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DE10030084A1 - Multichamber covered container to accept, store, deliver and dispose of smallest quantities of e.g. blood, is made of flexible plastic elastomer in LIGA process - Google Patents

Multichamber covered container to accept, store, deliver and dispose of smallest quantities of e.g. blood, is made of flexible plastic elastomer in LIGA process

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Publication number
DE10030084A1
DE10030084A1 DE2000130084 DE10030084A DE10030084A1 DE 10030084 A1 DE10030084 A1 DE 10030084A1 DE 2000130084 DE2000130084 DE 2000130084 DE 10030084 A DE10030084 A DE 10030084A DE 10030084 A1 DE10030084 A1 DE 10030084A1
Authority
DE
Germany
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container
chamber
blood
liquid sample
liga process
Prior art date
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DE2000130084
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German (de)
Inventor
Helmut Dr Zarschizky
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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Abstract

The multi-chamber container (1) is made of a flexible plastic elastomer using the LIGA process, combining stages of x-ray lithography, electroplating and molding. Beneath the cover, the container is divided into interconnected chambers (11, 12, 13). The cover has filling- and extraction openings. Preferred features: The interior is detailed with e.g. channels (14), filter (40) and microvalves (41). The liquid sample is processed in the container, the filter separating white and red blood cells. The container is disposable after use.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein funktionelles Mehrkammer-Behältnis, wie es im Oberbegriff des Patentanspru­ ches 1 angegeben ist.The present invention relates to a functional Multi-chamber container, as in the preamble of claim ches 1 is specified.

Der Umgang mit Kleinstmengen von Flüssigkeiten, insbesondere von Blut, zu Analysezwecken erfordert Behältnisse, für vor­ zugsweise nur einen Tropfen der Flüssigkeit, der z. B. weniger als 10 µl umfasst. Diese in dem Behältnis aufgenommene kleine Flüssigkeitsmenge soll zu ausgewählter Zeit z. B. an ein Pro­ ben-Aufbereitungs- und/oder -Analysesystem abgegeben werden können. Gegebenenfalls soll dieses Behältnis auch dazu geeig­ net sein, aus dem System wieder abgegebene Flüssigkeitsmenge M aufzunehmen und einer angepassten Entsorgung zugänglich zu machen. Gegebenenfalls kann auch vorgesehen sein, dass in ei­ nem solchen Behältnis Flüssigkeitsanteile separiert und/oder aufgehoben werden sollen.Dealing with small amounts of liquids, in particular of blood, for analysis purposes requires containers, for before preferably only a drop of the liquid, the z. B. less than 10 µl. This small one housed in the container Amount of liquid should at selected time z. B. to a pro ben preparation and / or analysis system can. If necessary, this container should also be suitable be net, amount of liquid released again from the system M record and accessible for adapted disposal do. If necessary, it can also be provided that in egg In such a container, liquid components are separated and / or should be lifted.

Es ist Stand der Technik, medizinische Analysesysteme und dgl. zu verwenden, mit denen und in denen kleinste Mengen ei­ ner Probe analysiert und gegebenenfalls weiter bearbeitet werden können. Ein wichtiger Bereich ist die Untersuchung von Proben von Blut. Für solche Untersuchungen wie Bestimmung des Gasgehalts, der Anzahl der Blutplättchen, der roten und wei­ ßen Blutkörper genügen heute Abmessungen im Mikroliter- Bereich. Es ist erforderlich, dass an solche geringe Mengen angepasste Behältnisse zur Verfügung stehen, mit denen sol­ chen Flüssigkeitsproben in Analysegeräte eingeführt und gege­ benenfalls diesen wieder entnommen werden können. Die dazu vorgesehenen Behältnisse dürfen einerseits nur entsprechend geringe Abmessungen haben und sollen andererseits derart sein, dass sie ökonomisch sinnvoll und ökologisch verträglich nur einmal verwendet und dann verworfen bzw. entsorgt werden.It is state of the art, medical analysis systems and Like. To use with and in which the smallest amounts of egg ner sample analyzed and processed if necessary can be. An important area is the investigation of Blood samples. For such investigations as determining the Gas content, the number of platelets, the red and white blood cells are sufficient in microliter dimensions Area. It is necessary that such small amounts customized containers are available with which sol Chen liquid samples introduced into analytical devices and counter if necessary, these can be removed again. The one provided containers may on the one hand only accordingly have small dimensions and should on the other hand like this  be that they make economic sense and are ecologically sound used only once and then discarded or disposed of.

Für die Herstellung von für die vorgenannten Zwecke zu ver­ wendenden Behältnisse, insbesondere Mehrkammerbehälter steht vorteilhafterweise ein modernes Verfahren der Abformtechnik zur Verfügung, insbesondere dasjenige, das unter der Bezeich­ nung LIGA-Verfahren bekannt ist. Es ist dies ein Material- Bearbeitungsverfahren mit Röntgentiefen-Lithographie, Galva­ nik und Abformung. Dieses bekannte Verfahren ermöglicht die massenhafte Herstellung miniaturisierter Kunststoffgegenstän­ de wie der hier geforderten Behältnisse. Dabei können diese auch sehr komplexe Gestalt haben. Mit dem bekannten Verfahren können geformte Gegenstände bis zu einer maximal erreichbaren inneren Strukturhöhe von etwa 0,5 mm hergestellt bzw. bear­ beitet werden. Das LIGA-Verfahren ist u. a. bekannt aus Lite­ raturstellen, die über das Internet erhältlich sind. Verwie­ sen sei hier auf:
A modern method of impression technology is advantageously available for the production of containers to be used for the aforementioned purposes, in particular multi-chamber containers, in particular that known under the designation LIGA method. It is a material processing method with deep x-ray lithography, electroplating and impression taking. This known method enables the mass production of miniaturized plastic objects such as the containers required here. These can also have a very complex shape. With the known method, shaped objects up to a maximum achievable internal structure height of about 0.5 mm can be manufactured or processed. The LIGA process is known, among other things, from Lite raturstellen that are available on the Internet. Please refer to:

  • 1. http://wserv1.dl.ac.nk/LIGA/whatis.html1. http: //wserv1.dl.ac.nk/LIGA/whatis.html
  • 2. http://www.fzk.de/imt/liga.htm2. http://www.fzk.de/imt/liga.htm
  • 3. http://www.fzk.de/pmt fertigungstechnolo­ gien/datenblätter_deutsch/liga.hmt.3. http://www.fzk.de/pmt manufacturing technology strategies / datenblätter_deutsch / liga.hmt.

In 1) ist in Seite 2 das Schema der Herstellung bildlich dar­ gestellt. In 2) ist das Herstellungsverfahren mit Röntgentie­ fen-Lithographie und Maskentechnik sowie der Kunststoff- Abformtechnik näher beschrieben. Dort sind auch Angaben zu verwendbaren Materialien gemacht. In 3) ist eine Übersicht zur Herstellung von Mikrobauteilen gegeben, die mittels Rönt­ gentiefen-Lithographie in Kunststoffmaterial, Galvanoformung, Heißprägen oder Spritzgießen usw. erfolgt.In 1) on page 2 the diagram of the production is illustrated posed. In 2) is the manufacturing process with X-ray technology fen lithography and mask technology as well as plastic Impression technique described in more detail. There is also information about usable materials. In 3) is an overview given for the production of micro components that by means of X-ray gene depth lithography in plastic material, electroforming, Hot stamping or injection molding, etc. takes place.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein z. B. für Blut- Untersuchungszwecke geeignetes Mehrkammer-Behältnis an­ zugeben, das mit der voranstehend genannten Technik herstell­ bar ist und die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist. Weitere Ausgestaltungen eines solchen Behältnisses gehen aus den Unteransprüchen hervor.The object of the present invention is to provide a z. B. for blood Suitable multi-chamber container admit that manufacture with the above technique is bar and has the features of claim 1. Further  Embodiments of such a container go from the Sub-claims emerge.

Als ein repräsentatives Beispiel eines Mehrkammer- Behältnisses einer Ausführung der Erfindung sei anhand der beigefügten Figuren ins einzelne gehend beschrieben.As a representative example of a multi-chamber Container of an embodiment of the invention is based on the attached figures described in detail.

Fig. 1 zeigt in perspektivischer Darstellung ein erfindungs­ gemäßes Behältnis, ausgeführt als Blut-Einfüll-/Ent­ nahmekammer. Fig. 1 shows a perspective view of a container according to the Invention, designed as a blood filling / Ent removal chamber.

Fig. 2 zeigt in Aufsicht ein Beispiel einer Kammeraufteilung eines noch offenen Behältnisses nach Fig. 1. FIG. 2 shows a top view of an example of a chamber division of a still open container according to FIG. 1.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt A-A zur Fig. 2 und zwar mit dem Boden und der oberen Abdeckung. Fig. 3 shows a section AA to Fig. 2 with the bottom and the top cover.

Fig. 4 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt eines Details der Fig. 2. FIG. 4 shows an enlarged detail of a detail from FIG. 2.

Fig. 5 zeigt vergrößert ein einzelnes Mikroventil. FIG. 5 shows enlarged a single microvalve.

Als ein Beispiel zur Erfindung zeigt die Fig. 1 ein Dreikam­ merbehältnis 1. Weiter sei auf die Fig. 2 verwiesen, die die Innenraumaufteilung des noch offenen Behältnisses 1 zeigt, und auf Fig. 3. Die Kammer 11 des Behältnisses 1 weist in ihrer oberen Abdeckung 2 im Bereich 21 eine Öffnung 112 auf, durch die hindurch ein, mit B bezeichneter Blutstropfen in diese Kammer 11 eingebracht werden kann. Eine entsprechende Öffnung 212 besitzt die obere Abdeckung im Bereich 22 einer zweiten Kammer 12 des Behältnisses 1.As an example of the invention, the Fig. 1 shows a Dreikam merbehältnis 1. Further reference is made to FIG. 2, which shows the interior division of the still open container 1 , and to FIG. 3. The chamber 11 of the container 1 has an opening 112 in its upper cover 2 in the region 21 , through which an drop of blood designated B can be introduced into this chamber 11 . A corresponding opening 212 has the upper cover in the area 22 of a second chamber 12 of the container 1 .

Das ganze Behältnis 1 hat eine Abmessung von z. B. 15 × 15 mm und die Kammer 11 eine solche von z. B. 5 × 5 mm. Die maximale Tiefe der Kammern ergibt sich aus der Liga-Technik mit etwa 0,5 mm. Die Aufteilung der Kammern 11, 12 und 13 dieses Aus­ führungsbeispiels ist aus Fig. 2 gut ersichtlich. Dargestellt sind auch enge kanalartige Durchgänge 14, die die Kam­ mer 11 mit der Kammer 13 verbinden. Solche Durchgänge können z. B. mit Wandabständen bis 3 µm herab hergestellt werden und vorgesehen sein.The whole container 1 has a dimension of z. B. 15 × 15 mm and the chamber 11 such of z. B. 5 × 5 mm. The maximum depth of the chambers results from the league technique with about 0.5 mm. The division of the chambers 11 , 12 and 13 from this exemplary embodiment is clearly visible from FIG. 2. Also shown are narrow channel-like passages 14 which connect the chamber 11 to the chamber 13 . Such passages can e.g. B. with wall distances up to 3 microns down and be provided.

Bei der praktischen Anwendung eines solchen Behältnisses für Blutuntersuchung bringt die medizinisch tätige Person einen Tropfen Blut B auf die äußere Oberseite der Abdeckung im Be­ reich 21 der Kammer 11, und zwar im Bereich der Öffnung 112 auf. Es ist vorgesehen, dass die obere Abdeckung 2 und/oder gegebenenfalls der untere Boden 3 des Behältnisses 1, und zwar insbesondere im Bereich der Kammer 13, elastisch ver­ formbar ist. Die Person kann vor dem Aufbringen des Bluts­ tropfens B das Behältnis 1 im Bereich der Kammer 13 etwas zu­ sammendrücken und bei aufgebrachtem Blutstropfen wieder ent­ lasten. Der mit der Entlastung im Inneren der Kammer 13 auf­ tretende Unterdruck unterstützt durch Einsaugen die Aufnahme des Blutstropfens B in der Kammer 1 durch die Öffnung 112 hindurch. In der Praxis ist ein solches als "Chip" bezeichne­ tes Behältnis 1 so bemessen ausgeführt und angepasst, dass es wenigstens anteilsweise in ein Mikroanalysesystem z. B. einzu­ schieben ist. In diesem Mikroanalysesystem wird ein zu analy­ sierender Anteil des in der Kammer 11 derzeitig befindlichen Blutes in das Mikroanalysesystem abgegeben. Dies kann wieder­ um durch Druck auf die Kammer 13 unterstützt werden.In the practical application of such a blood test container, the medically active person brings a drop of blood B onto the outer top of the cover in the region 21 of the chamber 11 , namely in the region of the opening 112 . It is provided that the upper cover 2 and / or optionally the lower bottom 3 of the container 1 , in particular in the region of the chamber 13 , is elastically deformable. Before the blood drop B is applied, the person can squeeze the container 1 somewhat in the area of the chamber 13 and relieve it again when the drop of blood is applied. The negative pressure occurring with the relief in the interior of the chamber 13 supports the absorption of the blood drop B in the chamber 1 through the opening 112 by suction. In practice, such a "chip" designated container 1 is designed and adapted so that it is at least partially in a microanalysis system such. B. is to be inserted. In this microanalysis system, a portion of the blood currently in the chamber 11 is emitted into the microanalysis system. This can again be supported by pressure on the chamber 13 .

Nach erfolgter Mikroanalyse der z. B. Blutprobe wird diese beispielsweise durch die Öffnung 212 in die Kammer 12 des Be­ hältnisses 1 wieder abgegeben. Auch hierbei kann gegebenen­ falls Entlastung nach Druck auf die obere Abdeckung 2 und/oder den Boden 3 diesen Vorgang unterstützen.After micro analysis of the z. B. blood sample, for example, through the opening 212 in the chamber 12 of the loading ratio 1 again. Relief after pressure on the top cover 2 and / or the bottom 3 can also support this process.

Als eine besondere Ausführungsform eines wie in Fig. 1 und 2 dargestellten Chips, nämlich des Behältnisses 1, enthält die­ ses in der Kammer 12 einen Filterkamm 40. Die Fig. 4 gibt vergrößert einen Ausschnitt eines solchen Filterkammes 40 wieder. As a special embodiment of a chip as shown in FIGS. 1 and 2, namely the container 1 , it contains a filter comb 40 in the chamber 12 . Are the Fig. 4 enlarges a section of such a filter comb 40 again.

Ebenso wie das ganze Behältnis 1 mit seinen Kammern 1, 2, 3 und den Kanälen 14 mit der LIGA-Technik hergestellt werden kann, können auch ein solcher Filterkamm 40 und die Mikroven­ tile 41 im Behältnis integral aus dem vollen Material herge­ stellt werden. Dieser Filterkamm 40 kann vorgesehen sein, um innerhalb des Behältnisses 1 rote Blutkörperchen von weißen Blutkörperchen in filternder Weise zu trennen. Der Filterkamm ist so eng, dass nur die roten Blutkörperchen durchgelassen werden. Für diesen Zweck eignet sich wiederum die Anwendung von zunächst Unterdruck in der Kammer 13 durch Entlastung nach Eindrücken der oberen Abdeckung 2 und/oder gegebenen­ falls des Bodens 3. Entlastung und damit in der Kammer 13 entstehender Unterdruck führt dazu, dass von dem in der Kam­ mer 12 befindlichen Blut durch den Filterkamm 40 und die Mik­ roventile 41 hindurch die roten Blutkörperchen abgesaugt wer­ den. In der Kammer 12 verbleiben dann die weißen Blutkörper­ chen, die dann weiterer Untersuchung zugeführt werden können.Just as the entire container 1 with its chambers 1 , 2 , 3 and the channels 14 can be produced with the LIGA technology, such a filter comb 40 and the microven tile 41 in the container can be made integrally from the full material. This filter comb 40 can be provided in order to separate red blood cells from white blood cells within the container 1 in a filtering manner. The filter comb is so narrow that only the red blood cells are let through. For this purpose, in turn, the use of initially negative pressure in the chamber 13 is suitable by relieving pressure after the upper cover 2 and / or the bottom 3 has been pressed in . Relief and thus in the chamber 13 resulting negative pressure leads to the red blood cells being sucked out of the blood in the chamber 12 through the filter comb 40 and the micro valves 41 through. The white blood cells then remain in the chamber 12 , which can then be subjected to further examination.

Der Filterkamm 40 besteht aus vielen parallelen Kanälen, die sich von etwa 100 µm im Eingangs-/Ausgangsbereich auf 3 µm Kanalbreite in der Mitte einschnüren. Diese Kanäle des Fil­ ters haben die konstante Innenhöhe der Kammer 12, die sich auf z. B. 0,5 mm bemisst. Fig. 4 zeigt einen solchen Filter­ kamm 40 und Fig. 5 ein einzelnes Mikroventil 41 in Vergröße­ rung.The filter comb 40 consists of many parallel channels that constrict from about 100 μm in the input / output area to a 3 μm channel width in the middle. These channels of the filter have the constant internal height of the chamber 12 , which is on z. B. dimensioned 0.5 mm. Fig. 4 shows such a filter comb 40 and Fig. 5 tion a single micro valve 41 in enlargement.

Mit der Erfindung sind eine Reihe Vorteile zu erreichen. Die Herstellung eines wie erfindungsgemäßen Behältnisses und bzw. mit seinen beschriebenen Details ist ökonomisch wenig aufwen­ dig. Ein solches Behältnis wird nur einmal benutzt, so dass Kosten für Reinigung usw. desselben entfallen. Dieses gilt auch für den Filterkamm 40. Zusätzlich zur Ausgestaltung ei­ nes wie erfindungsgemäßen Behältnisses kommt, dass mit der LIGA-Technik ein solches Behältnis preiswert hergestellt wer­ den kann. Erfindungsgemäß werden flexible Materialien verwen­ det, mit deren Hilfe die angegebenen Druck- und Unterdruckerzeugung für Zu- und Abfluss der Flüssigkeit in einfachster Weise realisiert werden können. Die Ausführungsform, bei der der Filterkamm 40 in dem Behältnis vorgesehen ist, hat eben­ falls wesentliche Bedeutung. Mit dieser Filtereinrichtung im Behältnis bedarf es keines solchen entsprechenden Filters in der Mikroanalyseeinheit, das nach jeder Probe sorgfältig ge­ reinigt werden müsste. Mit der Erfindung entfällt dieser an­ sonsten sehr wesentliche Aufwand.A number of advantages can be achieved with the invention. The manufacture of a container according to the invention and / or with its details described is economically inexpensive. Such a container is used only once, so that there are no costs for cleaning, etc. This also applies to filter comb 40 . In addition to the design of a container according to the invention, the LIGA technology enables such a container to be produced inexpensively. According to the invention, flexible materials are used, with the aid of which the specified pressure and vacuum generation for inflow and outflow of the liquid can be implemented in the simplest way. The embodiment in which the filter comb 40 is provided in the container is also of essential importance. With this filter device in the container, there is no need for such a corresponding filter in the microanalysis unit, which would have to be cleaned carefully after each sample. The invention eliminates this otherwise very substantial effort.

Ein wie erfindungsgemäßes Behältnis kann nach dem bestim­ mungsgemäßen einmaligen Gebrauch gut verschlossen werden und das darin wieder zurück aufgenommene Probenmaterial, z. B. das Blut, kann insgesamt mit dem Behältnis in günstiger Weise entsorgt werden.A container according to the invention can be determined according to the appropriate one-time use are sealed well and the sample material contained therein, e.g. B. that Blood, overall, can be conveniently stored in the container to be disposed of.

Claims (6)

1. Mehrkammer-Behältnis (1) zur Aufnahme, Bevorratung, Abgabe und gegebenenfalls Wiederaufnahme und Entsorgung von Kleinst­ mengen von Flüssigkeit im Mikroliter-Bereich, wobei dieses Behältnis (1) aus geformtem Kunststoffmaterial besteht, dadurch gekennzeichnet, dass das Mehrkammer-Behältnis (1) mit Anwendung des LIGA- Verfahrens aus einem flexiblen, elastischen Kunststoffmateri­ al hergestellt ist und in seinem Inneren unterhalb einer Ab­ deckung (2) in miteinander verbundenen Kammern (11, 12, 13) aufgeteilt ist, wobei in der oberen Abdeckung Einfüll-/Ent­ nahme-Öffnungen (112, 212) vorgesehen sind.1. Multi-chamber container ( 1 ) for receiving, storing, dispensing and, if necessary, resuming and disposing of very small quantities of liquid in the microliter range, this container ( 1 ) being made of molded plastic material, characterized in that the multi-chamber container ( 1 ) using the LIGA process is made of a flexible, elastic plastic material and is divided in its interior below a cover ( 2 ) into interconnected chambers ( 11 , 12 , 13 ), filling / ent in the top cover acquisition openings ( 112 , 212 ) are provided. 2. Mehrkammer-Mikrobehältnis (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dessen Innerem mit Anwendung des LIGA-Verfahrens her­ gestellte einzelne Details wie Kanäle (14), Filter (40), Mik­ roventile (41) vorgesehen sind.2. Multi-chamber micro-container ( 1 ) according to claim 1, characterized in that in the interior using the LIGA process manufactured individual details such as channels ( 14 ), filters ( 40 ), micro valves ( 41 ) are provided. 3. Verwendung eines Mehrkammer-Behältnisses (1) entsprechend Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dieses Behältnis (1) eine vorgegebene Flüssigkeits­ probe (B) aufgenommen, dieses Behältnis (1) in ein Analysege­ rät eingesetzt, eine Flüssigkeitsprobe entnommen und nach er­ folgter Analyse die Flüssigkeitsprobe in das Behältnis zu­ rückgegeben und dieses dem Analysegerät wieder entnommen wird.3. Use of a multi-chamber container ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that in this container ( 1 ) a predetermined liquid sample (B) is added, this container ( 1 ) is used in an analyzer, a liquid sample is taken and after he followed the analysis, the liquid sample is returned to the container and this is removed from the analyzer. 4. Verwendung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Behältnis eine Bearbeitung einer darin aufgenom­ menen Flüssigkeitsprobe (B) ausgeführt wird.4. Use according to claim 3, characterized, that a processing of a contained in the container liquid sample (B) is carried out. 5. Verwendung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Behältnis mittels darin vorgesehenen Filters (40) eine Trennung von weißen und roten Blutkörperchen voneinander ausgeführt wird.5. Use according to claim 4, characterized in that a separation of white and red blood cells from one another is carried out in the container by means of filters ( 40 ) provided therein. 6. Verwendung eines Mehrkammer-Behältnisses (1) entsprechend Anspruch 1 oder 2 als Einweg-Behältnis, das nach Benutzung entsorgt wird.6. Use of a multi-chamber container ( 1 ) according to claim 1 or 2 as a disposable container, which is disposed of after use.
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Citations (3)

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