Titel

Mikrofluidische Vorrichtung zum Prozessieren und Aliquotieren einer

Probenflüssigkeit, Verfahren und Steuergerät zum Betreiben einer

mikrofluidischen Vorrichtung und mikrofluidisches System zum Durchführen einer

Analyse einer Probenflüssigkeit

Stand der Technik

Die Erfindung geht von einer Vorrichtung oder einem Verfahren nach Gattung der unabhängigen Ansprüche aus.

Mikrofluidische Analysesysteme, sogenannte Lab-on-Chips bzw. kurz LoCs, erlauben insbesondere ein automatisiertes, zuverlässiges, schnelles, kompaktes und kostengünstiges Prozessieren von Patientenproben für die medizinische Diagnostik. Durch eine Kombination einer Vielzahl von Operationen für eine kontrollierte Manipulation von Fluiden können komplexe molekulardiagnostische Testabläufe auf einer Lab-on-Chip- Kartusche durchgeführt werden. Eine wichtige Operation stellt dabei die Aliquotierung eines Flüssigkeitsvolumens dar, welche die Grundlage für eine hoch-parallelisierte Probenprozessierung sowie für molekulardiagnostische Probenanalysen mit hohem Multiplex-Grad bildet.

Beispielsweise können in einzelnen Aliquots der Flüssigkeit voneinander unabhängige Polymerase- Kettenreaktionen durchgeführt werden, welche eine Amplifikation spezifischer Desoxyribonukleinsäure-Basensequenzen und damit einen hochsensitiven, molekulardiagnostischen Nachweis erlauben.

Bereits etablierte Techniken für eine Aliquotierung einer Probenflüssigkeit in einer mikrofluidischen Vorrichtung können beispielsweise zusätzlich zu der Probeneingabe in die Vorrichtung weitere manuell durchzuführende Schritte, welche nicht ohne Weiteres einer Automatisierung zugänglich sind, aufweisen und/oder können eventuell insbesondere keine mikrofluidische Umgebung oder Anbindung an eine mikrofluidische Umgebung bieten, welche eine automatisierte Vorprozessierung der Probe vor der Aliquotierung, beispielsweise eine

Probenaufbereitung für die Extraktion von Desoxyribonukleinsäuren aus der Probe, innerhalb der mikrofluidischen Vorrichtung erlauben würde. Bestehende Techniken für die Aliquotierung einer Probenflüssigkeit innerhalb einer mikrofluidischen Umgebung können beispielsweise auf einem Evakuieren der Kavitäten bzw. Kompartimente, oder einem Zentrifugieren der Vorrichtung basieren, bei dem die Zentrifugalkraft entlang einer Einflussöffnung der

Kompartimente orientiert ist. Bei einer derartigen zentrifugal getriebenen

Aliquotierung kann eine erreichbare Dichte an Kompartimenten innerhalb der Rotationsebene jedoch aufgrund der dafür erforderlichen Fluidkanäle innerhalb der Rotationsebene, welche für die Befüllung der Kompartimente erforderlich sind, relativ gering sein.

Wünschenswert wären daher eine Vorrichtung und ein Verfahren, welche eine automatisierte Aliquotierung einer Flüssigkeit in einer Lab-on-Chip- Kartusche erlauben unter Verwendung einer Aliquotierungsstruktur, beispielsweise einem Array aus Kavitäten, wobei insbesondere zusätzlich eine automatisierte

Prozessierung der Probe vor der Aliquotierung innerhalb der mikrofluidischen Vorrichtung möglich ist. Darüber hinaus wäre wünschenswert, dass die

Vorrichtung und das Verfahren eine hohe Transfereffizienz der Probenflüssigkeit von dem mikrofluidischen Netzwerk in die Kavitäten der Aliquotierungsstruktur ermöglichen, um eine möglichst verlustfreie Prozessierung der Probenflüssigkeit erzielen zu können. Wünschenswert wären auch eine mikrofluidische Vorrichtung und ein Verfahren, welche weder eine Evakuierung der Kompartimente noch eine derartige Zentrifugation für die automatisierte Aliquotierung einer

Probenflüssigkeit erfordern.

Offenbarung der Erfindung

Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz eine

Vorrichtung, ein Verfahren, weiterhin ein Steuergerät, das dieses Verfahren verwendet sowie ein System gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.

Gemäß Ausführungsformen können insbesondere eine mikrofluidische

Vorrichtung und ein Verfahren bereitgestellt werden, welche eine automatisierte Aliquotierung einer Flüssigkeit, insbesondere einer Probenflüssigkeit, in einer Aliquotierungsstruktur, insbesondere in einer Kavitäten-Array-Struktur, erlauben. Gemäß Ausführungsformen können beispielsweise eine Vorrichtung mit einer Aliquotierungsstruktur, welche an ein mikrofluidisches Netzwerk angebunden ist, und ein Verfahren bereitgestellt werden, bei dem zusätzlich zu einer

automatisierten Aliquotierung der Flüssigkeit auch eine automatisierte

Prozessierung der zu aliquotierenden Flüssigkeit vor der Aliquotierung in dem mikrofluidischen Netzwerk erfolgen kann. Insbesondere kann gemäß

Ausführungsformen auch eine geeignete mikrofluidische Anbindung der

Kavitäten-Array-Struktur an ein mikrofluidisches Netzwerk bereitgestellt werden, welche eine kapillare und zusätzlich oder alternativ durch Dichteunterschiede der eingesetzten Flüssigkeiten hervorgerufene Stabilisierung von

Phasengrenzflächen bei einem Transfer von Flüssigkeiten in die Kammer mit der Aliquotierungsstruktur ermöglichen kann, um so insbesondere eine zuverlässige Befüllung und Versiegelung aller Kavitäten sowie eine hohe Transfereffizienz zu erzielen.

Vorteilhafterweise kann gemäß Ausführungsformen somit zusätzlich zu der Prozessierung eines kleinen Volumens einer Probenflüssigkeit als erster Phase in einem mikrofluidischen Netzwerk und einem Transport der Probenflüssigkeit zu der Aliquotierungsstruktur die Aliquotierungsstruktur zunächst mit der

Probenflüssigkeit und anschließend mit einer Versiegelungsflüssigkeit als zweiter Phase in Kontakt gebracht werden. Auf diese Weise kann insbesondere vermieden werden, dass vor der Probenflüssigkeit eine andere Flüssigkeit mit der Aliquotierungsstruktur in Kontakt tritt. Dies ist vorteilhaft, da so die

Notwendigkeit einer Verdrängung einer weiteren Flüssigkeit, insbesondere von Transportflüssigkeit aus den Kavitäten bzw. Kompartimenten der

Aliquotierungsstruktur durch die Probenflüssigkeit, vermieden werden kann. Darüber hinaus kann ein initiales Einbringen der Probenflüssigkeit in die

Kavitäten bzw. Kompartimente der Aliquotierungsstruktur und ein möglichst unmittelbares Versiegeln der mit der Probenflüssigkeit befüllten Kavitäten bzw. Kompartimente mit der Versiegelungsflüssigkeit eine Vorlagerung von

Reagenzien in den Kavitäten bzw. Kompartimenten der Aliquotierungsstruktur ermöglichen, insbesondere von eingetrockneten Substanzen, welche sich in der Probenflüssigkeit lösen, ohne dass die Reagenzien zuvor mit einer weiteren flüssigen Phase als der Probenflüssigkeit in Kontakt treten können. Somit kann gemäß Ausführungsformen beispielsweise unmittelbar nach der Befüllung einer Kavität bzw. eines Kompartiments mit der Probenflüssigkeit als erster Phase zeitnah eine Versiegelung der befüllten Kavität mit der Versiegelungsflüssigkeit als zweiter Phase realisiert werden. Durch eine möglichst rasche Versiegelung einer mit Probenflüssigkeit befüllten Kavität kann eine Verschleppung von in einer Kavität vorliegenden Substanzen in andere, insbesondere benachbarte, Kavitäten der Aliquotierungsstruktur minimiert werden.

Durch eine langsame, quasi-statische Befüllung der Aufteilungskammer mit der Aliquotierungsstruktur können die an den Kavitäten bzw. Kompartimenten der Aliquotierungsstruktur auftretenden Kapillarkräfte gegebenenfalls dazu ausgenutzt werden, um eine geeignete Ausrichtung der mikrofluidischen

Grenzfläche oder Grenzflächen an den Kavitäten bzw. Kompartimenten während der Propagation durch die Aufteilungskammer zu erzielen. Durch das Vorliegen eines kontrolliert propagierenden, stabilen Mehrphasensystems innerhalb der Aufteilungskammer mit der Aliquotierungsstruktur kann eine Aliquotierung der Probenflüssigkeit durchgeführt werden, auch wenn nur eine geringe Menge an Probenflüssigkeit vorhanden ist. Umgekehrt kann bereits eine kleine Menge an Probenflüssigkeit ausreichend sein, um die Kavitäten bzw. Kompartimente der Aliquotierungsstruktur mit der Probenflüssigkeit zu befüllen. Es kann also eine hohe Transfereffizienz erreicht werden. Eine hohe Transfereffizienz kann wiederum eine hohe Sensitivität von beispielsweise molekulardiagnostischen Analysen der Probenflüssigkeit ermöglichen.

Es wird eine mikrofluidische Vorrichtung zum Prozessieren und Aliquotieren einer Probenflüssigkeit vorgestellt, wobei die mikrofluidische Vorrichtung folgende Merkmale aufweist: eine Aufteilungskammer zum Aufnehmen eines Eingangsvolumens der

Probenflüssigkeit, wobei die Aufteilungskammer eine Mehrzahl von Kavitäten zum Aufnehmen von für Nachweisreaktionen verwendbaren Teilvolumina der Probenflüssigkeit aufweist; ein mikrofluidisches Netzwerk zum fluidmechanischen Erschließen der

Aufteilungskammer, wobei das mikrofluidische Netzwerk mindestens einen Zulaufkanal und einen fluidmechanisch mit der Aufteilungskammer verbundenen Ableitkanal aufweist; und zumindest eine Pumpeinrichtung zum Fördern von Fluiden innerhalb der Vorrichtung, wobei die zumindest eine Pumpeinrichtung und das mikrofluidische Netzwerk ausgebildet sind, um die Probenflüssigkeit als eine erste Phase durch das mikrofluidische Netzwerk in die Aufteilungskammer zu fördern, um

Teilvolumina der Probenflüssigkeit in den Kavitäten anzuordnen, und eine Versiegelungsflüssigkeit als eine zweite Phase durch das mikrofluidische

Netzwerk in die Aufteilungskammer zu fördern, um die Teilvolumina der

Probenflüssigkeit in den Kavitäten mit der Versiegelungsflüssigkeit zu versiegeln.

Die mikrofluidische Vorrichtung kann zumindest ein Teil eines mikrofluidischen Lab-on-Chip bzw. Chiplabors zur medizinischen Diagnostik, mikrobiologischen Diagnostik oder Umweltanalytik sein. Als Probenflüssigkeit kann eine zu analysierende Flüssigkeit, typischerweise eine flüssige oder verflüssigte

Patientenprobe, z. B. Blut, Urin, Stuhl, Sputum, Liquor, Lavage, ein ausgespülter Abstrich oder eine verflüssigte Gewebeprobe, oder eine Probe eines

nichtmenschlichen Materials bezeichnet werden. Das Eingangsvolumen der Probenflüssigkeit kann einem in die Aufteilungskammer eingebrachten Volumen der Probenflüssigkeit entsprechen. In den Kavitäten können die Teilvolumina der Probenflüssigkeit aggregiert bzw. vereinzelt werden. Unter Aliquotieren kann ein Unterteilen von großen in kleine Flüssigkeitsvolumina und deren Einschließen in einzelne Reaktionskammern bzw. Kavitäten verstanden werden. Die

Probenflüssigkeit kann dabei in gleich große oder unterschiedlich große

Teilvolumenabschnitte, Teilvolumina oder Kavitäten aufgeteilt werden. Die Mehrzahl von Kavitäten können eine Aliquotierungsstruktur repräsentieren. Die beiden Phasen können nicht oder nur geringfügig miteinander mischbar sein. Ferner kann mindestens eine Kanalverzweigung des Zulaufkanals in einen Abführkanal und einen fluidmechanisch mit der Aufteilungskammer verbundenen Zuleitungskanal und zusätzlich oder alternativ mindestens ein Ventil zum

Beeinflussen eines Fluidflusses im Bereich der Kanalverzweigung vorgesehen sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine unaufwändige und zuverlässige Fluidlenkung erreicht werden kann, insbesondere bei

Verwendung einer Transportflüssigkeit diese einfach und präzise abgeführt werden kann.

Zudem kann die mikrofluidische Vorrichtung die Probenflüssigkeit und die Versiegelungsflüssigkeit aufweisen. Dabei kann die Vorrichtung ausgeformt sein, um die Probenflüssigkeit und die Versiegelungsflüssigkeit außerhalb der Aufteilungskammer vorzulagern. Dazu kann die Vorrichtung zumindest eine Kammer zum Vorlagern bzw. Vorhalten der Probenflüssigkeit und der

Versiegelungsflüssigkeit aufweisen.

Gemäß einer Ausführungsform kann die Vorrichtung auch eine

Temperiereinrichtung zum Temperieren der in den Kavitäten angeordneten Teilvolumina der Probenflüssigkeit aufweisen. Zusätzlich oder alternativ kann die Vorrichtung eine Erfassungseinrichtung zum optischen Erfassen zumindest einer Eigenschaft der in den Kavitäten angeordneten Teilvolumina der

Probenflüssigkeit aufweisen. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine integrierte Prozessierung und zusätzlich oder alternativ eine zuverlässige Auswertung für die Analyse der Probenflüssigkeit in den Kavitäten ermöglicht werden kann.

Auch kann der Zuleitungskanal in mindestens zwei in die Aufteilungskammer einmündende Teilkanäle verästelt sein. Zusätzlich oder alternativ kann sich hierbei in einem Einmündungsbereich der Teilkanäle in die Aufteilungskammer zumindest eine Abmessung eines Fluidkanalquerschnittes verringern. Durch eine Verästelung des Zuleitungskanals zu der Aufteilungskammer bzw. Kammer mit der Aliquotierungsstruktur kann ein räumlich besonders homogenes Flussprofil in der Aufteilungskammer erzielt werden. Durch einen räumlich homogenen Fluss kann in Kombination mit einer geeigneten Form der Aufteilungskammer eine vollständige Benetzung der Aliquotierungsstruktur erreicht werden, bei der jeder Bereich der Aliquotierungsstruktur zunächst mit der Probenflüssigkeit und daraufhin mit der Versiegelungsflüssigkeit in Kontakt gebracht werden kann, sodass eine gewünschte mikrofluidische Funktionalität erreicht werden kann. Ebenso kann durch eine räumlich homogene Benetzung der Kammer eine besonders hohe Effizienz bei dem Probenflüssigkeitstransfer von dem

mikrofluidischen Netzwerk in die Kompartimente der Aliquotierungsstruktur erzielt werden, da dann bereits eine geringe Menge an Probenflüssigkeit ausreicht, um sämtliche Bereiche der Aliquotierungsstruktur zu benetzen.

Durch die Verwendung einer Verästelungsstruktur aus mikrofluidischen Kanälen mit geringer Querschnittsfläche kann ferner eine kapillare Stabilisierung der Grenzflächen des Mehrphasensystems während der Aufweitung des

mikrofluidischen Flusses vor dem Einleiten in die Aufteilungskammer erreicht werden. Dadurch kann unterstützt werden, dass die Grenzflächen des

Mehrphasensystems räumlich möglichst homogen über die gesamte Breite der Aliquotierungsstruktur in die Aufteilungskammer eingebracht werden. Durch eine Verringerung der räumlichen Abmessungen der flüssigkeitsführenden Strukturen am Übergang zu der Aufteilungskammer, insbesondere unmittelbar vor der Aliquotierungsstruktur, beispielsweise am Übergang der Kanäle der

Verästelungsstruktur zu der Aufteilungskammer, und einer damit verbundenen Änderung des Kapillardrucks sowie durch ein möglicherweise hier auftretendes Pinning kann eine geeignete Ausrichtung von Zweiphasengrenzflächen erzielt werden, insbesondere der Zweiphasengrenzfläche zwischen Luft und der Probenflüssigkeit, bevor diese die Aliquotierungsstruktur passieren.

Ferner können die Kavitäten in einem Chip ausgeformt sein, der in der

Aufteilungskammer angeordnet ist. Hierbei kann sich in einem Übergangsbereich zu dem Chip in der Aufteilungskammer zumindest eine Abmessung eines fluidführenden Bereichs der Aufteilungskammer verringern. Auf diese Weise kann eine kapillar unterstützte Ausrichtung eines Flüssigkeitsmeniskus entlang der gesamten Breite des Chips begünstigt werden, bevor die Flüssigkeit eine Oberseite des Chips mit den Kavitäten benetzt. Eine räumlich homogene

Änderung von Kapillardruck und fluidischem Widerstand entlang der gesamten Breite des Chips unterstützt zudem die Ausbildung eines homogenen Flussprofils in der Aufteilungskammer.

Zudem kann die Vorrichtung zumindest eine elastische Membran aufweisen, die in zumindest eine Pumpkammer auslenkbar ist, um die Funktion der zumindest einen Pumpeinrichtung umzusetzen, und zusätzlich oder alternativ in zumindest eine Ventilkammer auslenkbar ist, um die Funktion des zumindest einen Ventils umzusetzen. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass ein Fluidfluss auf einfache und zuverlässige Weise gesteuert werden kann.

Gemäß einer Ausführungsform kann die Vorrichtung eine Mehrzahl von

Pumpeinrichtungen aufweisen. Hierbei können die Pumpeinrichtungen ausgebildet sein, um Fluid in dem mikrofluidischen Netzwerk mit

unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten zu fördern. Zusätzlich oder alternativ können die Pumpeinrichtungen ausgebildet sein, um unterschiedliche Fluidvolumina pro Pumpzyklus zu fördern. Zusätzlich oder alternativ können die Pumpeinrichtungen als eine peristaltische Pumpeinheit fungieren. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass auf exakte Weise eine definierte Strömungsgeschwindigkeit eingestellt werden kann.

Insbesondere durch Verwendung einer peristaltischen Pumpeinrichtung kann eine geringe, vorgegebene Flussrate zur Befüllung der Kavitäten bzw.

Kompartimente in der Aliquotierungsstruktur hergestellt werden. Dadurch kann ein Auftreten unerwünschter, beispielsweise durch Trägheitskräfte verursachter, dynamischer Effekte, wie beispielsweise ein Einschließen von Luftblasen in den Kavitäten, vermieden werden. Durch eine Kombination mehrerer

Pumpeinrichtungen mit unterschiedlichen Pumpvolumina und zusätzlich oder alternativ eine Variation der Pumpfrequenz können unterschiedliche Flussraten in der Vorrichtung erzeugt werden. Durch Verwendung einer geringen Flussrate etwa, insbesondere bei der Befüllung der Kavitäten der Aliquotierungsstruktur mit der Probenflüssigkeit, können dynamische Effekte vermieden werden, welche die Befüllung der Kavitäten der Aliquotierungsstruktur nachteilig beeinflussen könnten. Durch die Verwendung einer höheren Flussrate, insbesondere bei der Versiegelung der Kavitäten der Aliquotierungsstruktur mit der

Versiegelungsflüssigkeit, kann eine möglichst rasche Versiegelung der Kompartimente erfolgen, um beispielsweise einen unerwünschten Stoffaustausch zwischen benachbarten Kavitäten möglichst gering zu halten. Ferner kann durch die Verwendung einer peristaltischen Pumpeinrichtung mit geringen

Pumpvolumina ein besonders stabiler und definierter Transport des

Mehrphasensystems durch das mikrofluidische Netzwerk erzielt werden. Die Stabilität des Mehrphasensystems beim Durchlaufen der Pumpeinrichtung kann dabei insbesondere durch eine geringe Querschnittsfläche der Peristaltik- Pumpkammern und die dominierenden Kapillarkräfte hergestellt werden. Eine präzise Definition des absolut transportierten Flüssigkeitsvolumens ergibt sich ebenfalls durch das geringe Pumpvolumen der Peristaltik-Pumpeinrichtung. Der Transport kann hierbei in ganzzahligen Vielfachen des Produkts aus

Pumpvolumen und Pumpeffizienz erfolgen.

Auch kann die Vorrichtung eine weitere Kammer, die fluidmechanisch parallel zu dem mindestens einen Zulaufkanal geschaltet ist und fluidmechanisch mit einem Entlüftungskanal verbunden ist, und eine weitere Temperiereinrichtung zum Temperieren von in der weiteren Kammer angeordnetem Fluid aufweisen. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine einfache und zuverlässige Entgasung von Flüssigkeiten, hier der Versiegelungsflüssigkeit und optional zusätzlich der Probenflüssigkeit, erreicht werden kann, um eine Genauigkeit der Analyse zu erhöhen.

Es wird auch ein Verfahren zum Betreiben einer Ausführungsform der vorstehend genannten mikrofluidischen Vorrichtung vorgestellt, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:

Einbringen der Probenflüssigkeit in die Vorrichtung; und

Bewirken einer Förderung der Probenflüssigkeit als erste Phase und der Versiegelungsflüssigkeit als zweite Phase durch das mikrofluidische Netzwerk in die Aufteilungskammer, um Teilvolumina der Probenflüssigkeit in den Kavitäten anzuordnen und mit der Versiegelungsflüssigkeit zu versiegeln.

Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät implementiert sein. Zwischen dem Schritt des Einbringens und dem Schritt des Bewirkens kann das Verfahren einen Schritt des Eingebens der Vorrichtung in ein mikrofluidisches System oder eine Prozessierungseinheit zur Kontrolle eines mikrofluidischen Flusses innerhalb der Vorrichtung aufweisen.

Gemäß einer Ausführungsform kann der Schritt des Bewirkens einer Förderung einen Teilschritt des Herstellens eines Mehrphasensystems aus der

Probenflüssigkeit als erster Phase und aus zumindest einer weiteren Phase, welche die Versiegelungsflüssigkeit und zusätzlich oder alternativ eine

Transportflüssigkeit aufweist, in dem mikrofluidischen Netzwerk aufweisen.

Ferner kann der Schritt des Bewirkens einer Förderung einen Teilschritt des Transportierens des Mehrphasensystems mittels der zumindest einen

Pumpeinrichtung über den Zulaufkanal zu der Kanalverzweigung aufweisen. Hierbei kann das mindestens eine Ventil so gesteuert werden, dass eine optional in dem Mehrphasensystem vorhandene Transportflüssigkeit über den

Abführkanal abgeführt wird. Zudem kann der Schritt des Bewirkens einer Förderung einen Teilschritt des Einleitens der Probenflüssigkeit gefolgt von der Versiegelungsflüssigkeit über den Zuleitungskanal in die Aufteilungskammer aufweisen. Hierbei kann im Teilschritt des Einleitens nach einem Passieren der Kanalverzweigung durch eine Grenzfläche zwischen der Probenflüssigkeit und der optional vorhandenen Transportflüssigkeit das mindestens eine Ventil umgesteuert werden. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine genaue, verlustarme oder verlustfreie und zuverlässige Aliquotierung erreicht werden kann.

Hierbei kann durch die vor der Aliquotierungsstruktur befindliche

Kanalverzweigung mit mikrofluidischen Ventilen zur Steuerung des Flusses die Probenflüssigkeit zunächst in direktem Kontakt mit der Versiegelungsflüssigkeit und optional zusätzlich einer Transportflüssigkeit als zweiter Phase eingebettet vorliegen, wobei gegebenenfalls Transportflüssigkeit und

Versiegelungsflüssigkeit durch die gleiche Flüssigkeit realisiert sein können. Dadurch kann zunächst ein totvolumenfreier Transport der Probenflüssigkeit zu der Aliquotierungsstruktur in dem mikrofluidischen System ermöglicht werden. Nachfolgend kann durch Änderung einer Stellung der vor der Aufteilungskammer angeordneten Ventile zunächst die Probenflüssigkeit und daraufhin eine weitere Flüssigkeit, insbesondere die Versiegelungsflüssigkeit, welche zur Versiegelung der mit der Probenflüssigkeit befüllten Kavitäten dient, in die Aufteilungskammer eingebracht werden. Insbesondere kann so unterbunden werden, dass

Transportflüssigkeit unerwünscht in die Kavitäten der Aliquotierungsstruktur eindringt und diese befüllt, bevor die Probenflüssigkeit die Kavitäten erreicht. Durch die Verwendung einer Transportflüssigkeit als dritter Phase für den Transport der Probenflüssigkeit als erster Phase zu der Aliquotierungsstruktur kann ein totvolumenfreier Transport der Probenflüssigkeit erfolgen. Auf diese Weise können auch kleine Volumina an Probenflüssigkeit in dem

mikrofluidischen Netzwerk und der Aliquotierungsstruktur prozessiert werden. Ferner kann so durch die Vermeidung von Totvolumina eine gesteigerte Effizienz des Probenflüssigkeitstransfers von dem mikrofluidischen Netzwerk in die Kavitäten der Aliquotierungsstruktur erzielt werden. Darüber hinaus kann durch die Verwendung einer Transportflüssigkeit und einer Einbettung der

Probenflüssigkeit als erster Phase, beispielsweise ein Master-Mix für eine Polymerase- Kettenreaktion, welcher aufgereinigtes Probenmaterial enthält, sowie der Versiegelungsflüssigkeit als zweiter Phase, beispielsweise ein fluorinierter Kohlenwasserstoff, in die Transportflüssigkeit als dritter Phase, beispielsweise Silikonöl oder ein Mineralöl, eine benötigte Menge an

Versiegelungsflüssigkeit reduziert werden, da diese ebenfalls totvolumenfrei zu der Aliquotierungsstruktur bzw. den Kavitäten in der Aufteilungskammer transportiert werden kann.

Auch kann das Verfahren einen Schritt des Temperierens der in den Kavitäten angeordneten Teilvolumina der Probenflüssigkeit aufweisen. Optional zusätzlich kann der Schritt des Temperierens zyklisch wiederholt ausgeführt werden. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine einfache Prozessierung der Probenflüssigkeit, insbesondere auch ein sogenanntes Thermo-Cycling, realisiert werden kann.

Ferner kann das Verfahren einen Schritt des optischen Erfassens zumindest einer Eigenschaft der in den Kavitäten angeordneten Teilvolumina der

Probenflüssigkeit aufweisen. Die zumindest eine Eigenschaft der

Probenflüssigkeit kann über optische Fluoreszenz erfassbar sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die Analyse der aliquotierten

Probenflüssigkeit auf exakte und einfache Weise umgesetzt werden kann.

Zudem kann das Verfahren einen Schritt des thermischen Entgasens der Probenflüssigkeit und zusätzlich oder alternativ der Versiegelungsflüssigkeit in einer weiteren Kammer aufweisen, die fluidmechanisch parallel zu dem mindestens einen Zulaufkanal geschaltet ist und fluidmechanisch mit einem Entlüftungskanal verbunden ist. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine Genauigkeit der Analyse der Probenflüssigkeit erhöht werden kann, da bei einer thermischen Prozessierung der Probenflüssigkeit keine störenden Gasblasen mehr auftreten.

Dabei kann das Verfahren auch einen Schritt des Verdrängens der

Versiegelungsflüssigkeit, welche die in den Kavitäten angeordneten Teilvolumina der Probenflüssigkeit versiegelt, durch im Schritt des thermischen Entgasens thermisch entgaste Versiegelungsflüssigkeit aufweisen. Eine solche

Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die Analyse der Probenflüssigkeit besonders zuverlässig und genau vorgenommen werden kann, da bei einer thermischen Prozessierung der versiegelten Teilvolumina der Probenflüssigkeit die Entstehung von Gasblasen vermieden werden kann.

Ferner kann durch eine geeignete Ausrichtung der Vorrichtung zu einem

Gravitationsfeld und durch Verwendung einer Versiegelungsflüssigkeit mit einer geeignet geringen Viskosität ein Abführen von sich bildenden Gasblasen durch die auftretende Auftriebskraft erzielt werden. Derartige Gasblasen können sich beispielsweise beim Temperieren einer zu prozessierenden Flüssigkeit bedingt durch eine Abnahme der Gaslöslichkeit mit steigender Temperatur in der Flüssigkeit bilden. Durch eine effiziente Abführung von Gasblasen kann insbesondere verhindert werden, dass Probenflüssigkeit aus den Kavitäten in an die Kavitäten angrenzende Gasblasen verdampft und dadurch verloren geht. Darüber hinaus kann unterbunden werden, dass Gasblasen eine optische Messung an der in den Kavitäten eingeschlossenen Probenflüssigkeit beeinflussen, beispielsweise durch optische Brechung des Lichts an der Gas- Flüssigkeit-Grenzfläche. Auch kann durch geeignete Ausrichtung der Vorrichtung zu einem

Gravitationsfeld sowie geeignete Wahl der Versiegelungsflüssigkeit,

insbesondere durch die Verwendung einer Versiegelungsflüssigkeit mit einer größeren Dichte als der Dichte der Probenflüssigkeit, die auf die beiden

Flüssigkeiten wirkende Gravitationskraft dazu ausgenutzt werden, um aufgrund des vorliegenden Dichteunterschieds der Flüssigkeiten eine räumlich homogene Propagation der Zweiphasengrenzfläche durch die Aufteilungskammer zu erzielen. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn wenigstens eine räumliche Abmessung der Aufteilungskammer die Größenskala übersteigt, bis zu der Kapillarkräfte dominierend sind.

Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner ein Steuergerät, das ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in

entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form eines Steuergeräts kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.

Hierzu kann das Steuergerät zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zu einem Sensor oder einem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen von dem Sensor oder zum Ausgeben von Steuersignalen an den Aktor und/oder zumindest eine

Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufweisen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EEPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einiesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einiesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann. Unter einem Steuergerät kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Das Steuergerät kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen des

Steuergeräts beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.

Ferner wird ein mikrofluidisches System zum Durchführen einer Analyse einer Probenflüssigkeit vorgestellt, wobei das System folgende Merkmale aufweist: eine Ausführungsform der vorstehend genannten mikrofluidischen Vorrichtung; und eine Ausführungsform des vorstehend genannten Steuergeräts, wobei die mikrofluidische Vorrichtung betreibbar mit dem Steuergerät verbunden ist.

Das Steuergerät kann Teil einer Prozessierungseinheit zur Kontrolle des mikrofluidischen Flusses innerhalb der Vorrichtung sein. Die mikrofluidische Vorrichtung kann mit dem Steuergerät mechanisch, fluidisch, pneumatisch, optisch und/oder magnetisch verbunden sein. Bei dem mikrofluidischen System kann es sich um ein sogenanntes Lab-on-Chip-System handeln. Die Vorrichtung kann beispielsweise als eine Kartusche für das System ausgeführt sein.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt durch das Steuergerät eine Steuerung eines mikrofluidischen Flusses innerhalb der Vorrichtung. Die Ansteuerung erfolgt über pneumatische, hydraulische, mechanische, elektrische und zusätzlich oder alternativ magnetische Aktoren, wie Pumpen, Ventile, elastische Membranen, Magnete und dergleichen über geeignete Schnittstellen. Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend

beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.

Somit können gemäß Ausführungsformen insbesondere eine mikrofluidische Vorrichtung und ein Verfahren bereitgestellt werden, welche eine automatisierte Aliquotierung einer Probenflüssigkeit in einer dafür vorgesehenen

Aliquotierungsstruktur, beispielsweise einer Kavitäten-Array-Struktur

ermöglichen. Insbesondere kann die Vorrichtung so ausgeführt sein, dass die Aliquotierungsstruktur an ein mikrofluidisches Netzwerk angebunden sein kann, in dem eine automatisierte Prozessierung der Probenflüssigkeit, insbesondere eines kleinen Volumens an Probenflüssigkeit unter Verwendung einer

Transportflüssigkeit, beispielsweise vor der Aliquotierung der Probenflüssigkeit, erfolgen kann. Darüber hinaus kann die Vorrichtung eine mikrofluidische

Anbindung der Aliquotierungsstruktur an das mikrofluidische Netzwerk aufweisen, welche sowohl eine kapillare und zusätzlich oder alternativ durch Dichteunterschiede bedingte Stabilisierung der Phasengrenzflächen bei einer Überführung der Flüssigkeiten in die Aufteilungskammer bzw. Kammer mit der Aliquotierungsstruktur bewirkt, um eine räumlich homogene Befüllung und Versiegelung von Kavitäten oder aller Kavitäten zu erzielen, als auch eine hohe Transfereffizienz der Probenflüssigkeit in die Kavitäten der Aliquotierungsstruktur ermöglicht. Das Verfahren zum Betreiben bzw. zur grundlegenden Verwendung der Vorrichtung kann insbesondere derart ausgeführt werden, dass es einerseits den totvolumenfreien Transport eines kleinen, zu aliquotierenden Volumens der Probenflüssigkeit in einem mikrofluidischen Netzwerk unter Verwendung einer Transportflüssigkeit ermöglicht und andererseits ein Befüllen der

Aliquotierungsstruktur zunächst mit der Probenflüssigkeit und anschließend mit einer Versiegelungsflüssigkeit, wobei es sich dabei insbesondere um eine von der Transportflüssigkeit verschiedene Flüssigkeit handeln kann, ermöglicht. Insbesondere können die Probenflüssigkeit und die Versiegelungsflüssigkeit bereits während des Transports zu der Aliquotierungsstruktur und der Befüllung der Kavitäten mit der Probenflüssigkeit eine gemeinsame Grenzfläche aufweisen, um eine unmittelbare Versiegelung der mit der Probenflüssigkeit befüllten Kavitäten der Aliquotierungsstruktur mit der Versiegelungsflüssigkeit zu ermöglichen. Insbesondere kann die Vorrichtung zusätzlich ein effizientes Temperieren der in den Kavitäten vorliegenden Probenflüssigkeit, eine ortsaufgelöste optische Detektion eines von der Probenflüssigkeit ausgehenden Fluoreszenzsignals, eine Vorlagerung von Reagenzien in den Kavitäten der Aliquotierungsstruktur und ein Abführen von sich bildenden Gasblasen, insbesondere während des Temperierens, ermöglichen. Insbesondere kann hierbei die Vorrichtung geeignet zu einem Gravitationsfeld ausgerichtet sein, um einerseits ein Abführen von sich bildenden Gasblasen durch die vorliegende Auftriebskraft zu erzielen und andererseits eine räumliche Stabilisierung der Zweiphasengrenzfläche, insbesondere zwischen der Probenflüssigkeit und der Versiegelungsflüssigkeit, insbesondere während der Propagation durch die Aufteilungskammer, durch einen vorliegenden Dichteunterschied hervorzurufen.

Anders ausgedrückt können gemäß Ausführungsformen eine mikrofluidische Vorrichtung und ein Verfahren zur automatisierten bzw. vollautomatisierten Prozessierung und Aliquotierung einer Probenflüssigkeit bereitgestellt werden, wobei die Probenflüssigkeit nach einer Prozessierung in der Vorrichtung unter Zuhilfenahme wenigstens einer weiteren, nicht mit der Probenflüssigkeit mischbaren Phase zu einer Aliquotierungsstruktur transportiert werden kann, insbesondere verlustfrei, wobei eine mikrofluidische Anbindung der

Aliquotierungsstruktur an das mikrofluidische Netzwerk vorgesehen sein kann in einer Ausgestaltung, welche eine durch Kapillarkräfte, insbesondere im Bereich einer Verästelung, Chipkante oder dergleichen, und/oder durch einen

Dichteunterschied der Flüssigkeiten, beispielsweise bei Befüllung von unten und Verkippung der Vorrichtung, und/oder durch eine Änderung des fluidischen Widerstandes, insbesondere durch eine Kanalverjüngung hinter der Verästelung oder durch eine Kanalverjüngung an der Chipkante, hervorgerufene

Stabilisierung der Phasengrenzflächen bei der Überführung der Flüssigkeiten in die Aufteilung, bzw. während der Propagation durch die Aufteilungskammer bewirken kann, um eine zuverlässige Befüllung und Versiegelung aller Kavitäten und eine hohe Transfereffizienz zu erzielen, wobei die Probenflüssigkeit und zusätzlich oder alternativ die Versiegelungsflüssigkeit in der Vorrichtung entgast werden können, um eine Gasblasenbildung bei einem Thermo-Cycling in der Aliquotierungsstruktur zu verhindern oder zu vermindern. Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer mikrofluidischen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;

Fig. 2A eine schematische Darstellung eines Teilabschnitts einer

mikrofluidischen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;

Fig. 2B eine schematische Darstellung eines Teilabschnitts einer

mikrofluidischen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;

Fig. 2C eine schematische Darstellung eines Teilabschnitts einer

mikrofluidischen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; Fig. 3 eine schematische Darstellung einer mikrofluidischen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer mikrofluidischen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;

Fig. 5A eine schematische Darstellung eines Teilabschnitts einer

mikrofluidischen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;

Fig. 5B eine schematische Darstellung eines Teilabschnitts einer

mikrofluidischen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;

Fig. 5C eine schematische Darstellung eines Teilabschnitts einer

mikrofluidischen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; Fig. 6 eine schematische Darstellung einer mikrofluidischen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;

Fig. 7 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben gemäß einem Ausführungsbeispiel.

In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren

dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche

Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer mikrofluidischen Vorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel, insbesondere eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch eine mikrofluidische Vorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Ein mikrofluidisches Netzwerk ist über wenigstens einen Zulaufkanal 111, wenigstens eine Pumpeinrichtung 121, sowie wenigstens eine Kanalverzweigung 114 des Zulaufkanals 111 in einen

Abführkanal 112 sowie einen Zuleitungskanal 113 und wenigstens zweier Ventile 131, 132 oder ersatzweise eines Mehrwegeventils zur Steuerung des

mikrofluidischen Flusses an der Verzweigung 114 mit einer zentralen Kammer bzw. Aufteilungskammer 115 verbunden.

Die Aufteilungskammer 115 weist insbesondere eine Mehrzahl von Kavitäten bzw. Ausnehmungen bzw. Kompartimenten 140 auf, welche mit einer

Probenflüssigkeit 10 als erster Phase befüllt werden können und mit einer Versiegelungsflüssigkeit 20 als zweiter Phase überschichtet werden können, so dass die Probenflüssigkeit 10 zumindest teilweise in den Kavitäten 140 verbleibt. Auf diese Weise wird eine mikrofluidische Aliquotierung der Probenflüssigkeit 10 erzielt. Ferner weist die Aufteilungskammer 115 zusätzlich zu einer Anbindung an den Zuleitungskanal 113 auch eine Anbindung an einen Ableitkanal 116 auf.

Anders ausgedrückt weist die mikrofluidische Vorrichtung 100 zum Prozessieren und Aliquotieren der Probenflüssigkeit 10 somit die Aufteilungskammer 115 zum Aufnehmen eines Eingangsvolumens der Probenflüssigkeit 10 auf. Die Aufteilungskammer 115 weist eine Mehrzahl von Kavitäten 140 zum Aufnehmen von für Nachweisreaktionen verwendbaren Teilvolumina der Probenflüssigkeit 10 auf. Ferner weist die Vorrichtung 100 ein mikrofluidisches Netzwerk zum fluidmechanischen Erschließen der Aufteilungskammer 115 auf. Das

mikrofluidische Netzwerk weist mindestens einen Zulaufkanal 111 mit

mindestens einer Kanalverzweigung 114 in einen Abführkanal 112 und einen fluidmechanisch mit der Aufteilungskammer 115 verbundenen Zuleitungskanal 113, mindestens ein Ventil 131, 132 zum Beeinflussen eines Fluidflusses im Bereich der Kanalverzweigung 114 und einen fluidmechanisch mit der

Aufteilungskammer 115 verbundenen Ableitkanal 116 auf. Ferner weist die Vorrichtung 100 zumindest eine Pumpeinrichtung 121 zum Fördern von Fluiden innerhalb der Vorrichtung 100 auf. Die zumindest eine Pumpeinrichtung 121 und das mikrofluidische Netzwerk sind ausgebildet, um die Probenflüssigkeit 10 als eine erste Phase durch das mikrofluidische Netzwerk in die Aufteilungskammer 115 zu fördern, um Teilvolumina der Probenflüssigkeit 10 in den Kavitäten 140 anzuordnen, und eine Versiegelungsflüssigkeit 20 als eine zweite Phase durch das mikrofluidische Netzwerk in die Aufteilungskammer 115 zu fördern, um die Teilvolumina der Probenflüssigkeit 10 in den Kavitäten 140 mit der

Versiegelungsflüssigkeit 20 zu versiegeln.

In dem in Fig. 1 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel weist die

Vorrichtung 100 zusätzlich wenigstens eine thermische Schnittstelle bzw.

Wärmeaustauschschnittstelle bzw. Temperiereinrichtung 201 im Bereich der Aufteilungskammer 115 und insbesondere der Kavitäten 140, sowie eine optische Schnittstelle bzw. Erfassungseinrichtung 301 insbesondere im Bereich der Kavitäten 140 auf. Die Temperiereinrichtung 201 kann so insbesondere für eine Temperierung der in die Kavitäten 140 eingeschlossenen ersten Phase bzw. Probenflüssigkeit 10 eingesetzt werden. Die Erfassungseinrichtung 301 kann insbesondere zum optischen Auslesen eines Fluoreszenzsignals genutzt werden, welches insbesondere von der in die Kavitäten 140 eingeschlossenen

Probenflüssigkeit 10 ausgeht. Ferner wird die Vorrichtung 100 in dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel während des Prozessierens geeignet zu einem Gravitationsfeld g orientiert oder aber in Rotation versetzt, sodass eine

Auftriebskraft 500 resultiert, welche zu einer Abführung von sich möglicherweise bildenden Gasblasen 50 genutzt werden kann. Gemäß dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Pumpeinrichtung 121 fluidmechanisch in den Zulaufkanal 111 geschaltet. Ein erstes Ventil 131 ist zwischen die Verzweigungsstelle 114 und die Aufteilungskammer 115 in den Zuleitungskanal 113 geschaltet. Ein zweites Ventil 132 ist in den Abführkanal 112 geschaltet.

Fig. 2A, Fig. 2B und Fig. 2C zeigen schematische Darstellungen eines

Teilabschnitts einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die

Vorrichtung entspricht oder ähnelt der Vorrichtung aus Fig. 1. Fig. 2A zeigt eine schräge Draufsicht, Fig. 2B zeigt eine Draufsicht und Fig. 2C zeigt eine

Schnittansicht des Teilabschnitts der Vorrichtung. In diesem Ausführungsbeispiel befinden sich die Kavitäten 140 in einem Chip, welcher in der Aufteilungskammer 115 fixiert ist, beispielsweise durch eine Klebeverbindung, welche eine erste Seite des Chips und eine erste Seite der Aufteilungskammer 115 miteinander verbindet.

Der Zuleitungskanal 113 führt von der ersten Seite in die Aufteilungskammer 115 hinein. Der Ableitkanal 116 ist an einer zweiten Seite der Aufteilungskammer 115 angeordnet. Durch die Geometrie der Aufteilungskammer 115 und des Chips mit den Kavitäten 140 kommt es zu einer abrupten Verringerung der räumlichen Abmessungen 1130, 1150 des fluidführenden Bereichs der Aufteilungskammer 115 am Übergang zu dem Chip mit den Kavitäten 140. Mit dieser Verringerung der räumlichen Abmessungen 1130, 1150 geht gemäß der Young-Laplace- Gleichung eine Änderung des vorliegenden Kapillardrucks einher. Zudem tritt an einer Kante, welche an der abrupten Verringerung des fluidführenden Bereichs vorliegt, ein sogenanntes„Pinning“ auf. Auf diese Weise kann eine kapillar unterstützte Ausrichtung eines Flüssigkeitsmeniskus entlang der gesamten Breite des Chips begünstigt werden, bevor die Flüssigkeit eine zweite Seite des Chips mit den Kavitäten 140 benetzt. Die räumlich homogene Änderung des

Kapillardrucks und des fluidischen Widerstands entlang der gesamten Breite des Chips unterstützt zudem die Ausbildung eines homogenen Flussprofils in der Aufteilungskammer 115, insbesondere im Bereich der Kavitäten 140, welche auf der zweiten Seite des Chips angeordnet sind. Darüber hinaus kann in dieser vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung durch die Verwendung einer Versiegelungsflüssigkeit mit einer höheren Dichte als der Dichte der Probenflüssigkeit, das Einbringen der Flüssigkeiten an der ersten Seite der zentralen Kammer 115 sowie eine geeignete Ausrichtung der zentralen Kammer 115 und/oder der Vorrichtung 100 zu einem Gravitationsfeld, beispielsweise durch eine geeignete Verkippung der Vorrichtung, aufgrund des vorliegenden Dichteunterschieds eine stabile Trennung von Probenflüssigkeit und Versiegelungsflüssigkeit sowie eine räumlich gleichmäßige Propagation der Zweiphasengrenzfläche durch die zentrale Kammer 115 erzielt werden, bei der jede der Kavitäten 140 zunächst mit Probenflüssigkeit befüllt und anschließend mit der Versiegelungsflüssigkeit überschichtet wird.

Insgesamt erlaubt die Vorrichtung abhängig von den gewählten Dimensionen somit die Ausbildung eines räumlich möglichst homogenen Flussprofils sowohl durch die auftretenden Kapillarkräfte, als auch die auf die Flüssigkeiten wirkende Schwerkraft. Auf diese Weise kann einerseits eine zuverlässige Befüllung und Versiegelung aller Kavitäten 140 erreicht werden und andererseits eine hohe Transfereffizienz der Probenflüssigkeit aus dem mikrofluidischen Netzwerk in die Kavitäten 140 der Aliquotierungsstruktur erzielt werden; d. h. für die Befüllung aller Kavitäten 140 reicht bereits ein verhältnismäßig kleines Volumen an Probenflüssigkeit aus.

Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer mikrofluidischen Vorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel, insbesondere einen schematischen Querschnitt durch eine Vorrichtung 100 gemäß einem weiteren

Ausführungsbeispiel. Hierbei ähnelt die Vorrichtung 100 der Vorrichtung aus einer der vorstehend dargestellten Figuren, insbesondere Fig. 1. Die Vorrichtung 100 weist in diesem Ausführungsbeispiel zwei Pumpeinrichtungen 121, 122 auf, wie beispielsweise peristaltische Pumpen, die geeignet sind, um unterschiedliche Flussraten in dem mikrofluidischen Netzwerk der Vorrichtung 100 zu bewirken. Durch die Kombination zweier Pumpeinrichtungen 121, 122 mit unterschiedlichen Pumpvolumina kann sowohl ein besonders schnelles als auch besonders präzises Pumpen von Flüssigkeiten erreicht werden. Ferner weist der

Zuleitungskanal 131 zu der zentralen Kammer 115 in dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel eine Verästelung 1131 auf, welche zur Herstellung eines räumlich homogenen Flusses in der zentralen Kammer 115 und zur kapillaren Stabilisierung der mikrofluidischen Grenzflächen während der Aufweitung des Flusses dient.

Eine zweite Pumpeinrichtung 122 ist hierbei zwischen eine erste

Pumpeinrichtung 121 und die Verzweigungsstelle 114 in den Zulaufkanal 111 geschaltet. An der Verästelung 1131 verästelt sich der Zuführkanal 113 in eine Mehrzahl von Teilkanälen, hier lediglich beispielhaft vier Teilkanäle.

Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Vorrichtung 100 ähnelt dabei der Vorrichtung aus einer der vorstehend dargestellten Figuren. Eine Herstellung und Steuerung eines mikrofluidischen Flusses basiert in diesem Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 100 auf einer Verwendung einer elastischen Membran, welche durch gezieltes Anlegen von Druck an definierten Stellen ausgelenkt werden kann. Die

Auslenkung der Membran erfolgt in dafür vorgesehene Ausnehmungen des mikrofluidischen Netzwerks, um beispielsweise dadurch Flüssigkeiten zu verdrängen, z. B. in Form einer Pumpkammer, oder einen fluidischen Pfad zu öffnen oder zu schließen, z. B. in Form mindestens eines Ventils. In dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 100 sind an dem

Zuleitungskanal 111 drei mikrofluidische Ventile angeordnet, welche eine peristaltische Pumpeinheit 121 bilden. Durch die Kombination zweier der genannten drei Ventile des Zuleitungskanals 111 mit der an die beiden Ventile angrenzenden Pumpkammer wird eine zweite Pumpfunktion 122 realisiert.

Abhängig von der eingesetzten Pumpfunktion können so unterschiedliche Volumina in einem Pumpzyklus transferiert werden. In der in Fig. 4 abgebildeten perspektivischen Projektion links unterhalb der zentralen Kammer 115 weist der Zuleitungskanal 111 eine Verzweigung 114 in einen Verbindungskanal 113 zu der zentralen Kammer 115 und einen Abführkanal 112 auf. Der

Verbindungskanal 113 weist eine zweistufige Verästelung 1131 vor der

Einleitung in die zentrale Kammer 115 mit den Kavitäten 140 auf. Die zentrale Kammer 115 weist ebenfalls einen Ableitkanal 116 auf.

Fig. 5A, Fig. 5B und Fig. 5C zeigen schematische Darstellungen eines

Teilabschnitts einer mikrofluidischen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Hierbei entspricht oder ähnelt die Vorrichtung der

Vorrichtung aus Fig. 4. Fig. 5A zeigt eine schräge Draufsicht, Fig. 5B zeigt eine Draufsicht und Fig. 5C zeigt eine Schnittansicht des Teilabschnitts der

Vorrichtung.

Genauer gesagt ist hier eine Realisierung der Aufteilungskammer 115 mit einer Aliquotierungsstruktur aus Kavitäten 140, welche über einen Zuleitungskanal 113 mit Verästelung 1131 und einem Ableitkanal 116 an ein mikrofluidisches

Netzwerk angebunden ist. In dieser vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt am Übergang der hier beispielsweise vier Kanäle 1132 der Verästelung 1131 zu der Aufteilungskammer 115 eine

Verringerung der räumlichen Abmessungen 1130, 1150 der fluidführenden Strukturen vor. Insbesondere ist eine Höhe 1150 der Aufteilungskammer 115 signifikant kleiner als eine Ausdehnung 1130 der Zuleitungskanäle 1132 der Verästelung 1131 am Übergang zu der Aufteilungskammer 115. Gemäß der Young-Laplace-Gleichung korrespondiert dies mit einer Änderung des

vorliegenden Kapillardrucks an dem Übergang der Zuleitungskanäle 1132 zu der Aufteilungskammer 115, sodass durch das hier vorliegende„Pinning“ von Phasengrenzflächen zunächst eine vollständige Befüllung der Kanäle 1132 der Verästelung 1131 und daraufhin eine möglichst homogene Befüllung der

Aufteilungskammer 115 erzielt werden kann.

Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung einer mikrofluidischen Vorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel, insbesondere einen schematischen Querschnitt durch eine Vorrichtung 100 gemäß einem weiteren

Ausführungsbeispiel. Die Vorrichtung 100 ähnelt hierbei der Vorrichtung aus Fig. 3. Unterschiede zwischen der Vorrichtung aus Fig. 3 und der in Fig. 6

dargestellten Vorrichtung 100 sind nachfolgend erläutert.

Die Vorrichtung 100 weist gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel eine weitere Kammer 117 auf, welche an das mikrofluidische Netzwerk angebunden ist und einen Entlüftungskanal 118 aufweist. Ferner weist die Vorrichtung 100 eine weitere Temperiereinrichtung bzw. thermische Schnittstelle bzw. Wärmeaustauschschnittstelle 202 im Bereich der weiteren Kammer 117 auf. Dadurch kann die weitere Kammer 117 insbesondere zu einem Temperieren von Flüssigkeiten 10, 20, 30, beispielsweise für ein thermisches Entgasen, verwendet werden. Durch den Entlüftungskanal 118 kann insbesondere eine Abführung von sich bildenden Gasblasen 50 erreicht werden. Die mikrofluidischen Kanäle 110, 111, 112, 113, 116, die Pumpeinrichtungen 121, 122, 123 und die Ventile 130, 131, 132 können dabei für eine geeignete Herstellung und Steuerung des mikrofluidischen Flusses insbesondere zwischen der Aufteilungskammer 115, der weiteren Kammer 117 und dem mikrofluidischen Netzwerk innerhalb der Vorrichtung 100 eingesetzt werden.

Die erste Pumpeinrichtung 121 ist zwischen der zweiten Pumpeinrichtung 122 und einer dritten Pumpeinrichtung 123 fluidmechanisch in den Zulaufkanal 111 geschaltet. Hierbei ist die zweite Pumpeinrichtung 122 zwischen der ersten Pumpeinrichtung 121 und der Verzweigungsstelle 114 angeordnet. Der

Entlüftungskanal 118 ist mittels eines Ventils 130 belüftbar oder absperrbar. Die weitere Kammer 117 ist über einen weiteren Kanal 110 an den Zulaufkanal 111 zwischen der zweiten Pumpeinrichtung 122 und der Verzweigungsstelle 114 angebunden sowie über einen Kanal mit dem Zulaufkanal 111 zwischen der ersten Pumpeinrichtung 121 und der dritten Pumpeinrichtung 123 verbunden. Jeweils ein Ventil ist zwischen der dritten Pumpeinrichtung 123 und der ersten Pumpeinrichtung 121, zwischen der dritten Pumpeinrichtung 123 und der weiteren Kammer 117, zwischen der weiteren Kammer 117 und der zweiten Pumpeinrichtung 122 sowie zwischen der zweiten Pumpeinrichtung 122 und der Verzweigungsstelle 114 angeordnet.

Fig. 7 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 700 zum Betreiben gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren 700 zum Betreiben ist ausführbar, um die mikrofluidische Vorrichtung aus einer der vorstehend beschriebenen Figuren oder eine ähnliche mikrofluidische Vorrichtung zu betreiben bzw. einen Betrieb derselben zu steuern.

Das Verfahren 700 zum Betreiben weist einen Schritt 710 des Einbringens der Probenflüssigkeit bzw. einer Probe in die Vorrichtung auf. Nachfolgend wird bei dem Verfahren 700 zum Betreiben in einem Schritt 730 des Bewirkens eine Förderung der Probenflüssigkeit als erste Phase und der

Versiegelungsflüssigkeit als zweite Phase durch das mikrofluidische Netzwerk in die Aufteilungskammer bewirkt, um Teilvolumina der Probenflüssigkeit in den Kavitäten anzuordnen und mit der Versiegelungsflüssigkeit zu versiegeln.

Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Schritt 730 des Bewirkens einer Förderung einen Teilschritt 732 des Herstellens, einen Teilschritt 734 des Transportierens und einen Teilschritt 736 des Einlesens auf, wie nachfolgend erläutert.

In dem Teilschritt 732 des Herstellens wird aus der Probenflüssigkeit als erster Phase und aus zumindest einer weiteren Phase, welche die

Versiegelungsflüssigkeit und/oder eine Transportflüssigkeit aufweist, in dem mikrofluidischen Netzwerk ein Mehrphasensystem hergestellt. Das

Mehrphasensystem kann beispielsweise realisiert sein durch eine Einbettung der Probenflüssigkeit bzw. ersten Phase in eine zweite, nicht oder nur geringfügig mit der Probenflüssigkeit mischbare Phase, welche sowohl als

Versiegelungsflüssigkeit als auch als Transportflüssigkeit dient. Alternativ können die Probenflüssigkeit und die Versiegelungsflüssigkeit ein- oder beidseitig in eine weitere, dritte Phase eingebettet sein, welche als Transportflüssigkeit dient. Die eingesetzten Flüssigkeiten liegen gemäß einem Ausführungsbeispiel - mit Ausnahme von Bestandteilen der Probenflüssigkeit - insbesondere bereits vor dem Schritt 710 des Einbringens in der Vorrichtung vorgelagert vor.

In dem Teilschritt 734 des Transportierens wird das Mehrphasensystem mittels der zumindest einen Pumpeinrichtung über den Zulaufkanal zu der

Kanalverzweigung transportiert. Hierbei wird das mindestens eine Ventil so gesteuert, dass eine optional in dem Mehrphasensystem vorhandene

Transportflüssigkeit über den Abführkanal abgeführt wird. Anders ausgedrückt erfolgt dabei ein mikrofluidischer Transport des Mehrphasensystems mittels wenigstens einer Pumpeinrichtung über den Zuleitungskanal zu der

Kanalverzweigung, wobei ein erstes Ventil geschlossen ist und die Abführung der Transportflüssigkeit über den Abführkanal und ein geöffnetes zweites Ventil erfolgt.

In dem Teilschritt 736 des Einlesens wird die Probenflüssigkeit gefolgt von der Versiegelungsflüssigkeit über den Zuleitungskanal in die Aufteilungskammer eingeleitet. Hierbei wird das mindestens eine Ventil umgesteuert nachdem eine Grenzfläche zwischen der Probenflüssigkeit und der optional vorhandenen Transportflüssigkeit die Kanalverzweigung passiert hat. Es wird dabei insbesondere nach dem Passieren der Kanalverzweigung durch die Grenzfläche zwischen Probenflüssigkeit und Transportflüssigkeit, die gegebenenfalls identisch mit der Versiegelungsflüssigkeit ist, d.h. durch eine Flüssigkeit mit denselben physikochemischen Eigenschaften realisiert ist, das zweite Ventil geschlossen und das erste Ventil geöffnet, sodass die Probenflüssigkeit gefolgt von der Versiegelungsflüssigkeit über den Zuleitungskanal in die

Aufteilungskammer eingeleitet wird. Auf diese Weise werden die Kavitäten bzw. Kompartimente der Aliquotierungsstruktur zunächst mit der Probenflüssigkeit befüllt und anschließend mit der Versiegelungsflüssigkeit überschichtet, sodass die Probenflüssigkeit schließlich in den Kavitäten bzw. Kompartimenten aliquotiert vorliegt.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das Verfahren 700 auch einen Schritt 720 des Eingebens der Vorrichtung in eine Prozessierungseinheit auf, welche unter anderem zur Kontrolle des mikrofluidischen Flusses innerhalb der Vorrichtung dient. Zur Kontrolle des mikrofluidischen Flusses in der Vorrichtung kann beispielsweise eine pneumatische Verbindung zwischen der Vorrichtung und der Prozessierungseinheit hergestellt werden, welche ein kontrolliertes Anlegen von Drücken an die Vorrichtung ermöglicht. Zusätzlich oder alternativ kann eine mechanische Verbindung zwischen der Vorrichtung und der

Prozessierungseinheit hergestellt werden, welche mechanische Kräfte auf die Vorrichtung übertragen kann, beispielsweise zur Freigabe von in der Vorrichtung vorgelagerten Flüssigreagenzien, und/oder die Vorrichtung in kontrollierte Rotation versetzen kann, sodass die in der Vorrichtung eingeschlossenen Flüssigkeiten über die aus der Rotationsbewegung der Vorrichtung

resultierenden Trägheitskräfte bzw. Scheinkräfte, wie Zentrifugal-, Coriolis-, Eulerkräfte, prozessiert werden können. Zusätzlich oder alternativ kann die Prozessierungseinheit über weitere Schnittstellen zu der mikrofluidischen Vorrichtung verfügen, welche insbesondere im Schritt 720 des Eingebens hergestellt werden, beispielsweise um die Vorrichtung zumindest lokal zu temperieren und/oder ein optisches Signal zu detektieren und/oder Ultraschall einzubringen und/oder um mechanische Energie einzubringen und/oder elektromagnetische Energie einzukoppeln. Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das Verfahren 700 zum Betreiben der mikrofluidischen Vorrichtung nach dem Schritt 730 des Bewirkens auch einen Schritt des Temperierens, insbesondere des zyklischen Temperierens, der Aufteilungskammer, welche die Kavitäten bzw. Kompartimente der

Aliquotierungsstruktur beinhaltet, mittels der Temperiereinrichtung bzw.

thermischen Schnittstelle bzw. Wärmeaustauschschnittstelle auf. Auf diese Weise können in den Aliquots der Probenflüssigkeit, welche in den einzelnen Kavitäten bzw. Kompartimenten der Aliquotierungsstruktur vorliegen, thermisch beeinflusste chemische Reaktionen, beispielsweise Polymerase- Kettenreaktionen, durchgeführt werden.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird in einem Schritt des Erfassens über eine Erfassungseinrichtung, insbesondere eine optische Schnittstelle zusätzlich ein Fluoreszenzsignal detektiert, welches insbesondere von der Probenflüssigkeit in den Kavitäten ausgeht. So kann beispielsweise durch die Verwendung einer mittels Försterresonanzenergietransfer (FRET) gequenchten und durch eine Polymerase spaltbaren Oligonukleotid- Fluoreszenzsonde (z. B. TaqMan-Sonde) auf das Vorliegen spezifischer Desoxyribonukleinsäure-Sequenzen in der Probenflüssigkeit geschlossen werden. Durch den Einsatz derartiger

Fluoreszenzsonden kann der Verlauf von Polymerase- Kettenreaktionen in den Aliquots der Probenflüssigkeit damit in Echtzeit und quantitativ verfolgt werden. Insbesondere können dabei durch eine geeignete Orientierung der Vorrichtung sich während des Temperierens bildende Gasblasen durch die angreifende Auftriebskraft abgeführt werden.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das Verfahren 700 zum Betreiben ferner einen Schritt des Entgasens einer oder mehrerer der Flüssigkeiten, insbesondere der Versiegelungsflüssigkeit, beispielsweise ein thermisches Entgasen innerhalb der Vorrichtung in einer weiteren Kammer auf, welche eine zweite Temperiereinrichtung bzw. thermische Schnittstelle aufweist. Auf diese Weise kann die Menge an Gasblasen, welche sich während des Temperierens in der zentralen Kammer bilden, reduziert werden. Insbesondere erfolgt ein Entgasen und/oder Erwärmen des Mehrphasensystems, insbesondere der Probenflüssigkeit und der Versiegelungsflüssigkeit, innerhalb der dafür vorgesehenen, weiteren Kammer vor dem Teilschritt 134 des Transportierens, d. h. bevor die Probenflüssigkeit und die Versiegelungsflüssigkeit nacheinander in die Aufteilungskammer transferiert werden. Optional erfolgt ein Erwärmen und thermisches Entgasen von lediglich der Versiegelungsflüssigkeit in der weiteren Kammer. Nach dem Entgasen der Versiegelungsflüssigkeit in der weiteren Kammer wird diese, insbesondere nach dem Teilschritt 736 des Einlesens und vor dem Schritt des Temperierens, in die Aufteilungskammer gepumpt, sodass die in der Aufteilungskammer vorhandene Menge an Versiegelungsflüssigkeit durch die zuvor in der weiteren Kammer erwärmte und thermisch entgaste Menge an Versiegelungsflüssigkeit ersetzt wird. Auf diese Weise kann die Menge an Gasblasen, welche sich insbesondere während des thermischen

Prozessierens im Schritt des Temperierens in der Aufteilungskammer bilden, reduziert werden.

Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die vorstehend beschriebenen Figuren beispielhafte Abmessungen und Spezifikationen der Vorrichtung 100 kurz dargestellt.

Laterale Abmessungen der Vorrichtung 100 betragen beispielsweise 30 x 30 mm ² bis 300 x 300 mm ² , bevorzugt 50 x 50 mm ² bis 100 x 100 mm ² . Eine Dicke von Polymersubstraten beträgt beispielsweise 0,6 mm bis 30 mm, bevorzugt 1 mm bis 10 mm. Eine Dicke einer Polymermembran beträgt beispielsweise 50 pm bis 500 pm, bevorzugt 100 pm bis 300 pm. Querschnitte der mikrofluidischen Kanäle 111, 112, 113 betragen beispielsweise 100 x 100 pm ² bis 3 x 3 mm ² , bevorzugt 300 x 300 pm ² bis 1 x 1 mm ² . Ein Volumen der Pumpkammern der Pumpeinrichtungen 121, 122, 123 beträgt beispielsweise 30 nl bis 100 pl, bevorzugt 100 nl bis 30 pl. Abmessungen der Aufteilungskammer 115 mit der Aliquotierungsstruktur betragen beispielsweise 3 x 3 x 0,1 mm ³ bis 30 x 30 x 3 mm ³ , bevorzugt 3 x 3 x 0,3 mm ³ bis 10 x 10 x 1 mm ³ . Ein Volumen der

Aufteilungskammer 115 mit der Aliquotierungsstruktur beträgt beispielsweise ~1 pl bis ~3 ml, bevorzugt ~3 pl bis -100 pl. Ein Volumen der Kavitäten bzw.

Kompartimente 140 der Aliquotierungsstruktur beträgt beispielsweise 10 pl bis 10 pl, bevorzugt 10 nl bis 300 nl. Laterale Abmessungen der Temperiereinrichtung bzw. thermischen Schnittstelle 201, 202 betragen beispielsweise l x l mm ² bis 100 x 100 mm ² , bevorzugt 3 x 3 mm ² bis 30 x 30 mm ² . Die Probenflüssigkeit bzw. erste Phase 10 weist beispielsweise wässrige Lösungen auf, insbesondere für die Durchführung chemischer, biochemischer, medizinischer oder molekulardiagnostischer Analysen, insbesondere mit darin enthaltenem Probenmaterial, insbesondere humanen Ursprungs, z. B. gewonnen aus Körperflüssigkeiten, Abstrichen, Sekreten, Sputum oder Gewebeproben. In der Probenflüssigkeit nachzuweisende Targets sind insbesondere von medizinischer, klinischer, therapeutischer oder diagnostischer Relevanz und können beispielsweise Bakterien, Viren, bestimmte Zellen, wie z. B. zirkulierende Tumorzellen, zellfreie DNA, Proteine oder andere Biomarker sein.

Die Versiegelungsflüssigkeit bzw. zweite Phase 20 und die Transportflüssigkeit bzw. dritte Phase 30 weisen insbesondere Mineralöle, Silikonöle, fluorierte Kohlenwasserstoffe, wie beispielsweise 3M Fluorinert oder Fomblin in geeigneter Kombination auf, wobei die beiden Phasen nicht oder nur geringfügig

miteinander mischbar sind (beispielsweise 3M Fluorinert FC-40 oder FC-70 und Silikonöl), insbesondere mit einer geringen Wasserlöslichkeit, um eine unerwünschte Durchmischung mit der Probenflüssigkeit bzw. ersten Phase 10 zu unterbinden, und/oder mit einer geringen Viskosität, um eine hohe Mobilität, d. h. gute Abführung von sich bildenden Gasblasen 50, zu erzielen, und/oder mit einer geringen Wärmeleitfähigkeit, um die auftretenden parasitären Wärmeverluste möglichst gering zu halten, und/oder mit einer geringen Wärmekapazität, um die zu prozessierende thermische Masse möglichst klein zu halten, und/oder mit enthaltenen Surfactants, um die Grenzfläche zu der Probenflüssigkeit bzw.

ersten Phase 10 zu stabilisieren.

Die Vorrichtung 100 ist insbesondere vornehmlich aus Polymeren wie

beispielsweise Polycarbonat (PC), Polypropylen (PP), Polyethylen (PE),

Cycloolefin-Copolymer (COP, COC), Polymethylmethacrylat (PMMA),

Polydimethylsiloxan (PDMS) oder thermoplastischen Elastomeren (TPE) wie Polyurethan (TPU) oder Styrol- Blockcopolymer (TPS) gefertigt, insbesondere durch Hochdurchsatzverfahren wie Spritzgießen, Thermoformen, Stanzen, Laserdurchstrahlschweißen. Gegebenenfalls ist die Vorrichtung 100,

insbesondere im Bereich der Wärmeaustauschschnittstelle bzw. thermischen Schnittstelle bzw. Temperiereinrichtung 201, mit Bestandteilen von Materialien mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit, wie beispielsweise Metallen wie Aluminium, Kupfer, Silber oder Legierungen oder Silizium versehen, um einen verbesserten Wärmeaustausch zwischen in der Vorrichtung 100 eingeschlossenen

Flüssigkeiten 10, 20, 30 und den verwendeten Heiz- und/oder Kühlvorrichtungen zu erzielen.

Die mikrofluidischen Pumpeinrichtungen 121, 122, 123 und Ventile 130, 131, 132 sind beispielsweise durch die pneumatisch aktuierte Auslenkung einer Polymer- Membran in Ausnehmungen in wenigstens ein Polymersubstrat realisiert, in dem mikrofluidische Kanäle und Kammern angeordnet sind.

Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine„und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.