本发明涉及一种微流体的液流电池，其包括在液流电池内设置在空腔(3)中的且用于与位于所述空腔(3)内的流体相互作用的干燥试剂(5)。根据本发明，通孔(10)通入空腔(3)内，并且能够嵌入该通孔(10)内的支承元件设置有与空腔(3)毗邻的、用于干燥试剂(5)的支承面(13)。
1.微流体的液流电池，其包括在液流电池内设置在空腔(3)中的且用于与位于所述空腔(3)内的流体相互作用的干燥试剂(5)，其特征在于：通孔(10)通入空腔(3)内，并且能够嵌入该通孔(10)内的支承元件(8)设置有与空腔(3)毗邻的、用于干燥试剂(5)的支承面(13)。
2.如权利要求1所述的液流电池，其特征在于：空腔(3)构成用于运送、用于分解或/和合成流体的通道网(9)。
3.如权利要求2所述的液流电池，其特征在于：所述支承元件(8)中的多个支承元件能够嵌入多个通孔(10)中。
4.如权利要求1至3之任一项所述的液流电池，其特征在于：空腔(3)由基体(1)中的凹槽(2)和将该凹槽(2)封闭的遮盖部限定，并且通孔(10)构成在基体(1)内。
5.如权利要求4所述的液流电池，其特征在于：所述基体是板状的。
6.如权利要求4所述的液流电池，其特征在于：所述遮盖部是膜状的。
7.如权利要求1至3之任一项所述的液流电池，其特征在于：通孔(10)通向液流电池的外侧面。
8.如权利要求5所述的液流电池，其特征在于：通孔(10)通向基体(1)的板面。
9.如权利要求1至3之任一项所述的液流电池，其特征在于：支承元件(8)在将空腔(3)流体密封地封闭的情况下能够与液流电池可松脱地或/和不可松脱地连接。
10.如权利要求1至3之任一项所述的液流电池，其特征在于：支承元件(8)至少在横截面中将通孔(10)完全填满。
11.如权利要求10所述的液流电池，其特征在于：支承元件(8)和通孔(10)在横截面中是圆形的，并且支承元件(8)向着空腔(3)变细，而通孔(10)向着空腔变窄。
12.如权利要求1至3之任一项所述的液流电池，其特征在于：支承元件(8)具有从液流电池起向外凸起的区段(12；15；17)。
13.如权利要求12所述的液流电池，其特征在于：所述区段以凸缘(15)的形式在外侧从背面作用在液流电池上。
14.如权利要求1至3之任一项所述的液流电池，其特征在于：支承元件(8)的支承面(13)相对空腔(3)的毗邻的壁面(14)齐平地或回凹地设置，或支承元件(8)从空腔(3)的毗邻的壁面(14)起向空腔(3)内凸起。
15.如权利要求1至3之任一项所述的液流电池，其特征在于：干燥试剂粘附在支承面(13)上。
16.如权利要求15所述的液流电池，其特征在于：所述支承面(13)具有促进粘附的结构。
17.如权利要求15所述的液流电池，其特征在于：所述支承面(13)具有促进粘附的涂层(22)。
18.如权利要求15所述的液流电池，其特征在于：所述支承面(13)具有促进粘附的表面改动。
19.如权利要求1至3之任一项所述的液流电池，其特征在于：用于干燥试剂(5)的支承面(13)由独立的、与支承元件(8)的其余部分连接的而在材料方面与支承元件(8)的其余部分不同的构件构成。
20.如权利要求1至3之任一项所述的液流电池，其特征在于：用于干燥试剂(5)的支承面(13)由膜片(27)构成，该膜片将支承元件(8)中的通向空腔(3)的通孔(28)锁闭。
21.如权利要求20所述的液流电池，其特征在于：膜片(27)是透明的或/和通过在通孔(28)上的加载能够弹性变形。
22.支承元件(8)，其包括用于使用在如权利要求1至21之任一项所述的液流电池中的干燥试剂(5)的支承面(13)。
23.用于将设置为用于与流体相互作用的干燥试剂(5)置入微流体的液流电池中的方法，其特征在于：将干燥试剂(5)涂敷到独立的支承元件(8)的支承面(13)上，并且将带有干燥试剂(5)的支承元件(8)嵌入向着空腔(3)开放的通孔(10)中，其中，支承面(13)限定空腔(3)，并且将该空腔(3)流体密封地封闭。
24.如权利要求23所述的方法，其特征在于：为了构成干燥试剂(5)，将试剂液(7)涂敷到支承面(13)上，并且使得带有试剂液(7)的支承元件(8)经受干燥处理。
25.如权利要求24所述的方法，其特征在于：同时处理多个带有试剂液(7)的支承元件。
26.液流电池，其具有根据在权利要求23至25之任一项中列出的方法能够获得的、置入的干燥试剂(5)。
具有整合的干燥物质的液流电池
技术领域
[0001] 本发明涉及一种微流体的液流电池，其具有在液流电池内设置在空腔中的、用于与位于所述空腔中的流体相互作用的干燥物质。
背景技术
[0002] 微流体的液流电池如它们越来越多地作为特别是在诊断学中用于分解或/和合成流体的“小型实验室”那样含有液态或/和固态形式的反应物质，这些反应物质在制造液流电池期间需被置入到液流电池中。
[0003] 为了置入干燥试剂，在装配步骤中――在该装配步骤中为了收纳干燥试剂而设置在液流电池内的区域，例如通道或腔室依然是可以接近的――将需干燥的试剂液、就是说具有溶解或悬浮在其内的试剂的液体载体引到有关的位置上。然后液流电池的整个的、通过试剂液仅仅部分地润湿的构件在其被进一步装配前需经受干燥过程，该干燥过程为了加速常常与热处理相结合或者为了保护试剂以及鉴于稳定性和再悬浮特性(Resuspendierungseigenschaften)而作为冻干过程进行。所述构件――其尺寸大多远远超过仅仅需干燥的区域的尺寸――不利地在干燥腔室中占用很多空间。另外，干燥处理可能损害液流电池的这个构件本身、特别是装配在其上的敏感的部件。特别地，所形成的干燥物质然后在液流电池的最后装配过程中可能受到由于接触空气、特别是空气湿度和焊接热造成的损害或在装配中使用的粘合剂的影响，在很多情况中微流体的液流电池的相应的通道区域必须通过所述粘合剂密封地封闭。例如由EP 2 198 964 B1表明一种如前所述的用于将干燥物质置入液流电池中的方法。
发明内容
[0004] 本发明的目的是提供一种文首述及类型的具有整合的干燥试剂的新颖的微流体液流电池，在没有由于加工环境对干燥试剂或液流电池的其它组成部分的损害的情况下能够比现有技术更加容易地制造该液流电池。
[0005] 实现这个目的的本发明的液流电池的特征在于：一通孔通入空腔内并且可嵌入该通孔中的支承元件设置有与空腔毗邻的、用于干燥试剂的支承面。
[0006] 可以有益地在支承元件上与整个其余的液流电池分离地通过对试剂液的干燥来构成干燥试剂，所述支承元件单独用于收纳干燥试剂并且允许将干燥试剂在最后装配步骤中置入液流电池内。排除了由于干燥过程对液流电池的构件的损害以及由于液流电池上另外的装配作业对置入的干燥试剂的损害。支承元件可以具有比液流电池小得多的尺寸，其中，支承元件的尺寸视承载干燥试剂的区域的大小而定。促进干燥试剂粘附在其支承面上的涂层有益地可以受限地保留在支承元件的支承面上，因而通过这样的涂层可以排除焊接或粘合连接的损害。
[0007] 不言而喻地，空腔可以构成一个用于运送、用于分解或/和合成流体的通道网。多个支承元件、在必要时具有不同的干燥试剂的支承元件，可嵌入到液流电池中。
[0008] 在本发明的实施方式中，空腔由优选板状的基体中的凹槽和将该凹槽封闭的、优选构造成膜状的遮盖部限定，并且通孔构成在比膜状的遮盖部更厚的基体中。
[0009] 不言而喻地，通孔适宜地通向液流电池的外侧面，从而可以在液流电池制造中在最后的装配步骤中将干燥试剂置入液流电池。
[0010] 优选支承元件如下地构造，即，它在空腔封闭的情况下可以与液流电池可松脱地和/或不可松脱地连接。优选通孔在形状方面与支承元件的形状相匹配。特别是通过焊接或/和粘贴可以实现流体密封性，在必要时也仅仅通过将支承元件机械地压入通孔内。
[0011] 支承元件相应地至少在横截面中将通孔适宜地完全填满，其中，支承元件和通孔在横截面中优选具有在加工工艺方面有益的圆形。
[0012] 在本发明的另一构造中，支承元件向着空腔变细，而通孔向着空腔变窄。特别是这样单独通过将支承元件机械地压入通孔内可以实现对空腔的压配合形式的密封封闭。
[0013] 优选支承元件具有从液流电池起向外凸起的区段，该区段可以用作用于简化手动操作或自动化装配的手柄件。
[0014] 凸起的区段可以以凸缘的形式从外侧搭接液流电池，其中，可以通过该凸缘实现空腔的附加的密封。
[0015] 在另一种实施方式中，支承元件可旋入通孔。
[0016] 支承元件的支承面相对空腔的毗邻的壁面可以齐平地或回凹地设置。作为替换方案，支承元件从毗邻的壁表面起向空腔内凸起。
[0017] 支承面适宜地具有促进干燥试剂粘附的结构、涂层或/和表面改动(Oberflaechenmodifizierung)。
[0018] 支承元件和承载干燥试剂的支承面优选由塑料构成。作为替换方案，支承面可以由独立的、与支承元件的其余部分连接的表面构件构成，该表面构件由玻璃、硅、陶瓷或金属制成，并且支承面借助焊接或粘接来涂敷。这在为了涂敷干燥试剂需要不能通过塑料表面或涂层实现的表面特性时是有益的。
[0019] 作为干燥试剂主要可以考虑盐、例如用于细胞裂解的缓冲液(Puffer)、磁性的或非磁性的珠子、酶、抗体，DNA碎片、蛋白质、PCR试剂(聚合酶链式反应-试剂)或作为备选还有细胞。
附图说明
[0020] 下文参照实施例和涉及这些实施例的附图来进一步阐述本发明。附图中：
[0021] 图1为对根据现有技术利用整合的干燥试剂制造液流电池加以说明的视图；
[0022] 图2为对制造根据本发明的液流电池加以说明的视图；
[0023] 图3为图2所示的液流电池的详细视图；
[0024] 图4为支承元件的支承面在液流电池的空腔内的设置结构的实施例；
[0025] 图5为根据本发明的支承元件的另外的实施例；
[0026] 图6为支承元件的支承表面的实施例；
[0027] 图7为对将干燥试剂涂敷在支承元件上加以阐述的图示；
[0028] 图8为根据本发明的支承元件的另一个实施例。
具体实施方式
[0029] 在图1中部分示出的液流电池包括一个具有凹槽2的板状的基体1，所述凹槽在构成空腔3的情况下由与基体粘合的或/和焊接的膜4遮盖。空腔3是液流电池的在图1中此外未示出的通道网的组成部分，特别是它构成一个通道区域，在该通道区域内，例如具有抗体的干燥试剂5粘附在通道壁6上。
[0030] 干燥试剂5源自在凹槽2被遮盖之前穿过膜4通过分配(Dispensierung)而置入构成液流电池的通道或空腔区域的凹槽2内的试剂液7。为了由试剂液7构成干燥试剂5，整个基体1经受热处理或/和冻干。
[0031] 从图2中可以看到用于将干燥物质、特别是干燥试剂5置入液流电池内的方法，在该方法中将干燥试剂5敷到独立的支承件8上。液流电池内的空腔3――该空腔例如可以是在图3中示出的通道9的一个区域――具有通孔10，包括具有用于干燥试剂5的支承面13的锥形区段11的支承元件8在将空腔3流体密封地封闭的情况下可嵌入所述通孔中。支承面13在装配之后构成空腔3的壁面的一部分。在空腔3中运送的或处理的流体这样可以与干燥试剂相互作用、特别是干燥试剂可以由流体溶解和再悬浮。另一方面，流体的组成部分如细胞(Zelle)或分解物可以通过如下方式与干燥试剂相互作用和/或附在其上，即，流体、在必要时反复地在更换运送方向的情况下淹没支承面。
[0032] 配合在通孔10中的支承元件8可以与基体粘合或焊接在一起。支承元件8的在基体1的背向空腔3的侧面上伸出通孔10的区段12用作使支承元件8的装配更加容易的手柄件。
[0033] 与图1的涉及现有技术的实例不同，为了由试剂液7构成干燥试剂5整个基体1不需要如在图1的实例中那样承受干燥，而仅仅是支承元件8，这节省了干燥腔室中的空间。液流电池的主要构件基体1和膜4不承受由干燥过程产生的复合，并且最后置入液流电池中的干燥试剂5不遭受由事后通过焊接基体1和膜4来完成液流电池所造成的损害。
[0034] 如在图3中可以清楚地看到的那样，在通道9中可以存在多个用于收纳支承元件8的孔穴，所述支承元件带有在必要时设置在其上的不同的干燥试剂5。在图3的实例中，曲折的通道9用于通过相互冲刷来对由支承元件8置入的干燥试剂5进行返回溶解(Rueckloesung)。
[0035] 液流电池的基体1和膜4优选由塑料构成、特别是两者由相同的塑料构成，为此例如可以考虑PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、PC(聚碳酸酯)、PS(聚苯乙烯)、PEEK(聚醚醚酮)、PP(聚丙烯)、PE(聚乙烯)、COC(环烯烃类共聚物)和COP(环烯烃聚合物)。支承元件8也优选为塑料件，该塑料件特别是由与基体相同的塑料构成。适宜地通过注射成型由塑料制造基体和支承元件。
[0036] 如从图4中可以得知的那样，支承元件8的收纳干燥试剂5的支承面13可以与空腔3的毗邻的壁面14齐平或相对这个壁面回凹。根据图4b，支承元件8还可以以支承面13向空腔3内凸起。这会是有益的是：在通常位于微通道中的层流中局部通过通道横截面的不连贯的变化产生湍流，和/或在支承元件8置入其内的通道区域内通过缩小通道横截面实现扩大流体的流动速度，例如为了加速和控制干燥试剂的返回溶解。此外产生优点：在自动化装配支承元件8的情况中可补偿装配公差和/或构件公差。
[0037] 图5示出支承元件8的其它实施方式，这些支承元件可以根据图5a构造成柱形的和根据图5b构造成具有将基体1从后部抓住的凸缘15的柱形。
[0038] 图5c示出的是柱形的、具有凸缘13的，带外螺纹16的支承元件8的实施方式，所述外螺纹与有关的通孔中的内螺纹啮合。在最后的实施方式中，只要不除了螺纹连接还实施与基体1的粘合或焊接，支承元件8能够有益地与液流电池分离。如果干燥试剂在与流体的相互作用之后应该重新与液流电池分开并经受另外的分解，那么可分离性会是有益的。
[0039] 图5e示出能从液流电池松脱的、具有延长的手柄件17的支承元件8。支承元件8能够在流体密封地封闭空腔3的情况下压入到基体1中的有关的通孔中。
[0040] 通过图5f示出的，基体1上的隆起的、厚度典型地在0.5与3mm之间的边缘25能够改善对支承元件8的导向。
[0041] 图5d示出的是具有锥形区段和从通孔中凸起的边缘15的支承元件8，所述边缘通过环形密封件18而相对基体1密封。
[0042] 旋转对称的支承元件可以具有标记，该标记能够实现将支承元件在一个所期望的旋转位置中引入通孔内成为可能。
[0043] 从图6可以看到支承元件8的具有不同构造的支承面13的实施例，其中，图6a具有带用于收纳干燥试剂5的凹部19的支承元件。在图6b的实施例中构造有支承面13，其具有大量十字形设置的槽20的用于干燥试剂的收纳凹部，它们的典型的横截面尺寸为0.01×0.01mm2至1×1mm2。从而能够有益地通过简单的方式扩大支承面13的表面，从而在支承元件
8的尺寸相同的情况下可以收纳更大量的干燥试剂5，或/和干燥试剂可以比在平坦的支承面上的大的液滴更加均匀地干燥，和/或支承面13的由收纳凹部20构成的微结构在流体淹没时能够产生湍流，这些湍流对返回溶解性能产生有利影响。作为替换方案，槽也可以具有同心圆的形状。
[0044] 图6c示出收纳面，其具有通过夹紧、粘接或焊接而敷到支承面上的多孔的元件21，干燥试剂可以镶嵌在所述元件内。多孔的元件21有益地构成用于收纳干燥试剂5的扩大的表面。
[0045] 图6d示出具有带经过处理的支承面的支承元件，其中，处理例如可以是湿化学处理、等离子处理或电晕处理。作为替换方案，处理可以例如借助等离子体聚合法或借助PVD过程(物理气相沉积过程)来实现涂层22、例如玻璃涂层或金属涂层。
[0046] 图6e示出的支承构件构造成两件式的，其具有一个单独的表面构件26。构成支承表面的表面构件26例如不像优选其余的支承构件那样由塑料构成、而是由玻璃、硅、金属或陶瓷构成。如果功能化、就是说将干燥试剂敷到支承面上要求如例如在以蛋白质为基础的(例如抗体)或以核酸为基础的分解技术中的情况那样的材料，那么这些常常比塑料贵得多的材料的使用有益地仅仅限制在表面区域上，其中可以考虑0.5×0.5mm至5×5mm的尺寸和0.1与1mm之间的厚度。表面构件26可以借助夹紧或通过粘接或焊接固定在其余的支承构件上。
[0047] 为了敷上干燥试剂5可以通过如下方式同时加工大量的支承元件8，即，在步骤7a中将支承元件8设置在具有成排的孔23的支承板24上。在下一个工艺步骤7b中，同时在支承元件8的所有支承面13上产生改进材料附着的层。涂层在此也可以覆盖支承元件8的不是设置用于涂敷干燥试剂5的其它表面区域。在工艺步骤7c和7d中，在将试剂液7涂抹到层上之后进行干燥处理，使得粘附在层上的干燥试剂5镶嵌在层上。最后在步骤7e中为了加工将完成的、设有干燥试剂5的支承元件8取出。
[0048] 现在参照图8，那里示出支承元件8的另一个实施例。
[0049] 支承元件8具有用于干燥试剂5的支承面，该支承面由膜片27构成。这个膜片可以与支承元件8的其余部分一体连接或由独立的、与支承元件的其余部分连接的构件构成，该构件优选由与支承元件的其余部分相同的塑料构成。
[0050] 在将构成在支承元件8内的通孔28在一个端部封闭的膜片27为透明的情况中，存在如下的可能性：通过光学探测来控制图8b示出的流体与干燥物质5的相互作用。
[0051] 另外，根据图8c存在可能性：通过气动的或机械的加压将膜片27成形为凸出的或凹入的。特别是通过膜片27的交替的凸起和凹入能够刺激干燥物质与流体之间的相互作用，并且不仅提高了干燥物质的再悬浮而且还改进了流体的组成部分在干燥物质上的积聚、例如在抗体的情况中。
