DE102012213757A1

DE102012213757A1 - Reagenzgefäß-Einsetzteil, Reagenzgefäße, Verfahren zum Zentrifugieren mindestens eines Materials und Verfahren zum Druckbehandeln mindestens eines Materials

Info

Publication number: DE102012213757A1
Application number: DE102012213757.2A
Authority: DE
Inventors: Martina Daub; Günter Roth; Arne Kloke; Felix von Stetten; Nils Paust; Juergen Steigert
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-08-03
Filing date: 2012-08-03
Publication date: 2014-02-27
Also published as: EP2692440B1; EP2692440A1; US20140038307A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Reagenzgefäß-Einsetzteil (10) für ein Reagenzgefäß für eine Zentrifuge und/oder eine Druckvariiervorrichtung mit einem Einsetzteilgehäuse (10a), welches so ausgebildet ist, dass das Reagenzgefäß-Einsetzteil (10) in einem Reagenzgefäß für eine Zentrifuge und/oder für eine Druckvariiervorrichtung einsetzbar ist, und mindestens einem Rührelement (12), welches in mindestens einem Innenvolumen (14) so angeordnet ist, dass eine Stellung und/oder eine Position des mindestens einen Rührelements (12) in Bezug zu dem Einsetzteilgehäuse (10a) veränderbar ist, wobei mindestens ein in das mindestens eine Innenvolumen (14) einfüllbares oder eingefülltes Material umrührbar ist, und wobei zumindest eine Untereinheit (16) des mindestens einen Rührelements (12) während eines Verstellens mindestens eine Haltestruktur (20) kontaktiert, mittels welcher das mindestens eine Rührelement (12) in mindestens einer semistabilen Stellung und/oder mindestens einer semistabilen Position haltbar ist. Ebenso betrifft die Erfindung Reagenzgefäße für eine Zentrifuge und/oder eine Druckvariiervorrichtung, ein Verfahren zum Zentrifugieren und ein Verfahren zum Druckbehandeln mindestens eines Materials.

Description

Die Erfindung betrifft ein Reagenzgefäß-Einsetzteil für ein Reagenzgefäß für eine Zentrifuge und/oder eine Druckvariiervorrichtung. Ebenso betrifft die Erfindung Reagenzgefäße für eine Zentrifuge und/oder eine Druckvariiervorrichtung. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Zentrifugieren mindestens eines Materials und ein Verfahren zum Druckbehandeln mindestens eines Materials.
Stand der Technik
In der DE 10 2010 003 224 A1 ist ein Mischer zum Einsetzen in einen Rotor einer Zentrifuge beschrieben. Der Mischer umfasst eine Mischwanne und eine Hinderniseinrichtung, welche so ausgebildet sind, dass ein Abstand zwischen zumindest einem Wandabschnitt der Mischwanne und der Hinderniseinrichtung variabel ist. Mittels eines Variierens des Abstands soll eine in der Mischwanne befindliche Flüssigkeit durch mindestens eine Durchgangsöffnung in der Hinderniseinrichtung zum Mischen der Flüssigkeit pressbar sein.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung schafft ein Reagenzgefäß-Einsetzteil für ein Reagenzgefäß für eine Zentrifuge und/oder eine Druckvariiervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Reagenzgefäß für eine Zentrifuge und/oder eine Druckvariiervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 12, ein Reagenzgefäß für eine Zentrifuge und/oder eine Druckvariiervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 13, ein Verfahren zum Zentrifugieren mindestens eines Materials mit den Merkmalen des Anspruchs 14 und ein Verfahren zum Druckbehandeln mindestens eines Materials mit den Merkmalen des Anspruchs 15.
Vorteile der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ermöglicht ein effizienteres Vermischen mindestens eines Materials während eines Zentrifugierens, eines Anlegens eines Unterdrucks und/oder eines Anlegens eines Überdrucks. Wie unten genauer ausgeführt wird, sind mittels der mindestens einen Hindernisstruktur höhere Energien in das mindestens eine zu mischende Material einkoppelbar. Die Steigerung der auf das mindestens eine zu mischende Material ausgeübten Energie führt zu einer Erhöhung der Mischeffizienz beim Mischen des mindestens einen Materials. Somit können auch hochviskose Flüssigkeiten, Pulver und/oder leicht verklumpende Partikelhaufen mittels der vorliegenden Erfindung erfolgreich gemischt werden.
Die mittels der vorliegenden Erfindung realisierbaren Vorrichtungen und Verfahren sind kompatibel zur zentrifugalen Prozessierung und/oder zur druckgetriebenen Prozessierung, insbesondere unter Verwendung mindestens eines Revolverbauteils/Revolvers. Die vorliegende Erfindung kann umgesetzt werden unter Verwendung mehrerer Revolver/Revolverbauteile, welche axial übereinander gestapelt sind und Kavitäten zum Ausführen fluidischer Einheitsoperationen umfassen. Ein Schalten der Kavitäten zueinander kann mittels mindestens einer Kugelschreibermechanik oder einer Ratschenmechanik ausgeführt werden. Auf diese Weise können die Revolver axial wie auch azimutal zueinander positioniert werden. Die vorliegende Erfindung ist somit in eine vorteilhafte Technologie zum Schalten von chemischen Reaktionen und/oder von biochemischen/molekularbiologischen Prozessen integrierbar.
Bei einem ohne die Verwendung einer Haltestruktur ausgeführten Mischverfahren ist eine Geschwindigkeit eines Rührelements, welches in einer Mischkammer mittels einer darauf ausgeübten Kraft verstellbar ist, in der Regel abhängig von einer Ableitung der jeweiligen Kraft. Beispielsweise ist bei einer Nutzung eines zentrifugalen Kraftfelds zum Verstellen des Rührelements die Geschwindigkeit der Auslenkung des Rührelements abhängig von der Beschleunigungsänderung des zentrifugalen Kraftfeldes. Deshalb können bei einem ohne eine Haltestruktur ausgeführten Mischverfahren nur geringe Energien mittels des mindestens einen Rührelements auf das mindestens eine zu mischende Material ausgeübt werden. Demgegenüber können mittels der vorliegenden Erfindung weitaus höhere Energien mittels des mindestens einen Rührelements auf das mindestens eine zu mischende Material ausgeübt werden. Dies gewährleistet ein verlässliches Vermischen des mindestens einen zu mischenden Materials.
Das Mischen von verschiedenen Flüssigkeiten ist häufig eine Grundvoraussetzung zur Durchführung von chemischen Verfahren und/oder biochemischen/molekularbiologischen Prozessen. Die mittels der vorliegenden Erfindung realisierbare verbesserte Mischeffizienz kann somit einen vorteilhafteren/schnelleren/gründlicheren Ablauf von chemischen Reaktionen und/oder biochemischen/molekularbiologischen Prozessen gewährleisten.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das mindestens eine Rührelement mittels einer bei einem Betrieb der Zentrifuge, in welcher das Reagenzgefäß eingesetzt ist, bewirkbaren Zentrifugalkraft und/oder bei einem Betrieb der Druckvariiervorrichtung, in welcher das Reagenzgefäß eingesetzt ist, bewirkbaren Druckkraft verstellbar. Zum Verstellen des mindestens einen Rührelements, über welches das mindestens eine Material umgerührt wird, können somit einfach aufbringbare Kräfte genutzt werden.
Außerdem kann das mindestens eine Rührelement in der mindestens einen semistabilen Stellung und/oder der mindestens einen semistabilen Position haltbar sein, bis die bewirkbare Zentrifugalkraft und/oder die bewirkbare Druckkraft einen mittels der Ausbildung der mindestens einen kontaktierten Haltestruktur festgelegten Schwellwert übersteigt. Bei einem Übersteigen des Schwellwerts durch die bewirkbare Zentrifugalkraft und/oder die bewirkbare Druckkraft ist vorzugsweise zumindest die mindestens eine Untereinheit des mindestens einen Rührelements entlang zumindest eines Teilabschnitts des Verstellwegs weiter verstellbar. Da der Schwellwert somit auf einfache Weise mittels der Ausbildung der mindestens einen zugeordneten Haltestruktur festlegbar ist, kann auch die während des Weiterverstellens des mindestens einen Rührelements auf das mindestens eine zu mischende Material ausgeübte Energie auf einfache Weise festgelegt und über die Zentrifugalkraft und/oder die Druckkraft bereitgestellt werden.
Insbesondere kann das mindestens eine Rührelement bei einem Übersteigen des Schwellwerts mittels der bewirkbaren Zentrifugalkraft und/oder mittels der bewirkbaren Druckkraft aus der mindestens einen semistabilen Stellung und/oder aus der mindestens einen semistabilen Position heraus schleuderbar sein. Bei dem Herausschleudern des mindestens einen Rührelements wird eine vergleichsweise große Menge an kinetischer Energie auf das zu mischende mindestens eine Material übertragen. Insbesondere lassen sich auf diese Weise auch Flüssigkeiten mit einer hohen Viskosität, Pulver und/oder Gemische mit leicht verklumpenden Partikeln effizient/verlässlich mischen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist mindestens ein elastisches Rückstellelement an dem mindestens einen Rührelement so angeordnet, dass zumindest die mindestens eine Untereinheit des mindestens einen Rührelements mittels einer bewirkbaren Zentrifugalkraft und/oder einer bewirkbaren Druckkraft größer als Rückstellkraft des jeweiligen mindestens einen Rückstellelements aus einer Ausgangsposition in eine maximale Auslenkposition verstellbar ist, und bei einer bewirkbaren Zentrifugalkraft und/oder einer bewirkbaren Druckkraft kleiner als die Rückstellkraft in die Ausgangsposition zurückverstellbar ist. Insbesondere kann in diesem Fall die mindestens eine Haltestruktur mehrmals zum Ausüben einer vergleichsweise großen kinetischen Energie auf das mindestens eine zu mischende Material genutzt werden. Somit kann auf kostengünstige Weise durch lediglich ein Variieren der Zentrifugalkraft/Druckkraft das mindestens eine zu mischende Material verlässlich gemischt werden.
Beispielsweise kann die mindestens eine Haltestruktur an mindestens einer Innenwand des mindestens einen Innenvolumens hervorragen. Die mindestens eine Haltestruktur kann somit auf kostengünstige Weise bei der Herstellung der Innenwand gleichzeitig ausgebildet werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die mindestens eine Haltestruktur zumindest teilweise aus einem elastischen Material gebildet. Dies gewährleistet eine häufige Nutzung der mindestens einen Haltestruktur, wobei deren Beschädigung verlässlich verhindert ist. Die mindestens eine Haltestruktur kann jedoch auch aus einem unelastischen Material gebildet sein.
In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung weist das mindestens eine Rührelement Rechenstrukturen, Siebstrukturen, Fingerstrukturen und/oder Gitterstrukturen auf. In diesem Fall ist an dem mindestens einen Rührelement jeweils eine Vielzahl von Öffnungen/Aussparungen ausgebildet, durch welche das mindestens eine zu mischende Material mittels der einkoppelbaren Energie pressbar ist. Dies gewährleistet eine hohe Mischeffizienz.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das mindestens eine Rührelement an seinem ersten Ende fest an dem Reagenzgefäß-Einsetzteil angebracht, während ein zweites Ende des jeweiligen Rührelements in Bezug zu dem ersten Ende des gleichen Rührelements unter Verbiegung zumindest eines Zwischenteilabschnitts des gleichen Rührelements verstellbar ist. Somit kann das mindestens eine Rührelement auf kostengünstige Weise dazu ausgelegt sein, selbst eine Rückstellkraft auf das als verstellbare Untereinheit eingesetzte zweite Ende auszuüben. Mittels des oben schon beschriebenen Variierens der Zentrifugalkraft/Druckkraft kann somit das mindestens eine zweite Ende mehrmals entlang des Verstellwegs verstellt werden. Auf diese Weise ist eine vergleichsweise große kinetische Energie auf das mindestens eine zu mischende Material übertragbar.
In einer Weiterbildung kann eine Zusatzmasse an dem zweiten Ende des mindestens einen Rührelements angebracht sein. Da die in dem mindestens einen zu mischenden Material bewirkte Strömungsenergie proportional zu der beschleunigten Masse ist, kann somit die Strömungsgeschwindigkeit signifikant gesteigert werden, was aufgrund der inneren Reibung des mindestens einen zu mischenden Materials zu einem chaotischen Strömungsverhalten von diesem führt. Auf diese Weise kann die Mischeffizienz zusätzlich gesteigert werden.
Beispielsweise kann das Reagenzgefäß-Einsetzteil als Revolverbauteil ausgebildet sein. Die vorliegende Erfindung ist somit vorteilhaft in die Verwendung von Revolverbauteilen/Revolvern zum Schalten von Flüssigkeiten zueinander integrierbar. Die Ausbildbarkeit des Reagenzgefäß-Einsetzteils ist jedoch nicht auf ein derartiges Revolverbauteil limitiert.
Die oben beschriebenen Vorteile sind auch bei einem Reagenzgefäß für eine Zentrifuge und/oder eine Druckvariiervorrichtung mit mindestens einem derartigen Reagenzgefäß-Einsetzteil gewährleistet.
Ebenso sind die beschriebenen Vorteile realisierbar mittels eines korrespondierenden Reagenzgefäßes für eine Zentrifuge und/oder eine Druckvariiervorrichtung. Die Vorteile sind gewährleistet bei einem Reagenzgefäß mit einer Außenwand, welche so ausgebildet ist, dass das Reagenzgefäß in einer Zentrifuge und/oder in einer Druckvariiervorrichtung einsetzbar ist, und mindestens einem Rührelement, welches in mindestens einem in dem Reagenzgefäß ausgebildeten Innenvolumen so angeordnet ist, dass eine Stellung und/oder eine Position des mindestens einen Rührelements in Bezug zu der Außenwand veränderbar ist, wobei zumindest eine Untereinheit des mindestens einen Rührelements entlang eines Verstellwegs so verstellbar ist, dass mindestens ein in das mindestens eine Innenvolumen einfüllbares oder eingefülltes Material umrührbar ist, und wobei zumindest die mindestens eine Untereinheit des mindestens einen Rührelements während eines Verstellens entlang des Verstellwegs mindestens eine Haltestruktur kontaktiert, mittels welcher das mindestens eine Rührelement in mindestens einer semistabilen Stellung und/oder mindestens einer semistabilen Position in Bezug zu der Außenwand haltbar ist. Das Reagenzgefäß ist entsprechend der oben beschriebenen Ausführungsformen und/oder Weiterentwicklungen weiter entwickelbar.
Des Weiteren können die Vorteile auch bewirkt werden durch Ausführen des Verfahrens zum Zentrifugieren mindestens eines Materials oder durch Ausführen des Verfahrens zum Druckbehandeln mindestens eines Materials. Jedes der Verfahren ist entsprechend der oben beschriebenen Ausführungsformen/Weiterentwicklungen weiter entwickelbar.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Teildarstellung einer ersten Ausführungsform des Reagenzgefäß-Einsetzteils;
2 eine schematische Teildarstellung einer zweiten Ausführungsform des Reagenzgefäß-Einsetzteils;
3a–3c schematische Teildarstellungen einer dritten Ausführungsform des Reagenzgefäß-Einsetzteils;
4a–4d schematische Teildarstellungen einer vierten Ausführungsform des Reagenzgefäß-Einsetzteils;
5a und 5b schematische Teildarstellungen einer fünften Ausführungsform des Reagenzgefäß-Einsetzteils;
6 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des Reagenzgefäßes;
7 ein Flussdiagramm zum Darstellen einer Ausführungsform des Verfahrens zum Zentrifugieren mindestens eines Materials; und
8 ein Flussdiagramm zum Erläutern einer Ausführungsform des Verfahrens zum Druckbehandeln mindestens eines Materials.
Ausführungsformen der Erfindung
Die nachfolgend erläuterten Figuren zeigen jeweils Reagenzgefäß-Einsetzteile 10 für ein Reagenzgefäß 36 für eine Zentrifuge und/oder eine Druckeinrichtung und/oder ein Reagenzgefäß 36 für eine Zentrifuge und/oder eine Druckeinrichtung. Das jeweilige Reagenzgefäß 36 für eine Zentrifuge und/oder eine Druckeinrichtung weist eine (nicht genauer ausgeführte) Außenwand 36a/äußere Form auf, welche so ausgebildet ist, dass das Reagenzgefäß 36 in einer Zentrifuge und/oder einer Druckvariiervorrichtung einsetzbar ist. Vorzugsweise ist das Reagenzgefäß 36 so ausgebildet, dass ein verlässlicher Halt/Sitz des Reagenzgefäßes 36 in der betriebenen Zentrifuge und/oder in der betriebenen Druckvariiervorrichtung gewährleistet ist. Unter einem Reagenzgefäß 36 für eine Zentrifuge und/oder eine Druckvariiervorrichtung kann somit ein Reagenzgefäß 36 verstanden werden, welches sich aufgrund seiner äußeren Form gut für einen Betrieb der Zentrifuge mit einer vergleichsweise großen Drehzahl und/oder für ein Anlegen eines stark von dem Atmosphärendruck abweichenden Über- und/oder Unterdrucks mittels der Druckvariiervorrichtung eignet.
Unter dem Reagenzgefäß 36 kann beispielsweise ein (Standard)-Reagenzglas/Reagenzröhrchen verstanden werden. Weitere Ausführungsbeispiele sind Zentrifungenröhrchen (z.B. 15 mL Zentrifungenröhrchen und 50 mL Zentrifungenröhrchen), 0,5 ml Eppendorf-Röhrchen, 1,5 mL Eppendorf-Röhrchen, 2 mL Eppendorf-Röhrchen und Mikrotiterplatten, wie z.B. 20 µL Mikrotiterplatten (pro Kavität). Das Reagenzgefäß 36 kann insbesondere eine Revolvertrommel/Trommel sein/umfassen. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die Ausbildbarkeit des Reagenzgefäßes 36 nicht auf die hier aufgezählten Beispiele limitiert ist. Außerdem sind die Maße des Reagenzgefäßes 36 lediglich aufgrund der erwünschten Einsetzbarkeit des Reagenzgefäßes 36 in der Zentrifuge und/oder in der Druckvariiervorrichtung vorgegeben. Die Ausführbarkeit der im Weiteren beschriebenen erfindungsgemäßen Technologie schreibt jedoch keine äußere Form des Reagenzgefäßes 36 vor. Deshalb kann das Reagenzgefäß 36 zur Aufnahme von Proben in einer Menge ausgelegt sein, welche wahlweise aus einem Bereich von wenigen µL bis zu 1L gewählt werden kann.
Es wird darauf hingewiesen, dass unter der im Weiteren erwähnten Zentrifuge und Druckvariiervorrichtung keine bestimmten Gerätetypen zu verstehen sind. Stattdessen ist die erfindungsgemäße Technologie mittels jeder Zentrifuge nutzbar, mittels welcher eine (Mindest-)Zentrifugalkraft ab 20 g ausübbar ist. Ebenso kann die erfindungsgemäße Technologie für jede Druckvariiervorrichtung genutzt werden, mittels welcher ein Unter- und/oder Überdruck anlegbar ist.
Unter dem Reagenzgefäß-Einsetzteil 10 kann z.B. ein Revolverbauteil/Revolver verstanden werden. Ebenso kann das Reagenzgefäß-Einsetzteil 10 einen Revolver umfassen. Das Reagenzgefäßteil kann insbesondere eine Revolvertrommel/Trommel sein. Andere Ausbildungsformen eines in einem Reagenzgefäß 36 für eine Zentrifuge und/oder eine Druckeinrichtung anordbaren Reagenzgefäß-Einsetzteils 10 sind jedoch ebenso möglich. Das Reagenzgefäß-Einsetzteil 10 hat ein Einsetzteilgehäuse 10a, welches in mindestens einem Reagenzgefäß 36 anordbar/einsetzbar ist. Das jeweilige Reagenzgefäß 36 kann als eine der oben aufgezählten Ausführungsformen ausgebildet sein, ohne darauf limitiert zu sein. Die Einsetzbarkeit des Einsetzteilgehäuse 10a in das betreffende Reagenzgefäß 36 für eine Zentrifuge und/oder eine Druckvariiervorrichtung kann so interpretiert werden, dass eine Außenwand 10b des Einsetzteilgehäuse 10a zumindest teilweise zu einer Innenwand 36b des Reagenzgefäßes 36, bzw. eines Reagenzgefäßteils, korrespondiert. Vorzugsweise ist auch während eines Betriebs der Zentrifuge und/oder der Druckvariiervorrichtung ein verlässlicher Halt/Sitz des Reagenzgefäß-Einsetzteils 10 in dem betreffenden Reagenzgefäß 36, bzw. dem Reagenzgefäßteil, gewährleistet.
1 zeigt eine schematische Teildarstellung einer ersten Ausführungsform des Reagenzgefäß-Einsetzteils.
Das in 1 (zumindest teilweise) schematisch dargestellte Reagenzgefäß-Einsetzteil 10 umfasst mindestens ein Rührelement 12, welches in mindestens einem in dem Einsetzteilgehäuse 10a ausgebildeten Innenvolumen 14 so angeordnet ist, dass eine Stellung und/oder eine Position des mindestens einen Rührelements 12 in Bezug zu dem Einsetzteilgehäuse 10a veränderbar ist. Zumindest eine Untereinheit 16 des mindestens einen Rührelements 12 ist entlang eines Verstellwegs 18 so verstellbar, dass mindestens ein in das mindestens eine Innenvolumen 14 einfüllbares oder eingefülltes (nicht skizziertes) Material umrührbar ist. Die mindestens eine Untereinheit 16 des mindestens einen Rührelements 12 kontaktiert während eines Verstellens entlang des Verstellwegs 18 mindestens eine Haltestruktur 20, mittels welcher das mindestens eine Rührelement 12 in mindestens einer semistabilen Stellung und/oder in mindestens einer semistabilen Position in Bezug zu dem Einsetzteilgehäuse 10a haltbar ist.
Mittels der Zwischenlagerung des mindestens einen Rührelements 12 in der mindestens einen semistabilen Stellung und/oder in der mindestens einen semistabilen Position kann die zum Überwinden der mindestens einen Haltestruktur 20 auf das mindestens eine Rührelement 12 ausgeübte Energie als kinetische Energie in das mindestens eine zu mischende Material eingeleitet werden. Auf diese Weise ist eine in dem mindestens einen zu mischenden Material bewirkte Strömungsgeschwindigkeit steigerbar, welches aufgrund von dessen innerer Reibung chaotischere Strömungen bewirkt. Somit kann mittels der mindestens einen Haltestruktur 16 die Mischeffizienz beim Mischen des mindestens einen Materials verbessert werden.
Unter der mindestens einen semistabilen Stellung und/oder in der mindestens einen semistabilen Position kann eine Stellung/Position des mindestens einen Rührelements 12 verstanden werden, aus welcher das mindestens eine Rührelement 12 in mindestens eine weitere Stellung/Position mit einer reduzierten potentiellen Energie verstellbar ist, wobei zum Verstellen des mindestens einen Rührelements 12 aus der semistabilen Stellung/Position eine Energieschwelle zu überwinden ist. Beispielsweise hat das mindestens eine Rührelement 12 in der semistabilen Stellung/Position eine erste potentielle Energie, welche größer als eine zweite potentiellen Energie des mindestens einen Rührelements 12 in der weiteren Stellung/Position ist, wobei das Verstellen des mindestens einen Rührelements 12 aus der semistabilen Stellung/Position in die weitere Stellung/Position nur über eine Zwischenstellung des mindestens einen Rührelements 12 mit einer dritten potentiellen Energie größer als der ersten potentiellen Energie möglich ist. Die Energieschwelle kann auch durch eine zum Verstellen des mindestens einen Rührelements 12 aus der semistabilen Stellung/Position in die weitere Stellung/Position auszuführende Verformung des mindestens einen Rührelements 12 und/oder der mindestens einen Haltestruktur 20 vorgegeben sein.
Die mindestens eine Haltestruktur 20 kann an mindestens einer Innenwand 22 des mindestens einen Innenvolumens 14 hervorragen. Somit kann eine vergleichsweise einfache Ausbildung der mindestens einen Haltestruktur 20 bereits den oben beschriebenen signifikanten Vorteil bewirken. Bei der Ausführungsform der 1 ist die mindestens eine Haltestruktur 20 zumindest teilweise aus einem elastischen Material. Wie unten genauer ausgeführt wird, kann die mindestens eine Haltestruktur 20 somit mehrmals eingesetzt werden, ohne dass eine Beschädigung von dieser zu befürchten ist. Die Ausbildbarkeit der mindestens einen Haltestruktur 20 ist jedoch nicht auf die Verwendung von einem elastischen Material beschränkt.
Das mindestens eine Rührelement 12 kann beispielsweise mittels einer bei einem Betrieb der Zentrifuge, in welcher das Reagenzgefäß mit dem darin angeordneten Reagenzgefäß-Einsetzteil 10 eingesetzt ist, als Zentrifugalkraft und/oder einer bei einem Betrieb der Druckvariiervorrichtung, in welcher das Reagenzgefäß-Einsetzteil 10 enthaltende Reagenzgefäß eingesetzt ist, als Druckkraft bewirkbaren Aktorkraft Fa verstellbar sein. Somit können einfach auslösbare Kräfte zum Verstellen des mindestens einen Rührelements 12 beim Mischen des mindestens einen Materials genutzt werden.
Das mindestens eine Rührelement 12 ist vorzugsweise so lange in der mindestens einen semistabilen Stellung und/oder der mindestens einen semistabilen Position haltbar, bis die bewirkbare Aktorkraft Fa einen mittels der Ausbildung der mindestens einen kontaktierten Haltestruktur 20 festgelegten Schwellwert übersteigt. Bei einem Übersteigen des Schwellwerts durch die bewirkbare Aktorkraft Fa ist zumindest die mindestens eine Untereinheit 16 des mindestens einen Rührelements 12 entlang zumindest eines Teilabschnitts des Verstellwegs 18 weiter verstellbar. Bevorzugter Weise ist das mindestens eine Rührelement 12 bei dem Übersteigen des Schwellwerts mittels der bewirkbaren Aktorkraft Fa aus der mindestens einen semistabilen Stellung und/oder aus der mindestens einen semistabilen Position herausschleuderbar. Somit kann eine vergleichsweise große kinetische Energie auf das mindestens eine zu mischende Material übertragen werden. Man kann den Vorgang des Herausschleuderns des mindestens einen Rührelements 12 aus der mindestens einen semistabilen Stellung und/oder aus der mindestens einen semistabilen Position heraus auch als ein Überwinden/Durchbrechen der mindestens einen kontaktierten Haltestruktur 20 umschreiben.
Der Grenzwert/Schwellwert für die Rotationsbeschleunigung/Drehgeschwindigkeit der Zentrifuge, ab welcher die als Zentrifugalkraft bewirkte Aktorkraft Fa ausreichend Überwinden/Durchbrechen der mindestens einen kontaktierten Haltestruktur 20 ist, kann bei mindestens 20 g, beispielsweise bei mindestens 100 g, vorzugsweise bei mindestens 500 g, insbesondere bei mindestens 1000 g, liegen. Entsprechend kann auch die Druckkraft, ab welcher die mindestens eine Haltestruktur 20 überwunden/durchbrochen ist, erst bei einem signifikanten Unter- oder Überdruck vorliegen.
Vorzugsweise weist das mindestens eine Rührelement 12 mindestens eine durchgehende Öffnung 24/Pore auf. Die beim Durchströmen des mindestens einen zu mischenden Materials durch die mindestens eine durchgehende Öffnung/Pore bewirkten Strömungen können somit die Mischeffizienz zusätzlich steigern. Die mindestens eine durchgehende Öffnung 24/Pore kann beliebig ausgebildet sein, z.B. rechteckig oder kreisförmig. Ein Durchmesser der mindestens einen durchgehenden Öffnung 24/Pore kann insbesondere in einem Bereich zwischen 0,1 bis 3 mm liegen. Der hier genannte Bereich für den Durchmesser der mindestens einen durchgehenden Öffnung 24/Pore ist jedoch lediglich beispielhaft zu interpretieren.
Bei der Ausführungsform der 1 ist das dargestellte Rührelement 12 als Sieb ausgelegt. Anstelle oder als Alternative zu Siebstrukturen kann das mindestens eine Rührelement 12 auch Rechenstrukturen, Fingerstrukturen und/oder Gitterstrukturen aufweisen. In allen aufgezählten Fällen ist die Mischeffizienz aufgrund der Vielzahl von durchgehenden Öffnungen 24/Poren steigerbar.
Bei der Ausführungsform der 1 ist das Rührelement 12 freiliegend, d.h. ohne eine Verbindung zu einer Wand des Innenvolumens 14, ausgebildet. Wie unten genauer erläutert wird, ist jedoch auch eine Alternative zu dem in 1 dargestellten freiliegenden Rührelement 12 möglich.
2 zeigt eine schematische Teildarstellung einer zweiten Ausführungsform des Reagenzgefäß-Einsetzteils.
Das in 2 (zumindest teilweise) schematisch wiedergegebene Reagenzgefäß-Einsetzteil 10 ist eine Weiterbildung der zuvor beschriebenen Ausführungsform. Die in dem Innenvolumen 14 angeordneten Haltestrukturen 20 sind in mehrere Gruppen unterteilbar, welche nacheinander während der Verstellbewegung des Rührelements 12 kontaktiert werden. Die auf diese Weise realisierte Hindernisstruktur aus mehreren Gruppen von Haltestrukturen 20 ermöglicht ein sequentielles Verstellen des Rührelements 12 in dem als Mischkammer fungierenden Innenvolumen 14 mittels der Aktorkraft Fa und somit eine mehrfache effektive Einkopplung von Energie in das mindestens eine zu mischende Material.
Die verschiedenen Gruppen von Haltestrukturen 20 können den gleichen Schwellwert oder unterschiedliche Schwellwerte aufweisen. Die unterschiedlichen Schwellwerte sind beispielsweise mittels einer unterschiedlichen Elastizität der verschiedenen Gruppen von Haltestrukturen 20 festlegbar. In beiden Fällen ist eine ruckartige und multiple Bewegung des Rührelements 12 realisierbar.
3a–3c zeigen schematische Teildarstellungen einer dritten Ausführungsform des Reagenzgefäß-Einsetzteils.
Das in 3a–3c jeweils (zumindest teilweise) wiedergegebene Reagenzgefäß-Einsetzteil 10 ist auch eine Weiterbildung/Umwandlung der anfangs beschriebenen Ausführungsform. Bei dem Reagenzgefäß-Einsetzteil 10 der 3a–3c ist mindestens ein elastisches Rückstellelement 26 an dem mindestens einen Rührelement 12 so angeordnet, dass zumindest die mindestens eine Untereinheit 16 des mindestens einen Rührelements 12 mittels der bewirkbaren Aktorkraft Fa größer als eine Rückstellkraft Fr des jeweiligen mindestens einen Rückstellelements 26 aus einer Ausgangsposition (siehe 3c) in eine maximale Auslenkposition (siehe 3b) verstellbar ist. Außerdem ist zumindest die mindestens eine Untereinheit 16 des mindestens einen Rührelements 12 bei einer bewirkbaren Aktorkraft Fa kleiner als die Rückstellkraft Fr in die Ausgangsposition zurückverstellbar. Insbesondere wird bei dem Verstellen der mindestens einen Untereinheit 16 des mindestens einen Rührelements 12 aus der Ausgangsposition die Rückstellkraft Fr des jeweiligen mindestens einen Rückstellelements 26 gesteigert. Dabei kann die mindestens eine Untereinheit 16 des mindestens einen Rührelements 12 mindestens eine Haltestruktur 20 in ihrer Ausgangsposition und/oder während des Verstellens aus der Ausgangsposition in die maximale Auslenkposition kontaktieren, und die mindestens eine Haltestruktur 20 bei einer Aktorkraft Fa größer als einer Summe der anliegenden Rückstellkraft Fr und des Schwellwerts überwinden/durchbrechen.
Man kann dies auch so umschreiben, dass das mindestens eine Rückstellelement 26 bei einem Herausverstellen des zugeordneten Rührelements 12 aus seiner Ausgangsstellung/Ausgangsposition so gespannt oder komprimiert wird, dass die Rückstellkraft Fr zunimmt. Jedoch kann das jeweilige Rührelement 12 trotz der Zunahme der Rückstellkraft Fr mittels einer größeren Aktorkraft Fa weiter verstellt werden. Sofern die Aktorkraft Fa größer als eine Summe der anliegenden Rückstellkraft Fr und des mindestens einen Schwellwerts der mindestens einen von dem Rührelement 12 kontaktierten Haltestruktur 20 ist, kann das jeweilige Rührelement 12 in eine maximale Auslenkstellung/Auslenkposition verstellt werden. Vorzugsweise ist das Rührelement 12 ab einer Aktorkraft Fa kleiner als die anliegende Rückstellkraft Fr aus der maximalen Auslenkstellung/Auslenkposition in seine Ausgangsstellung/Ausgangsposition zurück verstellbar. Bevorzugter Weise kontaktiert das Rührelement 12 während des Verstellens aus der maximalen Auslenkstellung/Auslenkposition in seine Ausgangsstellung/Ausgangsposition erneut die mindestens eine Haltestruktur 20. Danach kann das vorteilhafte Übertragen von kinetischer Energie auf das mindestens eine zu mischende Material mittels eines einfachen Variierens der Aktorkraft Fa mindestens einmal wiederholt werden. Die Ausführungsform der 3a–3c ist deshalb als reversibler Schnappmechanismus umschreibbar.
Die mindestens eine Haltestruktur 20 kann steif oder elastisch (flexibel) ausgelegt sein. Das mindestens eine Rückstellelement 26 kann beispielsweise eine Feder sein. Als Alternative oder als Ergänzung dazu kann das mindestens eine Rückstellelement 26 auch aus einem komprimierbaren oder dehnbaren Material, wie beispielsweise einem Polymer und/oder einem Elastomer, geformt sein. Die Rückstellkraft Fr kann sowohl eine Druckkraft als auch eine Zugkraft sein. Insbesondere können mehrere Rückstellelemente 26 vorteilhaft zusammenwirken.
4a–4d zeigen schematische Teildarstellungen einer vierten Ausführungsform des Reagenzgefäß-Einsetzteils.
Das in 4a–4d teilweise dargestellte Reagenzgefäß-Einsetzteil 10 weist mindestens ein Rührelement 12 auf, welches an seinem ersten Ende 28 fest an dem Reagenzgefäß-Einsetzteil 10, bzw. einer fest in dem Reagenzgefäß-Einsetzteil 10 befestigten Komponente, angebracht ist. Bevorzugter Weise ist das erste Ende 28 so fest in dem Reagenzgefäß-Einsetzteil 10 befestigt, dass es auch bei einer darauf ausgeübten Beschleunigung von 10000g, bzw. einer entsprechenden Druckkraft, seine Position in Bezug zu dem Einsetzteilgehäuse 10a nicht verändert. Ein zweites Ende 30 des jeweiligen Rührelements 12 ist in Bezug zu dem ersten Ende 28 des gleichen Rührelements 12 unter Verbiegung zumindest eines Zwischenteilabschnitts 32 des gleichen Rührelements 12 aus einer Ausgangsposition verstellbar. Vorzugsweise ist der zumindest eine Zwischenteilabschnitt 32 so ausgebildet, dass dessen Verbiegung eine Rückstellkraft Fr bewirkt, mittels welcher das zweite Ende 30 in die Ausgangsposition in Bezug zu dem ersten Ende 28 zurück verstellbar ist.
Das mindestens eine Rührelement 12 kann balken- oder stegförmig ausgebildet sein. Beispielsweise kann das balken- oder stegförmig ausgebildete Rührelement 12 eine Breite zwischen 0,1 bis 3 mm aufweisen. Insbesondere können mehrere balken- oder stegförmig ausgebildete Rührelemente 12 eingesetzt werden, welche in einem Abstand zwischen 0,1 bis 3 mm zueinander angeordnet sind. Ebenso kann das mindestens eine Rührelement 12 kammförmig (mit Seitenstegen) ausgebildet sein. Die hier genannten Zahlenwerte und möglichen Formeln des mindestens einen Rührelements 12 sind jedoch nur beispielhaft zu interpretieren.
Vorzugsweise ist eine Zusatzmasse 34 an dem mindestens einen zweiten Ende 30 des mindestens einen Rührelements 12 angeordnet. Da die auf das mindestens eine zu mischende Material übertragene kinetische Energie proportional zu der beschleunigten Masse ist, kann somit die Mischeffizienz mittels der Zusatzmasse 34 gesteigert werden.
In 4a liegt das Rührelement 12 in seiner Ausgangsstellung vor. Die Rückstellkraft Fr ist somit gleich Null. Mittels einer Aktorkraft Fa kann das Rührelement 12 aus seiner Ausgangsstellung in zumindest eine Anschlagstellung bestellt werden, in welcher das Rührelement 12 mindestens eine Haltestruktur 20 kontaktiert. Mittels der mindestens einen kontaktierten Haltestruktur 20 ist das Rührelement 12 solange in einer semistabilen Stellung haltbar, bis die darauf ausgeübte Aktorkraft Fa größer als eine Summe aus einem durch die mindestens kontaktierte Haltestruktur 20 festgelegten Schwellwert und der mindestens einen Rückstellkraft Fr ist. Überschreitet die Aktorkraft Fa diese Summe, so kann sich das Rührelement 12 elastisch so verbiegen, dass es aus der semistabilen Stellung herausschnappt und auf diese Weise eine hohe kinetische Energie in das mindestens eine zu mischende Material einbringt.
Nach einem Überwinden/Durchbrechen der mindestens einen Haltestruktur 20 ist das mindestens eine Rührelement 12 solange weiter verbiegbar, bis es in einer maximalen Auslenkstellung vorliegt, in welchem die Rückstellkraft Fr des verbogenen Zwischenteilabschnitts 32 gleich der Aktorkraft Fa ist (siehe 4c). Durch ein Reduzieren der Aktorkraft Fa unter die anliegende Rückstellkraft Fr ist das mindestens eine Rührelement 12 erneut in seine Ausgangsstellung zurückverstellbar (siehe 4d). Mittels eines erneuten Steigerns der Aktorkraft Fa können die anhand der 4a–4d dargestellten Vorgänge mindestens einmal wiederholt werden. Die Ausführungsform der 4a–4d realisiert somit einen reversiblen/mehrmals nutzbaren Schnappmechanismus.
Als Alternative oder als Ergänzung zu den oben beschriebenen Haltestrukturen 20 kann die mindestens eine Haltestruktur 20 auch als eine Arretierung mit einer Sollbruchstelle, bzw. als Sollbruchstelle, ausgebildet sein.
5a und 5b zeigen schematische Teildarstellungen einer fünften Ausführungsform des Reagenzgefäß-Einsetzteils.
Bei der Ausführungsform der 5a und 5b ist das mindestens eine Rührelement 23 vor einer Nutzung/Verwendung des damit ausgestatteten Reagenzgefäß-Einsetzteils 10 aufgrund der mindestens einen Haltestruktur 20 fest in dem Innenvolumen angeordnet sein. Erst ab einem Übersteigen des durch die mindestens eine als Sollbruchstelle ausgebildeten Haltestruktur 20 festgelegten Schwellwerts mittels der Aktorkraft Fa wird das mindestens eine Rührelement 12 zumindest teilweise so frei gebrochen, dass es zur Nutzung der dabei freigesetzten Energie den Mischvorgang ausführen kann.
Nach diesem beschriebenen Funktionsprinzip kann ein Rührelement 12 zusätzlich auch als mechanisches Einweg-Berstventil verwendet werden. Beispielsweise kann das Rührelement 12 einen Kanal oder ein Reservoir so lange verschließen, bis das Rührelement 12 bei einer größeren Aktorkraft Fa freigebrochen wird und gleichzeitig mit einem Ausführen des Mischvorgangs beginnt.
In einer weiteren Ausführungsform kann das aus der mindestens einen semistabilen Position und/oder semistabilen Stellung herausschnappende Rührelement 12 auch eine Sollbruchstelle aufschlagen und damit ein Reservoir freigeben und/oder einen Abfluss öffnen. Vorteilhafter Weise kann in diesem Fall das Rührelement 12 auch mit einer Spitze, einer Schneide und/oder einem Dorn ausgestattet sein, mittels welchem eine Trennstruktur/Membran durchstoßbar ist.
Das in 5a und 5b dargestellte Rührelement 12 ist einstückig mit mindestens einem als Feder ausgebildeten Rückstellelement 26 ausgebildet. Das Rückstellelement 26 kann z.B. als Schraubenfeder ausgebildet sein. Ebenso kann das Rückstellelement 26 als eine mehrsträngige Feder ausgebildet sein (siehe 5b). Darunter kann verstanden werden, dass das Rückstellelement 26 mehrere an dem Rührelement 12 verankerte Federstränge 26a aufweist, welche sich um zumindest einen Teil des Rührelements 12 winden. Ein derartiger Federtyp ist um einen vergleichsweise großen Differenzweg 26b ohne ein Verkippen des Rührelements 12 verstellbar. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass das mit dem mindestens einen Rückstellelement 26 einstückig ausgebildete Rührelement 12 nicht auf einen bestimmten Federtyp limitiert ist.
Als Alternative zu der Ausführungsform der 5a und 5b kann das Rührelement 12 auch einstückig mit mindestens einer elastischen Abstützkomponente und/oder mit mindestens einer komprimierbaren Abstützkomponente ausgebildet sein. Die mindestens eine elastische Abstützkomponente und/oder komprimierbare Abstützkomponente kann einen Polymer und/oder einen Elastomer umfassen.
In den oben beschriebenen Reagenzgefäß-Einsetzteilen 10 können noch weitere Prozessschritte und Strukturen integriert sein, wie beispielsweise Sedimentationsstrukturen, Kanalstrukturen oder Siphonstrukturen zum Weiterleiten und Schalten von mindestens einer in den Reagenzgefäß-Einsetzteilen 10 enthaltenen Flüssigkeit. Insbesondere kann mindestens eine Untereinheit des Innenvolumens 14 oder eines anderen Volumens eines Reagenzgefäß-Einsetzteils 10 als „Vorratsbehälter“ mit mindestens einer Flüssigkeit gefüllt sein, welche mit einem nachträglich eingefüllten, zu verarbeitenden und/oder zu untersuchenden Material/Probenmaterial mindestens eine chemische Reaktion und/oder einen biochemischen/molekularbiologischen Prozess ausführt. Der mindestens eine „Vorratsbehälter“ kann z.B. mit Chemikalien, Farbstoffen, Antikörpern, Antigenen, Rezeptoren, Proteinen, DNA-Strängen und/oder RNA-Strängen gefüllt sein.
Die oben beschriebenen Reagenzgefäß-Einsetzteile 10 können zumindest teilweise aus einem Polymer, z.B. aus COP, COC, PC, PA, PU, PP, PET und/oder PMMA, sein. Auch weitere Materialien sind zum Bilden der Reagenzgefäß-Einsetzteile 10 geeignet. Diese können fest, elastisch oder flexibel sein. Geeignete Materialien sind auch beispielsweise Metall, Polymer, Papier, Kunststoff, Gummimaterial, oder ähnliches. Zur Unterteilung der Reagenzgefäß-Einsetzteile 10 in mehrere (abgeschlossene) Flüssigkeitsvolumen können spezielle Kammern, Behälter und/oder Türen ausgebildet sein.
Die Reagenzgefäß-Einsetzteile 10 können noch mit zusätzlichen Komponenten, wie beispielsweise Ventilen und/oder Pumpen, ausgestattet sein. Außerdem kann die erfindungsgemäße Technologie auf einfache Weise mit einer Vielzahl von herkömmlichen Aktuations-, Detektions- und/oder Steuereinheiten zusammenwirken. Die oben beschriebenen Ausführungsformen können noch zusätzliche mechanische Schalter und/oder Aktuationsmechanismen, wie beispielsweise magnetische, elektrische, elektromagnetische Anti- oder Abstoßmechanismen aufweisen.
Mittels der Reagenzgefäß-Einsetzteile 10 können chemische und biochemische Prozesse voll automatisiert ausgeführt werden. Es wird darauf hingewiesen, dass die beschriebenen Figuren als Vereinfachungen der realisierbaren Reagenzgefäß-Einsetzteile 10 interpretiert werden können.
6 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des Reagenzgefäßes.
Das in 6 schematisch dargestellte Reagenzgefäß 36 weist mehrere als Revolverbauteile 10/Revolver ausgebildete Reagenzgefäß-Einsetzteile 10 auf. Die verschiedenen Revolverbauteile 10 sind axial übereinander angeordnet. Mittels einer integrierten Mechanik, wie z.B. einer Kugelschreibermechanik 38 und/oder einer Ratschenmechanik, können die Revolverbauteile 10 bezüglich ihrer Position zueinander rotiert und/oder axial verstellt werden, wobei sich die Innenvolumen 14 und/oder weitere Kavitäten der Revolverbauteile 10 zueinander schalten lassen. (Die Revolverbauteile 10 können zusätzlich zu den oben beschriebenen Ausstattungskomponenten noch Kanäle, Reaktionskammern und weitere Strukturen für die Durchführung von fluidischen Einheitsoperationen aufweisen.)
Eine Aktivierung der verwendeten Mechanik kann beispielsweise mittels der Aktorkraft Fa erfolgen. Mittels der aktivierten Mechanik können sich die Revolverbauteile 10 so zueinander schalten lassen, dass ihre Öffnungen sich überdecken und somit Flüssigkeiten entlang eines Vektors 40 der Aktorkraft Fa von mindestens einem Revolverbauteil 10 in ein benachbartes Revolverbauteil 10 transportierbar sind.
7 zeigt ein Flussdiagramm zum Darstellen einer Ausführungsform des Verfahrens zum Zentrifugieren mindestens eines Materials.
Das in 7 wiedergegebene Verfahren kann beispielsweise unter Verwendung der oben beschriebenen Ausführungsformen ausgeführt werden. Die Ausführbarkeit des Verfahrens ist jedoch nicht auf die Verwendung von diesen reduziert.
In einem Verfahrensschritt S1 wird das mindestens eine Material in ein Reagenzgefäß für eine Zentrifuge mit einem eingesetzten vorteilhaften Reagenzgefäß-Einsetzteil oder in einem entsprechenden Reagenzgefäß eingefüllt. Das Reagenzgefäß wird in einem Verfahrensschritt S2 in der Zentrifuge angeordnet.
In einem Verfahrensschritt S3 wird die Zentrifuge für mindestens ein erstes Zeitintervall mit einer ersten Drehgeschwindigkeit betrieben. Die erste Drehgeschwindigkeit bewirkt eine Zentrifugalkraft unter einem durch die mindestens eine von dem mindestens einen Rührelement kontaktierte Haltestruktur festgelegten Schwellwert. Deshalb wird das mindestens eine Rührelement mittels der mindestens einen Haltestruktur in der jeweiligen semistabilen Stellung und/oder in der jeweiligen semistabilen Position gehalten.
In einem nachfolgenden Verfahrensschritt S4 wird die Drehgeschwindigkeit für mindestens ein zweites Zeitintervall auf eine zweite Drehgeschwindigkeit gesteigert. Die zweite Drehgeschwindigkeit bewirkt eine Zentrifugalkraft über dem Schwellwert, wodurch das mindestens eine Rührelement aus der jeweiligen semistabilen Stellung und/oder aus der jeweiligen semistabilen Position heraus geschleudert wird. Dies gewährleistet ein vorteilhaftes Mischen des mindestens einen Materials.
Die Verfahrensschritte S3 und S4 können beliebig oft wiederholt werden, um die Mischeffizienz zu steigern.
8 zeigt ein Flussdiagramm zum Erläutern einer Ausführungsform des Verfahrens zum Druckbehandeln mindestens eines Materials.
Auch zum Ausführen des im Weiteren beschriebenen Verfahrens können die oben beschriebenen Vorrichtungen verwendet werden. Die Ausführbarkeit des im Weiteren beschriebenen Verfahrens ist jedoch nicht auf die Nutzung dieser Vorrichtungen limitiert.
Das Verfahren beginnt mit einem Verfahrensschritt S10, in welchem das mindestens eine Material in ein Reagenzgefäß für eine Druckvariiervorrichtung mit einem eingesetzten vorteilhaften Reagenzgefäß-Einsetzteil oder in ein entsprechendes Reagenzgefäß eingefüllt wird. Ein Anordnen des Reagenzgefäßes in der Druckvariiervorrichtung erfolgt in einem Verfahrensschritt S11.
Danach wird in einem Verfahrensschritt S12 eine von dem Atmosphärendruck abweichende erste Druckdifferenz in dem Reagenzgefäß mittels der Druckvariiervorrichtung für mindestens ein erstes Zeitintervall angelegt, bei welcher eine Druckkraft unter einem durch die mindestens eine von dem mindestens einen Rührelement kontaktierte Haltestruktur festgelegten Schwellwert bewirkt wird. Somit wird das mindestens eine Rührelement mittels der mindestens einen Haltestruktur in der jeweiligen semistabilen Stellung und/oder in der jeweiligen semistabilen Position gehalten.
In einem weiteren Verfahrensschritt S13 wird eine von dem Atmosphärendruck abweichende zweite Druckdifferenz größer als der ersten Druckdifferenz für mindestens ein zweites Zeitintervall angelegt. Dadurch wird eine Druckkraft über dem Schwellwert bewirkt, wodurch das mindestens eine Rührelement aus der jeweiligen semistabilen Stellung und/oder aus der jeweiligen semistabilen Position heraus geschleudert wird. Das mindestens eine Material wird somit gemischt.
Auch die Verfahrensschritte S3 und S4 können zum Steigern der Mischeffizienz beliebig oft wiederholt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010003224 A1 [0002]

Claims

Reagenzgefäß-Einsetzteil (10) für ein Reagenzgefäß (36) für eine Zentrifuge und/oder eine Druckvariiervorrichtung mit: einem Einsetzteilgehäuse (10a), welches so ausgebildet ist, dass das Reagenzgefäß-Einsetzteil (10) in einem Reagenzgefäß (36) für eine Zentrifuge und/oder für eine Druckvariiervorrichtung einsetzbar ist; und mindestens einem Rührelement (12), welches in mindestens einem in dem Einsetzteilgehäuse (10a) ausgebildeten Innenvolumen (14) so angeordnet ist, dass eine Stellung und/oder eine Position des mindestens einen Rührelements (12) in Bezug zu dem Einsetzteilgehäuse (10a) veränderbar ist, wobei zumindest eine Untereinheit (16) des mindestens einen Rührelements (12) entlang eines Verstellwegs (18) so verstellbar ist, dass mindestens ein in das mindestens eine Innenvolumen (14) einfüllbares oder eingefülltes Material umrührbar ist; dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die mindestens eine Untereinheit (16) des mindestens einen Rührelements (12) während eines Verstellens entlang des Verstellwegs (18) mindestens eine Haltestruktur (20) kontaktiert, mittels welcher das mindestens eine Rührelement (12) in mindestens einer semistabilen Stellung und/oder mindestens einer semistabilen Position in Bezug zu dem Einsetzteilgehäuse (10a) haltbar ist.
Reagenzgefäß-Einsetzteil (10) nach Anspruch 1, wobei das mindestens eine Rührelement (12) mittels einer bei einem Betrieb der Zentrifuge, in welcher das Reagenzgefäß (36) eingesetzt ist, bewirkbaren Zentrifugalkraft und/oder einer bei einem Betrieb der Druckvariiervorrichtung, in welcher das Reagenzgefäß (36) eingesetzt ist, bewirkbaren Druckkraft verstellbar ist.
Reagenzgefäß-Einsetzteil (10) nach Anspruch 2, wobei das mindestens eine Rührelement (12) in der mindestens einen semistabilen Stellung und/oder der mindestens einen semistabilen Position haltbar ist, bis die bewirkbare Zentrifugalkraft und/oder die bewirkbare Druckkraft einen mittels der Ausbildung der mindestens einen kontaktierten Haltestruktur (20) festgelegten Schwellwert übersteigt, und bei einem Übersteigen des Schwellwerts durch die bewirkbare Zentrifugalkraft und/oder die bewirkbare Druckkraft zumindest die mindestens eine Untereinheit (16) des mindestens einen Rührelements (12) entlang zumindest eines Teilabschnitts des Verstellwegs (18) weiterverstellbar ist.
Reagenzgefäß-Einsetzteil (10) nach Anspruch 3, wobei das mindestens eine Rührelement (12) bei dem Übersteigen des Schwellwerts mittels der bewirkbaren Zentrifugalkraft und/oder mittels der bewirkbaren Druckkraft aus der mindestens einen semistabilen Stellung und/oder aus der mindestens einen semistabilen Position heraus schleuderbar ist.
Reagenzgefäß-Einsetzteil (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei mindestens ein elastisches Rückstellelement (26) an dem mindestens einen Rührelement (12) so angeordnet ist, dass zumindest die mindestens eine Untereinheit (16) des mindestens einen Rührelements (21) mittels einer bewirkbaren Zentrifugalkraft und/oder einer bewirkbaren Druckkraft größer als eine Rückstellkraft (Fr) des jeweiligen mindestens einen Rückstellelements (26) aus einer Ausgangsposition in eine maximale Auslenkungsposition verstellbar ist, und bei einer bewirkbaren Zentrifugalkraft und/oder einer bewirkbaren Druckkraft kleiner als die Rückstellkraft (Fr) in die Ausgangsposition zurück verstellbar ist.
Reagenzgefäß-Einsetzteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine Haltestruktur (20) an mindestens einer Innenwand (22) des mindestens einen Innenvolumens (14) hervorragt.
Reagenzgefäß-Einsetzteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine Haltestruktur (20) zumindest teilweise aus einem elastischen Material gebildet ist.
Reagenzgefäß-Einsetzteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine Rührelement (12) Rechenstrukturen, Siebstrukturen, Fingerstrukturen und/oder Gitterstrukturen aufweist.
Reagenzgefäß-Einsetzteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine Rührelement (12) an seinem ersten Ende (28) fest an dem Reagenzgefäß-Einsetzteil (10a) angebracht ist, während ein zweites Ende (30) des jeweiligen Rührelements (12) in Bezug zu dem ersten Ende (28) des gleichen Rührelements (12) unter Verbiegung zumindest eines Zwischenteilabschnitts (32) des gleichen Rührelements (12) verstellbar ist.
Reagenzgefäß-Einsetzteil (10) nach Anspruch 9, wobei eine Zusatzmasse (34) an dem zweiten Ende (30) des mindestens einen Rührelements (12) angebracht ist.
Reagenzgefäß-Einsetzteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Reagenzgefäß-Einsetzteil (10) als Revolverbauteil ausgebildet ist.
Reagenzgefäß (36) für eine Zentrifuge und/oder eine Druckvariiervorrichtung mit mindestens einem Reagenzgefäß-Einsetzteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Reagenzgefäß (36) für eine Zentrifuge und/oder eine Druckvariiervorrichtung mit: einer Außenwand (36a), welche so ausgebildet ist, dass das Reagenzgefäß (36) in einer Zentrifuge und/oder in einer Druckvariiervorrichtung einsetzbar ist; und mindestens einem Rührelement (12), welches in mindestens einem in dem Reagenzgefäß (36) ausgebildeten Innenvolumen (14) so angeordnet ist, dass eine Stellung und/oder eine Position des mindestens einen Rührelements (12) in Bezug zu der Außenwand (36a) veränderbar ist, wobei zumindest eine Untereinheit (16) des mindestens einen Rührelements (12) entlang eines Verstellwegs (18) so verstellbar ist, dass mindestens ein in das mindestens eine Innenvolumen (14) einfüllbares oder eingefülltes Material umrührbar ist; dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die mindestens eine Untereinheit (16) des mindestens einen Rührelements (12) während eines Verstellens entlang des Verstellwegs (18) mindestens eine Haltestruktur (20) kontaktiert, mittels welcher das mindestens eine Rührelement (12) in mindestens einer semistabilen Stellung und/oder mindestens einer semistabilen Position in Bezug zu der Außenwand (36a) haltbar ist.
Verfahren zum Zentrifugieren mindestens eines Materials mit den Schritten: Einfüllen des mindestens einen Materials in ein Reagenzgefäß (36) für eine Zentrifuge mit einem eingesetzten Reagenzgefäß-Einsetzteil (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 oder in ein Reagenzgefäß (36) nach Anspruch 11 oder 12 (S1); Anordnen des Reagenzgefäßes (36) in der Zentrifuge (S2); Betreiben der Zentrifuge für mindestens ein erstes Zeitintervall mit einer ersten Drehgeschwindigkeit, welche eine Zentrifugalkraft unter einem durch die mindestens eine von dem mindestens einen Rührelement (12) kontaktierte Haltestruktur (20) festgelegten Schwellwert bewirkt, damit das mindestens eine Rührelement (12) mittels der mindestens einen Haltestruktur (20) in der jeweiligen semistabilen Stellung und/oder in der jeweiligen semistabilen Position gehalten wird (S3); und Steigern der Drehgeschwindigkeit für mindestens ein zweites Zeitintervall auf eine zweite Drehgeschwindigkeit, welche eine Zentrifugalkraft über dem Schwellwert bewirkt, damit das mindestens eine Rührelement (12) aus der jeweiligen semistabilen Stellung und/oder aus der jeweiligen semistabilen Position heraus geschleudert wird, wodurch das mindestens eine Material gemischt wird (S4).
Verfahren zum Druckbehandeln mindestens eines Materials mit den Schritten: Einfüllen des mindestens einen Materials in ein Reagenzgefäß (36) für eine Druckvariiervorrichtung mit einem eingesetzten Reagenzgefäß-Einsetzteil (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 oder in ein Reagenzgefäß (36) nach Anspruch 11 oder 12 (S10); Anordnen des Reagenzgefäßes (36) in der Druckvariiervorrichtung (S11); Anlegen einer von dem Atmosphärendruck abweichenden ersten Druckdifferenz in dem Reagenzgefäß (36) mittels der Druckvariiervorrichtung für mindestens ein erstes Zeitintervall, bei welchem eine Druckkraft unter einem durch die mindestens eine von dem mindestens einen Rührelement (12) kontaktierte Haltestruktur (20) festgelegten Schwellwert bewirkt wird, damit das mindestens eine Rührelement (12) mittels der mindestens einen Haltestruktur (20) in der jeweiligen semistabilen Stellung und/oder in der jeweiligen semistabilen Position gehalten wird (S12); und Anlegen einer von dem Atmosphärendruck abweichenden zweiten Druckdifferenz größer als der ersten Druckdifferenz für mindestens ein zweites Zeitintervall, bei welcher eine Druckkraft über dem Schwellwert bewirkt wird, damit das mindestens eine Rührelement (12) aus der jeweiligen semistabilen Stellung und/oder aus der jeweiligen semistabilen Position heraus geschleudert wird, wodurch das mindestens eine Material gemischt wird (S13).