischen Verbindung zwischen dem Rotorchip
(50; 90; 100; 110; 140) und dem Statorchip (30; 130), wobei die Befüllung und Entleerung des Rotorchips (50; 90; 100; 110) über den Statorchip (30; 130) erfolgt.

19. Mikrofluidische Anordnung nach Anspruch 18,
gekennzeichnet durch
einen Rahmen (20) , in dem die Antriebseinrichtung (40) federnd gelagert ist.

20. Mikrofluidische Anordnung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass
der Statorchip (30; 130) am Rahmen (20) befestigt ist und in der Mitte eine Öffnung (32; 138) zum
Durchführen der Antriebsachse der Antriebseinrichtung (40) aufweist, dass
der Rotorchip (50; 90; 100; 110; 140) oberhalb oder unterhalb des Statorchips (30; 130) angeordnet ist und in der Mitte eine Öffnung (52; 98; 101; 111) aufweist, durch die die Antriebsachse durchführt, dass
die Antriebsachse ein Halteelement (41) zum Halten des Rotorchips (50; 90; 100; 110) aufweist, wobei im
Rotationsbetrieb der Rotorchip im Abstand zum
Statorchip angeordnet ist, dass
die Kopplungseinrichtung (60) am Rahmen (20, 23)
befestigt ist und eine Einrichtung (65) zum
Heranführen des Rotorchips (50; 90; 100; 110; 140) im Ruhezustand. an den Statorchip (30; 130) aufweist, um zwischen dem Rotorchip (50; 90; 100; 110) und dem
Statorchip (30; 130) eine fluidische Verbindung zum
Befüllen und Entleeren des Rotorchips herzustellen.

21. Modulares Lab-on-a-Chipsystem zur automatisierten
Durchführung von mikrofluidischen Prozessen mit
wenigstens einer mikrofluidischen Anordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 20.

22. Modulares Lab-on-a-Chipsystem nach Anspruch 21,
gekennzeichnet durch eine Betreibereinrichtung,
Vorratsbehalter zum Aufbewahren von Rotorchips (50;
90; 100; 110) und Statorchips (30; 130) und
eine Einrichtung zum automatisierten Zufuhren und
Entfernen eines Rotor- und/oder Statorchips zur bzw. von der Betreibereinrichtung.

23. Modulares Lab-on-a-Chipsystem nach Anspruch 22,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Betreibereinrichtung eine Antriebseinrichtung
(40), die zum Rotieren eines Rotorchips (50; 90; 100; 110; 140) ausgebildet ist,
eine Halteeinrichtung (23) zum Halten eines
Statorchips und eine Kopplungseinrichtung (60)
aufweist, die den Rotorchip im Ruhezustand an den
Statorchip heranfuhren kann, um zwischen dem Rotorchip und dem Statorchip eine fluidische Verbindung zum
Befullen und Entleeren des Rotorchips herzustellen.

24. Modulares Lab-on-a-Chipsystem nach einem der Ansprüche

21 bis 23,
gekennzeichnet durch
wenigstens eine Aktuatoreinrichtung und/oder
wenigstens eine Pumpe zum Ankoppeln an den Statorchip, um den Rotorchip automatisiert Befullen und Entleeren zu können.

25. Modulares Lab-on-a-Chipsystem nach einem der Ansprüche

21 bis 24,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Statorchip über ein mikrofluidisches
Verbindungselement mit wenigstens einem weiteren
Funktionsmodul des modularen Lab-on-a-Chipsystem
verbunden ist.

26. Betreibereinrichtung zum Betreiben einer
mikrofluidische Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 20,
gekennzeichnet durch
eine Antriebseinrichtung (40) zum Antreiben eines
Rotorchips (50; 90; 100; 110; 140), und eine
Kopplungseinrichtung (60) zum Herstellen und Losen einer fluidischen Verbindung zwischen dem Rotorchip und dem Statorchip, wobei die Befüllung und Entleerung des Rotorchips über den Statorchip erfolgt.

27. Betreibereinrichtung Anspruch 26,
gekennzeichnet durch
eine erste Halteeinrichtung (20), in der die
Antriebseinrichtung federnd gelagert ist.

28. Betreibereinrichtung nach Anspruch 26 oder 27,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein zweite Halteeinrichtung zur Aufnahme des
Statorchips (23) vorgesehen ist,
der Rotorchip oberhalb oder unterhalb des Statorchips angeordnet ist,
die Antriebseinrichtung eine Antriebsachse aufweist, die den Rotorchip halten kann, wobei im
Rotationsbetrieb der Rotorchip im Abstand zum
Statorchip angeordnet ist, und dass
die Kopplungseinrichtung eine Einrichtung (65) zum
Heranfuhren des Rotorchips im Ruhezustand an den
Statorchip aufweist, um zwischen dem Rotorchip und dem

Statorchip eine fluidische Verbindung zum Befullen und

Entleeren des Rotorchips herzustellen.

29. Betreibereinrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis
28, gekennzeichnet durch Vorratsbehalter zum Aufbewahren von Rotorchips und Statorchips und/oder Vorratsbehalter für die zu verwendenden Chemikalien, und/oder
eine Einrichtung zum automatisierten Zufuhren und Entfernen eines Rotor- und/oder Statorchips zur bzw. von der Betreibereinrichtung.