Die Erfindung betrifft einen Centrifugal Microfluidic Biochip mit einem aus einer Mehrzahl von Kammern und/oder Leitungen gebildeten fluidischen System mit einem zum Einbringen einer biologischen Probe in das fluidische System eingerichteten Öffnung.

Centrifugal Microfluidic Biochips, auch als Centrifugal Microfluidic Bio-Disks oder zentrifugalmikrofluidische Testkartuschen bezeichnet, werden in der medizinischen Diagnostik im Rahmen von als Lab-on-a-Chip- bzw. Lab-on-a-Disk-Systemen verwendet. Derartige Systeme sind beispielsweise aus DE 10 2013 203 293 B4, EP 2 416 Bl, CN 109765391 A, CN 209680127 U und CN 209772148 U bekannt.

Diese Centrifugal Microfluidic Biochips weisen ein (mikro)fluidisches System auf, in das eine Probe eingegeben wird, die gemäß einem vorbestimmten Ablaufprotokoll mithilfe eines u.a. als Zentrifuge wirkenden Analysegeräts mit einer an die Bio-Disk angepassten Rotationseinrichtung automatisch prozessiert werden kann. e nach der zu bearbeitenden Fragestellung werden auf dem Centrifugal Microfluidic Biochip entsprechende Reagenzien bereitgehalten werden, die unter anderem flüssig in Stickpacks, auch Sachet oder Siegelrandbeutel genannt, luftgetrocknet oder gefriergetrocknet (lyophilisiert) vorgehalten werden.

Mittels der bekannten Centrifugal Microfluidic Biochips ist es grundsätzlich möglich, arbeitsintensive und fehleranfällige Laborroutinen zu automatisieren und verschiedene Arbeitsabläufe von der Probenaufbereitung bis zur Datenanalyse in nur einem Arbeitsgang durchzuführen. Insbesondere kann mittels der bekannten Systeme eine wesentlich schnellere und genauere Analyse von Patientenproben und eine daran angepasste Therapie erfolgen.

So ist beispielsweise aus der EP 3 247 497 Bl ein mit den eingangs genannten Merkmalen ausgestatteter Centrifugal Microfluidic Biochip bekannt, der ein insbesondere als Tupfer ausgebildetes Probennahmeinstrument aufnehmen und eine daran anhaftende biologische Probe analysieren kann. Wenngleich dieser Centrifugal Microfluidic Biochip für die Verarbeitung einiger biologischer Proben vorteilhaft sein kann, ergibt sich bei der Entnahme von Proben von biologischen Oberflächen, die vor allem den in der Dermatologie und in der Onkologie verwendeten, eine schnelle und kostengünstige Diagnostik ermöglichenden Abklatschpräparaten zugeordnet werden können, das grundsätzliche Problem, dass die Verarbeitung dieser Proben im Zusammenhang mit einem Centrifugal Microfluidic Biochip einen erhöhten manuellen Aufwand bedeuten. Die entnommene Probe, deren Entnahme insbesondere durch einen auf das zu untersuchende Areal, beispielsweise eine Läsion, eine geschwürige Hautveränderung oder ein Tumoranschnitt oder eine infektiöse Läsion, aufzubringenden Klebestreifen erfolgt, muss nämlich zur Prozessierung durch einen Centrifugal Microfluidic Biochip zunächst weiter aufbereitet, insbesondere zerkleinert werden bevor diese in eine Probenkammer eines Centrifugal Microfluidic Biochips eingeführt werden können.

Mit dieser zusätzlichen vorbereitenden Tätigkeit steigt zum einen die Gefahr von Kontaminationen, zum anderen besteht das Problem, dass die zerkleinerten Klebestreifen innerhalb des fluidischen Systems dazu neigen, sich aneinander oder an die Wandungen des fluidischen Systems zu lagern, sodass die dem Klebestreifen anhaftenden biologischen Proben der Analyse nicht zugänglich sind.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Lösung für das vorgehende Problem dahingehend zu schaffen, dass insbesondere flächigen Probenträgern anhaftende biologische Proben mittels eines Centrifugal Microfluidic Biochips vollständig analysiert werden können, ohne die biologische Probe zu kontaminieren.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Centrifugal Microfluidic Biochip mit den Merkmalen von Anspruch 1, das Analysesystem mit den Merkmalen von Anspruch 9 und das Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 12 gelöst. Die Unteransprüche geben jeweils vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung wieder.

Die Grundidee der Erfindung besteht darin, den Probenträger einer Abklatschprobe nicht durch eine Öffnung in eine Kammer des fluidischen Systems eines Centrifugal Microfluidic Biochips einzuführen, sondern den Probenträger mit seiner die biologische Probe aufweisenden Seite so auf der Außenseite des Centrifugal Microfluidic Biochips anzuordnen, dass der Probenträger die Öffnung jedenfalls teilweise überdeckt und die die biologische Probe aufweisende Seite des Probenträgers von im fluidischen System entlang der Öffnung geführten Fluiden überspült werden kann. Die Erfindung eignet sich insbesondere für flächige Probenträger, speziell Klebestreifen. Diese sind bevorzugt so ausgebildet, dass diese die Öffnung im fluidischen System vollständig abdecken und Überspannen, wobei der Probenträger durch ein Befestigungsmittel am Centrifugal Microfluidic Biochip fixiert und gesichert wird. Das Befestigungsmittel kann speziell als Verschluss ausgebildet sein, sodass der Probenträger nicht nur fixiert, sondern auch vor Kontamination von außen geschützt ist, wobei das fluidische System zugleich verschlossen wird und ein Auslaufen von chemischen Substanzen aus dem Centrifugal Microfluidic Biochip unterbunden wird. Nach der Prozessierung kann der Centrifugal Microfluidic Biochip entsprechend unter Einhaltung hygienischer Standards entsorgt werden, sodass sich ein insgesamt sicheres und effizientes System ergibt.

Dadurch dass die Öffnung im Centrifugal Microfluidic Biochip in Bezug auf den Probenträger eine vorbestimmte Fläche definiert, ist es außerdem möglich, die Analyse auf die von der Öffnung bestimmte Fläche zu beziehen, sodass nicht nur qualitative, sondern auch quantitative Aussagen hinsichtlich der Beschaffenheit eines Abklatschpräparats möglich sind.

Erfindungsgemäß wird also ein Centrifugal Microfluidic Biochip, der auch als Centrifugal Microfluidic Bio-Disk oder zentrifugalmikrofluidische Testkartusche bezeichnet werden kann, mit einem aus einer Mehrzahl von Kammern und/oder Leitungen gebildeten fluidischen System mit einem zum Einbringen einer biologischen Probe in das fluidische System eingerichteten Öffnung vorgeschlagen, der ein zur Fixierung eines eine biologische Probe aufweisenden, die Öffnung überdeckenden Probenträgers am Centrifugal Microfluidic Biochip eingerichtetes Befestigungsmittel aufweist. Das Befestigungsmittel ist insbesondere als Klemme ausgebildet, die den Probenträger am Centrifugal Microfluidic Biochip befestigt. Der Probenträger ist dabei so beschaffen, dass dieser die Öffnung jedenfalls teilweise überdeckt. Besonders bevorzugt weist der Probenträger eine Fläche auf, die größer als die durch die Öffnung gebildet Fläche ist, wobei die Kontur der Öffnung von der Kontur der Probenträgerfläche vollständig überlagert werden kann. Mit anderen Worten kann der Probenträger die Öffnung bevorzugt vollständig abdecken, sodass die Öffnung des Centrifugal Microfluidic Biochips diejenige Fläche und damit die dem Probenträger anhaftende Menge der biologischen Probe, beispielsweise die (maximale) Zellmenge oder - -

Pathogenmenge, bestimmt, die mittels der im fluidischen System vorgehaltenen Reagenzien prozessiert werden kann.

Das Befestigungsmittel ist bevorzugt zur Einnahme einer die Öffnung freigebenden ersten Position und einer selbst oder mittels des Probenträgers die Öffnung verschließenden zweiten Position eingerichtet.

Das Befestigungsmittel ist nicht zwingend als dauerhaft mit dem Centrifugal Microfluidic Biochip verbundener Bestandteil zu verstehen, sondern kann gemäß einem Ausführungsbeispiel mit dem Centrifugal Microfluidic Biochip lösbar verbunden sein. So ist es denkbar, dass das Befestigungsmittel wiederholt mit einer Mehrzahl von Centrifugal Microfluidic Biochips verwendbar ist, sodass diese Ausgestaltung ressourcenschonend eingesetzt werden kann.

Speziell ist vorgesehen, dass das Befestigungsmittel als ein in eine um die Öffnung angeordnete Nut einsetzbarer Rahmen ausgebildet ist. Insbesondere kann der Rahmen als Stanze ausgebildet sein, der den zu analysierenden Abschnitt aus dem Probenträger herausstanzt und zugleich am Centrifugal Microfluidic Biochip fixiert. Der Rahmen kann rechteckig ausgebildet sein, ist jedoch bevorzugt ein Ring, der speziell mit der Öffnung konzentrisch anzuordnen ist.

Die Öffnung kann bevorzugt in einer Vertiefung angeordnet sein, wobei der die Öffnung umgebende Wandabschnitt des Centrifugal Microfluidic Biochips eine Auflagefläche für Randabschnitte des Probenträgers ausbildet. Speziell kann die geometrische Form der Vertiefung mit der geometrischen Form des Probenträgers identisch sein.

Jedenfalls ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass das Befestigungsmittel ein die Öffnung fluiddicht verschließender Verschluss ist, beispielsweise in Form einer Kappe oder eines Deckels, wobei der Verschluss höchst bevorzugt einen als Flansch ausgebildeten ringförmigen Abschnitt aufweist, der gemäß dem zuvor genannten Beispiel in eine um die Öffnung angeordnete Nut, gegebenenfalls unter Beschnitt des Probenträgers, einsetzbar ist. Der Verschluss stellt zum einen aufgrund seiner Klemmkraft die Fixierung des Probenträgers am Centrifugal Microfluidic Biochip sicher. Zum anderen wird die Gefahr von Kontaminationen verringert und der Centrifugal Microfluidic Biochip zugleich vor einem Auslaufen von Flüssigkeit geschützt. Insbesondere liegt der Verschluss dem Probenträger vollflächig an und bewirkt eine sichere Dichtung gegenüber dem fluidischen System. Zur Sicherung des Befestigungsmittels am Centrifugal Microfluidic Biochip können bevorzugt Rastmittel vorgesehen sein.

Eine in der Handhabung sehr angenehme Ausgestaltung wird dann erreicht, wenn ein zum Verschwenken des Befestigungsmittels relativ zum Centrifugal Microfluidic Biochip eingerichtetes Scharnier vorgesehen ist. Aufgrund dieser Ausgestaltung ist eine einfache und positionsgenaue Befestigung des Befestigungsmittels am Centrifugal Microfluidic Biochip und damit des Probenträgers am Centrifugal Microfluidic Biochip ermöglicht.

Der Centrifugal Microfluidic Biochip ist bevorzugt als zwei Grundflächen und eine zwischen diesen angeordnete Mantelfläche aufweisende Scheibe ausgebildet, wobei die Öffnung besonders bevorzugt in einer der Grundflächen des als Scheibe ausgebildeten Centrifugal Microfluidic Biochips angeordnet ist. Die Öffnung in einer der Grundflächen ermöglicht eine einfache Handhabung der flachen Scheibe, in dem die Scheibe auf einer Arbeitsfläche abgelegt werden und die der Arbeitsfläche abgewandte Grundfläche von oben mit dem Probenträger beschickt werden kann. Nach Fixierung des Probenträgers am Centrifugal Microfluidic Biochip und Verschließen der Öffnung durch den Probenträger selbst oder durch das als fluiddichter Verschluss ausgebildete Befestigungsmittel kann die Centrifugal Microfluidic Biochip gewendet werden, sodass die Probe einen Bodenabschnitt des fluidischen Systems bildet und leicht von Fluid überspült werden kann. Grundsätzlich ist auch eine Anordnung der Öffnung in der Mantelfläche denkbar, die bei Rotation ein einfaches Inkontaktbringen des Probenträgers mit Fluid ermöglichen würde.

Des Weiteren wird ein aufeinander abgestimmtes Analysesystem mit einem erfmdungsgemäß ausgestalteten Centrifugal Microfluidic Biochip und einem zur Aufnahme einer biologischen Probe eingerichteten Probenträger vorgeschlagen, wobei darauf zu achten ist, dass der Probenträger eine die Öffnung des Centrifugal Microfluidic Biochips vollständig überdeckende Fläche aufweist.

Der Probenträger ist insbesondere flächig und speziell als Klebestreifen ausgebildet, wobei der Probenträger besonders bevorzugt eine auf einer wasserundurchlässigen Trägerschicht angeordnete, gegebenenfalls eine Klebemasse aufweisende Schicht zur Aufnahme einer biologischen Probe aufweist. Die Ausbildung einer wasserundurchlässigen Trägerschicht ermöglicht die Ausbildung des Befestigungsmittels als Rahmen ohne dass der Centrifugal Microfluidic Biochip zusätzlich gegen ein Auslaufen von Flüssigkeit gesichert werden müsste.

Schließlich wird ein Verfahren zum Analysieren einer biologischen Probe mittels eines erfmdungsgemäß ausgestalteten Centrifugal Microfluidic Biochips oder eines erfmdungsgemäß ausgestalteten Analysesystem vorgeschlagen, wobei der Centrifugal Microfluidic Biochip jeweils zur Analyse der biologischen Probe hinsichtlich einer vorbestimmten Fragestellung eingerichtet ist. Das erfindungsgemäße Verfahren weist die folgenden Schritte auf:

- Bereitstellen einer einem Probenträger anhaftenden biologischen Probe;

- Anordnen des Probenträgers am Centrifugal Microfluidic Biochip derart, dass im fluidischen System an der Öffnung vorbeigeführte Flüssigkeit in Kontakt mit der biologischen Probe treten kann;

- Fixieren des Probenträgers am Centrifugal Microfluidic Biochip mithilfe des Befestigungsmittels; und

- Prozessieren der biologischen Probe in hinsichtlich einer vorbestimmten Fragestellung an sich bekannter Weise.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Prozessieren das Lysieren der dem Probenträger anhaftenden biologische Probe umfasst, wobei das Lysieren besonders bevorzugt mechanisch, chemisch, enzymatisch und/oder unter der Anwendung von Wärme erfolgt. Insbesondere wird durch Verwendung eines Lysepuffers sichergestellt, dass die dem Probenträger anhaftende biologische Probe, insbesondere Zellen, vollständig aufgeschlossen und der Analyse zugänglich sind.

Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Prozessieren das Inkontaktbringen der biologischen Probe mit einem Reagenz umfasst, wobei die Veränderung des Reagenz, die Aufschluss über Eigenschaften der biologischen Probe gibt, in an sich bekannter Weise analysiert wird.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von in den beigefügten Zeichnungen dargestellten, besonders bevorzugt ausgestalteten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines besonders bevorzugt dargestellten ersten

Ausführungsbeispiels nach der Erfindung; und

Fig. 2 eine geschnittene Darstellung eines besonders bevorzugt ausgestalteten zweiten Ausführungsbeispiels nach der Erfindung im Bereich des als Verschluss ausgebildeten Befestigungsmittels.

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines wenngleich nur schematisch dargestellten, besonders bevorzugt ausgestalteten Centrifugal Microfluidic Biochips nach der Erfindung. Der Centrifugal Microfluidic Biochip 10 ist als zwei Grundflächen und eine zwischen diesen angeordnete Mantelfläche aufweisende Scheibe ausgebildet, wobei die mit dem fluidischen System kommunizierende Öffnung 20 in einer der Grundflächen des als Scheibe ausgebildeten Centrifugal Microfluidic Biochips 10 angeordnet ist.

Das einen (nicht dargestellten) Probenträger am Centrifugal Microfluidic Biochip 10 fixierende Befestigungsmittel 40 kann mittels eines Scharniers relativ zum Centrifugal Microfluidic Biochip 10 verschwenkt werden. Insbesondere ist das Befestigungsmittel 40 als Deckel ausgebildet und weist einen sich aus der Ebene des Deckels erstreckenden ringförmigen Flansch auf, der in eine am Centrifugal Microfluidic Biochip 10 angeordnete Nut eingesetzt werden kann. Aus der die Öffnung 20 freigebenden Position kann das Befestigungsmittel 40 also in eine die Öffnung 20 verschließende Position überführt werden, in der nicht nur der (nicht dargestellte) Probenträger am Centrifugal Microfluidic Biochip 10 fixiert, sondern auch die Öffnung 20 fluiddicht verschlossen werden kann.

Schließlich zeigt Fig. 2 eine geschnittene Darstellung eines besonders bevorzugt ausgestalteten zweiten Ausführungsbeispiels nach der Erfindung im Bereich des als Verschluss ausgebildeten B efe stigungsmittel s .

Insbesondere zeigt Fig. 2 den Ablauf zur Befestigung des Probenträgers 30 am Centrifugal Microfluidic Biochip 10 im Bereich der zur Aufnahme einer biologischen Probe eingerichteten Öffnung 20. Wie zuvor beschrieben weist der Centrifugal Microfluidic Biochip 10 ein fluidisches System auf, das für biologische Proben durch die Öffnung 20 zugänglich ist. Im gezeigten Beispiel kann die Öffnung 20 durch das als Verschluss wirkende Befestigungsmittel 40 vollständig verschlossen werden. Hierfür ist das Befestigungsmittel 40 - wie Fig. 2A zeigt - mit dem Centrifugal Microfluidic Biochip 10 über ein Scharnier verbunden.

Zur Prozessierung einer biologischen Probe wird ein flächiger Probenträger 30, auf dessen dem Centrifugal Microfluidic Biochip 10 bzw. dem fluidischen System des Centrifugal Microfluidic Biochips 10 zugewandter Seite die biologische Probe anhaftet, in eine Vertiefung in der Grundfläche des Centrifugal Microfluidic Biochips 10 eingelegt. Hierfür ist die die Öffnung 20 zum fluidischen System umgebende Wandung als Auflage für den Probenträger 30 ausgebildet, der mit seinen Randabschnitten auf der Auflage aufliegt und die Öffnung 20 ansonsten vollflächig überspannt. Der Probenträger 30 übernimmt damit die Funktion einer die Öffnung 20 verschließenden Wandung.

Ist der Probenträger, wie Fig. 2B und Fig. 2C zeigen, richtig positioniert, kann das als Verschluss wirkende Befestigungsmittel 40, wie in Fig. 2D gezeigt, an den Centrifugal Microfluidic Biochip 10 angeklappt werden, wodurch der Probenträger 30 zwischen der Auflage des Centrifugal Microfluidic Biochips 10 und dem Befestigungsmittel 40 eingeklemmt und dadurch in seiner Position fixiert wird.

Schließlich zeigt Fig. 2E den Centrifugal Microfluidic Biochip 10, bei dem das fluidische System vom Befestigungsmittel 40 unter Fixieren des die Öffnung überspannenden Probenträgers 30 fluiddicht verschlossen ist, sodass am Probenträger 30 vorbeigeführte Flüssigkeit 50 mit der am Probenträger 30 anhaftenden Probe in Kontakt treten und diese insbesondere vom Probenträger 30 jedenfalls teilweise abwaschen kann.