Titel

Mikrofluidische Duo- Kartusche, mikrofluidische Analysevorrichtung, Verfahren zum Herstellen einer Duo-Kartusche und einer Analysevorrichtung und Verfahren zum Verwenden einer mikrofluidischen Analysevorrichtung

Stand der Technik

Die Erfindung geht von einer mikrofluidischen Duo- Kartusche, einer mikrofluidischen Analysevorrichtung, einem Verfahren zum Herstellen einer mikrofluidischen Duo- Kartusche, einem Verfahren zum Herstellen einer mikrofluidischen Analysevorrichtung und einem Verfahren zum Verwenden einer mikrofluidischen Analysevorrichtung nach Gattung der unabhängigen Ansprüche aus.

Mikrofluidische Analysesysteme, sogenannte Lab-on-Chips, kurz LoCs, erlauben ein automatisiertes, zuverlässiges, schnelles, kompaktes und kostengünstiges Prozessieren von Patientenproben für die medizinische Diagnostik. Durch die Kombination einer Vielzahl von Operationen für die kontrollierte Manipulation von Fluiden können komplexe molekulardiagnostische Testabläufe auf einer Lab-on- Chip- Kartusche durchgeführt werden. Lab-on-Chip- Kartuschen können beispielsweise aus Polymeren hergestellt werden unter Verwendung von Serienfertigungsverfahren wie Spritzgießen, Spritzprägen, Stanzen oder Laserdurchstrahl-Schweißen.

Offenbarung der Erfindung

Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz eine mikrofluidische Duo- Kartusche, eine mikrofluidische Analysevorrichtung, ein Verfahren zum Herstellen einer mikrofluidischen Duo- Kartusche, ein Verfahren zum Herstellen einer mikrofluidischen Analysevorrichtung und ein Verfahren zum Verwenden einer mikrofluidischen Analysevorrichtung gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.

Abhängig von der gewählten Anwendung kann der Komplexitätsgrad eines molekulardiagnostischen Testablaufs variieren. Dementsprechend unterscheiden sich anwendungsspezifisch auch die Anforderungen, welche an eine Lab-on- Chip- Kartusche gestellt werden. Neben der Bereitstellung einer besonders universellen Lab-on-Chip- Kartusche, welche ein besonders breites Anwendungsspektrum adressiert, bietet sich insbesondere eine Bereitstellung von besonders kostengünstigen Lab-on-Chip- Kartuschen an, welche ein angepasstes, das heißt beispielsweise ein anforderungsoptimiertes, Anwendungsspektrum aufweisen. Hierbei stellt sich die Frage nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung derartiger Lab-on-Chip- Kartuschen. In diesem Zusammenhang spielt insbesondere eine besonders kostengünstige und vorteilhafte Fertigbarkeit der Lab-on-Chip- Kartusche eine wichtige Rolle. Die hier vorgestellte Duo- Kartusche kann vorteilhafterweise einem anforderungsoptimierten Anwendungsspektrum entsprechen und zugleich in besonders vorteilhafter und kostengünstiger Weise gefertigt werden.

Es wird eine mikrofluidische Duo- Kartusche vorgestellt, wobei die Duo- Kartusche eine erste mikrofluidische Analysevorrichtung zum Prozessieren von Probenmaterial und eine zweite mikrofluidische Analysevorrichtung zum Prozessieren von Probenmaterial aufweist, die über eine Verbindungsstelle miteinander verbunden sind, wobei die Verbindungsstelle ausgeformt ist, um unter Einwirken einer Kraft ein definiertes Vereinzeln der ersten Analysevorrichtung und der zweiten Analysevorrichtung zu bewirken. Bei der ersten und der zweiten Analysevorrichtung kann es sich beispielsweise im Wesentlichen um eine standardisierte oder eine für einen speziellen mikrofluidischen Analyseprozess optimierte Variante einer Lab-on-Chip- Kartusche handeln. Dabei sind die Analysevorrichtungen über die Verbindungsstelle zusammenhängend hergestellt, sodass die Duo-Kartusche einen zusammenhängenden Zwilling, oder allgemein einen Mehrling aus zwei, oder allgemein mehreren, separat verwendbaren Analysevorrichtungen beziehungsweise Lab-on-Chip- Kartuschen bilden kann, welche jeweils für einen individuellen Einsatz vorgesehen sein können. Dabei können die erste und die zweite Analysevorrichtung der Duo- Kartusche ausgebildet sein, um nach einer Vereinzelung in einem Analysegerät eingesetzt zu werden, beispielsweise zur Analyse von Körperflüssigkeiten und zeitnaher Diagnostik in Arztpraxen und Krankenhäusern. Dabei kann das Analysegerät zum Beispiel zugleich für das Prozessieren von anderen Kartuschen-Typen ausgestaltet sein. Zudem kann die Duo-Kartusche nach dem Vereinzeln in beiden räumlichen Richtungen zumindest in Teilbereichen von der Hand eines Benutzers umfasst werden. Auf diese Weise ermöglicht die kompakte Ausgestaltung der Duo- Kartusche ein besonders einfaches, sicheres und komfortables Handling durch den Benutzer, beispielsweise beim Eingeben einer Probe in eine der Analysevorrichtungen oder bei der Eingabe einer Analysevorrichtung in ein Analysegerät. Durch die besonders kompakte Umsetzung der Analysevorrichtungen als Duo- Kartusche kann vorteilhafterweise der Materialbedarf im Vergleich zu einer Standard- Kartusche beispielsweise nahezu halbiert werden. Dadurch ist die Lösung besonders ressourcenschonend und nachhaltig, da beispielsweise bei einer Entsorgung die Menge an Abfall reduziert werden kann. Ferner trägt der verringerte Materialbedarf auch zu einer Reduzierung der Herstellungskosten bei.

Gemäß einer Ausführungsform können die erste Analysevorrichtung und die zweite Analysevorrichtung formgleich und zusätzlich oder alternativ funktionsgleich ausgebildet sein, um nach der Vereinzelung individuell einsetzbar zu sein. Beispielsweise können die erste und die zweite Analysevorrichtung während eines Herstellungsprozesses einheitlich aufgebaut und in parallelisierter Weise mit den gleichen Komponenten bestückt worden sein. Vorteilhafterweise sind dadurch nur geringe Modifikationen im Herstellungsprozess im Vergleich zu einzelnen Analysevorrichtungen nötig, wobei durch die parallelisierte Fertigung der ersten und zweiten Analysevorrichtung in Gestalt einer Duo- Kartusche die Produktionsgeschwindigkeit erhöht und Kosten reduziert werden können.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Verbindungsstelle zumindest teilweise als stoffschlüssige Sollbruchstelle und zusätzlich oder alternativ Schnittkante ausgeformt sein. Beispielsweise können die erste und die zweite Analysevorrichtung mechanisch über die Verbindungsstelle in Form eines Sollbruchelements oder einer Schnittkante miteinander verbunden sein. Zudem kann die Duo-Kartusche zum Beispiel zumindest in Teilen aus einem amorphen Kunststoff hergestellt sein. Die spröden Materialeigenschaften des verwendeten amorphen Kunststoffs ermöglichen vorteilhafterweise ein einfaches mechanisches Vereinzeln der Duo- Kartusche durch Brechen oder Schneiden entlang einer Schnittkante an einem Übergang mit unterschiedlichen Querschnitten durch Scher-, Biege- oder Torsionskräfte. Zusätzlich oder alternativ kann die Duo- Kartusche dadurch für eine besonders einfache händische Vereinzelung der Duo- Kartusche in zwei separat verwendbare Lab- on-Chip- Kartuschen durch einen Anwender beispielsweise durch händisches Brechen oder mittels einer handelsüblichen Schere ermöglicht werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Verbindungsstelle durch einen Anspritzpunkt in einem Spritzgussprozess ausgeformt sein. Beispielsweise kann bei der Herstellung der Duo- Kartusche unter Verwendung eines Spritzgießwerkzeugs mit mindestens zwei Kavitäten der Anspritzpunkt eines Heißkanals auf einen Übergang zwischen den Kavitäten positioniert werden. Anschließend kann zum Beispiel eine Kunststoffschmelze über den Anspritzpunkt und die Verbindungsstelle eingespritzt werden und so gleichzeitig eine Kavität für die erste Analysevorrichtung und eine Kavität für die zweite Analysevorrichtung füllen. Somit können vorteilhafterweise in kurzer Fertigungs und Montagezeit kostengünstige Kartuschen mit einer Abtrennvorrichtung aber ohne sichtbare Anschnittpunkte hergestellt werden, bei denen gleichzeitig noch die Anzahl der Fehlerquellen reduziert werden kann.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Verbindungsstelle zumindest teilweise durch komplementäre Formschlussverbindungselemente zum formschlüssigen Verbinden der ersten Analysevorrichtung mit der zweiten Analysevorrichtung ausgeformt sein. Beispielsweise kann neben der Realisierung der Verbindungsstelle als Sollbruchstelle oder Schnittkante, die Verbindung der beiden Analysevorrichtungen zum Beispiel auch durch eine Pressverbindung mit einem Formschluss erzielt werden. Beispielsweise kann sich eine sogenannte Klick-Pressverbindung aus zwei komplementären Elementen zusammensetzen, welche durch ein mechanisches Ineinandergreifen die Herstellung einer Pressverbindung zwischen der ersten Analysevorrichtung und der zweiten Analysevorrichtung ermöglichen kann. Beispielsweise kann die erste Analysevorrichtung eine Lasche mit einem Pin aufweisen, wohingegen das dazu komplementäre Element der zweiten Analysevorrichtung sich durch eine Tasche mit einer Bohrung auszeichnen kann. Die Klick-Pressverbindung kann also durch ein Ineinandergreifen der Lasche in die Tasche sowie des Pins in die Bohrung erzielt werden. Alternativ zu einer Klick-Pressverbindung kann sich auch eine sogenannte Puzzle-Pressverbindung anbieten. Die Puzzle-Pressverbindung kann sich zum Beispiel ebenfalls aus zwei komplementären Elementen zusammensetzen, welche durch ein mechanisches Ineinandergreifen die Herstellung einer Pressverbindung zwischen den beiden Analysevorrichtungen ermöglichen kann. Im Unterschied zu der Klick-Pressverbindung können die Elemente der Puzzle-Pressverbindung beispielsweise keinen Pin beziehungsweise keine Bohrung aufweisen. Stattdessen kann die Puzzle- Pressverbindung auf einem ersten Element basieren, welches als Lasche mit einer Ausstülpung ausgeformt ist, sowie eines zweiten dazu komplementären Elements, welches als Tasche mit einer Einstülpung ausgestaltet ist. Durch das Ineinandergreifen der Lasche mit der Ausstülpung in die Tasche mit der Einstülpung kann eine Puzzle-Pressverbindung hergestellt werden. Vorteilhafterweise kann durch eine solche oder ähnliche Verbindungsstelle eine Versteifung zwischen den einzelnen Analysevorrichtungen und damit eine erleichterte Handhabung der gesamten Duo- Kartusche erreicht werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Duo-Kartusche eine Mehrzahl von Schichten umfassen. Dabei kann mindestens eine Schicht der Mehrzahl von Schichten ein mikrofluidisches Netzwerk aufweisen, wobei die Schicht oder eine weitere Schicht der Mehrzahl von Schichten mit der Verbindungsstelle ausgeformt sein kann. Zusätzlich oder alternativ kann die Schicht und zusätzlich oder alternativ die weitere Schicht mit mindestens einem Element wie beispielsweise einem Reagenzien- Riegel oder einem Reaktions-Bead bestückt oder bestückbar sein. Beispielsweise kann die Duo-Kartusche zwei zum Beispiel transparente Trägerplatten umfassen, wobei zumindest eine der Trägerplatten beispielsweise mit mikrofluidischen Kanälen, Kammern und Ventilen, ausgeformt sein kann. Dabei kann das mikrofluidische Netzwerk zum Beispiel doppelt angelegt sein, sodass die erste Analysevorrichtung der Duo- Kartusche ein erstes Netzwerk und die zweite Analysevorrichtung ein zweites Netzwerk aufweisen kann. Zwischen den beiden Trägerplatten kann zum Beispiel eine Membran zum Anlegen eines Drucks angeordnet sein. Dabei kann die Duo-Kartusche zum Beispiel aus Polymeren bestehen, wie beispielsweise Polycarbonat (PC), Polystyrol (PS), Styrol-Acrylnitril-Copolymer (SAN), Polypropylen (PP), Polyethylen (PE), Polymethylpenten (PMP), Cycloolefin-Copolymer (COP, COC), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polydimethylsiloxan (PDMS) oder thermoplastischen Elastomeren (TPE) auf Basis von Polyurethan (TPU) oder Styrol- Blockcopolymer (TPS), beispielsweise gefertigt durch Serienfertigungsverfahren wie Spritzgießen, Spritzprägen, Thermoformen, Stanzen oder Laserdurchstrahl-Schweißen. Das hat den Vorteil, dass nach einem Vereinzeln die erste und die zweite Analysevorrichtung jeweils für Analyseprozesse, beispielsweise zum Untersuchen von Probenmaterial, eingesetzt werden können.

Zudem kann eine zusätzliche Schicht der Mehrzahl von Schichten eine Folie umfassen, wobei die Folie eine Einkerbung und zusätzlich oder alternativ eine Perforation zum definierten Vereinzeln der ersten Analysevorrichtung und der zweiten Analysevorrichtung aufweisen kann. Während zum Beispiel rigide Polymerteile zur Bildung einer Duo-Kartusche beispielsweise jeweils über eine Verbindungsstelle mit Sollbruchstelle und zum Beispiel über eine Pressverbindung miteinander verbunden sein können, um so eine definierte und einfache Vereinzelung der Duo-Kartusche ermöglichen, kann eine zusätzliche Schicht beispielsweise aus einer dünneren Polymerfolie andere Konzepte erfordern, welche eine besonders vorteilhafte Fertigung der Duo- Kartusche in Gestalt eines polymeren Mehrschichtaufbaus gestatten können. Beispielsweise kann eine Folie als Bestandteil der Duo- Kartusche eine oder mehrere Perforationen oder eine oder mehrere Einkerbungen aufweisen, welche zum Beispiel entlang einer Trennlinie zwischen der ersten Analysevorrichtung und der zweiten Analysevorrichtung angeordnet sein können. So kann vorteilhafterweise bei einem Trennen der Analysevorrichtungen, zum Beispiel durch ein Brechen der Sollbruchstelle der Verbindungsstelle, gleichzeitig ein definiertes Vereinzeln der Folie durchgeführt werden. Zudem wird eine mikrofluidische Analysevorrichtung hervorgegangen aus einer Variante der zuvor vorgestellten Duo- Kartusche vorgestellt, wobei die Analysevorrichtung zumindest einen Teil der Verbindungsstelle aufweist. Beispielsweise kann die Analysevorrichtung als Teil einer Duo-Kartusche gemeinsam mit einer form- und funktionsgleichen Analysevorrichtung hergestellt und nach der Herstellung entlang der Verbindungsstelle der Duo-Kartusche vereinzelt worden sein. Das hat den Vorteil, dass die Analysevorrichtung material- und kostenschonend hergestellt werden kann. In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform kann die vereinzelte Duo-Kartusche zum Beispiel Schnittstellen für das Prozessieren der Lab-on-Chip- Kartusche in einem Analysegerät aufweisen, wobei die Schnittstellen zum Beispiel an denselben Positionen angeordnet sein können wie bei einer Standard- Kartusche, welche in demselben Analysegerät prozessiert werden kann. Auf diese Weise können beide Kartuschen-Typen in besonders vorteilhafter Weise in demselben Analysegerät prozessiert werden, beispielsweise zur molekulardiagnostischen Analyse einer Probensubstanz.

Zudem wird ein Verfahren zum Herstellen einer Variante der zuvor vorgestellten mikrofluidischen Duo- Kartusche vorgestellt, wobei das Verfahren einen Schritt des Bereitstellens einer Schicht für die Duo-Kartusche umfasst. Dabei weist die Schicht einen ersten Abschnitt zum Ausformen eines Teils der ersten Analysevorrichtung und einen zweiten Abschnitt zum Ausformen eines Teils der zweiten Analysevorrichtung und die Verbindungsstelle zum Verbinden der beiden Abschnitte auf. Zudem umfasst das Verfahren einen Schritt des Verfügens der Schicht mit einer weiteren Schicht um die Duo-Kartusche herzustellen. Beispielsweise können die Schicht und die weitere Schicht in einem Spritzgießverfahren ausgeformt, auf einem Werkstückträger angeordnet und zum Beispiel mittels eines Laserschweißverfahrens miteinander sowie beispielsweise auch mit anderen Schichten verbunden werden. Dabei kann die Duo- Kartusche zum Beispiel derart ausgestaltet sein, dass sie auf einer Fertigungslinie hergestellt werden kann, welche zugleich für die Herstellung einer Standard- Kartusche eingerichtet sein kann. Insbesondere kann bei der Fertigung der Duo- Kartusche im Vergleich zu der Fertigung der Standard- Kartusche die Taktzeit der Fertigungslinie nahezu beibehalten werden. Auf diese Weise kann beispielsweise die Anzahl an separat verwendbaren Lab-on-Chip-Kartuschen, welche in einem vorgegebenen Zeitintervall auf der Fertigungslinie hergestellt werden können, nahezu verdoppelt werden. Durch die Ausgestaltung einer Lab-on-Chip- Kartusche als Duo- Kartusche kann eine besonders vorteilhafte Fertigung ermöglicht werden. Insbesondere kann eine Duo-Kartusche zum Beispiel auf einer vergleichbaren Fläche wie eine Standard- Kartusche prozessiert werden. Einerseits kann so eine besonders kostengünstige und effiziente Fertigung der Duo-Kartusche ermöglicht werden. Andererseits kann beispielsweise dieselbe Fertigungslinie ohne größere Anpassungen variabel für die Produktion von wenigstens zwei unterschiedlichen Kartuschen-Typen, beispielsweise Standard- Kartuschen und Duo- Kartuschen, eingesetzt werden. Dadurch, dass die einzelnen Schichten oder Halbzeuge zur Fertigung einer Duo-Kartusche sich jeweils aus zwei zusammenhängenden Halbzeugen zur Bildung von Lab-on- Chip- Kartuschen zusammensetzen, kann die Anzahl der im Rahmen der Fertigung zu handhabenden Halbzeuge reduziert werden. Auf diese Weise ist also eine besonders vorteilhafte, parallelisierte Herstellung von Lab-on-Chip- Kartuschen in Form einer Duo-Kartusche möglich. Zudem kann die Duo- Kartusche zusammenhängend, vergleichbar zu einer Standard- Kartusche, beispielsweise in einer wiederverschließbaren Pouch verpackt werden. Auf diese Weise kann beispielsweise eine für die Verpackung der Standard- Kartusche verwendete Verpackungsanlage ebenfalls für die Verpackung der Duo- Kartusche verwendet werden und es werden vergleichbare Packmaße ermöglicht, was vorteilhaft für die weitere Logistik sein kann.

Gemäß einer Ausführungsform kann im Schritt des Bereitstellens die Verbindungsstelle eingekerbt werden, um eine Sollbruchstelle und zusätzlich oder alternativ eine Schnittstelle auszuformen. Beispielsweise kann in einem Spritzgießwerkzeug mit mindestens zwei Kavitäten der Anspritzpunkt eines Heißkanals auf einen Übergang zwischen den Kavitäten positioniert werden. Unmittelbar nach dem Einspritzen der transparenten Kunststoffschmelze kann über die komplette Plattendicke ein in der Auswerferseite direkt gegenüberliegender Stempel mit einer scharfen Stanzschneide über die Auswerferprägefunktion der Spritzgießmaschine vorgefahren werden und einen gekerbten dünnen Übergangsquerschnitt oder mehrere kleine Verbindungspunkte erzeugen. Der Übergang kann aber noch so stabil sein, dass die Schicht nach einer bestimmten Abkühlzeit zusammenhängend mit dem Handling aus dem Spritzgießwerkzeug entnommen und der Montagelinie zugeführt werden kann. Vorteilhafterweise kann so auf zeit- und kostenschonende Weise eine Sollbruchstelle oder eine Schnittkante in der Duo- Kartusche hergestellt werden, welche eine besonders einfache Vereinzelung der Duo- Kartusche in zwei separat nutzbare Lab-on-Chip- Kartuschen erlauben kann. Auf diese Weise kann die Vereinzelung der Duo- Kartusche beispielsweise direkt durch den Anwender erfolgen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Verfahren einen Schritt des Bestückens der Schicht und zusätzlich oder alternativ der weiteren Schicht mit mindestens einem Element umfassen. Das Bestücken mit zusätzlichen Elementen kann beispielsweise durch Einlegen, Einsetzen oder Aufstecken und zusätzlich oder alternativ Einrasten erfolgen. Beispielsweise kann es sich dem Element um einen Reagenzien-Riegel handeln, welcher in eine dafür vorgesehene Flüssigreagenzienaufnahme eingesetzt werden kann. Zusätzlich oder alternativ kann es sich beispielsweise um ein Reaktions-Bead handeln, das heißt um eine gefriergetrocknete beziehungsweise lyophilisierte Feststoff- Reagenz, welche beispielsweise in eine dafür vorgesehene Ausnehmung in einer Schicht oder einer Baugruppe aus einer Mehrzahl von Schichten zur Bildung der Duo-Kartusche eingebracht werden kann. Zusätzlich oder alternativ kann es sich bei dem Element beispielsweise um ein Array-Trägerelement wie beispielsweise ein Hybridisierungsarray oder ein Mikrokavitäten-Array handeln, das zur Durchführung von Nachweisreaktionen in der Duo-Kartusche eingesetzt werden kann. Das Array-Trägerelement kann beispielsweise in eine Ausnehmung in der Schicht oder einer Baugruppe aus einer Mehrzahl von Schichten zur Bildung der Duo- Kartusche eingeklebt werden. Insbesondere kann jeweils ein doppeltes Bestücken von Schichten oder einer Baugruppe aus einer Mehrzahl von Schichten zur Bildung der Duo-Kartusche erfolgen, sodass nach dem Vereinzeln der Duo-Kartusche in zwei separate Analysevorrichtungen in jeweils jeder der Analysevorrichtungen ein in einem Schritt des Bestückens darin eingebrachtes Teil vorliegen kann.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Schritt des Verfügens und zusätzlich oder alternativ der Schritt des Bestückens wiederholt durchgeführt werden. Beispielsweise kann eine mehrfache Ausführung der Schritte des Verfügens und des Bestückens durchgeführt werden, um vorteilhafterweise eine mehrschichtige Duo-Kartusche mit eingelegten Teilen wie Reagenzriegeln oder Feststoff- Reagenzien zu bilden. Beispielsweise kann nach einem Schritt des Bestückens ein Schritt des Anordnens sowie ein Schritt des Verfügens erfolgen, um die Elemente, welche im Schritt des Bestückens in eine Schicht oder eine Baugruppe bestehend aus einer Mehrzahl von Schichten zur Herstellung einer Duo-Kartusche eingebracht worden sein können, innerhalb der Duo-Kartusche einzuschließen beziehungsweise mit einer Einhausung zu versehen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Verfahren einen Schritt des Anfügens einer Folie an die Schicht und zusätzlich oder alternativ an die weitere Schicht unter Verwendung einer Trägerfolie erfolgen. Beispielsweise kann eine Polymerfolie bei der Fertigung auf einer Trägerfolie, einem sogenannten Liner, aufgebracht werden. Nachdem die Polymerfolie an der von der Trägerfolie abgewandten Seite mit der Schicht und zusätzlich oder alternativ der weiteren Schicht verfügt worden ist, kann die die Trägerfolie abgezogen werden. Auf diese Weise kann die Trägerfolie in besonders vorteilhafter Weise dazu dienen, dass die Polymerfolie einerseits auf beide Hälften der Duo- Kartusche simultan aufgebracht werden kann und andererseits nach dem Abziehen der Trägerfolie bereits in vereinzelter Form auf den beiden zusammenhängenden Hälften der Duo- Kartusche vorliegt. Somit ist vorteilhafterweise kein Zertrennen der Folie beim Vereinzeln der Duo-Kartusche mehr erforderlich. Von besonderem Vorteil ist dies insbesondere in dem Fall, dass die Polymerfolie elastische Eigenschaften aufweist, welche ein definiertes Vereinzeln entlang einer mittels einer Perforation festgelegten Trennlinie erschweren können.

Zudem wird ein Verfahren zum Herstellen von mikrofluidischen Analysevorrichtungen aus einer Duo- Kartusche vorgestellt, wobei das Verfahren einen Schritt des Bereitstellens einer Variante der zuvor vorgestellten Duo- Kartusche und einen Schritt des Vereinzeins der ersten Analysevorrichtung und der zweiten Analysevorrichtung entlang der Verbindungsstelle umfasst. Dabei kann im Schritt des Vereinzeins die aus den zusammenhängenden Analysevorrichtungen gebildete Duo-Kartusche vereinzelt werden, um zwei separate Analysevorrichtungen zu erhalten. Das Vereinzeln kann beispielsweise durch ein mechanisches Brechen entlang von Sollbruchstellen oder durch ein andersartiges Trennverfahren erfolgen.

Zudem wird ein Verfahren zum Verwenden einer gemäß dem zuvor vorgestellten Verfahren hergestellten Analysevorrichtung vorgestellt, wobei das Verfahren einen Schritt des Einbringens der Analysevorrichtung in ein Analysegerät, einen Schritt des Prozessierens der Analysevorrichtung in dem Analysegerät und einen Schritt des Ausgebens der Analysevorrichtung aus dem Analysegerät umfasst.

Diese Verfahren können beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät implementiert sein.

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.

Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Draufsichtdarstellung einer Duo-Kartusche gemäß einem Ausführungsbeispiel;

Fig. 2 eine schematische Querschnittsdarstellung der Verbindungsstelle entlang des ersten Verbindungselements gemäß einem Ausführungsbeispiel;

Fig. 3 eine schematische Querschnittsdarstellung der Verbindungsstelle entlang des zweiten Verbindungselements gemäß einem Ausführungsbeispiel;

Fig. 4 eine schematische Draufsichtdarstellung einer Verbindungsstelle gemäß einem Ausführungsbeispiel;

Fig. 5 eine schematische Querschnittsdarstellung der Verbindungsstelle gemäß einem Ausführungsbeispiel;

Fig. 6 eine schematische Querschnittsdarstellung der Verbindungsstelle gemäß einem Ausführungsbeispiel;

Fig. 7 eine perspektivische Draufsicht auf eine erste Analysevorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;

Fig. 8 eine Draufsichtdarstellung eines Ausschnitts einer ersten Analysevorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;

Fig. 9 eine schematische Draufsichtdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Duo-Kartusche mit einer Klick-Pressverbindung; Fig. 10 eine perspektivische Draufsicht auf eine erste Analysevorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; Fig. 11 eine schematische Draufsichtdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Duo-Kartusche mit einer Puzzle-Pressverbindung;

Fig. 12 eine schematische Darstellung einer Duo- Kartusche gemäß einem Ausführungsbeispiel;

Fig. 13 eine schematische Darstellung einer Duo- Kartusche gemäß einem Ausführungsbeispiel;

Fig. 14 eine schematische Querschnittsdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines Spritzgießwerkzeugs zum Spritzgießen einer Schicht einer Duo- Kartusche;

Fig. 15 eine schematische Querschnittsdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines Spritzgießwerkzeugs zum Spritzgießen einer Schicht einer Duo- Kartusche; Fig. 16 eine schematische Querschnittsdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines Spritzgießwerkzeugs zum Spritzgießen einer Schicht einer Duo- Kartusche;

Fig. 17 eine schematische Querschnittsdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines Spritzgießwerkzeugs zum Spritzgießen einer Schicht einer Duo- Kartusche;

Fig. 18 eine schematische Querschnittsdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines Spritzgießwerkzeugs zum Spritzgießen einer Schicht einer Duo- Kartusche;

Fig. 19 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen einer mikrofluidischen Duo-Kartusche gemäß einem Ausführungsbeispiel;

Fig. 20 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen von mikrofluidischen Analysevorrichtungen aus einer Duo- Kartusche gemäß einem Ausführungsbeispiel; und Fig. 21 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Verwenden einer Analysevorrichtung 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 Draufsichtdarstellung einer Duo- Kartusche 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Duo- Kartusche 100 umfasst eine erste mikrofluidische Analysevorrichtung 105 zum Prozessieren von Probenmaterial und eine zweite mikrofluidische Analysevorrichtung 110 zum Prozessieren von Probenmaterial. Lediglich beispielhaft sind die erste Analysevorrichtung 105 und die zweite Analysevorrichtung 110 formgleich und funktionsgleich ausgebildet, um nach einer Vereinzelung individuell einsetzbar zu sein. So weist lediglich beispielhaft die erste Analysevorrichtung 105 ein erstes mikrofluidisches Netzwerk 112 auf und die zweite Analysevorrichtung 110 weist ein zum ersten Netzwerk 112 kongruentes zweites mikrofluidisches Netzwerk 115 auf. Anders ausgedrückt setzt sich die Duo- Kartusche 100 aus zwei gleichartigen, separat verwendbaren Lab-on-Chip- Kartuschen zusammen, die über eine Verbindungsstelle 120 miteinander verbunden sind. Dabei ist die Verbindungsstelle 120 zwischen den Analysevorrichtungen 105, 110 ausgeformt, um unter Einwirken einer Kraft ein definiertes Vereinzeln der ersten Analysevorrichtung 105 und der zweiten Analysevorrichtung 110 zu bewirken. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Verbindungsstelle 120 als Sollbruchstelle beziehungsweise Sollbruchelement ausgeformt. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Verbindungsstelle zusätzlich oder alternativ eine Schnittkante aufweisen. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Duo- Kartusche größtenteils unter Verwendung eines amorphen Kunststoffs hergestellt. Die spröden Materialeigenschaften des verwendeten amorphen Kunststoffs ermöglichen ein einfaches mechanisches Vereinzeln der Duo- Kartusche 100 durch Brechen entlang der Verbindungsstelle 120. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann das Vereinzeln der Analysevorrichtungen auch durch Schneiden entlang einer Schnittkante erfolgen, beispielsweise mit einer handelsüblichen Schere an einem Übergang mit unterschiedlichen Querschnitten durch Scher-, Biege- oder Torsionskräfte. In der hier gezeigten Darstellung ist die genaue Ausführung der Verbindungsstelle 120 auf der rechten Seite der Figur als vergrößerte Ansicht gezeigt. Das Sollbruchelement ist in diesem Ausführungsbeispiel geeignet ausgeformt, um einerseits ein definiertes Vereinzeln der Duo-Kartusche 100 in zwei Analysevorrichtungen 105, 110 zu ermöglichen und andererseits eine mechanische Verbindung zwischen den verschiedenen die Duo- Kartusche 100 bildenden Analysevorrichtungen 105, 110 herzustellen. Daher weist die Verbindungsstelle 120 eine hinreichende Stabilität auf, um eine sichere Handhabung der Analysevorrichtungen 105, 110 bei der Fertigung der Duo- Kartusche 100 zu ermöglichen. Dazu setzt sich die Verbindungsstelle 120 in diesem Ausführungsbeispiel zusammen aus einem ersten Verbindungselement 122 und einem zweiten Verbindungselement 125. Beide Verbindungselemente 122, 125 dienen zur Versteifung der Duo-Kartusche 100, um lediglich beispielhaft eine hinreichende mechanische Stabilität der Analysevorrichtungen 105, 110 bei der Fertigung der Duo- Kartusche 100 zu ermöglichen. Während das erste Verbindungselement 122 vordergründig eine Versteifung der Duo- Kartusche 100 bewirkt im Hinblick auf mechanische Kräfte, welche senkrecht zu der Ebene der Duo- Kartusche 100 angreifen, erzielt das zweite Verbindungselement 125 lediglich beispielhaft eine Versteifung innerhalb der Ebene der Duo-Kartusche 100, um eine Torsion der die Duo-Kartusche 100 bildendenden Analysevorrichtungen 105, 110 gegeneinander zu verhindern. Das erste Verbindungselement 122 fungiert in diesem Ausführungsbeispiel zudem als Sollbruchstellenverursacher, falls die mechanischen Kräfte, welche senkrecht zu der Ebene maximaler räumlicher Ausdehnung der Duo-Kartusche 100 angreifen, einen kritischen Wert überschreiten, welcher insbesondere von den Materialeigenschaften sowie den geometrischen Abmessungen des ersten Verbindungselements 122 abhängen. In diesem Ausführungsbeispiel weist die Duo- Kartusche laterale Gesamt- Abmessungen von 187 x 78 mm ² auf, wobei die erste Analysevorrichtung 105 und die zweite Analysevorrichtung 110 jeweils laterale Gesamt-Abmessungen von lediglich beispielhaft 118 x 78 mm ² aufweisen. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Duo- Kartusche laterale Gesamt-Abmessungen von 20 x 10 mm ² bis 300 x 200 mm ² , bevorzugt 75 x 25 mm ² bis 200 x 100 mm ² , aufweisen und die erste Analysevorrichtung 105 und die zweite Analysevorrichtung 110 können jeweils laterale Gesamt- Abmessungen von 10 x 10 mm ² bis 280 x 200 mm ² , bevorzugt 37 x 25 mm ² bis 150 x 100 mm ² , aufweisen.

Fig. 2 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung der Verbindungsstelle 120 entlang des ersten Verbindungselements 122 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die hier dargestellte Verbindungsstelle 120 entspricht oder ähnelt der in der vorangegangenen Figur beschriebenen Verbindungsstelle.

Dabei weisen die erste Analysevorrichtung 105 und die zweite Analysevorrichtung 110 in diesem Ausführungsbeispiel je eine Mehrzahl von Schichten auf. Mit anderen Worten ist die in der vorangegangenen Figur 1 beschriebene Duo-Kartusche lediglich beispielhaft fünfschichtig aufgebaut. Dabei ist eine Schicht 200 in diesem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um ein mikrofluidisches Netzwerk zu führen und ist lediglich beispielhaft mit Elementen wie beispielsweise einem Reagenzien-Riegel oder einem Reaktions-Bead bestückbar. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Schicht 200 ebenso wie eine weitere Schicht 205 der Mehrzahl von Schichten jeweils mit dem ersten Verbindungselement 122 der Verbindungsstelle 120 ausgeformt. Zwischen der Schicht 200 und der weiteren Schicht 205 ist lediglich beispielhaft eine zusätzliche Schicht 210 angeordnet, die in diesem Ausführungsbeispiel als Folie ausgebildet ist, wobei die Folie entlang der Verbindungsstelle 120 lediglich beispielhaft eine Perforation 215 zum definierten Vereinzeln der ersten Analysevorrichtung 105 und der zweiten Analysevorrichtung 110 aufweist. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Folie auch eine Einkerbung aufweisen oder die erste Analysevorrichtung kann eine erste Folie und die zweite Analysevorrichtung kann eine zweite Folie umfassen, die keine Verbindung zu der ersten Folie aufweist. Für das Bruchverhalten bei einem Vereinzeln der in der vorangegangenen Figur 1 beschriebenen Duo- Kartusche entlang der Verbindungsstelle 120 sind neben den Materialeigenschaften insbesondere die Gestalt der Innenkanten 220 der Analysevorrichtungen sowie die Höhe 225 des ersten Verbindungselements 122 entscheidend. Je höher das erste Verbindungselement 122 und je geringer die vorliegende Verrundung an den Innenkanten 220, desto höher ist die mechanische Spannung, welche an den Innenkanten 220 auf das Material einwirkt. Überschreitet diese lokal einen materialspezifischen kritischen Wert, kommt es zu einem Bruch des Materials ausgehend von der Innenkante 220. Auf diese Weise lässt sich also durch geeignete Wahl von Materialeigenschaften und geometrischen Abmessungen der Verbindungsstelle 120 eine definierte händische Vereinzelung der Duo- Kartusche durch moderate Krafteinwirkung eines Anwenders erzielen. Durch eine im Vergleich zur Höhe 225 des ersten Verbindungselements 122 signifikante, das heißt lediglich beispielhaft um ein Vielfaches größere, Breite der Duo-Kartusche und die daraus resultierende Hebelwirkung auf die Innenkante 220 des ersten Verbindungselements 122 ist bei einem händischen Knicken der Duo- Kartusche bereits mit einem moderaten Kraftaufwand eine zuverlässige Vereinzelung der Duo- Kartusche in die Analysevorrichtungen erzielbar. In diesem Ausführungsbeispiel beträgt eine Schichtdicke des ersten Verbindungselements 122 lediglich beispielhaft 500 pm. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Schichtdicke 200 pm bis 1200 pm, bevorzugt 400 pm bis 1000 pm, betragen.

Fig. 3 zeigt eine schematische Querschnittdarstellung der Verbindungsstelle 120 entlang des zweiten Verbindungselements 125 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die hier dargestellte Verbindungsstelle 120 entspricht oder ähnelt der in den vorangegangenen Figuren beschriebenen Verbindungsstelle. Das zweite Verbindungselement 125 ist in diesem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um eine Versteifung innerhalb der Ebene der in der vorangegangenen Figur 1 beschriebenen Duo- Kartusche zu bewirken und eine Torsion der die Duo-Kartusche bildendenden Analysevorrichtungen 105, 110 gegeneinander zu verhindern. Entsprechend ist eine Höhe 300 des zweiten Verbindungselements 125 kleiner als die in der vorangegangen Figur 2 beschriebene Höhe des ersten Verbindungselements. In diesem Ausführungsbeispiel beträgt eine Schichtdicke des zweiten Verbindungselements 125 lediglich beispielhaft 200 pm. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Schichtdicke 100 pm bis 600 pm, bevorzugt 100 pm bis 400 pm, betragen.

Fig. 4 zeigt eine schematische Draufsichtdarstellung einer Verbindungsstelle 120 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die hier dargestellte Verbindungsstelle entspricht oder ähnelt der in den vorangegangenen Figuren beschriebenen Verbindungsstelle, mit dem Unterschied, dass die Verbindungsstelle 120 eine Mehrzahl von ersten Verbindungselementen 122 und zweiten Verbindungselementen 125 zur Versteifung und Definition der Sollbruchstelle aufweist, wobei die Verbindungselemente 122, 125 teilweise übereinander angeordnet sind, wie es in den nachfolgenden Figuren 5 und 6 detaillierter beschrieben ist.

Fig. 5 zeigt eine schematische Querschnittdarstellung der Verbindungsstelle 120 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die hier dargestellte Verbindungsstelle 120 entspricht oder ähnelt der in den vorangegangenen Figuren beschriebenen Verbindungsstelle, mit dem Unterschied, dass in diesem Ausführungsbeispiel die Schicht 200 das erste Verbindungselement 122 ausformt, während die weitere Schicht 205 das zweite Verbindungselement 125 ausformt.

Fig. 6 zeigt eine schematische Querschnittdarstellung der Verbindungsstelle 120 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die hier dargestellte Verbindungsstelle 120 entspricht oder ähnelt der in den vorangegangenen Figuren beschriebenen Verbindungsstelle, mit dem Unterschied, dass in diesem Ausführungsbeispiel die Schicht 200 das zweite Verbindungselement 125 ausformt, während die weitere Schicht 205 das erste Verbindungselement 122 ausformt.

Fig. 7 zeigt eine perspektivische Draufsicht auf eine erste Analysevorrichtung 105 gemäß einem Ausführungsbeispiel. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann es sich dabei auch lediglich um eine Schicht 200 zur Bildung einer ersten Analysevorrichtung 105 handeln. Die hier dargestellte erste Analysevorrichtung 105 entspricht oder ähnelt der in den vorangegangenen Figuren beschriebenen ersten Analysevorrichtung, mit dem Unterschied, dass die Verbindungsstelle 120 der ersten Analysekartusche 105 in diesem Ausführungsbeispiel durch ein erstes Formschlussverbindungselement 700 und ein zweites

Formschlussverbindungselement 705 zum formschlüssigen Verbinden der ersten Analysevorrichtung 105 mit einer zweiten Analysevorrichtung ausgeformt ist. Alternativ zu der in den vorangegangenen Figuren beschriebenen stoffschlüssigen Ausgestaltung der Verbindungsstelle 120 ist in diesem Ausführungsbeispiel die Verbindung der beiden Lab-on-Chip- Kartuschen zu einer Duo- Kartusche 100 also durch eine Pressverbindung mit einem Formschluss erzielbar. In diesem Ausführungsbeispiel bilden das erste Formschlussverbindungselement 700 und das zweite Formschlussverbindungselement 705 hierfür jeweils einen Teil einer sogenannten Klick-Pressverbindung aus zwei komplementären Elementen zum Verbinden mit der zweiten Analysevorrichtung. Die Klick-Pressverbindung setzt sich lediglich beispielhaft aus dem ersten Formschlussverbindungselement 700 und einem zweiten Formschlussverbindungselement 705 zusammen, welche durch ein mechanisches Ineinandergreifen mit gleich ausgeformten komplementären Formschlussverbindungselementen der zweiten Analysevorrichtung die Herstellung einer Pressverbindung ermöglichen. In diesem Ausführungsbeispiel weist das erste Formschlussverbindungselement 700 lediglich beispielhaft eine Lasche mit einem Pin auf, wohingegen das dazu komplementäre zweite Formschlussverbindungselement 705 sich lediglich beispielhaft durch eine Tasche mit einer Bohrung auszeichnet. Die Klick- Pressverbindung ist also durch ein Ineinandergreifen der Lasche in die Tasche sowie des Pins in die Bohrung erzielbar. Zudem ist die erste Analysevorrichtung 105 in diesem Ausführungsbeispiel lediglich beispielhaft mit einem zusätzlichen Element 710 bestückt. Bei dem Element handelt es sich lediglich beispielhaft um einen Reagenzien- Riegel, welcher in eine dafür vorgesehene Flüssigreagenzien- Aufnahme 715 eingesetzt ist.

Fig. 8 zeigt eine Draufsichtdarstellung eines Ausschnitts einer ersten Analysevorrichtung 105 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die hier dargestellte erste Analysevorrichtung 105 entspricht oder ähnelt der in den vorangegangenen Figuren beschriebenen ersten Analysevorrichtung. Der hier gezeigte Ausschnitt zeigt die in der vorangegangenen Figur 7 beschriebene Klick-Pressverbindung und umfasst das erste Formschlussverbindungselement 700 und das dazu komplementäre zweite Formschlussverbindungselement 705.

Fig. 9 zeigt eine schematische Draufsichtdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Duo-Kartusche 100 mit einer Klick-Pressverbindung. Die hier dargestellte Duo- Kartusche 100 entspricht oder ähnelt der in der vorangegangenen Figur 1 beschriebenen Duo- Kartusche, mit dem Unterschied, dass die Duo- Kartusche 100 in diesem Ausführungsbeispiel eine Verbindungsstelle 120 mit einem ersten Formschlussverbindungselement 700 und einem dazu komplementären zweiten Formschlussverbindungselement 705 aufweist. Die erste Analysevorrichtung 105 der Duo- Kartusche 100 und die zweite Analysevorrichtung 110 der Duo- Kartusche 100 sind durch das erste Formschlussverbindungselement 700 und das zweite Formschlussverbindungselement 705 formschlüssig miteinander verbunden. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann auch zusätzlich oder alternativ eine stoffschlüssige Verbindung ausgebildet sein.

Fig. 10 zeigt eine perspektivische Draufsicht auf eine erste Analysevorrichtung 105 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die hier dargestellte erste Analysevorrichtung 105 entspricht oder ähnelt der in den vorangegangenen Figuren beschriebenen ersten Analysevorrichtung und umfasst ähnlich der in den vorangegangenen Figuren 7, 8 und 9 beschriebenen ersten Analysevorrichtung ein erstes Formschlussverbindungselement 700 und ein zweites Formschlussverbindungselement 705 zum formschlüssigen Verbinden mit einer zweiten Analysevorrichtung. Im Unterschied zu der in den vorangegangenen Figuren 7, 8 und 9 beschriebenen Klick-Pressverbindung sind das erste Formschlussverbindungselement 700 und das zweite Formschlussverbindungselement 705 in diesem Ausführungsbeispiel als sogenannte Puzzle-Pressverbindung ausgeformt. Die Puzzle-Pressverbindung setzt sich ebenfalls zusammen aus zwei komplementären Elementen welche durch ein mechanisches Ineinandergreifen die Herstellung einer Pressverbindung zwischen zwei gleichartigen Analysevorrichtungen ermöglichen. Im Unterschied zu der Klick-Pressverbindung weisen das erste Formschlussverbindungselement 700 und das zweite Formschlussverbindungselement 705 der Puzzle-Pressverbindung in diesem Ausführungsbeispiel keinen Pin beziehungsweise keine Bohrung auf.

Stattdessen basiert die Puzzle-Pressverbindung auf einem ersten Formschlussverbindungselement 700, welche als Lasche mit einer Ausstülpung ausgeformt ist, sowie eines dazu komplementären zweiten Formschlussverbindungselements 705, welches als Tasche mit einer Einstülpung ausgeformt ist. Durch das Ineinandergreifen der Lasche mit der Ausstülpung in die Tasche mit der Einstülpung ist eine Puzzle-Pressverbindung herstellbar.

Fig. 11 zeigt eine schematische Draufsichtdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Duo-Kartusche 100 mit einer Puzzle- Pressverbindung. Die hier dargestellte Duo- Kartusche 100 entspricht oder ähnelt der in den vorangegangenen Figuren 1 und 9 beschriebenen Duo- Kartusche, mit dem Unterschied, dass in diesem Ausführungsbeispiel die erste Analysevorrichtung 105 und die zweite Analysevorrichtung 110 durch eine Puzzle-Pressverbindung verbunden sind, wie sie in der vorangegangenen Figur 10 beschrieben wurde.

Fig. 12 zeigt eine schematische Darstellung einer Duo- Kartusche 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die hier dargestellte Duo- Kartusche 100 entspricht oder ähnelt der in den vorangegangenen Figuren 1, 9 und 11 beschriebenen Duo- Kartusche. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Verbindungsstelle 120 durch einen Anspritzpunkt 1200 eines Spritzgusses ausgeformt. Lediglich beispielhaft ist die Duo- Kartusche 100 unter Verwendung von Polycarbonat (PC) in einem Spritzgießverfahren hergestellt. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Duo- Kartusche zusätzlich oder alternativ andere amorphe Kunststoffe aufweisen, wie zum Beispiel Polystyrol (PS), Styrol-Acrylnitril-Copolymer (SAN), Polypropylen (PP), Polyethylen (PE), Polymethylpenten (PMP), Cycloolefin- Copolymer (COP, COC), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polydimethylsiloxan (PDMS) oder thermoplastische Elastomere (TPE) auf Basis von Polyurethan (TPU) oder Styrol- Blockcopolymer (TPS) und die Duo-Kartusche kann beispielsweise durch Serienfertigungsverfahren wie Spritzprägen, Thermoformen, Stanzen oder Laserdurchstrahl-Schweißen gefertigt sein.

Fig. 13 zeigt eine schematische Darstellung einer Duo- Kartusche 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die hier dargestellte Duo- Kartusche 100 entspricht oder ähnelt der in den vorangegangenen Figuren 1, 9, 11 und 12 beschriebenen Duo- Kartusche, wobei lediglich beispielhaft die Verbindungsstelle 120 durch einen Anspritzpunkt 1200 eines Spritzgusses ausgeformt ist. Der in diesem Ausführungsbeispiel im Spritzguss verwendete amorphe Kunststoff ist entsprechend spröde ausgebildet und durch eine Handbewegung bei der Biege oder Torsionskräfte auftreten, sind die erste Analysevorrichtung 105 und die zweite Analysevorrichtung 110 entlang der Verbindungsstelle 120 voneinander abtrennbar.

Fig. 14 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines Spritzgießwerkzeugs 1400 zum Spritzgießen einer Schicht 200 einer Duo- Kartusche, wie sie in den vorangegangenen Figuren 1, 9, 11, 12 und 13 beschrieben wurde. Dabei ist die Schicht 200, die auch als Trägerplatte bezeichnet werden kann, aus transparentem und in der hier gezeigten Abbildung noch flüssigem Kunststoff ausgeformt. In diesem Ausführungsbeispiel ist ein Anspritzpunkt 1200 eines Heißkanals 1405 in der Düsenseite 1410 des Spritzgießwerkzeugs 1400 genau zwischen den Kavitäten der Trägerplatte an einem Übergangsbereich 1415 positioniert, der nach Beendigung des Spritzgießverfahrens die in den vorangegangenen Figuren beschriebenen Verbindungsstelle ausformt. Hierfür ist in diesem Ausführungsbeispiel ein in der Auswerferseite 1420 des Spritzgießwerkzeugs 1400 direkt gegenüberliegender Stempel 1425 mit einer scharfen Stanzschneide vorfahrbar und ausgebildet, um den Übergangsbereich 1415 einzukerben.

Fig. 15 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines Spritzgießwerkzeugs 1400 zum Spritzgießen einer Schicht 200 einer Duo- Kartusche, wie sie in den vorangegangenen Figuren 1, 9, 11, 12 und 13 beschrieben wurde. Das Spritzgießwerkzeug 1400 entspricht oder ähnelt dem in der vorangegangenen Figur 14 beschriebenen Spritzgießwerkzeug. In der hier gezeigten Abbildung ist der Stempel 1425 heruntergefahren und der Übergangsbereich 1415 eingekerbt. Lediglich beispielhaft weist der verbleibende dünne Übergangsbereich 1415 noch eine Dicke zwischen lOOpm bis 400pm auf.

Fig. 16 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines Spritzgießwerkzeugs 1400 zum Spritzgießen einer Schicht 200 einer Duo- Kartusche, wie sie in den vorangegangenen Figuren 1, 9, 11, 12 und 13 beschrieben wurde. Das Spritzgießwerkzeug 1400 entspricht oder ähnelt dem in den vorangegangenen Figuren 14 und 15 beschriebenen Spritzgießwerkzeug, mit dem Unterschied, dass der Stempel 1425 abgeflacht ausgeformt ist.

Fig. 17 und Fig. 18 zeigen schematische Querschnittsdarstellungen eines Ausführungsbeispiels eines Spritzgießwerkzeugs 1400 zum Spritzgießen einer Schicht 200 einer Duo- Kartusche, wie sie in den vorangegangenen Figuren 1, 9, 11, 12 und 13 beschrieben wurde. Das Spritzgießwerkzeug 1400 entspricht oder ähnelt dem in den vorangegangenen Figuren 14, 15 und 16 beschriebenen Spritzgießwerkzeug, mit dem Unterschied, dass der Stempel 1425 mit Erhöhungen 1700 ausgeformt ist, um mehrere kleine Verbindungspunkte 1705 in der Schicht 200 auszuformen. Lediglich beispielhaft sind die Verbindungspunkte in den hier gezeigten Ausführungsbeispielen quadratisch ausgeformt und Verbindungspunkte weisen eine Breite von lediglich beispielhaft 200pm und eine Dicke von lOOpm auf. In einem anderen Ausführungsbeispiel können die Verbindungspunkte rechteckig oder halbrund ausgeformt sein und eine Breite zwischen 200pm bis 3000pm und eine Dicke zwischen lOOpm bis 500pm aufweisen.

Fig. 19 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 1900 zum Herstellen einer mikrofluidischen Duo- Kartusche gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren 1900 umfasst einen Schritt 1905 des Bereitstellens einer Schicht für die Duo- Kartusche, wobei die Schicht einen ersten Abschnitt zum Ausformen eines Teils der ersten Analysevorrichtung und einen zweiten Abschnitt zum Ausformen eines Teils der zweiten Analysevorrichtung und die Verbindungsstelle zum Verbinden der beiden Abschnitte aufweist. Der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt können auch als Halbzeug bezeichnet werden. Lediglich beispielhaft handelt es sich in diesem Ausführungsbeispiel bei der bereitzustellenden Schicht um eine transparente Trägerplatte. Für die Umsetzung des Schritts 1905 des Bereitstellens werden in diesem Ausführungsbeispiel eine Spritzgießmaschine mit Auswerferprägefunktion sowie einem Handling und ein Mehrkavitäten-Spritzgießwerkzeug mit einem Heißkanal benötigt. Der Anspritzpunkt des Heißkanals wird lediglich beispielhaft in der Düsenseite des Spritzgießwerkzeugs genau zwischen die Kavitäten der Trägerplatten an einem Übergangsbereich positioniert. In diesem Ausführungsbeispiel wird unmittelbar nach dem Einspritzen der transparenten Kunststoffschmelze über die komplette Plattendicke ein in der Auswerferseite direkt gegenüberliegender Stempel mit einer scharfen Stanzschneide über die Auswerferprägefunktion der Spritzgießmaschine vorgefahren und erzeugt einen gekerbten dünnen Übergangsquerschnitt. In einem anderen Ausführungsbeispiel können zusätzlich oder alternativ mehrere kleine Verbindungspunkte über eine Breite zwischen 10mm bis 40mm an einem zusätzlich verdichteten Randbereich zwischen den Trägerplatten eingekerbt werden. Dabei weist der verbleibende dünne Übergangsquerschnitt lediglich beispielhaft eine Dicke zwischen lOOpm bis 400pm auf. Der Übergang ist aber noch so stabil, dass die Platten nach einer bestimmten Abkühlzeit zusammenhängend mit dem Handling aus dem Spritzgießwerkzeug entnehmbar und der Montagelinie zuführbar sind. Da bei der Montage beispielsweise zweier kleinerer Kartuschen auf dem Werkstückträger einer großen Kartusche nur senkrechte Kräfte auf die Trägerplatten wirken, bleibt der Übergangsbereich auch hier mechanisch stabil erhalten. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst der Schritt 1905 zudem ein Anordnen der Schicht auf einem Werkstückträger. Dabei sind die hergestellten Halbzeuge lediglich beispielhaft zumindest in Teilbereichen plan und weisen gleichartige oder zumindest ähnliche laterale Abmessungen auf. Lediglich beispielhaft weist der Werkzeugträger Justage-Stifte auf, welche in Justage- Durchlöcher der Halbzeuge greifen, um eine definierte Positionierung der Halbzeuge auf dem Werkstückträger sowie eine definierte relative Positionierung der wenigstens zwei Halbzeuge zueinander zu erzielen. Letzteres dient in diesem Ausführungsbeispiel zur Vorbereitung des darauffolgenden Schritts 1910 des Verfügens. Im Schritt 1910 des Verfügens wird die Schicht mit einer weiteren Schicht verfügt, um die Duo- Kartusche herzustellen. Das Verfügen erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel mit einer Serienfertigungstechnologie des Laserdurchstrahl-Schweißens. Dabei werden die Schicht und die weitere Schicht beispielsweise aufeinandergepresst, um eine durchgehend gute Wärmeleitung zwischen den Schichten während des Verschweißprozesses zu erreichen. Lediglich beispielhaft folgt auf den Schritt 1910 des Verfügens in diesem Ausführungsbeispiel ein zusätzlicher Schritt 1915 des Anfügens einer Folie an die Schicht und an die weitere Schicht unter Verwendung einer Trägerfolie. Lediglich beispielhaft handelt es sich bei der Folie um eine Polymerfolie, die bei der Fertigung auf einer Trägerfolie, einem sogenannten Liner, aufgebracht wird. Nachdem die Polymerfolie an der von der Trägerfolie abgewandten Seite mit einem weiteren Polymerteil verfügt worden ist, wird die die Trägerfolie abgezogen. Auf diese Weise wird die Folie mittels der Trägerfolie einerseits auf den ersten Abschnitt und den zweiten Abschnitt der Schicht simultan aufgebracht und liegt andererseits nach dem Abziehen der Trägerfolie bereits in vereinzelter Form auf den beiden zusammenhängenden Abschnitten der Schicht vor. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren 1900 zudem einen Schritt 1920 des Bestückens der Schicht mit mindestens einem mikrofluidischen Element. Bei dem Element, das auch als weiteres Teil bezeichnet werden kann, handelt es sich lediglich beispielhaft um einen Reagenzien- Riegel, welcher lediglich beispielhaft in eine dafür vorgesehene Flüssigreagenzien-Aufnahme eingesetzt wird. In einer anderen Ausführungsform kann es sich bei dem mikrofluidischen Element beispielsweise um ein Reaktions-Bead handeln, das heißt eine gefriergetrocknete beziehungsweise lyophilisierte Feststoff- Reagenz, welche beispielsweise in eine dafür vorgesehene Ausnehmung in einem Halbzeug oder einer Baugruppe aus einer Mehrzahl von Halbzeugen zur Bildung der Duo- Kartusche eingebracht werden kann. Das Bestücken mit zusätzlichen Teilen kann beispielsweise durch Einlegen, Einsetzen oder Aufstecken und/oder Einrasten erfolgen. Zusätzlich oder alternativ kann die Schicht und zusätzlich oder alternativ die weitere Schicht beispielsweise mit einem Array-Trägerelement bestückt werden, wie beispielsweise ein Hybridisierungsarray oder ein Mikrokavitäten-Array, das zur Durchführung von Nachweisreaktionen in der Duo- Kartusche eingesetzt werden kann. Das Array-Trägerelement kann beispielsweise in das Halbzeug oder die Baugruppe aus einer Mehrzahl von Halbzeugen zur Bildung der Duo-Kartusche eingeklebt werden. In diesem Ausführungsbeispiel erfolgt jeweils ein doppeltes Bestücken des ersten Abschnitts und des zweiten Abschnitts der Schicht zur Bildung der Duo- Kartusche, sodass nach dem Vereinzeln der Duo-Kartusche in zwei separate Lab-on-Chip- Kartuschen in jeweils jeder der Lab-on-Chip- Kartuschen ein in einem Schritt des Bestückens darin eingebrachtes Teil vorliegt. Zudem werden in diesem Ausführungsbeispiel der Schritt 1910 des Verfügens und der Schritt 1920 des Bestückens wiederholt durchgeführt. Lediglich beispielhaft wird dabei auch das Anordnen der Schicht auf dem Werkstückträger wiederholt durchgeführt. Lediglich beispielhaft erfolgt eine mehrfache Ausführung des Anordnens, des Verfügens und des Bestückens, um eine mehrschichtige Duo- Kartusche mit eingelegten Teilen wie Reagenzriegeln und Feststoff- Reagenzien zu bilden. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann nach einem Schritt des Bestückens ein Schritt des Anordnens sowie ein Schritt des Verfügens erfolgen, um die Teile, welche im Schritt des Bestückens in ein Halbzeug oder eine Baugruppe bestehend aus einer Mehrzahl von Halbzeugen zur Herstellung einer Duo- Kartusche eingebracht wurden, innerhalb der Duo-Kartusche einzuschließen beziehungsweise mit einer Einhausung zu versehen.

Fig. 20 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 2000 zum Herstellen von mikrofluidischen Analysevorrichtungen aus einer Duo- Kartusche gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren 2000 umfasst einen Schritt 2005 des Bereitstellens einer Duo- Kartusche nach einer Variante des in der vorangegangenen Figur 19 beschriebenen Verfahrens zum Herstellen einer Duo- Kartusche. Zudem umfasst das Verfahren 2000 einen Schritt 2010 des Vereinzeins der ersten Analysevorrichtung und der zweiten Analysevorrichtung entlang der Verbindungsstelle. Im Schritt 2010 des Vereinzeins wird die aus den zusammenhängenden Abschnitten beziehungsweise Halbzeugen gebildete Duo- Kartusche vereinzelt, um zwei separate Analysevorrichtungen zu erhalten. Das Vereinzeln erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel durch ein mechanisches Brechen entlang von Sollbruchstellen. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann das Vereinzeln durch ein andersartiges Trennverfahren erfolgen. In einem Ausführungsbeispiel kann auf den Schritt des Vereinzeins ein zusätzlicher Schritt des Verpackens der vereinzelten Analysevorrichtungen erfolgen. Beispielsweise kann ein Verpacken in eine luftdicht verschweißte Aluminiumfolie (Pouch) erfolgen, in welcher sich ein Trockenbeutel befinden kann, um eine langzeit stabile Verpackung und Lagerung der Duo- Kartusche beziehungsweise der Analysevorrichtungen zu ermöglichen. Sofern die Duo- Kartusche durch den Anwender vereinzelt wird, kann als Verpackung insbesondere eine wiederverschließbare Hülle eingesetzt werden. Gegebenenfalls kann in die Analysevorrichtung eine Feuchtigkeitsindikation integriert werden und die Analysevorrichtung kann beim wiederholten Auspacken überprüft werden. In weiteren Ausführungsformen des Verfahrens 2000 zur Herstellung einer Analysevorrichtung können einzelne Schritte ausgelassen oder wiederholt ausgeführt werden oder in der Reihenfolge mit anderen Schritten vertauscht werden. Beispielsweise kann der Schritt 2010 des Vereinzeins ausgelassen werden, wobei die Vereinzelung der Duo- Kartusche erst durch einen Anwender erfolgt.

Fig. 21 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 2100 zum Verwenden einer Analysevorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel, wobei die Analysevorrichtung mit einer Variante des in der vorangegangenen Figur 20 beschriebenen Verfahrens zum Herstellen einer Analysevorrichtung hergestellt wurde. Das Verfahren 2100 umfasst einen Schritt 2105 des Einbringens der Analysevorrichtung in ein Analysegerät. Im Schritt 2105 des Einbringens wird die Analysevorrichtung in ein Analysegerät eingebracht. Es folgt ein Schritt 2110 des Prozessierens der Analysevorrichtung in dem Analysegerät, wobei die Analysevorrichtung in dem Analysegerät prozessiert wird, lediglich beispielhaft um eine Probe darin zu prozessieren. Zudem umfasst das Verfahren 2100 einen Schritt 2115 des Ausgebens der Analysevorrichtung aus dem Analysegerät. Dabei wird die Analysevorrichtung aus dem Analysegerät ausgegeben und optional wird zusätzlich ein Analyseergebnis ausgegeben.