EP2536507A1 - Device, centrifuge and method for fluidic coupling 0f cavities - Google Patents

Device, centrifuge and method for fluidic coupling 0f cavities

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EP2536507A1
EP2536507A1 EP11710769A EP11710769A EP2536507A1 EP 2536507 A1 EP2536507 A1 EP 2536507A1 EP 11710769 A EP11710769 A EP 11710769A EP 11710769 A EP11710769 A EP 11710769A EP 2536507 A1 EP2536507 A1 EP 2536507A1
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EP
European Patent Office
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cavity
phase
bodies
rotor
housing
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Felix Von Stetten
Marion Finkbeiner
Roland Zengerle
Nils Paust
Günter Roth
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Hann-Schickard-Gesellschaft fuer Angewandte Forschung eV
Albert Ludwigs Universitaet Freiburg
Original Assignee
Hann-Schickard-Gesellschaft fuer Angewandte Forschung eV
Albert Ludwigs Universitaet Freiburg
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Publication date
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Definitions

  • Exemplary embodiments of the invention relate to a device for insertion into a rotor of a centrifuge, for example a standard laboratory centrifuge. Further exemplary embodiments relate to a method for the fluidic coupling of cavities. Further exemplary embodiments relate to a centrifuge.
  • the performance of (bio) chemical processes requires the handling of liquids. This is done on the one hand manually with the help of pipettes, reaction vessels and other process aids such as columns or magnetic particles and laboratory equipment and on the other hand automated, usually based on pipetting robots or other specialized equipment.
  • lab-on-a-chip (laboratory on a micro device) systems have an automation of individual process steps, a simplified handling of process fluids and a development of low-cost compact systems as a goal.
  • miniaturization is in the foreground.
  • the lab-on-a-chip systems are an arrangement consisting of two main components.
  • Typical lab-on-a-chip systems have a passive fluidic in-use cartridge (also called a test carrier), which contains channels, reaction chambers and upstream reagents, and moreover contains an active instrument, the actuator components and detection and control units. This active instrument is usually tailored to the requirements of the fluidic cartridge. Such instruments are therefore associated with development, production and acquisition at high costs.
  • Pipetting robots with integrated centrifuge are already known. Such systems have a pipetting robot with a gripper and an integrated centrifuge, with which, for example, the purification of DNA, RNA and proteins can be carried out automatically. With certain systems, up to 12 samples per run can be cleaned simultaneously.
  • a disadvantage of such an automated system for a customer is the high cost of acquiring the specialized equipment, the extra space required in the laboratory and the required training time of the qualified personnel.
  • the fluid is conducted via acceleration forces in different directions of rotation via different paths to the outside. As a result, the fluid can get into different receptacle.
  • different fluidic paths in the centrifuge can be realized by an exit cavity at the radially inner location.
  • the fluid is introduced via valves and lines in the centrifuge and nozzles in the radially inner receptacle.
  • a disadvantage of the device is that fluids of different output cavities are not routed through the same path. Furthermore, the device must be specially designed and manufactured, which is associated with high costs.
  • the document US 5045047 shows a centrifuge apparatus with a rotor with an inner and an outer ring. On the inner ring so-called inner container are arranged and on the outer ring so-called outer container are arranged. Furthermore, the centrifuge apparatus described in the document has a mechanism for preventing centrifugally generated radial alignment of the inner containers. This allows partial alignment of the inner containers with the outer containers so that fluid from an inner container can flow into an associated outer container due to centrifugal force generated by rotation of the rotor of the centrifuge apparatus. The script describes this condition as aligned. In an unoriented state, ie, when the inner containers are held so that they can not radially align, the inner containers can be unloaded.
  • a disadvantage of this centrifuge apparatus shown is that fluids from different inner containers can not be routed into a common outer container.
  • a particular disadvantage is that the centrifuge apparatus, as already described above, is a special device, which has only a limited field of application and is associated with very high costs.
  • the document US 5087369 (also published as DE 68923835 T2) describes a method for separating and recovering proteins present in liquids by a rotating column. Based on a rotation of a column, the fluid is directed from an inner cylinder to an outer cylinder space.
  • Another disadvantage here is that fluids from different outlet cavities can not be directed into a common end cavity.
  • Embodiments of the present invention provide an apparatus for insertion into a rotor of a centrifuge.
  • the device has at least two superimposed bodies and a housing.
  • the housing is designed to be inserted into a holder of the rotor of the centrifuge.
  • the at least two bodies are arranged in the housing in a stacking direction such that, when the device is properly accommodated in the rotor of the centrifuge and when the rotor rotates, a distance of one of the at least two bodies from an axis of rotation of the rotor is less than a distance of another of the at least two bodies to the axis of rotation of the rotor.
  • a first of the at least two bodies has at least a first and a second cavity on and a second of the at least two body has at least a first cavity.
  • the at least two bodies are movably disposed within the housing to fluidly couple the first cavity of the first body to the first cavity of the second body in response to rotation of the rotor, in a first phase, and in a second phase to fluidly couple the second cavity of the first body to the first cavity of the second body.
  • exemplary embodiments of the present invention make it possible to process different fluids in a closed device (for example a container), wherein the various fluids may already be upstream of the device (eg in the first cavity and in the second cavity of the first body).
  • a fluid from the first cavity of the first body based on a centrifugal force generated by the rotor of the centrifuge in the first cavity of the second body (due to the fluidic coupling of the first cavity of the first body with the first cavity of the second body) flow.
  • a fluid from the second cavity of the first body due to the centrifugal force generated by the rotation of the rotor, in the first cavity of second body flow.
  • the device may remain in the centrifuge during this process, and in particular, no interaction with a user is necessary.
  • Exemplary embodiments thus make possible an automation process for handling liquids, which does not depend on the acquisition of expensive special appliances, but with a standard appliance available in typical (bio) chemical laboratories. is feasible.
  • a particularly widespread standard device, which is also used for the manual processing of many processes, is the laboratory centrifuge.
  • Embodiments of the invention can thus be used for the automated handling of liquids in a laboratory centrifuge, with the aim of automating chemical and (biochemical processes, such as, for example, DNA extraction.
  • embodiments In contrast to the already known special devices, embodiments have no significant fixed costs, but may be comparable in their kind substantially with the plastic disposable articles used anyway for carrying out laboratory protocols.
  • required processing aids such as. B. Reaction vessels, reagents or solid phases already part of the device (for example, within the cavities of the device) be.
  • Embodiments of the present invention thus enable an automated implementation of processes such as DNA extraction, immunoassay or the synthesis of radiopharmaceuticals in a centrifuge, for example a laboratory centrifuge.
  • a transition of the first phase to the second phase may change a position of the two bodies relative to each other.
  • a position of the first body with respect to the second body is different in the first phase from a position of the first body with respect to the second body in the second phase.
  • the first cavity of the first body is thus coupled to the first cavity of the second body
  • the second cavity of the first body is coupled to the first cavity of the second body.
  • the transition from the first phase to the second phase may be effected in response to a change in the angular velocity of the rotor with respect to an angular velocity of the rotor in the first phase.
  • Embodiments thus enable a fluidic coupling of different cavities within the device, based on an angular velocity, that is to say a rotational speed of the rotor of a centrifuge.
  • a fluidic coupling of the cavities can be initiated by a centrifugation protocol of the centrifuge.
  • the transition from the first phase to the second phase may occur without a change in the direction of rotation of the rotor of the centrifuge.
  • an amount of the angular velocity of the rotor may always be greater than zero.
  • embodiments of the present invention can also be applied in centrifuges in which only a movement in a predetermined direction is possible. Embodiments of the present invention thus make no higher demands on a centrifuge than do already known (manual) processing methods.
  • the bodies may be cylindrical bodies, each of the bodies having a top side and a bottom side opposite in the stacking direction.
  • a base side of the first body may be disposed opposite to a top side of the second body.
  • the first and second cavities of the first body may adjoin the base of the first body and the first cavity of the second body may be adjacent to the top of the second body.
  • the device can be designed such that one of the two bodies (for example, the second body) with respect to the other body (for example with respect to the first body) rotates about an axis of rotation of the two bodies extending in the stacking direction.
  • the second body in the first phase, may be disposed in a first position with respect to the first body, and in the second phase, the second body may be disposed in a position rotated with respect to the first position with respect to the first body.
  • the housing may have a circular cross-section, at least in one area, so that it corresponds, for example, in its outer shape to a standard centrifuge tube.
  • a volume of such a standard centrifuge tube may be, for example, 2 ml, 12-18 ml, 50 ml or 500 ml.
  • the cavities may comprise closure means, wherein the apparatus may be configured to open a closure means of the first cavity of the first body in the first phase, and in the second phase to open a closure means of the second cavity of the first body.
  • Exemplary embodiments of the present invention thus make it possible, for example, to precopper certain reagents in the cavities which are opened in a phase in which the reagents are required.
  • an opening of the closure means of the cavities can also take place in response to a rotation of the rotor.
  • the closure means may be membranes
  • the second body may, for example, have on its cover side at least one mandrel which is designed to puncture at least one of the membranes in response to rotation of the rotor.
  • a distance of the two bodies to each other can be variable, so that, for example, in a transition from the first phase to the second phase, a distance of the two bodies is greater than a distance of the two bodies to each other in the first phase and in the second Phase.
  • a change in the distance between the two bodies can be used to open closure means of the cavities or to be able to move the bodies to each other in the transition from the first phase to the second phase, but also in the first phase and in the second phase to allow a dense fluidic coupling of the cavities of the two bodies.
  • the housing may have at least two housing parts that can be separated from one another, such that at least one of the at least two body can be removed from the device when the at least two housing parts are separated.
  • the device can be removed from the centrifuge, and then removed by separating the two housing parts of the housing one of the two bodies from the housing, for example, the second body, with a, in a cavity the second body, eluate, which is needed for further use.
  • the at least two bodies may be configured as microtiter plates, i. H. as plates with a field of channels or cavities.
  • the plates are displaceable to each other.
  • FIG. 1a is a schematic representation of a device according to an embodiment of the present invention in a first phase
  • FIG. 1b shows a schematic representation of the device from FIG. 1a in a second phase
  • FIG. a schematic representation of a device according to an exemplary embodiment of the present invention
  • schematic representations of various closure means as may occur in devices according to embodiments of the present invention for the closure of cavities
  • schematic representations of various inserts as may occur in cavities of bodies of devices according to embodiments of the present invention
  • schematic representations of various Eluatsammelbefflel- tern as may occur in devices according to embodiments of the present invention
  • a schematic representation of a device according to an exemplary embodiment of the present invention a schematic representation of a device according to an exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 14 schematic representations for explaining a ratchet principle and a schematic representation of a device according to an embodiment of the present invention with the ratchet principle; a flowchart of a method according to an exemplary embodiment of the present invention; a diagram between time and angular velocity of a rotor of a centrifuge in a method for fluidly coupling a plurality of cavities according to an exemplary embodiment of the present invention; schematic representations of bodies of a device according to an embodiment of the present invention, as they occur in carrying out the method of Fig. 14; and a schematic representation of a possible embodiment of a column, which can be formed in a cavity of a body of a device according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIGS. 1 a and 1 b show a device 100 according to an exemplary embodiment of the present invention in two different phases of the device 100.
  • the device 100 for insertion into a rotor of a centrifuge has two bodies 110, 120 stacked one above the other.
  • the device 100 comprises a housing 130, which is designed to be inserted in a holder of the rotor of the centrifuge.
  • the two bodies 110, 120 are in the housing 130 in a Stacking arranged so that when a proper recording of the device 100 in the rotor of the centrifuge, and with a rotation of the rotor, a distance of one of the two bodies 110, 120 to a rotation axis 140 of the rotor is less than a distance 1 2 of another of two bodies 110, 120 to the axis of rotation 140 of the rotor.
  • a first body 110 of the two bodies 110, 120 has a first cavity 150a and a second cavity 150b.
  • a second body 120 of the two bodies 110, 120 has a first cavity 160a.
  • the two bodies 110, 120 are movably disposed in the housing 130 to fluidly couple the first cavity 150a of the first body 110 with the first cavity 160a of the second body 120 in response to rotation of the rotor in a first phase second phase, to fluidically couple the second cavity 150b of the first body 110 with the first cavity 160a of the second body 120.
  • the first body 110 is arranged closer to the rotational axis 140 of the rotor than the second body 120 with the distance 1 2 .
  • the two bodies 110 and 120 are arranged in the housing 130, that the distance 1 2 of the second body 120 to the rotation axis 140 during the rotation of the rotor is less than the distance of the body 110 to the rotation axis 140 of the rotor 140.
  • the device 100 is shown in FIG. 1a in the first phase, i. H. the first cavity 150 a of the first body 110 is fluidically coupled to the first cavity 160 a of the second body 120.
  • a fluid, such as a reagent, located in the first cavity 150a of the first body 110 may be moved from the first cavity 150a of the first body 110 into the first cavity 160a of the first cavity 110, based on a centrifugal force generated by the rotation of the rotor about the rotation axis 140 second body 120 flow.
  • the device 100 is in the second phase, i. H. the second cavity 150b of the first body 110 is coupled to the first cavity 160a of the second body 120.
  • a fluid for example a reagent, located in the second cavity can thus flow from the second cavity 150b of the first body 110 into the first cavity 160a of the second body 120, based on a centrifugal force generated by the rotation of the rotor about the rotation axis 140.
  • the first cavity 160a of the second body 120 may include a mixing device configured to move from the first cavity 150a of the first body 110 into the first cavity 160a of the second one in the first phase Body 120 fluid having a merged in the second phase of the second cavity 150 b of the first body 110 in the first cavity 160 a of the second body 120 fluid to mix.
  • the mixing device may be configured to mix the two fluids in response to the rotation of the rotor.
  • a further reagent in the first cavity 160a of the second body 120, may be upstream, which based on a processing protocol first with the fluid from the first cavity 150a of the first body 110 and then with the fluid from the second cavity 150b of first body 110 should come into contact.
  • Exemplary embodiments thus enable automated processing of liquids, for example for (bio) chemical, chemical or biological processes, in a standard laboratory centrifuge without having to remove the device 100 from the centrifuge during processing.
  • the two mutually movably arranged in the housing 130 body 110, 120 may be arranged according to some embodiments displaceable (for example, translationally displaceable) to each other or len according to some other Ausbowungsbeispie- be arranged rotatable to each other.
  • a position of the two bodies 110, 120 to each other may change so that a position of the first body 110 relative to the second body 120 in the first phase is different from a position of the first Body 110 is relative to the second body 120 in the second phase.
  • the device 100 may be configured to transition from the first phase to the second phase in response to a change in the angular velocity of the rotor with respect to an angular velocity of the rotor in the first phase.
  • the rotor in the first phase, the rotor may have a given angular velocity to allow a fluid in the first cavity 150 a of the first body 110 to flow into the first cavity 160 a of the second body 120.
  • an angular velocity of the rotor may be changed, for example, such that the second body 120 shifts or twists with respect to the first body 110.
  • the device 100 may, for example, have an actuation mechanism which, based on a centrifugal force generated by the rotation of the rotor, alters a position of the two bodies 110, 120 relative to one another.
  • the transition from the first phase to the second phase may occur without a change in the direction of rotation of the rotor to the centrifuge, and so that in the transition from the first phase to the second phase, an amount of the angular velocity of the rotor is always greater than zero.
  • the centrifuge can not be stopped to bring the device 100 into the second phase.
  • one of the cavities of the device 100 may include a closure means, wherein the device 100 is configured to open the closure means.
  • the first cavity 150a and the second cavity 150b of the first body 110 may each have a closure means, and the apparatus 100 may be configured to open the closure means of the first cavity 150a of the first body 110 in the first phase and to open in the second phase, the closing means of the second cavity 150 b of the first body 110 to open.
  • an opening of the closure means can take place, for example, by increasing an angular velocity of the rotor until a fluid located in a respective cavity exerts a high pressure on the closure means such that the closure means breaks.
  • the closure means of the first cavity 150a of the first body 110 may be configured to rupture at a slower angular velocity than the closure means of the second cavity 150b of the first body 110.
  • a body opposing the cavity may also be used two bodies 110, 120, that is, for example, the second body 120, have a mandrel, which is designed to open at least one of the closure means.
  • the mandrel may, in response to rotation of the rotor (eg, depending on a particular angular velocity of the rotor) pierce at least one of the closure means such that the fluid which is in the cavity closed by the closure means is released.
  • the device 100 may be formed so that a distance of the two bodies 110, 120 in the transition from the first phase to the second phase is greater than a distance of the two bodies 120, 130 to each other in the first phase and in the second phase.
  • the two bodies 110, 120 are in direct contact to form a tight fluidic bond between the first cavity 150a of the first body 110 and the first cavity 160a of the second body 120 and the second cavity 150b of the first body 110 and the first cavity 160a of the second body 120 to ensure.
  • a distance of the two bodies 110, 120 may be greater, for example, such that a frictionless displacement of the body is ensured against each other.
  • the device 100 may comprise a phase display, wherein the phase indication is adapted to indicate in which phase the device is at a time of dropping. In other words, after performing the processing and after removing the device 100 from a centrifuge, a user may determine whether all necessary processing steps have been performed.
  • the device 100 may have, for example, a counter or a scale.
  • Fig. 2 shows a device 200 according to an embodiment of the present invention.
  • the device 200 differs from the device shown in FIGS. 1a and 1b in that the first cavity 150a of the first body 110 has a first closure means 210a on a side facing the second body 120 and the second cavity 150b of the first body 110 on the The second body 120 facing side has a second closure means 210b.
  • a closure means can also assume a function of a lid.
  • the second body 120 has a mandrel 220, for example a thorn for piercing a lid.
  • the mandrel 220 can be designed to puncture the first closure means 210a of the first cavity 150a of the first body 110 in the first phase, and to pierce the second closure means 210b of the second cavity 150b of the first body 110 in the second phase.
  • the first cavity 160a of the second body 120 may, as in the embodiment shown in FIG. 2, be open on a side facing away from the first body 110, for example as an outlet channel 160a or closed, for example as a collection container.
  • In the first cavity 150 a of the first body 110 may be a liquid or a fluid 230 a
  • the second cavity 150b of the first body 110 may be a second liquid or a second fluid 230b.
  • the two cavities 150a, 150b can therefore also assume a function of a reservoir. Therefore, the first body 110 may also be referred to as a magazine of a unit, that is, as a magazine of the device 100, and the second body 120 may be referred to as a downstream body.
  • the two bodies 110, 120 may be cylindrical bodies each having a cover side and a base side opposite in the stacking direction.
  • a base side 114 of the first body 110 can be arranged opposite a cover side 122 of the second body 120.
  • the first cavity 150 a of the first body 110 and the second cavity 150 b of the first body 110 may adjoin the base side 114 of the first body 110.
  • the first cavity 160 a of the second body 120 may adjoin the cover side 122 of the second body 120.
  • the device 200 may be configured such that, in the transition from the first phase to the second phase, the second body 120 rotates with respect to the first body 110 about an axis of rotation 250 of the two bodies 110, 120 running in the stacking direction.
  • the second body 120 may rotate relative to the first body 110.
  • the rotation axis 250 of the two bodies 110, 120 may also form a rotary axis of the unit or device 200.
  • a distance of the two bodies 110, 120 may change in the transition from the first phase to the second phase.
  • the device 200 may include a pressure mechanism 240 configured to transition the first phase 110 into the second phase with the first body 110 relative to the second body 120 by a stroke 260 of the device 100 from the second body 120 to space.
  • a distance of the two bodies 110, 120 may be minimal, for example such that the mandrel 220 pierces the closure means 210a, 210b in the respective phase.
  • the second body 120 may be formed to have recesses on its top side 122 for at least partially receiving the first body 114.
  • exemplary embodiments allow a rotational displacement of a unit or the device 200 by the pressure mechanism 240.
  • the unit or device 200 are different liquids (the fluids 150a, 150b) upstream.
  • the liquids are fed in sequence over the mandrel 220 and the first body 110 is lowered relative to the mandrel 220.
  • the distance between the first body 110 and the second body 120 is reduced.
  • the closure means of the respective cavity, or the membrane of the respective reservoir, pierced and the liquid in the reservoir is released.
  • Embodiments thus allow all reagents and processing aids required for processing to be combined into a container (for example, to device 100 or 200) with which the rotor of a laboratory centrifuge can be equipped by the user.
  • a container for example, to device 100 or 200
  • Such containers are shown as devices 100 and 200 in Figures la, lb and Fig. 2.
  • the container remains in the rotor until the end of the process to be automated and is only then removed again.
  • the container has at least two stacked bodies whose stacking direction has a radial directional component during centrifuging.
  • the bodies have one or more chambers (or cavities), which can be equipped with process aids and reagents or fluidic internals.
  • the direction of the chambers or the cavities also has a radial directional component during centrifuging.
  • the channels or cavities can be open, closed on one or both sides with a lid.
  • a lid or closure means of these cavities can be designed so that the lid or the closure means can be opened automatically during the Zentrifugationsprotokolls, z. B. by a mandrel or by pressure.
  • liquid or solid substances can be transported by means of centrifugal force from a radially further inward cavity in a radially further outward cavity.
  • various combinations of cavities may be sequentially, indirectly, or directly fluidly contacted in sequence.
  • the bodies can be moved against each other, for example, with a tangential directional component.
  • a substance for example a liquid
  • a first radially further inwardly located source channel for example the first cavity 150a of the first body 110
  • a body for example the first body 110
  • a cavity for example, the first cavity 160a of the second body 120
  • a substance in the same radially outward target channel for example, the first cavity 160a of the second body 120 are conveyed.
  • exemplary embodiments enable various substances or process aids involved in a process to be brought into contact sequentially.
  • a displacement of the two bodies relative to one another can be effected or initiated directly by the centrifugation protocol.
  • a required energy for displacement of the two bodies can be obtained from the centrifuging energy and the time and / or the extent of the displacement can be determined for example by a time-varying centrifugation frequency (or a time-varying angular velocity of the rotor of the centrifuge).
  • the mutual displacement of the body can be carried out linearly or rotationally.
  • closing means or covers or valves can be used to close the cavities.
  • the lid or the closure means can be opened, for example, by a mandrel or by pressure, as can be generated for example in the centrifugal field by an overlying liquid column.
  • Fig. 3 shows two different possibilities for the realization of closure means for the cavities of the bodies of the devices 100 and 200.
  • Fig. 3-A shows a cavity 310, which with a closure means, which is designed as a valve (320) is opened and can be closed.
  • a pressure mechanism 240 already described in FIG. 2 can be used to operate the valve 320 or to open or close it in response to a rotation of the rotor or a change in the angular velocity of the rotor.
  • FIG. 3-A shows a cavity 310, which with a closure means, which is designed as a valve (320) is opened and can be closed.
  • a pressure mechanism 240 already described in FIG. 2 can be used to operate the valve 320 or to open or close it in response to a rotation of the rotor or a change in the angular velocity of the rotor.
  • a force generated by the pressure mechanism 240 may be smaller than a centrifugal force generated by the centrifugation of the rotor, so that the valve 320 is opened, so that a liquid located in the cavity 310 or a liquid Liquid flowing through the cavity 310 may leave the cavity 310 via a liquid flow 330.
  • the valve 320 is not disposed in a valve seat 340 in the cavity 310 in FIG. 3-A on the left.
  • FIG. 3-A on the right shows the cavity 310 with the valve 320, which is received by the valve seat 340 of the cavity 310.
  • the valve 320 thus closes the cavity 310, so that a liquid present in the cavity 310 or a liquid flowing into the cavity 310 can not leave the cavity 310.
  • a centrifugal force generated by the centrifugation of the rotor is smaller than a restoring force generated by the pressure mechanism 240.
  • FIG. 3-A shows the possibility of using a valve 320 for closing or opening a cavity 310.
  • the valve 320 may also be controlled by a centrifugally operated mechanism (for example, the pressure mechanism 240) by generating a lifting motion, for example, the valve 320 may be firmly locked, and a body having the cavity 310 may be controlled with respect to the Valve 320 are moved.
  • perforated discs as a grinding valve can be used, which can be actuated by a rotational or translational movement, wherein according to some embodiments, the movement can be controlled by changing the Zentrifugationsfrequenz (or angular velocity) of the rotor.
  • Fig. 3-B shows a further possibility of a closure means of a cavity.
  • the cavity shown in FIG. 3-B may, for example, be the first cavity 150a of the first body 110 according to FIGS. 1 and 2.
  • the closure means 210a of the first cavity 150a may be formed as a membrane.
  • the cavity 150a may be, for example, a reservoir or a supply line.
  • a restoring force generated by the pressure mechanism 240 may be greater than a centrifugal force generated by the centrifugation of the rotor, so that the closure means 210a and the membrane above the mandrel 220, for example, with a hub 260 is arranged.
  • the mandrel 220 can be arranged, for example, on the first cavity 160a of the second body 120.
  • a centrifugal force generated by the centrifugation of the rotor may be greater than a restoring force generated by the pressure mechanism 240.
  • an angular velocity of the rotor in Fig. 3-B left may be smaller than an angular velocity of the rotor in Fig. 3-B right.
  • the cavity 150a with the closure means 210a or the membrane 210a thus descends onto the mandrel 220, or the mandrel 220 moves into the closure means 210a or the membrane 210a in order to pierce or open the membrane 210a.
  • a liquid contained in the cavity 150a can thereby flow out of the cavity 150a, for example into a radially more remote channel opening (for example into the first cavity 160a of the second body 120 according to FIGS. 1 and 2).
  • Fig. 3-B shows how a pressure mechanism 240 is used to pierce a membrane 210a, whereby a channel or reservoir or cavity 250a can be opened, and the liquid contained therein into radially-removed channel openings or radially removed cavity flows.
  • various process auxiliaries may be contained.
  • these process aids can be upstream liquids and solids, but on the other hand also fluidic built-in elements.
  • Processing aids can, for. Examples include: liquid reagents (eg buffers for DNA extraction), dry reagents (eg freeze-dried polymerase, Microspheres, salts), chromatographic columns or membranes (for example for DNA extraction or for the purification of proteins), microfluidic structures, such as, for example, siphons, aliquoting structures or mixers, nozzle membranes or filters (for example so-called track etchers).
  • Membrane functional constructive elements for mixing, separating or defining a fluidic path (as will be described later in Fig. 4), valves (as already described in Fig. 3), magnetic particles, magnets, chemical substances which generate heat, for example, by exothermic reactions of the sample to reach a certain incubation temperature, substances which cause gas bubble formation by reaction with the sample to mix the sample under centrifugation or reducing agents and other, or swellable substances or liquids with solubility Narrowing down solutions.
  • FIG. 4 illustrates various possible installation elements for the cavities.
  • Fig. 4-a shows an example of a siphon cavity.
  • the siphon can either be controlled by volume or by capillarity and can accordingly be used for switching liquids as a function of the rotational frequency or as a function of the fill level.
  • Fig. 4-b shows an example of a cavity with a cup fitting element.
  • the cup or oscillating cup insert may be vibrated by variations in the centrifugation frequency. In the cup thereby liquids can be mixed.
  • the cup installation element on the upper side has a mandrel which serves for piercing overlying reservoirs.
  • the cup installation element shown can therefore be used, for example, in the first cavity 160a of the second body 120 of the apparatus 200 according to FIG. 2, for example in order to open the closure means 210a, 210b of the first body 110 with the piercing mandrel.
  • the cup bottom contains a predetermined breaking point, whereby at increased centrifugation frequency, the liquid can be released by breaking the predetermined breaking point in the cavity and leave the cavity through a laxative channel (or a drip nose).
  • Fig. 4-c shows an example of a cavity with a static mixing element.
  • a liquid in a bowl of the static mixing element may flow into the cup from an overlying cavity due to centrifugal force and be mixed through holes in the bowl of the mixing element with a liquid which has already been pre-stored in the mixing element.
  • Fig. 4-d shows an example of a cavity with a dynamic mixing element. A perforated plate moves up and down depending on a rotational speed of a rotor of a centrifuge to thereby mix liquids located in the dynamic mixing element.
  • a spring force of the spring can be adapted so that a centrifugal force generated by a rotation of the rotor at a first angular velocity of the rotor is smaller than the spring force, and at a second angular velocity of the rotor is greater than the spring force.
  • the spring may for example be formed from an elastomeric material or elastic polymer material and in particular be produced by injection molding.
  • Figure 4-e shows an example of a cavity incorporating a silica solid phase for DNA extraction or protein purification.
  • the cavity has in its interior a stack of a silicone ring of a silica membrane and a porous support. This layer stack is fixed on a support in the cavity.
  • a liquid located in the cavity can, for example, depending on a centrifugation frequency of the rotor, be thrown from a first region of the cavity through the silica membrane and the porous support into a second region of the cavity.
  • Fig. 4-f shows an example of a cavity with a track etch membrane. This can be used, for example, to produce particles or emulsions by means of a track etch membrane.
  • An alginate solution is divided into small droplets by the track-etch membrane pressed into a ring under the influence of the centrifuging force. The droplets can be caught by a calcium solution and gelled to solid particles. After a centrifugation process is in the cavity with a gelled alginate.
  • the cavity is followed by a body with another cavity in which the calcium solution is contained, so that the gelled alginate collects in a cavity of another body, for example so that the further body of the Device is removable.
  • the cavity can have an aliquoting structure and a second body can be connected to a body of the cavity, for example a vessel with chambers, which can be removed individually from the device.
  • a liquid located in the cavity with the aliquoting structure distributes itself evenly to the chambers of the vessel with the chambers, for example in response to a rotation of the rotor.
  • Fig. 4-h shows an example of a cavity with a static aliquoting structure.
  • the catalysis with the static aliquoting structure is therefore designed as a vessel with chambers, with aliquoted liquids in the individual chambers.
  • a siphon can be arranged in a cavity of a radially inner body and a radially outer body can be formed as a vessel with chambers (several cavities) , A liquid located in the cavity of the radially inner body is uniformly distributed to the individual chambers of the radially outer body based on a centrifugal force generated by the rotation of the rotor.
  • a sample such as blood can be given up.
  • the sample can be applied to a body (into a cavity of a body), which lies radially furthest inward during processing.
  • the sample may be introduced into the first cavity 150 a and / or into the second cavity 150 b of the first body 110 according to FIGS. 1 a, 1 b and 2.
  • the product of the process eg DNA extracted from blood
  • the product of the process can be taken from the first cavity 160a of the second body 120 according to FIGS. 1a, 1b and 2.
  • the body containing the product of the process can be easily removed from the container (or device 100 or 200 according to FIGS. 1a, 1b, 2) in order to gain access to the product of the process (FIG. which can also be referred to as eluate).
  • At least one of the cavities of the device may be accessible from outside the device.
  • the device may have a lid which releases a cavity which is radially innermost upon rotation of the device when it is open.
  • a housing of a device according to an exemplary embodiment of the present invention can have at least two housing parts which can be separated from one another, such that at least one of the at least two bodies can be removed from the device when the at least two housing parts are separated.
  • examples are to be described which, for example, allow a simple removal of product when designing a device according to an exemplary embodiment of the present invention as a centrifuge tube.
  • a device or a container has an easily accessible collecting device, which may also be suitable, for example, for storing the product and which may be compatible in the format to standard reaction vessels.
  • a collecting vessel can be attached either centrally or decentrally to the device.
  • FIG. 5 shows various implementation variants for such collecting devices in devices according to embodiments of the present invention.
  • Fig. 5 shows examples of advantageous, easily removable collecting devices for the product of a process (eluate) or waste liquids (so-called Waste).
  • these collecting devices can be arranged, for example, in a device according to an exemplary embodiment of the present invention as a further body in the housing 130 of the device 100 according to FIGS. 1a, 1b.
  • the catching devices may be disposed in the housing 130 or on the housing 130 such that they are disposed radially outermost with respect to the other body of the device 100 upon rotation of the rotor.
  • FIG. 5-a shows a part of a device according to an embodiment of the present invention with a housing 130 and a first body 110 having a first cavity 150a and a second cavity 150b.
  • the device has a second body 120 with a first cavity 160a.
  • the device has a third body 510 in the form of a decentralized eluate tube 510, which is arranged in the housing 130 such that when the second cavity 150b of the first body 110 is fluidically coupled to the first cavity 160a of the second body 120, too the tubule 510 is fluidically coupled to the first cavity 160a of the second body 120.
  • the device is thus designed so that in the second phase, the first cavity 160a of the second body 120 is coupled both to the second cavity 150b of the first body 110 and to the eluate tube 510.
  • the first cavity 160a of the second body 120 is additionally fluidly coupled to a waste liquid container 520 of the housing 130.
  • the first cavity 160a of the second body 120 has a sow, over which, located in the first cavity 150a and in the second cavity 150b of the first body 110, liquids are processed.
  • the device is designed so that a liquid which is located in the first cavity 150 a of the first body 110 is processed in the first phase via the column, and a resulting waste liquid in the Ab ⁇ Case 520 of the housing 130 is collected.
  • a liquid located in the second cavity 150b of the first body 110 can then be processed via the sows, whereby a resulting eluate is collected in the eluate tube 510.
  • the column can therefore also be referred to as a rotating column.
  • Fig. 5-b shows another device according to an embodiment of the present invention.
  • the device differs from the device shown in Fig. 5-a in that the eluate tube 510 is centrally located in the housing 130, for example so that a rotation axis 250 of the device also forms an axis of rotation of the eluate tube 510.
  • the device has a fixed manifold which is adapted to direct a liquid processed through the column into the waste liquid container 520 in the first phase and into the second Into the eluate tube 510.
  • the fixed distributor is itself arranged in the housing 130, and the second body 120 is rotatably arranged in the housing 130, as already described in FIG. 5-a.
  • Fig. 5-c shows another device according to an embodiment of the present invention.
  • the device differs from the device shown in Fig. 5-b in that the eluate tube 510 has a screw thread, for example with a screw cap (eg, Saarstedt screw cap tube, 2 mm).
  • a screw cap eg, Saarstedt screw cap tube, 2 mm.
  • Fig. 5-d shows another device according to an embodiment of the present invention.
  • the device differs from the device in FIG. 5-a in that the decentralized eluate tube 510 has an integrated lid.
  • the lid can be designed, for example, such that when the eluate tube 510 is withdrawn from the housing 130, the lid of the eluate tube 510 automatically closes.
  • Fig. 5-e shows another device according to an embodiment of the present invention.
  • the device shown in Figs. 5-e differs from the device shown in Figs. 5-d in that the decentralized eluate tube 510 with lid is placed obliquely in the housing 130.
  • an eluate tube 510 (also referred to as a reaction vessel) may also have a screw cap instead of a lid.
  • Fig. 5-f shows another device according to an embodiment of the present invention.
  • the device shown in FIGS. 5-f differs from those in FIGS. a to Fig. 5-e devices in that the eluate is collected in another body 510 (for example, in addition to the first body 110 and the second body 120) and in that the further body 510 is disposed on the housing 130 and is deductible from this.
  • the further body 510 can therefore also be referred to as a removable catching turret, which is part of the housing 130.
  • the removable collecting turret may be fastened to the housing 130, for example via a screwed connection, or clamped to the housing 130.
  • Fig. 5-g shows a further device according to an embodiment of the present invention.
  • the device shown in FIGS. 5-g differs from the devices shown in FIGS. 5-a to 5-f in that the eluate tube 510 is injection-molded onto the housing 130 and separated from the housing 130 via a predetermined breaking point can be.
  • the eluate tube may possibly be threaded. The eluate is therefore collected in the cast eluate tube with a predetermined breaking point.
  • capillary reflux can be prevented by introducing a suction sponge into the cavities.
  • FIG. 6 shows an apparatus 600 according to an embodiment of the present invention.
  • the device 600 differs from the device 100 shown in FIGS. 1 a and 1 b in that it has a third body 510 within the housing 130.
  • the third body 510 is arranged in the housing 130 in the stacking direction in such a way that, when the device 600 rotates about the rotational axis 140 of the centrifuge, a distance l 3 of the third body 510 to the axis of rotation 140 is greater than the distance l 2 of the second body 120 to the axis of rotation 140 of the centrifuge.
  • the distance 1 2 of the second body 120 to the rotational axis 140 of the centrifuge is greater than the distance Ii of the first body 110 to the rotational axis 140 of the centrifuge.
  • the third body 510 is disposed radially outermost radially upon rotation of the apparatus 600 about the axis of rotation 140 of the centrifuge, and the first body 110 is disposed radially innermost, while the second body 120 is disposed between the first bodies 110 and the third body 510 is arranged.
  • the first body 110 has a plurality of cavities R1-Rn, where n is an index to a number of the cavities of the first body 110 and n can be any integer number.
  • the cavities R1-Rn can also be referred to as reagent pre-storage chambers.
  • the first body 110 can therefore be used for reagent pre-storage and, in addition, a sample (as in For example, blood) in one of the reagent storage chambers Rl-Rn be abandoned.
  • a sample as in For example, blood
  • all of the reagents needed to perform a specific (bio) chemical process can be pre-stored in the reagent storage chambers R1-Rn.
  • reagents such as a lyase, a proteinase, and other reagents required for DNA extraction may be pre-stored for DNA extraction.
  • the second body 120 has any plurality of cavities Kl-Km, where m is an index for a number of the cavities of the second body 120, and where m can take any integer value.
  • the cavities K1-Km can also be referred to as processing cavities K1-Km.
  • a processing of the reagents upstream of the reagent storage chambers R 1 -Rn can take place in these processing cavities K 1 -Km.
  • the second body 120 may include processing cavities K1 -Km for processing (such as mixing, lysing, sedimentation, binding, or else elution).
  • the second body 120 may comprise separation devices F, which are arranged, for example, radially behind the processing cavities Kl-Km in the second body 120.
  • the third body 510 has a plurality of cavities Al-Ak, where k is an index for a number of cavities Al-Ak of the third body 510, and where k can take any integer value.
  • the cavities Al-Ak can also be referred to as analysis chambers Al-Ak.
  • the analysis chambers Al-Ak can serve to capture the fluids processed in the second body 120.
  • the liquids collected in the analysis chambers Al-Ak can be used for analysis or further processing.
  • the third body 510 with its analysis chambers Al-Ak can serve for interception, read-out and possibly for further processing.
  • the third body 510 may be removable from the housing 130, for example.
  • the housing 130 which is adapted to be inserted in a holder of a rotor of a centrifuge, may be formed as a casing having the dimensions of a standard cavity of a laboratory centrifuge.
  • the bodies 110, 120, 510 may be cylindrical bodies with an axis of rotation 250 of the body running in the stacking direction of the bodies. In the exemplary embodiment shown in FIG. 6, a fluidic coupling of the various cavities of the three bodies 110, 120, 510 can take place by rotating the second body 120 about the rotation axis 250 of the bodies.
  • the second body 120 may be configured to translate, for example, around a hub 260.
  • the translation of the second body 120 may be due to an interaction of the centrifugal force generated by the rotation of the rotor about the axis of rotation 140 of the centrifuge with a counterforce, such as spring force, magnetic force, or weight force.
  • the rotation of the second body 120 about the axis of rotation 250 of the body can thereby based on the translation of the second body 120 with a suitable mechanism (such as a ball-writing mechanism, as for example still explained by Fig. 9 or a ratchet mechanism, as still with reference of Fig. 12).
  • the translation of the second body 120 for example along the axis of rotation 250 about a stroke 260, may also be used to open, for example, reagent pre-storage chamber closure means R1-Rn.
  • the second body 120 can, for example, have one or more mandrels which, upon displacement of the second body 120 in the direction of the first body 110, can open closure means, which can be for example a membrane, of the reagent pre-storage chambers R1-Rn.
  • a number of reagent pre-storage chambers Rl-Rn, a number of processing cavities Kl-Kn, a number of the separation device F, and a number of analysis chambers Al-Ak may vary in different devices according to embodiments of the present invention, for example, one device to a particular one to adapt (bio) chemical process.
  • a different number of reagent storage chambers R1-Rn may be needed for DNA extraction than for a synthesis of radiopharmaceuticals.
  • a number of the bodies may also vary in different devices according to exemplary embodiments of the present invention, for example adapted to a specific (bio) chemical process.
  • bodies located inside a housing 130 in the device can rotate relative to one another based on a rotation of a rotor of a centrifuge.
  • FIG. 7 shows a sectional view of a device 700 for insertion into a rotor of a centrifuge according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the device 700 differs from the device 100 shown in FIGS. 1 a and 1 b in that it has a third body 510 in the stacking direction, which, as in the device 600 according to FIG. 6, rotates around the device 700 Rotation axis 140 of the centrifuge is arranged radially outermost with respect to the other two bodies 110, 120 of the device 700.
  • the third body 510 has a first cavity 720a and a second cavity 720b.
  • the first cavity 720a of the third body 510 may be, for example, an eluate collection vessel or an eluate chamber, and the second cavity 720b of the third body 510 may be, for example, a so-called waste tank or a waste chamber.
  • the second body 120 has in its cavity 160a a mixing device 730 which is designed to mix at least two fluids located in the cavity 160a in response to a rotation of the rotor.
  • the mixing device 730 will be described in detail in Fig. 8c.
  • the first body 110 has eight cavities, for example as reagent storage chambers.
  • the housing 130 has two housing parts 132, 134 which can be separated from one another, so that when these two housing parts 132, 134 are separated, at least one of the bodies of the device 700 (for example the third body 510) can be removed from the device 700.
  • the housing 130 may also include a plurality of housing parts 132, 134.
  • the individual housing parts 132, 134 may, for example, be inserted into one another via springs and grooves or may also be screwed together via screw connections.
  • a first housing part 132 of the two housing parts 132, 134 of the housing 130 may also be referred to as a first sleeve 132, and a second housing part 134 of the two housing parts of the housing 130 may also be referred to as a second sleeve 134.
  • the second sleeve 134 is attached to the first sleeve 132.
  • Each of the three bodies can also be called a revolver.
  • the first body 110 may be referred to as a first turret 110
  • the second body 120 as a second turret 120
  • the third body 510 as a third turret 510.
  • the first turret 110 has, as already described above, a reagent storage.
  • the second turret 120 has the mixing device 730 as already described above.
  • the third turret 510 has, as already described above, an eluate chamber 720a and a waste chamber 720b.
  • the device 700 has a spring 710 for the lateral movement of the three revolvers 110, 120, 510.
  • the spring 710 serves to generate a restoring force which acts in opposition to a centrifugal force generated by the rotation of the rotor to allow a shifting operation (for example, a rotation of the second revolver 120 relative to the other two revolvers).
  • the spring 710 may, for example, be comparable to a return spring for a ballpoint pen, a rotation of the second revolver 120 with respect to the other two turrets 110 and 510 may be based on a ball-type recorder mechanism which will be explained with reference to FIG. 9.
  • the device 700 shown in Fig. 7 with three turrets 110, 120, 510 can be used for example for the purpose of DNA extraction.
  • a ballpoint pen mechanism may translate the centrifugation protocol into a stepwise rotation of the second turret 120 relative to the first turret 110 and the third turret 510.
  • the spring 710 below the third turret 510 regulates the distance to the casing or to the housing 130, which has (or consists of) the two housing parts 132, 134.
  • the spring 710 may be formed as a compression spring or tension spring.
  • the spring 710 may also be formed as another return means, which generates a restoring force on at least one body of the device 700.
  • restoring means for example elastomers (rubber band), Metal springs, thermoplastics or thermosets are used.
  • the return means can be manufactured as part of a body (for example, as part of the third body 510). Such manufacturing methods are known from the packaging industry and z. B. used in the manufacture of disgusting tablets of tablets by injection molding. In this way, both the number of parts of embodiments of the present invention can be reduced, and the assembly can be simplified.
  • FIG. 8a shows on the left the first housing part 132 of the housing 130 in a side view and a sectional view along a section axis A-A. Furthermore, Fig. 8a right shows the second housing part 134 of the housing 130 in a side view and a sectional view along a section axis A-A.
  • the second housing part 134 forms a lower end of the device 700, d. H. During a rotation of the device 700, the second housing part 134 is arranged radially outermost, and in particular radially further outward than the first housing part 132.
  • the first housing part 132 has a cylindrical shape and a circular cross-section.
  • the first housing part 132 On a base side 804 of the first housing part 132, the first housing part 132 has two opposing hooks 810.
  • the two opposed hooks 810 are configured to be received in two opposing hook receivers 812 of the second housing 134.
  • the two hooks 810 project beyond the base side 804 of the first housing part
  • the housing portion 132 may include a viewing window 814 (eg, on a transparent plastic material) that, in combination with, for example, a display on the second body 120 forms a phase indication to a phase in which the device 700 is at the time of tapping to display.
  • a viewing window 814 eg, on a transparent plastic material
  • the first housing part 132 can have on an inner side a plurality of guide grooves 816 which extend in a direction at least in a partial area of the inner area of the first housing part 132 in a direction orthogonal to a cover side 802 of the first housing part 132.
  • the guide grooves 816 may each have beveled ends at an end facing the base side 804.
  • the inner region of the first housing part 132 can be accessible, for example, from the base side 804 of the first housing part 132, for example in order to insert the three revolvers 110, 120, 510 into the first housing part 132.
  • the first housing part 132 can be open or closed on its cover side 802 and, for example, can have a cover on the cover side 802.
  • the second housing part 134 has on a cover side 806 the same circular cross-section as the first housing part 132 on its base side 804.
  • the Hakenaufhahmen 812 adapted to the hook 810 of the first housing part 132, rearwardly offset relative to the top side 806 of the second housing part 134 on the second housing part 134 arranged net.
  • the circular cross-section of the second housing part 134 may taper in a region in which the hook receivers 812 no longer extend to a base side 808 of the second housing part 134, ie the housing part 134 may be truncated cone-shaped at an end opposite the cover side 806.
  • the housing part 134 may have a receptacle 818 for the spring 710.
  • An inner region of the second housing part 134 may be accessible from the cover side 806 of the second housing part 134, for example to receive the third body 510, or to remove it from the housing 130.
  • a length from the cover side 802 to the base side 804 of the first housing part 132 may be greater than a length from the cover side 806 to the base side 808 of the second housing part 134.
  • the housing 130 and thus the two housing parts 132, 134 may correspond in their external dimensions of a standard laboratory centrifuge cavity, for example, with a volume of 500ml, 250ml, 50ml, 18ml-12ml, 15ml, 2ml, 1.5ml, or 0.5ml.
  • FIG. 8b shows schematic representations of the first body 110 of the device 700 according to FIG. 7.
  • FIG. 8b-a shows the first body 110 and the first revolver 110 in a side view.
  • the first body 110 is a cylindrical body 110 with a cover side 820 and an opposite base side 822.
  • the first body 110 has a plurality of guide springs 824 on its outside.
  • the number of guide springs 824 may, for example, be adapted to the number of guide grooves 816 of the first housing part 132 (ie of the housing 130).
  • the guide springs 824 of the first body 110 are designed to engage with the guide grooves 816 of the housing part 132.
  • the guide springs 824 may be formed (in conjunction with the guide grooves 816 of the first housing part 132) to prevent rotation of the first body 110 with respect to the other bodies 120, 510 (for example, in a transition from a first phase to a second phase).
  • the guide springs 824 of the first body 110 may be chamfered on the cover side 820 facing ends, for example, to allow easier insertion of the first body 110 in the housing 130 (ie in the second housing part 134). Due to the tapered ends of the guide springs 824, a wedging of the guide springs 824 with the Guide grooves 816 of the first housing 132, when inserting the first body 110, excluded (or at least almost excluded).
  • the first body 110 may have at its base side 822 a plurality of tread teeth 826, which are arranged circumferentially around the first body 110.
  • a number of the profile teeth 826 may be adapted to a number of the process steps to be performed in the device.
  • a number of the teeth may vary in different devices which are suitable for different (bio) chemical processes.
  • the number of guide springs 824 and the guide grooves 816 may vary.
  • the first housing part 132 has eight guide grooves 816.
  • the first body 110 has eight guide springs 824 and eight profile teeth 826.
  • the profile teeth 826 may be formed, for example, to allow a guide of the second body 120 and the second turret 120.
  • FIG. 8b-a shows in a side view of the first turret 110 structures for the ballpoint pen mechanism with grooves between guide springs 824 for guiding in the column (in the first housing part 132) and recesses (profiled teeth 826) for guiding the second revolver 120th
  • FIG. 8b-b shows a plan view of the first turret 110 with a multiplicity of cavities for the preliminary reagent storage.
  • the first turret 110 has eight cavities. In the eight cavities, for example, eight different reagents can be pre-stored for processing.
  • FIG. 8b-c shows a bottom view of the first turret 110 with tracks of three spikes, which are arranged, for example, on the second revolver 120 for opening closure means of the cavities of the first turret 110.
  • Each of the three mandrels pierces the chambers (the cavities) with the upstream reagents.
  • FIG. 8b-c are the respective tracks that tread the individual mandrels in the rotation of the second body 120 with respect to the first body 110, are shown.
  • a path of a first mandrel 828a is shown with a dotted arrow.
  • a path of a second mandrel 828b is shown with a dashed arrow and a path of a third mandrel 828c is shown with a solid arrow.
  • the individual numbers in the respective cavities indicate in which phase, ie also in which order, the individual cavities or their closure means are pierced by one of the mandrels.
  • a first cavity 150a of the The first body 110 is pierced by the first mandrel 828a in a first phase.
  • a liquid or a process agent located in the first cavity 150a of the first body 110 can then flow into a cavity of the second body 120.
  • a second cavity 10 b of the first body 110 is pierced by the first mandrel 828 a, so that an in The second cavity 150 b of the first body 110 can flow liquid into a cavity of the second body 120 (for example, in the same cavity in which even the liquid from the first cavity 150 a of the first body 110 has flowed).
  • a third cavity 150c is pierced by the first mandrel 828a, so that a liquid located in the third cavity 150c can flow into a cavity of the second body 120.
  • the first mandrel 828a may in this case be connected to a cavity of the second body 120, so that liquids of cavities which have been pierced by the first mandrel 828a all flow into one and the same cavity within the second body 120.
  • a seventh cavity 150 g of the first body 110 is pierced by the second mandrel 828 b, so that a liquid located in the seventh cavity 150 g flows into a cavity of the second body 120.
  • an eighth cavity 150h of the first body 110 is pierced by the second mandrel 828b such that a liquid located in the eighth cavity 828a enters a cavity of the second body 120 (e.g., the same cavity into which the liquid from the seventh cavity has flowed 150g) flows.
  • the second mandrel 828b may be configured analogously to the first mandrel 828a such that liquids from cavities pierced by the second mandrel 828b flow into a common cavity in the second body 120 or at least via a common fluid path in the second body 120 run.
  • a fourth cavity 150d is pierced by the third mandrel 828c so that a liquid located in the fourth cavity 150d flows into a cavity of the second body 120.
  • further reagents may be upstream, or no reagents may be upstream.
  • the mandrels can be arranged offset on the second body 120, and the closure means of the respective cavities only at certain locations, which are shown in FIGS. 8b-b and 8b-c are hatched, pierced by the thorns. Furthermore, it is also possible for the individual mandrels 828a, 828b, 828c to be extended out of the second body 120 in a phase in which they are needed, and moved into the body 120 in another phase. This can be initiated, for example, via the centrifugation protocol. Fig. 8c shows the second body 120 (the second turret 120) from different views. Fig.
  • FIG. 8c-a shows the second body 120 in a side view.
  • Fig. 8c-b shows the second body in a sectional view taken along a section axis AA.
  • Fig. 8c-c shows the second body 120 in an isometric view.
  • Fig. 8c-d shows the second body 120 in a plan view.
  • 8c-e shows the second body 120 in a further sectional view along a section axis BB.
  • the second body 120 is a cylindrical body having a top side 830 and a base side 832 opposite thereto.
  • the second body 120 has on its cover side 830, which may also be referred to as a cover, the three pins 828a, 828b, 828c.
  • the three mandrels have a different distance from a rotation axis 250 of the body 120.
  • the first mandrel 828a is farthest from the axis of rotation 250, and the third mandrel 828c is least distant from the axis of rotation.
  • the second body 120 further includes a plurality of guide springs 834 disposed on an outer side of the second body 120. In the embodiment shown in FIG. 8 c, the second body 120 has four guide springs 834.
  • the guide springs 834 project beyond the top side 830 of the second body 120 and each have bevelled ends in an end region in which they project beyond the top side 830.
  • the guide springs are configured to interengage with the tread teeth 826 of the first body 110 and the guide grooves 816 of the housing 130 upon transition from one phase of the device 700 to a next phase (eg, from the first phase to the second phase) ,
  • a number of the guide springs 834 may depend on the number of process steps to be performed for a process for which the device 700 is provided.
  • the second body 120 may include a mixing device 730 configured to mix at least two different fluids or liquids within the first cavity 160 a of the second body 120.
  • the cavity 160a of the second body 120 can therefore also be referred to below as the mixing chamber 160a.
  • the mixing device 730 has a first mixing spring 836 for mixing within the mixing chamber 160a.
  • the mixing device 730 has a separation device 840 or hole well 840 locked in the mixing chamber 160a to the first body 120 with (through) openings 845 (or holes 845).
  • the well 840 may also be referred to as a perforated plate 840.
  • the openings 845 of the hole trough 840 are arranged on the hole trough 840 such that when the device 700 is received in a rotor, a centrifuge, and with a rotation of the rotor, the openings 845 are arranged radially outermost with respect to the hole trough 840.
  • the well 840 may be open to the top 830 of the second body 120 such that liquid from a cavity of the first body 110 into the cavity 160a of the second body 120, and thus into the hole trough 840 can flow.
  • the mixing device 730 has a mixing trough 835 or a mixing trough 835 in the mixing chamber 160a.
  • the mixing trough 835 is movably supported relative to the hole trough 840 within the mixing chamber 160a.
  • the mixing trough 835 is arranged so that during a rotation of the device 700, the mixing trough 835 is arranged radially further outside than the hole trough 840.
  • a liquid which may be in the well 840 may flow from the well 840 into the mixing well 835 through the openings 845 due to the centrifugal force created by the rotation.
  • the hole trough 840 and the mixing trough 835 are designed in such a way that, when the mixing trough 835 moves, the hole trough 840 can be moved into the mixing trough 835.
  • the mixing trough 835 therefore has a larger cross-section than the hole trough 840 to accommodate the hole trough 840 as the mixing trough 835 moves.
  • the mixing trough 835 has an elevation 846 for receiving the first mixing spring 836.
  • the hole trough 840 has an elevation 848, which is adapted to the elevation 846 of the mixing trough 835, so that the hole trough 840 can be received by the mixing trough 835 when the mixing trough 835 moves toward the perforated plate 840.
  • the first mixing spring 836 is arranged between the mixing trough 835 and the second body 120 in order to exert a restoring force acting on the mixing trough 835 in the opposite direction to the centrifugal force.
  • the mixing well 835 may include a hole 841 (or a plurality of holes 841) with a closure means such as a lid sheet 847.
  • the hole 841 of the mixing trough 835 is arranged on the mixing trough 835 such that upon rotation of the rotor, the hole 841 is arranged radially outermost with respect to the mixing trough 835.
  • a mandrel 833 may be disposed on the second body 120.
  • the dome 833 may be disposed on the second body 120 so as to pierce the lid sheet 847 of the hole 841 in response to a given angular velocity of the rotor.
  • Mandrel 833 in conjunction with hole 841 and cover sheet 847, thus forms a valve of mixing tub 835 and also mixing chamber 160a of second body 120.
  • Mixing device 730 may further include a second mixing spring 837 within mixing chamber 160a.
  • the second mixing spring 837 like the first mixing spring 836, may be disposed between the mixing trough 835 and the second body 120, wherein a spring constant of the second mixing spring 837 may be greater than a spring constant of the first mixing spring 836. That is, a restoring force generated by the first mixing spring 836 is less than a restoring force generated by the second mixing spring 837.
  • the second body 120 may have a drip-hare 843 on its base 832.
  • the first mixing spring 836 moves the mixing trough 835 up and down within the cavity 160a (the mixing chamber 160a), whereby a liquid in the mixing chamber 160a is in communication with another in the mixing chamber 160a Liquid is mixed.
  • the mixing trough 835 is moved by the changing centrifugal force with a change in the angular velocity of the rotor and the opposite of the centrifugal force restoring force of the first mixing spring 836.
  • the mixing tub 835 is moved radially outward by the centrifugal force to a point, and the first mixing spring 836 counteracts this movement. Due to the changing rotational frequency of the centrifuge, the mixing trough 835 moves back and forth. A liquid present in the mixing trough 835 is transported through the openings 845 of the hole trough 840 with each movement of the mixing trough 835. This results in mixing with a suitable design of the hole trough 840 and the openings 845. In other words, the liquid flows through the openings 845 of the hole trough 840 with a variable spring length, whereby a mixing process takes place. This mixture is realized by the interaction of centrifugal force and restoring force (generated by the first mixing spring 836).
  • the change in the rotational frequency of the centrifuge moves the mixing trough (or mixing bowl) 835 from a radially further inward to a radially outward location, and vice versa.
  • the liquid present in the mixing bowl 835 is guided through the openings 845 of the hole trough 840, which results in thorough mixing.
  • the second mixing spring 837 is used to switch the valve (formed from the hole 841, the cover sheet 847 and the mandrel 833).
  • the second mixing spring 837 has a higher spring constant than the first mixing spring 836, thereby only at relatively high rotational frequencies of the centrifuge, the second mixing spring 837 compressed and the mandrel 833 opens the cover sheet 847 of the hole 841.
  • One for the compression of the second Blade spring 837 required angular velocity of the rotor of the centrifuge can, in particular, be greater than an angular velocity of the rotor required for a compression of the first mixing spring 836.
  • a spring constant of the first mixing spring 836 may be greater than a spring constant of the spring 710 which serves to rotate the second body 120 with respect to the other two bodies 110, 510 of the device 700.
  • the liquid in the mixing trough 835 can move the second turret 120 over a column 838 (for example over leaving a silica column 838) in the mixing chamber 160a through the drip nose 843 and flowing, for example, into the waste collection bin (into the waste chamber) 720b or into the eluate collection bin (into the eluate chamber) 720a of the third body 510.
  • the mandrels 828a, 828b, 828c may have on the top side 830 of the second body 120 fluid guides, for example in the form of funnels and subsequent channels, or in the form of bevels so as to provide different paths for fluids whose cavities they pierce within the mixing chamber 160a , enable.
  • fluids released by the first mandrel 828a may be directed into the well 840 with a first fluid guide 829a formed as a bevel.
  • Fluids released from the second mandrel 828b may, for example, be formed with a second fluid guide 829b forming a funnel with a channel passing the hole trough 840 and the mixing trough 835, onto the pillar 838, or into an area the mixing chamber 160a, outside the mixing trough 835, are passed.
  • the region may be fluidly connected to the column 838 so that the fluid flows from the region to the column 838.
  • Fluids released from the third mandrel 828c may, for example, be passed directly over the column 838 with a third fluid guide 829c, which is also formed as a funnel with a channel passing the hole trough 840 and the mixing trough 835 ,
  • the channel of the third fluid guide 829c may have a smaller cross section than the channel of the second fluid guide 829b, for example, such that a fluid flows through the third fluid guide 829c slower than through the second fluid guide 829b.
  • the mixing chamber 160a may be frusto-conical in a region below the mixing trough 835 (radially further outward than the mixing trough 835), for example, around a funnel toward the drip nose 843 for the fluids in the mixing chamber 160a.
  • the valve in the mixing chamber 160a may also be formed as a predetermined breaking point or a siphon, for example to mix together several liquids or reagents from the first body 110 within the mixing chamber 160a, and in a predetermined process step this valve or the To open the predetermined breaking point or the siphon, so that the mixed reagents can leave the mixing chamber 160a (for example via the drip nose 843).
  • the mixing chamber 160a may have a (chromatographic) column 838 at an exit (at the drip nose 843) facing the base 832, such as required for DNA extraction to form reagents.
  • a mixed liquid can, as described above, be passed through the column 838 via a valve or via a predetermined breaking point or via a siphon.
  • the mixing chamber 160a may include a foil 847 or a membrane 847 which may be pierced by a mandrel 833 located in the second body 120 in response to a given angular velocity of the rotor.
  • the mixing trough 835 may be locked in the second body 120 or mounted on the second mixing spring 837.
  • the hole trough 840 based on the variable angular velocity of the rotor, within the mixing trough 835 move up and down.
  • the first mixing spring 836 may be arranged between the mixing trough 835 and the hole trough 840.
  • the second body 120 may have a plurality of cavities and thus also a plurality of mixing chambers, for example with separate mixing devices.
  • the second body 120 may have on its outer side a scale display 842 which, for example in conjunction with the viewing window 814 of the first housing part 132, may form a phase display of the device 700.
  • the scale display 842 may simply consist of letters and / or numbers indicating a phase of the device 700.
  • Fig. 8d shows the third body 510 (the third turret 510) in two different views.
  • Fig. 8d-a shows the third body 510 in a side view
  • Fig. 8d-b shows the third body 510 in an isometric view.
  • the third body 510 is a cylindrical body with a cover side 850 and a base side 852 lying opposite thereto.
  • the third body 510 has, as already described with reference to FIG. 7, a waste chamber 720b and an eluate chamber 720a for collecting the eluate, such as the concentrated DNA on.
  • the third body 510 has guide springs 854 on its outer side, for example to prevent a rotation of the third body 510 during a transition from one phase to a next phase of the device 700.
  • the third body 510 may be configured to be removable from the housing 130, for example to perform further processing of the liquid collected in the eluate chamber 720a.
  • the third body 510 may also have any desired plurality of cavities.
  • the third turret 510 may also be referred to as a waste tapping refuse catcher and eluate.
  • the device 700 may also include any plurality of bodies, wherein each of the bodies may have any number of cavities, for example, depending on a processing for which the apparatus is suitable.
  • the printing mechanism used in the device 700 according to FIG. 7 is based on a principle which is also used in the ballpoint pen.
  • the pressure mechanism of a ballpoint pen ensures that the writing lead either disappears into the handle tube or protrudes from the case, ready for writing.
  • the different positions of the mine are realized by toothed elements, wherein elements also rotate relative to each other when operating the printing mechanism. This twist is also used in promotional pens used to display a changed text every time you print.
  • Such a pressure mechanism in the ballpoint pen comprises the following four elements, a stator which is formed in the device 700 by the housing 130 and the guide grooves 816, a piston which in the device 700 through the first body 110 with its guide springs 824 and formed on the profile teeth 826, a rotor formed in the apparatus 700 by the second body 120 and its guide springs 834, and a spring formed in the apparatus 700 by the spring 710.
  • Fig. 9 left shows schematically the interaction of the four elements in a ballpoint pen.
  • the stator (sleeve) is shown in this illustration, similar to an exploded drawing above and normally surrounds the piston (pressure sleeve) and the rotor (Advancing sleeve).
  • the stator with an inserted profile ensures that the piston (first body 110) can only move upwards or downwards.
  • the rotor (second body 120) can both move vertically and rotate about the axis of rotation (eg, the axis of rotation 250).
  • Stator (housing 130) and piston (first body 110) together provide for the rotation of the rotor (second body 120) upon release of the manual pressure force (in the device 700 upon release of the centrifugal force).
  • the required horizontal force component is created between the piston (first body 110) and the rotor (second body 120), shortly thereafter between the rotor (second body 120) and the stator (housing 130).
  • the rotor can engage in vertically different positions via grooves of different lengths in the stator.
  • Fig. 9 right shows the profile of the printing mechanism, which is required for the rotation. Since the spring constantly pushes up, creates a horizontal force share at the oblique ends, which are attached to the elements. This is used for the twisting. Due to the rotation, the states Mine extended and Mine retracted can be defined. In other words, sloping profiles create a horizontal force component and cause the rotor to twist.
  • Fig. 10 shows an angular velocity over time chart.
  • stands for an angular velocity of a rotor of a centrifuge, in which a device according to an embodiment of the present invention (for example, the device 700) is introduced.
  • the rotor of the centrifuge has different angular velocities.
  • l la-l lf On a curve 1010 of the diagram, different angular velocity-time combinations are marked with the symbols l la-l lf, which means that an angular velocity-time combination I Ia corresponds to FIG. I Ia, an angular velocity-time combination I Ib with the
  • the curve 1010 thus shows by way of example a schematic rotational frequency course during a working step of the device 700.
  • FIGS. 1 a - 1 f show a partial area of a device according to an embodiment of the present invention (for example, the device 700) according to FIG. 7.
  • the partial area shows the toothing of the first body 110 with the second body 120.
  • FIG. 11a shows the device in the starting position; an angular velocity of the rotor is minimal in the starting position with regard to the rotational frequency profile.
  • the first body 110 (the revolver 110) touches with its guide springs 824 the upper stop of the guide, so the upper stop of the guide grooves 816 of the housing 130.
  • the second body 120 touches with its guide springs 834, the tread teeth 826 of the first body 110, and can due to the guide grooves 816 of the housing 130 do not approach closer to the body 110.
  • FIG. 11b shows the partial region when the angular velocity is increased compared to FIG. 11a. Due to the increase in frequency, the revolvers (the two bodies 110, 120) travel downwards (radially outward). The second turret 120 is prevented from rotating by the guide of the sleeve, that is, by the guide grooves 816 of the housing 130.
  • the rotational frequency is further increased, the second turret 120 travels beyond the guide of the sleeve (beyond the guide grooves 816 of the housing 130) and rotates due to a between the tread teeth 826 of the first body 110 and the guide springs 834 of second body 120 resulting horizontal force to the left.
  • the first turret 110 and the second turret 120 converge toward each other, and a spike of the lid (the top 830 of the second turret 120) pierces the lid film (a cavity closure means) from the first turret 110.
  • the guide springs 834 of the second body 120 are A fluid located in a cavity pierced by a spike of the second body 120 may now flow from that cavity into a cavity of the second body 120.
  • FIG. 1 d shows the partial area after a further increase in the rotational frequency, the two revolvers 110, 120 are completely deflected.
  • the spring 710 which generates a restoring force to the centrifugal force is maximally compressed at the maximum deflection of the turrets 110, 120, since the centrifugal force generated by the rotation of the rotor is greater than the restoring force generated by the spring 710.
  • Fig. 1 le shows the sub-area at a throttled rotational frequency compared to Fig. 11c.
  • the spring force (the restoring force) of the spring 710 presses the two revolvers 110, 120 back up.
  • the second turret 120 moves along the oblique guide of sleeve 1 (or along boundaries of the guide grooves 816 of the first housing part 132 of FIG Housing 130) further to the left.
  • the first turret 110 and the second turret 120 move apart and the mandrel of the second turret 120 is released.
  • Fig. L lf shows the portions after further throttling the rotational frequency.
  • the system is in home position and is turned one-eighth turn to the left from the position in FIG. 11a.
  • a guide spring 834a which in FIG. 11a was engaged with a guide groove 816a of the housing 130 and a first profile tooth 826a of the first body, is shown in FIG. 11f with a second guide groove 816b of the housing adjacent to the first guide groove 816a 130 and a second, adjacent to the first profiled tooth 826a, profile tooth 826b of the first body 110 is engaged.
  • FIG. 12 shows by way of example how a ratchet mechanism can be used as a printing mechanism for a device according to an exemplary embodiment of the present invention in order to be automated, that is, H.
  • a Zentrifugationsprotokoll different cavities of radially arranged bodies to couple together.
  • Fig. 12-A shows a return element 1210, which runs in a conveyor rail 1212.
  • the return member 1210 may be formed, for example, as a spring having a pin 1219 at one end with a mass.
  • the restoring element is designed so that it causes an opposing the centrifugal force acting restoring force.
  • a direction of the arrow 1218 indicates the direction in which the restoring force acts and a length of the arrow indicates an amount of the restoring force generated by the restoring element 1210.
  • a direction of the arrow 1217 indicates a direction of the centrifugal force generated by the rotation of the rotor.
  • a length of the arrow 1217 indicates a magnitude of the centrifugal force generated by the rotation of the rotor.
  • FIG. 12-A shows a low angular velocity condition, the elastic return member 1210 is contracted and pulls a pin located at the end with the mass toward the center (to the axis of rotation 140 of the rotor).
  • a body of a device according to an exemplary embodiment of the present invention for example the first body 110 of the device 100, which is connected to the restoring element 1210, can thereby be rotated one half step further.
  • FIG. 12-B shows a state at an increased angular velocity, by increasing the angular velocity, the mass deflects the pin 1219 running in the radial guide rail 1212 to the outside.
  • the body which is connected to the restoring element 1210 that is to say, for example, the first body 110
  • the centrifugal force generated by the rotation of the rotor is larger than the restoring force generated by the return member 1210.
  • Fig. 12-C shows a portion of a device 1200 for insertion into a rotor of a centrifuge according to one embodiment of the present invention.
  • the device 1200 comprises two stacked, separable bodies 1220, 1230. Furthermore, the device 1200 has a housing 130, which is designed to be inserted in a holder of the rotor of the centrifuge.
  • the two bodies 1220, 1230 are arranged in the housing 130 in a stacking direction so that, when the apparatus 1200 is properly received in the rotor of the centrifuge and when the rotor rotates, a distance of one of the two bodies 1220, 1230 from an axis of rotation 140 of the rotor Rotor is smaller than a distance of another of the two bodies 1220, 1230 to the rotational axis of the rotor 140.
  • a distance of a first body 1220 to the rotation axis 140 is less than a distance of a second body 1230 to the axis of rotation 140 of the rotor.
  • the second body 1230 is disposed in the housing 130 radially outward of the first body 1220.
  • the first body 1220 has a cavity 1222a.
  • the second body 1230 has a plurality of cavities 1232.
  • the two bodies 1220, 1230 are movably disposed in the housing 130 to fluidly couple the cavity 1222a of the first body 1220 to a first cavity 1232a of the cavities 1232 of the second body 1230 in response to rotation of the rotor in a first phase
  • the cavity 1222a of the first body 1220 fluidly couples to a second cavity 1232b of the second body 1230.
  • the radial guide rail 1212 can be designed so that it is adapted to the number of cavities 1232 of the second body 1230.
  • the radial guide rail 1212 may be configured such that at a high angular velocity of the rotor, for example when the centrifugal force is greater than the restoring force, the cavity 1222a of the first body 1220 is coupled to a cavity of the cavities 1232 of the second body 1230, respectively.
  • FIG. 12-C thus illustrates how a ratchet mechanism may be used to sequentially interconnect a channel exit or cavity 1222a of a first body 1220 with various channel entrances or cavities 1232 of a second body 1230.
  • a liquid flow 1240 can be conducted from the cavity 1222a into, in each case, one of the cavities 1232a-1232n of the second body 1230 in phases of high angular velocity of the rotor (thus also in phases of high centrifugal force).
  • a conveying direction that is to say a direction of rotation of the rotor of the centrifuge, can be opposite to a direction of rotation of the first body 1220 relative to the second body 1230.
  • the first body 1220 twists with respect to the second body 1230, in other embodiments, the second body 1230 may also rotate with respect to the first body 1220.
  • an actuation mechanism may be used, which may be characterized in that the variable centrifugal force interacts with one independent of the centrifugation Restoring force (eg spring force, magnetic force, gravity) is, whereby a change in the centrifugation frequency causes the movement of an actuator.
  • the centrifugation Restoring force eg spring force, magnetic force, gravity
  • this can be a linear, rotational movement or guided along specific paths.
  • Various mechanisms have been shown (ballpoint pen mechanism, ratchet mechanism), which performs such a function.
  • the movement of the actuator can go in one direction, and if the centrifugation frequency is lowered, the movement of the actuator can go in the other direction.
  • the movement of the actuator can drive a ratchet mechanism as shown in FIG. 12, whereby also a feed in only one direction can be achieved.
  • the feed can be linear or rotary.
  • the feed movement can also be coupled with a lifting movement with an additional directional component. This lifting movement can be performed, for example bistable.
  • these components can form a printing mechanism, such as that used in ballpoint pens. However, in contrast to the pen, the printing mechanism is operated by the changing centrifugal force.
  • the mechanism can be moved one step further, whereby a stepwise mutual displacement of the body takes place.
  • different channel outputs can be brought into contact with different channel inputs (or different cavities) sequentially.
  • the use of a pressure mechanism, as in the pen principle, as shown in Fig. 11, may imply a lifting movement that can be used to change the distance of the bodies from each other or to other components. If necessary, the lifting movement can be bistable or obtained by using a curved path a special course. According to some exemplary embodiments, the lifting movement can be used (as shown in FIGS. 1 la-1 lf) to puncture the lid (or the closure means) of a cavity with a mandrel for a defined process step.
  • an actuation mechanism is based on the one hand on the centrifugal force, which is generated by a rotation of the rotor, and on the other hand on a restoring force.
  • the restoring force can, as already mentioned above, be caused by a spring, a magnetic field or the gravitational field.
  • a return means for generating the restoring force may be formed as a spring.
  • the actuation mechanism described in FIGS. 11 and 12, which serves for the rotation and / or for the generation of the stroke, can either be an integral part of the devices according to embodiments of the present invention. Furthermore, the actuation mechanism can also be brought into contact with the device as an external reusable mechanism before use.
  • the mechanism is an integral part of the device, it can either be attached to each individual unit that is to be rotated or alternatively only to a single unit. The movement can be transmitted in the latter case to other units by means of a shaft.
  • the mechanism may be mounted externally, for. B. are placed on the centrifuge tube.
  • the rotational and / or lifting movements generated in the mechanism can be transmitted to the devices to be moved with a shaft or with plungers.
  • Devices according to embodiments of the present invention may in particular be designed as disposable articles, for example with already upstream reagents, which are disposed of after carrying out a process for which they are suitable and after removal of the eluate.
  • FIG. 13 shows a flow chart of a method 1300 for fluidically coupling cavities according to an embodiment of the present invention.
  • the method 1300 includes a first step 1310 of rotating a rotor of a centrifuge at a first speed.
  • a housing is used, in which at least two stacked bodies are arranged in a stacking direction.
  • the at least two stacked bodies are arranged in the stacking direction such that when the rotor is rotated, a distance of one of the at least two bodies from its axis of rotation of the rotor is less than a distance of another of the at least two bodies from the axis of rotation of the rotor.
  • a first of the at least two bodies has at least a first and a second cavity and a second of the at least At least two bodies have at least one first cavity.
  • the at least two bodies are movably disposed within the housing to fluidly couple the first cavity of the first body with the first cavity of the second body in response to rotation of the rotor in a first phase and the second cavity of the first in a second phase To couple body with the first cavity of the second body fluidly.
  • the first speed is selected so that the first cavity of the first body is fluidically coupled to the first cavity of the second body.
  • a liquid or fluid located in the first cavity of the first body may flow into the first cavity of the second body if the first body is located radially further inward than the second body or if so the first body is located radially further outward than the second body, a liquid or fluid located in the first cavity of the second body may flow into the first cavity of the first body.
  • the method 1300 includes a step 1310 of varying the speed of the rotor of the centrifuge so that the second cavity of the first body is fluidically coupled to the first cavity of the second body. If the first body is located radially further inward than the second body, a liquid located in the second cavity of the first body may flow into the first cavity of the second body and, for example, mix with a liquid therein. If the first body is arranged radially further outward than the second body, then a liquid located in the first cavity of the second body can flow into the second cavity of the first body and, for example, mix there with an already upstream liquid.
  • the method 1300 may be used to mix different liquids or reagents that are upstream of a device according to an embodiment of the present invention, for example, to perform a (bio) chemical process, such as DNA extraction.
  • a (bio) chemical process such as DNA extraction.
  • the step 1320 of changing the speed of the rotor can be performed as often as desired, for example, depending on the required process steps.
  • the device 700 according to FIG. 7 with three revolvers on the application example of a DNA extraction on the basis of the method 1300 according to FIG. 13 will be described below with reference to FIGS. 14, 15 a, 15 b.
  • the device 700 and other devices are According to embodiments of the present invention are also suitable for the automation of other (bio-) chemical processes.
  • stands for the angular velocity of the rotor of the centrifuge.
  • the times marked with black dots in the numbering 1-6 indicate times at which the device 700 moves from one phase to a next phase.
  • a hatched box indicates when an opening of the mixing chamber 160a of the second revolver 120 occurs.
  • FIGS. 15a and 15b show states of the individual revolvers 110, 120, 510 relative to each other as they occur when carrying out the method 1300 using the time-angular-velocity diagram according to FIG. 14.
  • FIGS. 15 a, 15 b thus show a process graphic of a process sequence in the device 700 using the example of DNA extraction.
  • the current liquid flow is indicated by an arrow.
  • the revolvers are shown unrolled.
  • In the first turret 110 are located in the cavities all vorzulagernden reagents.
  • the second revolver 120 is the mixing chamber 160a and a predetermined breaking point 1510, for example as described in FIG. 4-b.
  • the third revolver 510 is a catch tray for the waste liquid (waste) in the waste container (in the waste chamber) 720b and the eluate in the eluate collection container (in the eluate chamber) 720a.
  • the first turret 110 is preceded by the binding buffer (B), the lysis buffer (L), the two wash buffers (W1, W2) and the elution buffer (E).
  • the binding buffer (B) the binding buffer (B), the lysis buffer (L), the two wash buffers (W1, W2) and the elution buffer (E).
  • a chromatographic column 838 and a mixing device 730 are integrated in the second turret 120.
  • a sample is pipetted into a chamber (cavity (P)) of the first turret 110, for which purpose its lid is pierced.
  • the sample rehydrates the lyophilized upstream proteinase.
  • the centrifuge tube (the device 700) is transferred to the centrifuge, the lid of the centrifuge is closed, and a stored program or a manually entered program with frequency profiles is started.
  • a first step of the method eg, step 1310 of method 1300
  • the centrifuge accelerates the rotor to a predetermined angular velocity G -
  • the integrated spring 710 is compressed by the turrets 110, 120, 510 and the turrets 110, 120, 510 move radially outward.
  • the second turret 120 leaves the guide of the sleeve 130 (the guide grooves 816 of the housing 830) and can rotate along its axis of rotation 250.
  • the spring 710 presses the revolvers 110, 120, 510 radially inwards, on the oblique profiles which are attached to the second revolver 120 and the sleeve 130 (ie to the guide grooves 834 of the second revolver 120 and the boundaries of the guide grooves 816 of the housing 130), a force component is created which further rotates the second turret 120 relative to the remaining components
  • a twist of the first body 110 is due to the engagement of the guide springs 824 of the first body 110 with the guide grooves 816 of the housing 130.
  • a rotation of the third body 510 is prevented due to the outer webs 854 of the third body 510.
  • a lower lid or means of a cavity (L) is pierced by the first turret 110 and the lysis buffer thrown into the mixing chamber 160a of the second turret 120.
  • a further step for example, the step 1320 of the method 1300, the cavity of the sample is pierced with the first mandrel 828a, the sample also passes into the mixing chamber 160a of the second turret 120. Lysis buffer and sample collect in the mixing chamber 160a, in which also sedimentation cavities can be attached. By changing the angular velocity of the centrifuge, a mixing action is produced in the second turret (in the mixing chamber 160a). The sample and lysis mix in the cavity 160a (or mixing chamber 160a) in the second turret 120. Bacteria and other solids of greater density than the liquid mixture can be sedimented off.
  • the sample is thrown into the mixing chamber 160a and mixed, thereby cells are lysed and, if appropriate, subsequently insoluble cell constituents are sedimented.
  • a cavity (B) of the binding buffer is pierced by the second mandrel 828 b and reaches the mixing chamber 160 a. It is mixed again.
  • a valve in the mixing chamber 160a is switched. The mixture is conveyed by the centrifugal force via the column 838 into the waste chamber (waste collection bin) 720b of the third turret 510.
  • four different possibilities of valve switching will be mentioned below.
  • a first possibility is the capillary filling of a siphon when the centrifuge's rotational frequency is slowed down below a critical value C0k r it3a.
  • a second possibility is an overflow siphon, which is switched by a further lancing step in which an additional binding buffer is fed into the system.
  • a third possibility is that another mandrel, for example in the second turret 120, pierces into a designated location in the mixing chamber 160a.
  • a fourth possibility, which is shown in FIGS. 15a, 15b, is that a predetermined breaking point 1510 shifts to over a critical rotational frequency C0k r it3b during acceleration.
  • the DNA binds to the chromatographic column 838 and thus the DNA from the sample is bound to the chromatographic column 838.
  • the concrete embodiment shown in FIGS. 15a, 15b increases the centrifugation frequency.
  • the mixture of sample, lysis buffer and binding buffer is passed over the DNA binding (chromatographic) column 838.
  • the passing liquid is collected in the waste chamber 720b of the third turret 510.
  • avitations are pierced by washing buffer.
  • the wash buffers pass through the column 838 into the waste chamber 720b of the third turret 510.
  • the second turret 120 (the mixing chamber 160a of the second turret 120) is washed.
  • the cavities (W1, W2) of the washing buffers in the concrete embodiment shown here are from the second mandrel 828b of the second turret 120 ripped up. In other words, the two wash buffers are successively passed over the column 838.
  • the wash buffers are collected in the waste chamber (in the waste bin) of the third turret 510.
  • Elution buffer (E) is centrifuged down through column 838.
  • the column 838 of the second revolver 120 is located above the eluate chamber 720a of the third revolver 510.
  • the elution buffer (E) dissolves the bound DNA and the eluate is in a cavity (in the eluate chamber 720a) in the third revolver 510 collected.
  • a cavity (E) of the elution buffer is pierced over the third mandrel 828c.
  • the elution buffer may be routed within the mixing chamber 160a of the second body 120 via a dedicated fluid conduit 1520 (eg, the third fluid conduit 829c of FIG. 8c).
  • This fluid guide 1520 may be used, for example, to influence a flow rate of the elution buffer.
  • the concentrated DNA in the elution buffer is now in the eluate chamber 720a. All other substances are in the waste chamber 720b. The rotor of the centrifuge stops and the started program is finished.
  • the centrifuge tube (device 700) can now be removed from the rotor of the centrifuge, and the concentrated DNA removed from the centrifuge tube (device 700), for example by removing the third turret 510, and provided for further processing.
  • the revolvers 110, 120, 510 shown in FIGS. 15a and 15b can also be microtiter plates 110, 120, 510 with cavities which are displaced in translation relative to one another based on the angular velocity of the rotor.
  • the method shown here in connection with the device 700 offers the advantage, in particular in comparison to manual methods, that the individual steps for mixing the sample with the various different reagents need not be carried out manually, but automated within the centrifuge, depending on the centrifugation protocol , be performed.
  • the centrifuge would have to be stopped after each of the individual steps indicated, and then to add the necessary reagents for the step, such as binding buffer, wash buffer or eluate to the sample.
  • the method shown here has an immense time advantage and thus cost advantage over manual methods.
  • a standard centrifuge for example, a pivoting or fixed angle centrifuge
  • Special devices, as shown in the prior art, are not required for the method shown here in connection with the devices shown here.
  • an apparatus may also be formed in a microtiter plate format be, for example, to carry out an immunoassay.
  • An implementation of an immunoassay on stacked bodies or microtiter plates can take place, for example, by virtue of the fact that the bodies stacked one on the other move by means of a ballpoint pen mechanism in two directions in the laboratory centrifuge, so that one channel outlet can address a plurality of channel entrances.
  • a sandwich immunoassay protocol may be implemented in a device according to one embodiment of the present invention.
  • the immunoassay protocol may include the following steps.
  • a first step is to give up the sample on the microtiter plate.
  • three to five washing steps can be carried out and then a second antibody (detection antibody) can be added.
  • a substrate can be added.
  • detection for example, by a technique known to those skilled in the art such as chemiluminescence, fluorescence, staining reaction, GMR, gold particles, etc.
  • detection for example, by a technique known to those skilled in the art such as chemiluminescence, fluorescence, staining reaction, GMR, gold particles, etc.
  • an external microtiter plate reader for example, in an external microtiter plate reader.
  • the column 838 may be formed as shown in FIG. FIG. 16 therefore shows a column 838 for the detection of different parameters simultaneously.
  • different capture antibodies Al-Ab4
  • a sample can therefore be tested for multiple antigens simultaneously (using the detector).
  • a device can be applied to the synthesis of radioactive compounds.
  • a first step could be a phase transfer to transfer radioisotopes (eg 18F) from the target liquid (eg H2180) to an organic solvent. Subsequently, a radiolabelling of the starting material can take place. Thereafter, a deprotection of the labeled starting material and finally a purification.
  • radioisotopes eg 18F
  • a deprotection of the labeled starting material e.g H2180
  • Embodiments of the present invention thus relate to apparatus and methods for automated handling of liquids using a standard laboratory centrifuge. Among others, chemical or (biochemical preparative or analytical processes.
  • Exemplary embodiments of the present invention are based on the idea of the automation of individual process steps of the simplified handling of process liquids and the development of cost-effective and very compact systems, which are related to the development of lab-on-a-chip systems.
  • Embodiments of the present invention may be used as needed for processing various volumes of liquid.
  • Lab-on-a-chip systems described in the prior art often have the disadvantage that automatable processes can only comprise a few steps with these systems and the sensitivity of these methods is limited.
  • Lab-on-a-Chip systems consisting of a solid support and a standard laboratory device, for example a laboratory centrifuge, which is used to actuate the solid support were not known.
  • Such standard laboratory equipment (laboratory centrifuges) belong to the basic equipment of almost all laboratories. If a lab-on-a-chip cartridge could be processed with the aid of such a standard laboratory device, the user would not have to acquire any special instruments to automate processes with the aid of the cartridge.
  • Embodiments of the present invention solve this problem by enabling automated processing of liquids with the aid of a standard laboratory centrifuge.
  • centrifugation principle of centrifugation used in embodiments of the present invention is an essential part of the processing anyway.
  • the centrifugal force is used either for the transport of liquids from a process step located radially further inward to a process step located radially further outward, or used for the purpose of substance separation by density differences.
  • Embodiments of the present invention therefore require no (or only insignificantly increased) additional effort in the implementation of (bio) chemical processes.
  • Exemplary embodiments are described in particular with respect to specially developed centrifuge systems, as described, for example, in US Pat. Nos. 5,044,047 and 5,087,369. significantly cheaper and easier to use. None of the cited documents merely describes an insert which is integrated into a standard centrifuge in order to carry out a desired process, such as DNA extraction, fully automatically.
  • an actuation mechanism in order to achieve a displacement of the bodies of the device, is used which is characterized in that the variable centrifugal force interacts with a restoring force independent of the centrifugation (eg spring force, magnetic force, gravity) a change in the centrifugation frequency causes the movement of an actuator.
  • a restoring force independent of the centrifugation eg spring force, magnetic force, gravity
  • a change in the centrifugation frequency causes the movement of an actuator.
  • this can be a linear, rotational movement or guided along specific paths.
  • Various mechanisms have been mentioned (ratchet mechanism, ballpoint pen mechanism), which perform such a function.
  • the centrifugation frequency is increased, the movement of the actuator can go in one direction, and the frequency can be reduced in the other direction.
  • the movement of the actuator can drive a ratchet mechanism, whereby a feed in only one direction can be achieved.
  • the feed can be linear or rotary.
  • the feed movement can also be coupled with a lifting movement with an additional directional component. This lifting movement can, as shown in the ballpoint pen mechanism, be made bistable.
  • the configuration of the body may depend in part on the chosen configuration of the container (the device).
  • bodies which are designed as cylindrical revolvers can be inserted into the centrifuge tube (into the device).
  • a revolver can have a base body, an axis of rotation and concentrically arranged channels (cavities).
  • the channels can be provided on one or two sides with a valve or cover (or a closure means) and form a cavity in this way.
  • the bodies may be designed as microtiter plates, ie plates with a field of channels and, as in the rotary embodiment, may be closed with valves or lids to form cavities in this way.
  • the cavities can be equipped with process agents or contain microfluidically functional internals or structures (which has been shown in FIG. 4).
  • the centrifugal force and on the other hand a restoring force can be used to operate the actuation mechanism.
  • the restoring force can be caused by a spring, a magnetic field, or the gravitational field as mentioned above.
  • a spring for example, as a component of a body, as it can be easily manufactured in an injection molding process is particularly easy to implement.
  • a process control may be required in the context of quality management.
  • This process control can be carried out, for example, by means of a mechanical counter or other counting systems in the form of a phase display integrated in devices according to embodiments of the present invention or coupled to the device.
  • a mechanical counter or other counting systems in the form of a phase display integrated in devices according to embodiments of the present invention or coupled to the device.
  • a simple counter can be made by attaching marks and a scale to mutually displacing components of the device.
  • labels can also be attached that identify the current process step. In FIG. 8c, this can be recognized by means of the letters 842 arranged on the outside of the second body 120.
  • Possible production methods of devices according to embodiments of the present invention are known to the person skilled in the art.
  • For mass production of the device may be a preferred method of injection molding, for a prototyping (prototype design) may be preferable to turning, milling and stereolithography.
  • a device may be partially or completely formed from a plastic material.
  • exemplary embodiments of the present invention can be manufactured as disposable articles.
  • the cavities in the units (bodies) of the devices can be partially closed, for example, for the pre-storage of liquids with a lid (closure means).
  • closure means can be provided by an adhesive bond or by gluing a self-adhesive film by means of solvent bonding, as well as thermal bonding.
  • capping films with good barrier properties that can be easily opened by a mandrel and have for example a plastic-coated aluminum mim 'umfolie.
  • Another advantage is that no specialist personnel are required to carry out the process.
  • DNA extraction for example, DNA extraction, immunoassay, nucleic acid analysis (possibly with recombinase polymerase amplification (RPA)), protein purification, HPLC / purification, laboratory protocols, food monitoring or even the synthesis of radioactive compounds (radiopharmaceuticals) for nuclear medicine can be implemented.
  • RPA recombinase polymerase amplification
  • the sequential fluidic contacting of the cavities contained in the bodies of the device can take place by moving the bodies against one another in a tangential direction, without having to remove the device from the centrifuge.
  • a first centrifugation step can thereby a substance is conveyed from a first radially inner source channel of a first body into a further radially outer target channel of a second body.
  • a substance can be conveyed from the second radially further inward located source channel of the first body into the same radially further outward target channel.
  • the mutual displacement of the bodies may be initiated by the centrifugation protocol, and the energy required for displacement may be obtained from the centrifugation energy.
  • a time and / or extent of the shift can be determined by a time-varying centrifugation frequency.
  • the mutual displacement of the body can be carried out linearly or rotationally.
  • the mutual displacement of the bodies can be brought about in particular by an actuation mechanism which causes a change in position of the two bodies relative to one another by an interaction of the variable centrifugal force with a restoring force independent of the centrifugation (eg spring force, magnetic force, gravitational force).
  • a change in the centrifugation frequency can cause the movement of an actuator, the movement depending on the design of the mechanism linear, rotational or along a predetermined path.
  • the actuator can, for example, move in one direction and, when the centrifugation frequency is lowered, the actuator can move in the other direction.
  • the actuation mechanism can be used, for example, to drive a ratchet mechanism which permits a feed movement of the actuator in only one direction, wherein this feed movement can likewise run linearly, rotationally or along a specific path.
  • the advancing movement of the actuator can also be coupled with an additional movement in another direction, for example a lifting movement.
  • This lifting movement can be performed in particular bistable, whereby a movement can be achieved, as found in the printing mechanism of a ballpoint pen application.
  • This pressure mechanism can thus be operated by a changing centrifugal force, whereby at each step the mechanism can be moved one step further, whereby a stepwise mutual displacement of adjacent bodies can be achieved. This makes it possible to bring sequentially different channel outputs with different channel inputs (or different cavities) in contact.
  • the use of the pressure mechanism allows to carry out an on-demand bistable lifting movement which results in changing the distance of the bodies from each other.
  • the change in the distance can be used to puncture the lid (the closure means) of a cavity with a mandrel at a defined time or process step. In this way, a valve can be realized which can be used to control the process to be automated.
  • the cavities of the individual bodies can have lids which can be opened automatically during the centrifugation protocol.
  • the opening can be done by a mandrel or by, for example, centrifugal pressure.
  • the liquid or solid substances contained in the cavities can then be transported by means of the centrifugal force from a cavity located radially further inward into a cavity located radially further outward.
  • the stacked bodies may be separable from each other.
  • the return means is configured such that a first amount of force acting in a direction opposite to the restoring force based on a centrifugal force, at a first angular velocity in the first phase, is greater than an amount of the restoring force, and so that a second Amount of the force acting in the opposite direction to the restoring force, at a second angular velocity at a transition from the first to the second phase, is less than the amount of the restoring force.
  • the force based on the centrifugal force may be generated by deflection of the centrifugal force, for example by means of mechanics, hydraulics, pneumatics or the like, and may act in a direction other than the centrifugal force.
  • the return means may be configured such that a first amount of a component of the centrifugal force acting in the opposite direction to the restoring force, at a first angular velocity in the first phase, is greater than an amount of the restoring force, and thus a second amount the component of the centrifugal force acting in the opposite direction to the restoring force, at a second angular velocity at a transition from the first to the second phase, is smaller than the amount of the restoring force, so that at least during the transition from the first phase to the second phase one of the at least two bodies moves within the housing.

Abstract

A device for insertion into a rotor of a centrifuge has at least two bodies stacked one above the other in a stacking direction in a housing. The housing (130) is constructed in order to be inserted into a holder of the rotor of the centrifuge. In the case of correct reception of the device in the rotor of the centrifuge and in the case of rotation of the rotor, a spacing of one of the at least two bodies from an axis of rotation of the rotor is less than a spacing of another of the at least two bodies from the axis of rotation of the rotor. A first (110) of the at least two bodies has at least one first cavity (150a) and a second cavity (150b) and a second (120) of the at least two bodies has at least one first cavity (160a). The two bodies are arranged in the housing so as to be movable with respect to one another in order, responding to a rotation of the rotor, in a first phase, to couple the first cavity of the first body to the first cavity of the second body fluidically, and in a second phase, to couple the second cavity of the first body to the first cavity of the second body fluidically.

Description

Beschreibung  description
Hinterfirund der Erfindung Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung betreffen eine Vorrichtung zum Einsetzen in einen Rotor einer Zentrifuge, beispielsweise einer Standardlaborzentrifuge. Weitere Ausführungsbeispiele betreffen ein Verfahren zum fluidischen Koppeln von Kavitäten. Weitere Ausfuhrungsbeispiele betreffen eine Zentrifuge. Die Durchführung (bio-)chemischer Prozesse erfordert die Handhabung von Flüssigkeiten. Dies erfolgt einerseits manuell mit Hilfe von Pipetten, Reaktionsgefäßen und weiteren Prozesshilfsmittel wie Säulen oder magnetischen Partikeln und Laborgeräten und andererseits automatisiert, gewöhnlich auf Basis von Pipettierrobotern oder anderer Spezialgeräte. Sogenannte Lab-on-a-Chip (Labor auf einem Mikrobaustein)-Systeme haben eine Automatisierung einzelner Prozessschritte, eine vereinfachte Handhabung von Prozessflüssigkeiten sowie eine Entwicklung kostengünstiger kompakter Systeme als Ziel. Bei Lab-on-a-Chip Systemen steht eine Miniaturisierung im Vordergrund. Meist handelt es sich bei den Lab-on-a-Chip Systemen um eine Anordnung die aus zwei Hauptkomponenten besteht. Typische Lab-on-a-Chip Systeme haben dabei eine passive Fluidikeinwegkartusche (auch Testträger genannt), welche Kanäle, Reaktionskammern sowie vorgelagerte Reagenzien enthält, und darüber hinaus ein aktives Instrument das Ak- torikkomponenten sowie Detektions- und Steuereinheiten enthält. Dieses aktive Instrument ist in der Regel speziell auf die Anforderungen der Fluidikkartusche abgestimmt. Derartige Instrumente sind daher in de Entwicklung, Fertigung und Anschaffung mit hohen Kosten verbunden. Aus diesem Grund gibt es Bestrebungen (bio-)chemische Prozesse zu automatisieren, die ohne oder mit minimaler Instrumentierung auskommen. Beispiele hierfür sind Teststreifen (auch lateral Flowtest genannt). Derartige Ansätze haben oft den Nachteil, dass die hiermit automatisierbaren Prozesse nur wenige Schritte umfassen können und die Sensitivität dieser Verfahren begrenzt ist. Bei vielen (bio-)chemischen Prozessen (wie beispielsweise Synthese, Analyse und Aufreinigung) ist Zentrifugieren ein wesentlicher Bestandteil der Prozessierung. Eine durch das Zentrifugieren erzeugte Zentrifugalkraft wird dabei entweder zum Transport von Flüssigkeiten von einer radial weiter innenliegenden Prozessstufe zu einer radial bei der außenliegenden Prozessstufe eingesetzt, oder zum Zwecke der Stofftrennung durch Dichteunterschiede. Zentrifugen sind daher essenzieller Bestandteil von Laboren, in welchen (bio-)chemische Prozesse durchgeführt werden. Background of the Invention Exemplary embodiments of the invention relate to a device for insertion into a rotor of a centrifuge, for example a standard laboratory centrifuge. Further exemplary embodiments relate to a method for the fluidic coupling of cavities. Further exemplary embodiments relate to a centrifuge. The performance of (bio) chemical processes requires the handling of liquids. This is done on the one hand manually with the help of pipettes, reaction vessels and other process aids such as columns or magnetic particles and laboratory equipment and on the other hand automated, usually based on pipetting robots or other specialized equipment. So-called lab-on-a-chip (laboratory on a micro device) systems have an automation of individual process steps, a simplified handling of process fluids and a development of low-cost compact systems as a goal. In lab-on-a-chip systems, miniaturization is in the foreground. In most cases, the lab-on-a-chip systems are an arrangement consisting of two main components. Typical lab-on-a-chip systems have a passive fluidic in-use cartridge (also called a test carrier), which contains channels, reaction chambers and upstream reagents, and moreover contains an active instrument, the actuator components and detection and control units. This active instrument is usually tailored to the requirements of the fluidic cartridge. Such instruments are therefore associated with development, production and acquisition at high costs. For this reason, there are efforts to automate (bio-) chemical processes that do without or with minimal instrumentation. Examples include test strips (also called lateral flow test). Such approaches often have the disadvantage that the processes automatable thereby can only comprise a few steps and the sensitivity of these methods is limited. In many (bio) chemical processes (such as synthesis, analysis and purification), centrifuging is an essential part of processing. A centrifugal force generated by the centrifuging becomes either for the transport of liquids from a radially inner process stage to a radially used in the external process stage, or for the purpose of material separation by density differences. Centrifuges are therefore an essential part of laboratories in which (bio-) chemical processes are carried out.
Im Folgenden sollen automatisierte Systeme aufgezeigt werden, welche eine automatisierte Durchführung mehrerer Prozessschritte bei (bio-)chemischen Prozessen ermöglichen. In the following, automated systems will be demonstrated, which allow an automated execution of several process steps in (bio-) chemical processes.
Bereits bekannt sind Pipettierroboter mit integrierter Zentrifuge. Derartige Systeme haben einen Pipettierroboter mit einem Greifer und einer integrierten Zentrifuge, mit dem sich beispielsweise die Aufreinigung von DNA, RNA und Proteinen automatisiert durchführen lässt. Dabei können bei bestimmten Systemen bis zu 12 Proben pro Lauf gleichzeitig auf- gereinigt werden. Pipetting robots with integrated centrifuge are already known. Such systems have a pipetting robot with a gripper and an integrated centrifuge, with which, for example, the purification of DNA, RNA and proteins can be carried out automatically. With certain systems, up to 12 samples per run can be cleaned simultaneously.
Ein Nachteil eines solchen automatisierten Systems für einen Kunden sind die hohen Kosten für den Erwerb des Spezialgeräts, der zusätzliche Platzbedarf im Labor und die erforderliche Einarbeitungszeit des qualifizierten Personals. A disadvantage of such an automated system for a customer is the high cost of acquiring the specialized equipment, the extra space required in the laboratory and the required training time of the qualified personnel.
Andere Spezialgeräte nutzen eine nicht zentrifugale Automatisierungsalternative zur Handhabung von Flüssigkeiten. In solchen sogenannten fluidisch integrierten Systemen können Proben separiert (Nukleinsäureextraktion) und analysiert werden (beispielsweise für eine sogenannte Realtime (Echtzeit) PCR). Zur Durchführung der Tests werden spe- zielle auf das fluidische integrierte Systeme angepasste Gebinde benötigt. Diese Gebinde bzw. Reaktionsgefäße bestehen aus einem flexiblen Schlauch, der durch Septen getrennt ist. In den durch die Septen getrennten Kompartimenten sind die erforderlichen Reagenzien vorgelagert. Das Handhaben der Flüssigkeiten geschieht durch Stößel, die auf den Schlauch drücken und auf diese Weise einerseits als Ventil, andererseits auch als Pumpe fungieren. Other specialized equipment uses a non-centrifugal automation alternative for handling liquids. In such so-called fluidically integrated systems, samples can be separated (nucleic acid extraction) and analyzed (for example for a so-called real-time PCR). To carry out the tests, special packages adapted to the fluidic integrated systems are required. These containers or reaction vessels consist of a flexible tube which is separated by septa. The compartments separated by the septa are preceded by the required reagents. The handling of the liquids is done by plungers, which press on the hose and act in this way on the one hand as a valve, on the other hand as a pump.
Mit diesem automatisierten System können so verschiedene (bio-)chemische Prozesse automatisiert durchgeführt werden, jedoch ist dafür wiederum ein spezialisiertes und teueres Geräte notwendig. Dieses System weist daher dieselben Nachteile wie das zuvor genannte System auf. With this automated system different (bio-) chemical processes can be automated, but in turn a specialized and expensive device is necessary. This system therefore has the same disadvantages as the aforementioned system.
Des Weiteren existieren bereits sogenannte Spezialzentrifugen zur Prozessierung von Flüssigkeiten. Die Schrift US 4190530 (auch veröffentlicht als DE 2912676 AI) zeigt eine speziell entwickelte Zentrifuge mit verschiedenen Auffangbehältern in radialer Anordnung. Die Auffangbehälter sind dabei in verschiedenen Abständen von einer Rotationsachse eines Rotors der Zentrifuge in Schwenkbecherhaltern angeordnet. Die in der Schrift gezeigte Zentrifuge ermöglicht damit die Prozessierung von mehreren Fluiden über verschiedene Pfade von einem Ort näher an der Rotationsachse gelegen zu einem weiteren Ort mit größerem Abstand zu der Rotationsachse. Ein Fluid durchströmt dabei eine Separationssäule in einem ersten radial innen gelegenen Auffangbehälter. An dem radial äußeren Ort befinden sich mehrere Auffangbehälter in welche das Fluid, welches über die Separationssäule geströmt ist, einströmen kann. Das Fluid wird über Beschleunigungskräfte in verschiedenen Drehrichtungen über verschiedene Pfade nach außen geführt. Dadurch kann das Fluid in verschiedene Auffangbehälter gelangen. Mit diesem System können von einer Ausgangskavi- tät an dem radial inneren Ort verschiedene fluidische Pfade in der Zentrifuge realisiert werden. Insbesondere wird das Fluid über Ventile und Leitungen in der Zentrifuge und Düsen in den radial inneren Auffangbehälter eingebracht. Ein Nachteil der Vorrichtung ist dass Fluide verschiedener Ausgangskavitäten nicht über denselben Pfad geführt werden. Des Weiteren muss das Gerät speziell designed (entworfen) und gefertigt werden, was mit hohen Kosten verbunden ist. Furthermore, so-called special centrifuges for the processing of liquids already exist. The document US 4190530 (also published as DE 2912676 AI) shows a specially developed centrifuge with various collecting containers in a radial arrangement. The collecting container are arranged at different distances from a rotational axis of a rotor of the centrifuge in Schwenkbecherhaltern. The centrifuge shown in the document thus allows the processing of several fluids via different paths from a location closer to the axis of rotation located to another location with a greater distance to the axis of rotation. A fluid flows through a separation column in a first radially inner collecting container. At the radially outer location there are a plurality of collecting containers in which the fluid which has flowed over the separation column can flow. The fluid is conducted via acceleration forces in different directions of rotation via different paths to the outside. As a result, the fluid can get into different receptacle. With this system, different fluidic paths in the centrifuge can be realized by an exit cavity at the radially inner location. In particular, the fluid is introduced via valves and lines in the centrifuge and nozzles in the radially inner receptacle. A disadvantage of the device is that fluids of different output cavities are not routed through the same path. Furthermore, the device must be specially designed and manufactured, which is associated with high costs.
Die Schrift US 5045047 zeigt einen Zentrifugenapparat mit einem Rotor mit einem inneren und einem äußeren Ring. An dem inneren Ring sind sogenannte innere Container angeordnet und an dem äußeren Ring sind sogenannte äußere Container angeordnet. Des Weiteren weist der in der Schrift beschriebene Zentrifugenapparat einen Mechanismus zum Verhin- dem, einer durch Zentrifugalkraft erzeugten radialen Ausrichtung der inneren Container, auf. Dies ermöglicht eine teilweise Ausrichtung der inneren Container mit den äußeren Containern, so dass ein Fluid von einem inneren Container aufgrund einer durch eine Rotation des Rotors des Zentrifugenapparats erzeugten Zentrifugalkraft in einen zugehörigen äußeren Container fließen kann. Die Schrift beschreibt diesen Zustand als ausgerichteten Zustand. In einem nicht ausgerichteten Zustand, d. h. wenn die inneren Container gehalten werden, so dass sie sich nicht radial ausrichten können, können die inneren Container ausgelehrt werden. Ein Nachteil dieses gezeigten Zentrifugenapparates ist, dass Fluide aus verschiedenen inneren Containern nicht in einen gemeinsamen äußeren Container geleitet werden können. Insbesondere nachteilig ist, dass der Zentrifugenapparat, wie auch bereits im Vorherigen beschriebenen, ein Spezialgerät ist, welches nur einen begrenzten Einsatzbereich hat und mit sehr hohen Kosten verbunden ist. Die Schrift US 5087369 (auch veröffentlicht als DE 68923835 T2) beschreibt ein Verfahren zum Trennen und Zurückgewinnen von Proteinen, die in Flüssigkeiten anwesend sind, durch eine Drehsäule. Basierend auf einer Drehung einer Kolonne wird das Fluid von einem inneren Zylinder in einen äußeren Zylinderraum geleitet. Nachteilig ist auch hier, dass Fluide von verschiedenen Ausgangskavitäten nicht in eine gemeinsame Endkavität geleitet werden können. The document US 5045047 shows a centrifuge apparatus with a rotor with an inner and an outer ring. On the inner ring so-called inner container are arranged and on the outer ring so-called outer container are arranged. Furthermore, the centrifuge apparatus described in the document has a mechanism for preventing centrifugally generated radial alignment of the inner containers. This allows partial alignment of the inner containers with the outer containers so that fluid from an inner container can flow into an associated outer container due to centrifugal force generated by rotation of the rotor of the centrifuge apparatus. The script describes this condition as aligned. In an unoriented state, ie, when the inner containers are held so that they can not radially align, the inner containers can be unloaded. A disadvantage of this centrifuge apparatus shown is that fluids from different inner containers can not be routed into a common outer container. A particular disadvantage is that the centrifuge apparatus, as already described above, is a special device, which has only a limited field of application and is associated with very high costs. The document US 5087369 (also published as DE 68923835 T2) describes a method for separating and recovering proteins present in liquids by a rotating column. Based on a rotation of a column, the fluid is directed from an inner cylinder to an outer cylinder space. Another disadvantage here is that fluids from different outlet cavities can not be directed into a common end cavity.
Ein wesentlicher Nachteil automatisierter Systeme sind insbesondere die hohen zusätzlichen Fixkosten, die mit der Anschaffung von Spezialgeräten verbunden sind. Die Folge ist ein erschwerter Markteintritt für derartige Systeme. A major disadvantage of automated systems are in particular the high additional fixed costs associated with the purchase of special equipment. The result is a more difficult market entry for such systems.
Ein Alternative zur automatisierten Handhabung von Flüssigkeiten um chemische und (bio-)chemische Prozesse durchzuführen, ist eine manuelle Handhabung der Flüssigkeiten. Nachteile der manuellen Handhabung sind die sehr vielen einzelnen, vom Fachpersonal durchzuführenden und extrem zeitaufwendigen Arbeitsschritte, wie sie beispielsweise bei einer DNA-Extraktion anfallen. Des Weiteren ist die Gefahr der Kreuzkontamination der gehandhabten Flüssigkeiten stets gegeben. An alternative to the automated handling of liquids to perform chemical and (bio) chemical processes is manual handling of the liquids. Disadvantages of manual handling are the very many individual, to be carried out by professionals and extremely time-consuming steps, such as those incurred in a DNA extraction. Furthermore, the risk of cross-contamination of the handled liquids is always given.
Zusammenfassung der Erfindung Summary of the invention
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Konzept zu schaffen, welches eine kostengünstigere automatisierte Handhabung von Flüssigkeiten, insbesondere in (bio-)chemischen Prozessen ermöglicht. It is an object of the present invention to provide a concept which enables a more cost-effective automated handling of liquids, especially in (bio-) chemical processes.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1, eine Zentrifuge gemäß Anspruch 22, ein Verfahren gemäß Anspruch 23 und ein Verfahren gemäß Anspruch 24. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schaffen eine Vorrichtung zum Einsetzen in einen Rotor einer Zentrifuge. Die Vorrichtung weist mindestens zwei übereinander gestapelte Körper und ein Gehäuse auf. Das Gehäuse ist ausgebildet, um in eine Halterung des Rotors der Zentrifuge eingesetzt zu werden. Die mindestens zwei Körper sind in dem Gehäuse in einer Stapelrichtung so angeordnet, dass bei einer bestimmungsgemäßen Auf- nähme der Vorrichtung in dem Rotor der Zentrifuge und bei einer Rotation des Rotors ein Abstand eines der mindestens zwei Körper zu einer Rotationsachse des Rotors geringer ist, als ein Abstand eines anderen der mindestens zwei Körper zu der Rotationsachse des Rotors. Ein erster der mindestens zwei Körper weist dabei zumindest eine erste und eine zweite Kavität auf und ein zweiter der mindestens zwei Körper weist dabei zumindest eine erste Kavität auf. Die mindestens zwei Körper sind in dem Gehäuse beweglich zueinander angeordnet, um ansprechend auf eine Rotation des Rotors, in einer ersten Phase, die erste Kavität des ersten Körpers mit der ersten Kavität des zweiten Körpers fluidisch zu kop- peln, und, in einer zweiten Phase, die zweite Kavität des ersten Körpers mit der ersten Kavität des zweiten Körpers fluidisch zu koppeln. This object is achieved by an apparatus according to claim 1, a centrifuge according to claim 22, a method according to claim 23 and a method according to claim 24. Embodiments of the present invention provide an apparatus for insertion into a rotor of a centrifuge. The device has at least two superimposed bodies and a housing. The housing is designed to be inserted into a holder of the rotor of the centrifuge. The at least two bodies are arranged in the housing in a stacking direction such that, when the device is properly accommodated in the rotor of the centrifuge and when the rotor rotates, a distance of one of the at least two bodies from an axis of rotation of the rotor is less than a distance of another of the at least two bodies to the axis of rotation of the rotor. A first of the at least two bodies has at least a first and a second cavity on and a second of the at least two body has at least a first cavity. The at least two bodies are movably disposed within the housing to fluidly couple the first cavity of the first body to the first cavity of the second body in response to rotation of the rotor, in a first phase, and in a second phase to fluidly couple the second cavity of the first body to the first cavity of the second body.
Es ist ein Kerngedanke der vorliegenden Erfindung, das ein verbessertes Konzept zur automatisierten Handhabung von Flüssigkeiten, beispielsweise in (bio-)chemischen Prozes- sen geschaffen werden kann, wenn zur automatischen Prozessierung der Flüssigkeiten kein Spezialgerät verwendet werden muss, sondern ein Standardlaborgerät, wie beispielsweise eine Standardzentrifuge, welche typischerweise Bestandteil eines (bio-)chemischen Labors ist, verwendet werden kann, und die Prozessierung innerhalb der Zentrifuge, gesteuert durch eine Rotation des Rotors der Zentrifuge, automatisiert erfolgt. Da eine solche Zentri- fuge integraler Bestandteil fast jedes Labors ist, fallen im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik aufgezeigten Spezialgeräten keine zusätzlichen Fixkosten für die Anschaffung eines Spezialgeräts an. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind so ausgebildet, dass sie sich in einer Halterung eines Rotors, beispielsweise in einem Schwenkbecherhalter des Rotors einsetzen lassen. It is a core idea of the present invention that an improved concept for the automated handling of liquids, for example in (bio-) chemical processes can be created, if for the automatic processing of the liquids no special equipment has to be used, but a standard laboratory equipment, such as a standard centrifuge, which is typically part of a (bio) chemical laboratory, can be used, and the processing inside the centrifuge, controlled by a rotation of the rotor of the centrifuge, is automated. Since such a centrifuge is an integral part of almost every laboratory, there are no additional fixed costs for the acquisition of a special device, in contrast to the special devices shown in the prior art. Embodiments of the present invention are designed so that they can be used in a holder of a rotor, for example in a swivel cup holder of the rotor.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ermöglichen damit beispielsweise eine Prozessierung verschiedener Fluide in einer geschlossenen Vorrichtung (beispielsweise einem Gebinde), wobei die verschiedenen Fluide bereits in der Vorrichtung vorgelagert sein können (z. B. in der ersten Kavität und in der zweiten Kavität des ersten Körpers). In einer ersten Phase kann ein Fluid aus der ersten Kavität des ersten Körpers basierend auf einer durch den Rotor der Zentrifuge erzeugten Zentrifugalkraft in die erste Kavität des zweiten Körpers (aufgrund der fluidischen Kopplung der ersten Kavität des ersten Körpers mit der ersten Kavität des zweiten Körpers) fließen. In einer zweiten Phase, in welcher die zweite Kavität des ersten Körpers mit der ersten Kavität des zweiten Körpers fluidisch verbunden ist, kann dann ein Fluid aus der zweiten Kavität des ersten Körpers aufgrund der durch die Rotation des Rotors erzeugten Zentrifugalkraft, in die erste Kavität des zweiten Körpers fließen. Die Vorrichtung kann während dieses Prozesses in der Zentrifuge verbleiben und insbesondere ist keine Interaktion mit einem Anwender nötig. Ausfuhrungsbeispiele ermöglichen damit einen Automatisierungsprozess zum Handhaben von Flüssigkeiten, der nicht auf die Anschaffung teurer Spezialgeräte angewiesen ist, sondern mit einem in typischen (bio-)chemischen Labors verfügbaren Standardgerät durch- führbar ist. Ein besonders weit verbreitetes Standardgerät, das auch zur manuellen Prozessierung vieler Prozesse genutzt wird, ist die Laborzentrifuge. By way of example, exemplary embodiments of the present invention make it possible to process different fluids in a closed device (for example a container), wherein the various fluids may already be upstream of the device (eg in the first cavity and in the second cavity of the first body). , In a first phase, a fluid from the first cavity of the first body based on a centrifugal force generated by the rotor of the centrifuge in the first cavity of the second body (due to the fluidic coupling of the first cavity of the first body with the first cavity of the second body) flow. In a second phase, in which the second cavity of the first body is fluidically connected to the first cavity of the second body, then a fluid from the second cavity of the first body due to the centrifugal force generated by the rotation of the rotor, in the first cavity of second body flow. The device may remain in the centrifuge during this process, and in particular, no interaction with a user is necessary. Exemplary embodiments thus make possible an automation process for handling liquids, which does not depend on the acquisition of expensive special appliances, but with a standard appliance available in typical (bio) chemical laboratories. is feasible. A particularly widespread standard device, which is also used for the manual processing of many processes, is the laboratory centrifuge.
Ausführungsbeispiele der Erfindung können damit zur automatisierten Handhabung von Flüssigkeiten in einer Laborzentrifuge genutzt werden, mit dem Ziel chemische und (biochemische Prozesse, wie z. B. eine DNA-Extraktion, zu automatisieren. Embodiments of the invention can thus be used for the automated handling of liquids in a laboratory centrifuge, with the aim of automating chemical and (biochemical processes, such as, for example, DNA extraction.
Im Gegensatz zu den bereits bekannten Spezialgeräten weisen Ausführungsbeispiele keine signifikanten Fixkosten auf, sondern können in ihrer Art im Wesentlichen mit den ohnehin zur Durchführung von Laborprotokollen verwendeten Kunststoffeinwegartikeln vergleichbar sein. In contrast to the already known special devices, embodiments have no significant fixed costs, but may be comparable in their kind substantially with the plastic disposable articles used anyway for carrying out laboratory protocols.
Darüber hinaus ist eine Interaktion des Bedieners mit der Vorrichtung auf ein absolutes Minimum beschränkt, was dazu führt, dass zur Verwendung der Vorrichtung nicht not- wendigerweise Fachpersonal erforderlich ist. In addition, operator interaction with the device is kept to an absolute minimum, with the result that specialist personnel are not necessarily required to use the device.
Gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung können erforderliche Prozesshilfsmittel, wie z. B. Reaktionsgefäße, Reagenzien oder Festphasen bereits Bestandteil der Vorrichtung (beispielsweise innerhalb der Kavitäten der Vorrichtung) sein. According to embodiments of the present invention, required processing aids, such as. B. Reaction vessels, reagents or solid phases already part of the device (for example, within the cavities of the device) be.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ermöglichen damit eine automatisierte Durchführung von Prozessen wie DNA-Extraktion, Immunoassay oder die Synthese von Radiopharmaka, in einer Zentrifuge, beispielsweise einer Laborzentrifuge. Gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung, kann sich bei einem Übergang von der ersten Phase in die zweite Phase eine Position der beiden Körper zueinander verändern. Eine Position des ersten Körpers bezüglich des zweiten Körpers ist in der ersten Phase unterschiedlich zu einer Position des ersten Körpers bezüglich des zweiten Körpers in der zweiten Phase. In der ersten Phase ist damit die erste Kavität des ersten Körpers mit der ersten Kavität des zweiten Körpers gekoppelt und in der zweiten Phase ist die zweite Kavität des ersten Körpers mit der ersten Kavität des zweiten Körpers gekoppelt. Der Übergang von der ersten Phase in die zweite Phase kann dabei ansprechend auf eine Veränderung der Winkelgeschwindigkeit des Rotors bezüglich einer Winkelgeschwindigkeit des Rotors in der ersten Phase erfolgen. Ausführungsbeispiele ermöglichen damit ein fluidisches Koppeln verschiedener Kavitäten innerhalb der Vorrichtung, basierend auf einer Winkelgeschwindigkeit, also einer Rotationsgeschwindigkeit des Rotors einer Zentrifuge. Mit anderen Worten kann eine fluidische Kopplung der Kavitäten von einem Zentrifugationsprotokoll der Zentrifuge initiiert werden. Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann der Übergang von der ersten Phase in die zweite Phase ohne einen Wechsel der Drehrichtung des Rotors der Zentrifuge erfolgen. Bei dem Übergang von der ersten Phase in die zweite Phase kann außerdem ein Betrag der Winkelgeschwindigkeit des Rotors stets größer Null sein. Mit anderen Worten können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung auch in Zentrifugen angewendet werden, in welchen nur eine Bewegung in eine vorgegebene Richtung möglich ist. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung stellen damit keine höheren Anforderungen an eine Zentrifuge, als dies bereits bekannte (manuelle) Prozessierungsverfahren tun. Embodiments of the present invention thus enable an automated implementation of processes such as DNA extraction, immunoassay or the synthesis of radiopharmaceuticals in a centrifuge, for example a laboratory centrifuge. According to some embodiments of the present invention, a transition of the first phase to the second phase may change a position of the two bodies relative to each other. A position of the first body with respect to the second body is different in the first phase from a position of the first body with respect to the second body in the second phase. In the first phase, the first cavity of the first body is thus coupled to the first cavity of the second body, and in the second phase, the second cavity of the first body is coupled to the first cavity of the second body. The transition from the first phase to the second phase may be effected in response to a change in the angular velocity of the rotor with respect to an angular velocity of the rotor in the first phase. Embodiments thus enable a fluidic coupling of different cavities within the device, based on an angular velocity, that is to say a rotational speed of the rotor of a centrifuge. In other words, a fluidic coupling of the cavities can be initiated by a centrifugation protocol of the centrifuge. According to some embodiments, the transition from the first phase to the second phase may occur without a change in the direction of rotation of the rotor of the centrifuge. Moreover, in the transition from the first phase to the second phase, an amount of the angular velocity of the rotor may always be greater than zero. In other words, embodiments of the present invention can also be applied in centrifuges in which only a movement in a predetermined direction is possible. Embodiments of the present invention thus make no higher demands on a centrifuge than do already known (manual) processing methods.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung können die Körper zylindrische Körper sein, wobei jeder der Körper eine Deckseite und eine in Stapelrichtung gegenüberliegende Grundseite aufweist. Eine Grundseite des ersten Körpers kann bei gegenüberliegend einer Deckseite des zweiten Körpers angeordnet sein. Die erste und die zweite Kavität des ersten Körpers können an die Grundseite des ersten Körpers angrenzen und die erste Kavität des zweiten Körpers kann an die Deckseite des zweiten Körpers angrenzen. Die Vorrichtung kann dabei so ausgebildet sein, dass sich einer der beiden Körper (beispielsweise der zweite Körper) bezüglich des anderen Körpers (beispielsweise bezüglich des ersten Körpers) um eine in Stapelrichtung verlaufende Rotationsachse der beiden Körper verdreht. In anderen Worten kann in der ersten Phase der zweite Körper in einer ersten Position bezüglich des ersten Körpers angeordnet sein, und in der zweiten Phase kann der zweite Körper in einer bezüglich der ersten Position verdrehten Position bezüglich des ersten Körpers angeordnet sein. Ferner kann das Gehäuse zumindest in einem Bereich einen kreisrunden Querschnitt aufweisen, so dass es beispielsweise in seiner äußeren Form einem Standardzentrifugenröhrchen entspricht. Ein Volumen eines solchen Stan- dardzentrifugenröhrchens kann beispielsweise 2ml, 12- 18ml, 50ml oder 500ml betragen. According to some embodiments of the present invention, the bodies may be cylindrical bodies, each of the bodies having a top side and a bottom side opposite in the stacking direction. A base side of the first body may be disposed opposite to a top side of the second body. The first and second cavities of the first body may adjoin the base of the first body and the first cavity of the second body may be adjacent to the top of the second body. The device can be designed such that one of the two bodies (for example, the second body) with respect to the other body (for example with respect to the first body) rotates about an axis of rotation of the two bodies extending in the stacking direction. In other words, in the first phase, the second body may be disposed in a first position with respect to the first body, and in the second phase, the second body may be disposed in a position rotated with respect to the first position with respect to the first body. Furthermore, the housing may have a circular cross-section, at least in one area, so that it corresponds, for example, in its outer shape to a standard centrifuge tube. A volume of such a standard centrifuge tube may be, for example, 2 ml, 12-18 ml, 50 ml or 500 ml.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen können die Kavitäten (beispielsweise die erste und die zweite Kavität des ersten Körpers) Verschlussmittel aufweisen, wobei die Vorrichtung ausgebildet sein kann, um in der ersten Phase ein Verschlussmittel der ersten Kavität des ersten Körpers zu öffnen, und um in der zweiten Phase ein Verschlussmittel der zweiten Kavität des ersten Körpers zu öffnen. Ausfuhrungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ermöglichen damit beispielsweise ein Vorlagern bestimmter Reagenzien in den Kavitäten, welche in einer Phase, in der die Reagenzien benötigt werden, geöffnet werden. Genau wie eine Kopplung der verschiedenen Kavitäten ansprechend auf eine Rotation des Rotors erfolgt, so kann auch eine Öffnung der Verschlussmittel der Kavitäten ansprechend auf eine Rotation des Rotors erfolgen. Gemäß einigen Ausfuhrungsbeispielen können die Verschlussmittel beispielsweise Membranen sein, und der zweite Körper kann beispielsweise an seiner Deckseite mindestens einen Dorn aufweisen, welcher ausgebildet ist, um wenigstens eine der Membranen, ansprechend auf eine Rotation des Rotors, aufzustechen. According to further embodiments, the cavities (for example, the first and the second cavity of the first body) may comprise closure means, wherein the apparatus may be configured to open a closure means of the first cavity of the first body in the first phase, and in the second phase to open a closure means of the second cavity of the first body. Exemplary embodiments of the present invention thus make it possible, for example, to precopper certain reagents in the cavities which are opened in a phase in which the reagents are required. Just as a coupling of the various cavities takes place in response to a rotation of the rotor, an opening of the closure means of the cavities can also take place in response to a rotation of the rotor. For example, according to some embodiments, the closure means may be membranes, and the second body may, for example, have on its cover side at least one mandrel which is designed to puncture at least one of the membranes in response to rotation of the rotor.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann ein Abstand der beiden Körper zueinander variabel sein, so dass beispielsweise bei einem Übergang von der ersten Phase in die zweite Phase ein Abstand der beiden Körper größer ist, als ein Abstand der beiden Körper zueinander in der ersten Phase und in der zweiten Phase. Beispielsweise kann eine Verände- rung des Abstandes der beiden Körper zueinander genutzt werden, um Verschlussmittel der Kavitäten zu öffnen oder um bei dem Übergang von der ersten Phase in die zweite Phase die Körper zueinander verschieben zu können, aber darüber hinaus in der ersten Phase und in der zweiten Phase eine dichte fluidische Kopplung der Kavitäten der beiden Körper zu ermöglichen. According to further embodiments, a distance of the two bodies to each other can be variable, so that, for example, in a transition from the first phase to the second phase, a distance of the two bodies is greater than a distance of the two bodies to each other in the first phase and in the second Phase. For example, a change in the distance between the two bodies can be used to open closure means of the cavities or to be able to move the bodies to each other in the transition from the first phase to the second phase, but also in the first phase and in the second phase to allow a dense fluidic coupling of the cavities of the two bodies.
Gemäß einigen Ausfiihrungsbeispielen kann das Gehäuse mindestens zwei voneinander separierbare Gehäuseteile aufweisen, so dass bei einer Separation der mindestens zwei Gehäuseteile mindestens einer der mindestens zwei Körper aus der Vorrichtung entnehmbar ist. So kann beispielsweise nach einem Abschluss der automatisierten Prozessierung der Flüssigkeiten die Vorrichtung aus der Zentrifuge entnommen werden, und dann durch Separieren der beiden Gehäuseteile des Gehäuses einer der beiden Körper aus dem Gehäuse entnommen werden, beispielsweise der zweite Körper, mit einem, sich in einer Kavität des zweiten Körpers befindlichen, Eluat, welches zu einer Weiterverwendung benötigt wird. According to some exemplary embodiments, the housing may have at least two housing parts that can be separated from one another, such that at least one of the at least two body can be removed from the device when the at least two housing parts are separated. Thus, for example, after completion of the automated processing of the liquids, the device can be removed from the centrifuge, and then removed by separating the two housing parts of the housing one of the two bodies from the housing, for example, the second body, with a, in a cavity the second body, eluate, which is needed for further use.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung können die mindestens zwei Körper als Mikrotiterplatten ausgestaltet sein, d. h. als Platten mit einem Feld von Kanälen oder Kavitäten. Die Platten sind dabei verschiebbar zueinander. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden detailliert anhand der beiliegenden Figuren beschrieben. Es zeigen: According to some embodiments of the present invention, the at least two bodies may be configured as microtiter plates, i. H. as plates with a field of channels or cavities. The plates are displaceable to each other. Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. Show it:
Fig. la eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in einer ersten Phase; 1a is a schematic representation of a device according to an embodiment of the present invention in a first phase;
Fig. lb eine schematische Darstellung der Vorrichtung aus Fig. la in einer zweiten Phase; eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einem Ausfuhrungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; schematische Darstellungen von verschiedenen Verschlussmitteln, wie sie bei Vorrichtungen gemäß Ausführungsbeispielen in der vorliegenden Erfindung zum Verschluss von Kavitäten vorkommen können; schematische Darstellungen von verschiedenen Einsätzen, wie sie in Kavitäten von Körpern von Vorrichtungen gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung vorkommen können; schematische Darstellungen von verschiedenen Eluatsammelbehäl- tern, wie sie bei Vorrichtungen gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung vorkommen können; eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einem Ausfuhrungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einem Ausfuhrungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; schematische Darstellungen von einzelnen Bestandteilen der Vorrichtung aus Fig. 7; schematische Darstellungen zur Erläuterung eines Kugelschreiberprinzips, wie es bei einer Vorrichtung gemäß einem AusfÜhrungsbei- spiel der vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommen kann; ein Diagramm zwischen Zeit- und Winkelgeschwindigkeit eines Rotors einer Zentrifuge; schematische Darstellungen von zwei Körpern einer Vorrichtung gemäß einem Ausfuhrungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, in Abhängigkeit von der in Fig. 10 gezeigten Winkelgeschwindigkeit eines Rotors über eine Zeit; schematische Darstellungen zur Erläuterung eines Ratschenprinzips und eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit dem Ratschenprinzip; ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausfuhrungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; ein Diagramm zwischen Zeit- und Winkelgeschwindigkeit eines Rotors einer Zentrifuge bei einem Verfahrens zum fluidischen Koppeln mehrerer Kavitäten gemäß einem Ausfuhrungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; schematische Darstellungen von Körpern einer Vorrichtung gemäß einem Ausfuhrungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wie sie bei einer Durchführung des Verfahrens aus Fig. 14 auftreten; und eine schematische Darstellung einer möglichen Ausgestaltung einer Säule, welche in einer Kavität eines Körpers einer Vorrichtung gemäß einem Ausfuhrungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgebildet sein kann. FIG. 1b shows a schematic representation of the device from FIG. 1a in a second phase; FIG. a schematic representation of a device according to an exemplary embodiment of the present invention; schematic representations of various closure means, as may occur in devices according to embodiments of the present invention for the closure of cavities; schematic representations of various inserts as may occur in cavities of bodies of devices according to embodiments of the present invention; schematic representations of various Eluatsammelbehäl- tern, as may occur in devices according to embodiments of the present invention; a schematic representation of a device according to an exemplary embodiment of the present invention; a schematic representation of a device according to an exemplary embodiment of the present invention; schematic representations of individual components of the device of Fig. 7; schematic representations for explaining a ballpoint pen principle, as it can be used in a device according to an embodiment of the present invention; a diagram between time and angular velocity of a rotor of a centrifuge; schematic representations of two bodies of a device according to an embodiment of the present invention, in dependence on the angular velocity of a rotor shown in Figure 10 over a time. schematic representations for explaining a ratchet principle and a schematic representation of a device according to an embodiment of the present invention with the ratchet principle; a flowchart of a method according to an exemplary embodiment of the present invention; a diagram between time and angular velocity of a rotor of a centrifuge in a method for fluidly coupling a plurality of cavities according to an exemplary embodiment of the present invention; schematic representations of bodies of a device according to an embodiment of the present invention, as they occur in carrying out the method of Fig. 14; and a schematic representation of a possible embodiment of a column, which can be formed in a cavity of a body of a device according to an exemplary embodiment of the present invention.
Detaillierte Beschreibung von Ausf hrungsbeispielen Detailed description of exemplary embodiments
Bevor im Folgenden die vorliegende Erfindung anhand der Figuren näher erläutert wird, wird daraufhingewiesen, dass die gleichen Elemente oder funktionell gleichen Elemente in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind und dass eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente weggelassen wird. Eine Beschreibung von Elementen mit glei- chen Bezugszeichen ist daher gegenseitig austauschbar und/oder in den verschiedenen Ausführungsbeispielen aufeinander anwendbar. Before the present invention is explained in more detail below with reference to the figures, it is pointed out that the same elements or functionally identical elements in the figures are given the same reference numerals and that a repeated description of these elements is omitted. A description of elements with the same reference numerals is therefore interchangeable and / or applicable to each other in the various embodiments.
Die Fig. la und lb zeigen eine Vorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in zwei verschiedenen Phasen der Vorrichtung 100. Die Vorrich- hing 100 zum Einsetzen in einen Rotor einer Zentrifuge weist zwei übereinander gestapelte voneinander separierbare Körper 110, 120 auf. Darüber hinaus weist die Vorrichtung 100 ein Gehäuse 130 auf, welches ausgebildet ist, um in einer Halterung des Rotors der Zentrifuge eingesetzt zu werden. Die zwei Körper 110, 120 sind in dem Gehäuse 130 in einer Stapelrichtung so angeordnet, dass bei einer bestimmungsgemäßen Aufnahme der Vorrichtung 100 in dem Rotor der Zentrifuge, und bei einer Rotation des Rotors ein Abstand eines der zwei Körper 110, 120 zu einer Rotationsachse 140 des Rotors geringer ist, als ein Abstand 12 eines anderen der zwei Körper 110, 120 zu der Rotationsachse 140 des Rotors. Ein erster Körper 110 der zwei Körper 110, 120 weist eine erste Kavität 150a und eine zweite Kavität 150b auf. Ein zweiter Körper 120 der zwei Körper 110, 120 weist eine erste Kavität 160a auf. Die zwei Körper 110, 120 sind in dem Gehäuse 130 beweglich zueinander angeordnet, um ansprechend auf eine Rotation des Rotors in einer ersten Phase die erste Kavität 150a des ersten Körpers 110 mit der ersten Kavität 160a des zweiten Körpers 120 fluidisch zu koppeln, und in einer zweiten Phase die zweite Kavität 150b des ersten Körpers 110 mit der ersten Kavität 160a des zweiten Körpers 120 fluidisch zu koppeln. FIGS. 1 a and 1 b show a device 100 according to an exemplary embodiment of the present invention in two different phases of the device 100. The device 100 for insertion into a rotor of a centrifuge has two bodies 110, 120 stacked one above the other. In addition, the device 100 comprises a housing 130, which is designed to be inserted in a holder of the rotor of the centrifuge. The two bodies 110, 120 are in the housing 130 in a Stacking arranged so that when a proper recording of the device 100 in the rotor of the centrifuge, and with a rotation of the rotor, a distance of one of the two bodies 110, 120 to a rotation axis 140 of the rotor is less than a distance 1 2 of another of two bodies 110, 120 to the axis of rotation 140 of the rotor. A first body 110 of the two bodies 110, 120 has a first cavity 150a and a second cavity 150b. A second body 120 of the two bodies 110, 120 has a first cavity 160a. The two bodies 110, 120 are movably disposed in the housing 130 to fluidly couple the first cavity 150a of the first body 110 with the first cavity 160a of the second body 120 in response to rotation of the rotor in a first phase second phase, to fluidically couple the second cavity 150b of the first body 110 with the first cavity 160a of the second body 120.
Bei der in den Fig. la und lb gezeigten Vorrichtung 100 ist bei einer Rotation des Rotors der erste Körper 110 mit dem Abstand näher an der Rotationsachse 140 des Rotors an- geordnet, als der zweite Körper 120 mit dem Abstand 12. In the case of the device 100 shown in FIGS. 1 a and 1 b, during a rotation of the rotor, the first body 110 is arranged closer to the rotational axis 140 of the rotor than the second body 120 with the distance 1 2 .
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen ist es aber auch möglich, dass die beiden Körper 110 und 120 so in dem Gehäuse 130 angeordnet sind, dass der Abstand 12 des zweiten Körpers 120 zu der Rotationsachse 140 bei der Rotation des Rotors geringer ist, als der Abstand des Körpers 110 zu der Rotationsachse 140 des Rotors 140. According to further embodiments, it is also possible that the two bodies 110 and 120 are arranged in the housing 130, that the distance 1 2 of the second body 120 to the rotation axis 140 during the rotation of the rotor is less than the distance of the body 110 to the rotation axis 140 of the rotor 140.
Die Vorrichtung 100 ist in Fig. la in der ersten Phase, d. h. die erste Kavität 150a des ersten Körpers 110 ist fluidisch mit der ersten Kavität 160a des zweiten Körpers 120 gekoppelt. Ein Fluid, beispielsweise eine Reagenzie, welche sich in der ersten Kavität 150a des ersten Körpers 110 befindet, kann basierend auf einer durch die Rotation des Rotors um die Rotationsachse 140 erzeugte Zentrifugalkraft von der ersten Kavität 150a des ersten Körpers 110 in die erste Kavität 160a des zweiten Körpers 120 fließen. The device 100 is shown in FIG. 1a in the first phase, i. H. the first cavity 150 a of the first body 110 is fluidically coupled to the first cavity 160 a of the second body 120. A fluid, such as a reagent, located in the first cavity 150a of the first body 110 may be moved from the first cavity 150a of the first body 110 into the first cavity 160a of the first cavity 110, based on a centrifugal force generated by the rotation of the rotor about the rotation axis 140 second body 120 flow.
In Fig. lb ist die Vorrichtung 100 in der zweiten Phase, d. h. die zweite Kavität 150b des ersten Körpers 110 ist mit der ersten Kavität 160a des zweiten Körpers 120 gekoppelt. Ein sich in der zweiten Kavität befindliches Fluid, beispielsweise eine Reagenz, kann damit basierend auf einer durch die Rotation des Rotors um die Rotationsachse 140 erzeugten Zentrifugalkraft, von der zweiten Kavität 150b des ersten Körpers 110 in die erste Kavität 160a des zweiten Körpers 120 fließen. In Fig. 1b, the device 100 is in the second phase, i. H. the second cavity 150b of the first body 110 is coupled to the first cavity 160a of the second body 120. A fluid, for example a reagent, located in the second cavity can thus flow from the second cavity 150b of the first body 110 into the first cavity 160a of the second body 120, based on a centrifugal force generated by the rotation of the rotor about the rotation axis 140.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann die erste Kavität 160a des zweiten Körpers 120 eine Mischvorrichtung aufweisen, welche ausgebildet ist, um ein in der ersten Phase von der ersten Kavität 150a des ersten Körpers 110 in die erste Kavität 160a des zweiten Körpers 120 eingeflossenes Fluid mit einem in der zweiten Phase von der zweiten Kavität 150b des ersten Körpers 110 in die erste Kavität 160a des zweiten Körpers 120 eingeflossenem Fluid zu vermischen. Insbesondere kann die Mischvorrichtung ausgebildet sein, um die beiden Fluide ansprechend auf die Rotation des Rotors miteinander zu vermischen. In some embodiments, the first cavity 160a of the second body 120 may include a mixing device configured to move from the first cavity 150a of the first body 110 into the first cavity 160a of the second one in the first phase Body 120 fluid having a merged in the second phase of the second cavity 150 b of the first body 110 in the first cavity 160 a of the second body 120 fluid to mix. In particular, the mixing device may be configured to mix the two fluids in response to the rotation of the rotor.
Gemäß weiteren Ausfuhrungsbeispielen kann in der ersten Kavität 160a des zweiten Körpers 120 eine weitere Reagenzie vorgelagert sein, welche basierend auf einem Prozessie- rungsprotokoll zuerst mit dem Fluid aus der ersten Kavität 150a des ersten Körpers 110 und danach mit dem Fluid aus der zweiten Kavität 150b des ersten Körpers 110 in Berüh- rung kommen soll. According to further embodiments, in the first cavity 160a of the second body 120, a further reagent may be upstream, which based on a processing protocol first with the fluid from the first cavity 150a of the first body 110 and then with the fluid from the second cavity 150b of first body 110 should come into contact.
Ausfuhrungsbeispiele ermöglichen damit eine automatisierte Prozessierung von Flüssigkeiten, beispielsweise für (bio-)chemische, chemische oder biologische Prozesse, in einer Standardlaborzentrifuge, ohne während der Prozessierung die Vorrichtung 100 aus der Zentrifuge entnehmen zu müssen. Exemplary embodiments thus enable automated processing of liquids, for example for (bio) chemical, chemical or biological processes, in a standard laboratory centrifuge without having to remove the device 100 from the centrifuge during processing.
Die beiden in dem Gehäuse 130 zueinander beweglich angeordneten Körper 110, 120 können gemäß einigen Ausfuhrungsbeispielen verschiebbar (beispielsweise translatorisch verschiebbar) zueinander angeordnet sein oder gemäß einigen weiteren Ausfuhrungsbeispie- len drehbar zueinander angeordnet sein. The two mutually movably arranged in the housing 130 body 110, 120 may be arranged according to some embodiments displaceable (for example, translationally displaceable) to each other or len according to some other Ausfuhrungsbeispie- be arranged rotatable to each other.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann sich bei einem Übergang von der ersten Phase in die zweite Phase eine Position der beiden Körper 110, 120 zueinander verändern, so dass eine Position des ersten Körpers 110 bezüglich des zweiten Körpers 120 in der ersten Phase unterschiedlich zu einer Position des ersten Körpers 110 bezüglich des zweiten Körpers 120 in der zweiten Phase ist. Ferner kann die Vorrichtung 100 ausgebildet sein, so dass der Übergang von der ersten Phase in die zweite Phase ansprechend auf eine Veränderung der Winkelgeschwindigkeit des Rotors bezüglich einer Winkelgeschwindigkeit des Rotors in der ersten Phase erfolgt. Mit anderen Worten kann der Rotor in der ersten Phase eine gegebene Winkelgeschwindigkeit aufweisen, um ein sich in der ersten Kavität 150a des ersten Körpers 110 befindliches Fluid in die erste Kavität 160a des zweiten Körpers 120 fließen zu lassen. Daraufhin kann eine Winkelgeschwindigkeit des Rotors verändert werden, beispielsweise so, dass sich der zweite Körper 120 bezüglich des ersten Körpers 110 verschiebt oder verdreht. Die Vorrichtung 100 kann dazu beispielsweise eine Aktuati- onsmechanik aufweisen, welche basierend auf einer durch die Rotation des Rotors erzeugte Zentrifugalkraft eine Position der beiden Körper 110, 120 zueinander verändert. Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann der Übergang von der ersten Phase in die zweite Phase ohne einen Wechsel der Drehrichtung des Rotors zur Zentrifuge erfolgen, und so dass bei dem Übergang von der ersten Phase in die zweite Phase ein Betrag der Winkelgeschwindigkeit des Rotors stets größer Null ist. Mit anderen Worten kann gemäß einigen Ausführungsbeispielen die Zentrifuge nicht angehalten werden, um die Vorrichtung 100 in die zweite Phase zu bringen. Im Gegensatz dazu wird bei bekannten händischen Verfahren, beispielsweise ein erstes Fluid in einen Zentrifugenbecher gegeben, dieses in der Zentrifuge zentrifugiert und danach die Zentrifuge angehalten, um ein zweites Fluid in diesen Zentrifugenbecher zu geben, um dieses zusammen mit dem ersten Fluid in der Zentrifuge zu zentrifugieren. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ermöglichen damit eine einfachere Handhabung bei der Prozessierung von verschiedenen Flüssigkeiten gegenüber manuellen Verfahren. According to some embodiments, in a transition from the first phase to the second phase, a position of the two bodies 110, 120 to each other may change so that a position of the first body 110 relative to the second body 120 in the first phase is different from a position of the first Body 110 is relative to the second body 120 in the second phase. Further, the device 100 may be configured to transition from the first phase to the second phase in response to a change in the angular velocity of the rotor with respect to an angular velocity of the rotor in the first phase. In other words, in the first phase, the rotor may have a given angular velocity to allow a fluid in the first cavity 150 a of the first body 110 to flow into the first cavity 160 a of the second body 120. Then, an angular velocity of the rotor may be changed, for example, such that the second body 120 shifts or twists with respect to the first body 110. The device 100 may, for example, have an actuation mechanism which, based on a centrifugal force generated by the rotation of the rotor, alters a position of the two bodies 110, 120 relative to one another. According to some embodiments, the transition from the first phase to the second phase may occur without a change in the direction of rotation of the rotor to the centrifuge, and so that in the transition from the first phase to the second phase, an amount of the angular velocity of the rotor is always greater than zero. In other words, according to some embodiments, the centrifuge can not be stopped to bring the device 100 into the second phase. In contrast, in known manual processes, for example, placing a first fluid in a centrifuge cup, it is centrifuged in the centrifuge, and then the centrifuge is stopped to add a second fluid to this centrifuge cup to supply to it together with the first fluid in the centrifuge centrifuge. Embodiments of the present invention thus allow for easier handling in the processing of different liquids compared to manual methods.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann eine der Kavitäten der Vorrichtung 100 ein Verschlussmittel aufweisen, wobei die Vorrichtung 100 ausgebildet ist, um das Verschlussmittel zu öffnen. So können beispielsweise die erste Kavität 150a und die zweite Kavität 150b des ersten Körpers 110 jeweils ein Verschlussmittel aufweisen, und die Vorrichtung 100 kann ausgebildet sein, um in der ersten Phase das Verschlussmittel der ersten Kavität 150a des ersten Körpers 110 zu öffnen, und um in der zweiten Phase das Ver- Schlussmittel der zweiten Kavität 150b des ersten Körpers 110 zu öffnen. Eine Öffnung der Verschlussmittel kann dabei beispielsweise erfolgen, indem eine Winkelgeschwindigkeit des Rotors soweit erhöht wird, bis ein in einer jeweiligen Kavität befindliches Fluid einen so hohen Druck auf das Verschlussmittel ausübt, dass das Verschlussmittel reißt. Weiterhin kann das Verschlussmittel der ersten Kavität 150a des ersten Körpers 110 so ausgebil- det sein, dass es bei einer niedrigeren Winkelgeschwindigkeit reißt, als das Verschlussmittel der zweiten Kavität 150b des ersten Körpers 110. Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann aber auch ein der Kavität gegenüberliegender Körper der zwei Körper 110, 120, also beispielsweise der zweite Körper 120, einen Dorn aufweisen, welcher ausgebildet ist, um mindestens eines der Verschlussmittel zu öffnen. Der Dorn kann dazu, ansprechend auf die Rotation des Rotors (beispielsweise in Abhängigkeit von einer bestimmten Winkelgeschwindigkeit des Rotors) mindestens eines der Verschlussmittel aufstechen, so dass das Fluid, welches sich in der von dem Verschlussmittel verschlossenen Kavität befindet, freigesetzt wird. Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann die Vorrichtung 100 so ausgebildet sein, dass ein Abstand der zwei Körper 110, 120 bei dem Übergang von der ersten Phase in die zweite Phase größer ist als ein Abstand der zwei Körper 120, 130 zueinander in der ersten Phase und in der zweiten Phase. So können beispielsweise in der ersten Phase und in der zweiten Phase die beiden Körper 110, 120 sich direkt berühren, um eine dichte fluidische Bindung zwischen der ersten Kavität 150a des ersten Körpers 1 10 und der ersten Kavität 160a des zweiten Körpers 120 bzw. der zweiten Kavität 150b des ersten Körpers 110 und der ersten Kavität 160a des zweiten Körpers 120 zu gewährleisten. Ferner kann bei dem Übergang von der ersten Phase in die zweite Phase ein Abstand der beiden Körper 110, 120 größer sein, beispielsweise so, dass eine reibungsfreie Verschiebung der Körper gegeneinander gewährleistet ist. Darüber hinaus kann eine Veränderung des Abstands der beiden Körper zum Öffnen von Verschlussmitteln der Kavitäten genutzt werden, beispielsweise wenn, wie im Vorherigen beschrieben, an dem zweiten Körper ein Dorn ange- ordnet ist, welcher ausgebildet ist, um mindestens ein Verschlussmittel der Kavitäten zu öffnen. So kann bei dem Übergang von der ersten Phase in die zweite Phase der Dorn beispielsweise in ein Verschlussmittel der zweiten Kavität 150b des ersten Körpers 110 eingefahren werden und während der zweiten Phase dort verbleiben. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Vorrichtung 100 eine Phasenanzeige aufweisen, wobei die Phasenanzeige ausgebildet ist, um anzuzeigen, in welcher Phase sich die Vorrichtung zu einem Zeitpunkt des Abiesens befindet. In anderen Worten kann ein Anwender nach Durchführung der Prozessierung und nach Entnahme der Vorrichtung 100 aus einer Zentrifuge feststellen, ob alle erforderlichen Prozessierungsschritte durchgeführt worden sind. Die Vorrichtung 100 kann dazu beispielsweise ein Zählwerk oder eine Skala aufweisen. According to some embodiments, one of the cavities of the device 100 may include a closure means, wherein the device 100 is configured to open the closure means. For example, the first cavity 150a and the second cavity 150b of the first body 110 may each have a closure means, and the apparatus 100 may be configured to open the closure means of the first cavity 150a of the first body 110 in the first phase and to open in the second phase, the closing means of the second cavity 150 b of the first body 110 to open. In this case, an opening of the closure means can take place, for example, by increasing an angular velocity of the rotor until a fluid located in a respective cavity exerts a high pressure on the closure means such that the closure means breaks. Furthermore, the closure means of the first cavity 150a of the first body 110 may be configured to rupture at a slower angular velocity than the closure means of the second cavity 150b of the first body 110. However, according to other embodiments, a body opposing the cavity may also be used two bodies 110, 120, that is, for example, the second body 120, have a mandrel, which is designed to open at least one of the closure means. The mandrel may, in response to rotation of the rotor (eg, depending on a particular angular velocity of the rotor) pierce at least one of the closure means such that the fluid which is in the cavity closed by the closure means is released. According to further embodiments, the device 100 may be formed so that a distance of the two bodies 110, 120 in the transition from the first phase to the second phase is greater than a distance of the two bodies 120, 130 to each other in the first phase and in the second phase. For example, in the first phase and in the second phase, the two bodies 110, 120 are in direct contact to form a tight fluidic bond between the first cavity 150a of the first body 110 and the first cavity 160a of the second body 120 and the second cavity 150b of the first body 110 and the first cavity 160a of the second body 120 to ensure. Furthermore, in the transition from the first phase to the second phase, a distance of the two bodies 110, 120 may be greater, for example, such that a frictionless displacement of the body is ensured against each other. In addition, a change in the distance between the two bodies can be used to open closure means of the cavities, for example if, as described above, a mandrel is arranged on the second body, which is designed to open at least one closure means of the cavities , Thus, in the transition from the first phase to the second phase, the mandrel can be retracted, for example, into a closure means of the second cavity 150b of the first body 110 and remain there during the second phase. According to a further embodiment, the device 100 may comprise a phase display, wherein the phase indication is adapted to indicate in which phase the device is at a time of dropping. In other words, after performing the processing and after removing the device 100 from a centrifuge, a user may determine whether all necessary processing steps have been performed. The device 100 may have, for example, a counter or a scale.
Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung 200 unterscheidet sich zu der in den Figuren la und lb gezeigten Vorrichtung dadurch, dass die erste Kavität 150a des ersten Körpers 110 an einer dem zweiten Körper 120 zugewandten Seite ein erstes Verschlussmittel 210a aufweist und die zweite Kavität 150b des ersten Körpers 110 an der dem zweiten Körper 120 zugewandten Seite ein zweites Verschlussmittel 210b aufweist. Ein Verschlussmittel kann dabei auch eine Funktion eines Deckels übernehmen. Des Weiteren weist der zweite Körper 120 an einer dem ersten Körper 110 zugewandten Seite einen Dorn 220, beispielsweise einen Dorn zum Durchstechen eines Deckels, auf. Der Dorn 220 kann dabei ausgebildet sein, um in der ersten Phase das erste Verschlussmittel 210a der ersten Kavität 150a des ersten Körpers 110 aufzustechen, und um in der zweiten Phase das zweite Verschlussmittel 210b der zweiten Kavität 150b des ersten Körpers 110 aufzustechen. Die erste Kavität 160a des zweiten Körpers 120 kann wie in dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel an einer dem ersten Körper 110 abgewandten Seite offen sein, beispielsweise als ein Auslasskanal 160a oder geschlossen sein, beispielsweise als ein Sammelbehälter. In der ersten Kavität 150a des ersten Körpers 110 kann sich eine Flüssigkeit bzw. ein Fluid 230a befinden, in der zweiten Kavität 150b des ersten Körpers 110 kann sich eine zweite Flüssigkeit bzw. ein zweites Fluid 230b befinden. Die beiden Kavitäten 150a, 150b können daher auch eine Funktion eines Reservoirs übernehmen. Daher kann der erste Körper 110 auch als ein Magazin einer Einheit, also als ein Magazin der Vorrichtung 100, bezeichnet werden und der zweite Körper 120 als ein nachgelagerter Körper bezeichnet werden. Fig. 2 shows a device 200 according to an embodiment of the present invention. The device 200 differs from the device shown in FIGS. 1a and 1b in that the first cavity 150a of the first body 110 has a first closure means 210a on a side facing the second body 120 and the second cavity 150b of the first body 110 on the The second body 120 facing side has a second closure means 210b. A closure means can also assume a function of a lid. Furthermore, on a side facing the first body 110, the second body 120 has a mandrel 220, for example a thorn for piercing a lid. In this case, the mandrel 220 can be designed to puncture the first closure means 210a of the first cavity 150a of the first body 110 in the first phase, and to pierce the second closure means 210b of the second cavity 150b of the first body 110 in the second phase. The first cavity 160a of the second body 120 may, as in the embodiment shown in FIG. 2, be open on a side facing away from the first body 110, for example as an outlet channel 160a or closed, for example as a collection container. In the first cavity 150 a of the first body 110 may be a liquid or a fluid 230 a, in The second cavity 150b of the first body 110 may be a second liquid or a second fluid 230b. The two cavities 150a, 150b can therefore also assume a function of a reservoir. Therefore, the first body 110 may also be referred to as a magazine of a unit, that is, as a magazine of the device 100, and the second body 120 may be referred to as a downstream body.
Gemäß einigen Ausfuhrungsbeispielen können die beiden Körper 110, 120 zylinderförmige Körper mit jeweils einer Deckseite und einer in Stapelrichtung gegenüberliegenden Grundseite sein. Eine Grundseite 114 des ersten Körpers 110 kann dabei gegenüberliegend einer Deckseite 122 des zweiten Körpers 120 angeordnet sein. Wie in Fig. 2 gezeigt, können die erste Kavität 150a des ersten Körpers 110 und die zweite Kavität 150b des ersten Körpers 110 an die Grundseite 114 des ersten Körpers 110 angrenzen. Die erste Kavität 160a des zweiten Körpers 120 kann an die Deckseite 122 des zweiten Körpers 120 angrenzen. Die Vorrichtung 200 kann dabei so ausgebildet sein, dass sich bei dem Übergang von der ersten Phase in die zweite Phase der zweite Körper 120 bezüglich des ersten Körpers 110 um eine in Stapelrichtung verlaufende Rotationsachse 250 der beiden Körper 110, 120 verdreht. Mit anderen Worten kann sich ansprechend auf eine Rotation des Rotors um die Rotationsachse 140, bzw. um die Drehachse der Zentrifuge, der zweite Körper 120 bezüglich des ersten Körpers 110 verdrehen. Die Rotationsachse 250 der beiden Körper 110, 120 kann ferner auch eine rotatorische Achse der Einheit bzw. der Vorrichtung 200 bilden. According to some exemplary embodiments, the two bodies 110, 120 may be cylindrical bodies each having a cover side and a base side opposite in the stacking direction. A base side 114 of the first body 110 can be arranged opposite a cover side 122 of the second body 120. As shown in FIG. 2, the first cavity 150 a of the first body 110 and the second cavity 150 b of the first body 110 may adjoin the base side 114 of the first body 110. The first cavity 160 a of the second body 120 may adjoin the cover side 122 of the second body 120. In this case, the device 200 may be configured such that, in the transition from the first phase to the second phase, the second body 120 rotates with respect to the first body 110 about an axis of rotation 250 of the two bodies 110, 120 running in the stacking direction. In other words, in response to rotation of the rotor about the axis of rotation 140, or about the axis of rotation of the centrifuge, the second body 120 may rotate relative to the first body 110. The rotation axis 250 of the two bodies 110, 120 may also form a rotary axis of the unit or device 200.
Gemäß einigen Ausflihrungsbeispielen kann sich ein Abstand der beiden Körper 110, 120 bei dem Übergang von der ersten Phase in die zweite Phase verändern. Beispielsweise kann die Vorrichtung 200 eine Druckmechanik 240 aufweisen, welche ausgebildet ist, um bei dem Übergang in die erste Phase in die zweite Phase den ersten Körper 110 bezüglich des zweiten Körpers 120 um einen Hub 260 der Einheit bzw. der Vorrichtung 100 von dem zweiten Körper 120 zu beabstanden. Insbesondere kann während der ersten Phase und während der zweiten Phase ein Abstand der beiden Körper 110, 120 minimal sein, beispielsweise so, dass der Dorn 220 die Verschlussmittel 210a, 210b in der jeweiligen Phase durchsticht. According to some embodiments, a distance of the two bodies 110, 120 may change in the transition from the first phase to the second phase. For example, the device 200 may include a pressure mechanism 240 configured to transition the first phase 110 into the second phase with the first body 110 relative to the second body 120 by a stroke 260 of the device 100 from the second body 120 to space. In particular, during the first phase and during the second phase, a distance of the two bodies 110, 120 may be minimal, for example such that the mandrel 220 pierces the closure means 210a, 210b in the respective phase.
Wie in Fig. 2 gezeigt kann gemäß weiteren Ausführungsbeispielen der zweite Körper 120 so ausgebildet sein, dass er an seiner Deckseite 122 Aussparungen aufweist, um den ersten Körper 114 zumindest teilweise aufzunehmen. As shown in FIG. 2, according to further embodiments, the second body 120 may be formed to have recesses on its top side 122 for at least partially receiving the first body 114.
Mit anderen Worten ermöglichen Ausfuhrungsbeispiele eine rotatorische Verschiebung einer Einheit bzw. der Vorrichtung 200 durch die Druckmechanik 240. In der Einheit bzw. Vorrichtung 200 sind verschiedene Flüssigkeiten (die Fluide 150a, 150b) vorgelagert. Durch Rotation (um die rotatorische Achse 250 der Vorrichtung 200) werden die Flüssigkeiten der Reihe nach über den Dorn 220 geführt und die der erste Körper 110 wird relativ zum Dorn 220 abgesenkt. Mit anderen Worten wird der Abstand zwischen dem ersten Körper 110 und dem zweiten Körper 120 verringert. Dabei wird das Verschlussmittel der jeweiligen Kavität, bzw. die Membran des jeweiligen Reservoirs, durchstochen und die in dem Reservoir befindliche Flüssigkeit freigesetzt. In other words, exemplary embodiments allow a rotational displacement of a unit or the device 200 by the pressure mechanism 240. In the unit or device 200 are different liquids (the fluids 150a, 150b) upstream. By rotation (about the rotary axis 250 of the apparatus 200), the liquids are fed in sequence over the mandrel 220 and the first body 110 is lowered relative to the mandrel 220. In other words, the distance between the first body 110 and the second body 120 is reduced. In this case, the closure means of the respective cavity, or the membrane of the respective reservoir, pierced and the liquid in the reservoir is released.
Ausführungsbeispiele ermöglichen damit alle zur Prozessierung erforderlichen Reagenzien und Prozesshilfsmittel zu einem Gebinde (beispielsweise zu der Vorrichtung 100 oder 200) zusammenzufassen, mit dem der Rotor einer Laborzentrifuge durch den Anwender bestückt werden kann. Derartige Gebinde sind als Vorrichtung 100 und 200 in den Figuren la, lb und Fig. 2 dargestellt. Das Gebinde bleibt bis zum Ende des zu automatisierenden Prozesses im Rotor und wird erst dann wieder entnommen. Wie bereits oben erwähnt, weist das Gebinde mindestens zwei gestapelte Körper auf, deren Stapelrichtung während des Zentrifugierens eine radiale Richtungskomponente aufweist. Die Körper weisen eine oder mehrere Kammern (oder Kavitäten) auf, die mit Prozesshilfsmitteln und Reagenzien oder fluidischen Einbauten bestückt sein können. Die Richtung der Kammern bzw. der Kavitäten weist während des Zentrifugierens ebenfalls eine radiale Richtungskomponente auf. Die Kanäle bzw. Kavitäten können offen, ein- oder beidseitig mit einem Deckel ver- schlössen sein. Ein Deckel bzw. Verschlussmittel dieser Kavitäten kann dabei so ausgestaltet sein, dass der Deckel bzw. das Verschlussmittel während des Zentrifugationsprotokolls automatisch geöffnet werden kann, z. B. durch einen Dorn oder durch Druck. In den Kanälen bzw. Kavitäten enthaltene flüssige oder feste Stoffe können mit Hilfe der Zentrifugalkraft von einer radial weiter innen gelegenen Kavität in eine radial weiter außen gelegene Kavität transportiert werden. Embodiments thus allow all reagents and processing aids required for processing to be combined into a container (for example, to device 100 or 200) with which the rotor of a laboratory centrifuge can be equipped by the user. Such containers are shown as devices 100 and 200 in Figures la, lb and Fig. 2. The container remains in the rotor until the end of the process to be automated and is only then removed again. As already mentioned above, the container has at least two stacked bodies whose stacking direction has a radial directional component during centrifuging. The bodies have one or more chambers (or cavities), which can be equipped with process aids and reagents or fluidic internals. The direction of the chambers or the cavities also has a radial directional component during centrifuging. The channels or cavities can be open, closed on one or both sides with a lid. A lid or closure means of these cavities can be designed so that the lid or the closure means can be opened automatically during the Zentrifugationsprotokolls, z. B. by a mandrel or by pressure. In the channels or cavities contained liquid or solid substances can be transported by means of centrifugal force from a radially further inward cavity in a radially further outward cavity.
Gemäß Ausführungsbeispielen können, um Prozessabläufe zu automatisieren, verschiedene Kombinationen von Kavitäten in Sequenz miteinander, mittelbar oder unmittelbar in fluidischen Kontakt gebracht werden. Die Körper können dabei beispielsweise mit einer tangentialen Richtungskomponente gegeneinander verschoben werden. Gemäß Ausführungsbeispielen kann dadurch in einem ersten Zentrifugationsschritt ein Stoff (beispielsweise eine Flüssigkeit) von einem ersten radial weiter innen gelegenen Quellkanal (beispielsweise die erste Kavität 150a des ersten Körpers 110) eines Körpers (beispielsweise des ersten Körpers 110) in einen radial weiter außen liegenden Körper bzw. in eine Kavität (beispielsweise die erste Kavität 160a des zweiten Körpers 120) des Körpers befördert werden. Nach einer relativen Verschiebung der beiden Körper kann in einem zweiten Zentrifugationsschritt aus einem zweiten radial weiter innen gelegenen Quellkanal (beispielsweise der zweiten Kavität 150b des ersten Körpers 110) des Körpers ein Stoff in den gleichen radial weiter außen liegenden Zielkanal (beispielsweise die erste Kavität 160a des zweiten Körpers 120) befördert werden. Ausfuhrungsbeispiele ermöglichen auf diese Weise verschiedene an einem Prozess beteiligte Stoffe oder Prozesshilfsmittel sequenziell miteinander in Kontakt zu bringen. According to embodiments, to automate process flows, various combinations of cavities may be sequentially, indirectly, or directly fluidly contacted in sequence. The bodies can be moved against each other, for example, with a tangential directional component. According to embodiments, in a first centrifugation step, a substance (for example a liquid) from a first radially further inwardly located source channel (for example the first cavity 150a of the first body 110) of a body (for example the first body 110) into a radially outer body or in a cavity (for example, the first cavity 160a of the second body 120) of the body. After a relative displacement of the two bodies can in a second centrifugation step from a second radially further inward source channel (for example, the second cavity 150b of the first body 110) of the body, a substance in the same radially outward target channel (for example, the first cavity 160a of the second body 120) are conveyed. In this way, exemplary embodiments enable various substances or process aids involved in a process to be brought into contact sequentially.
Eine Verschiebung der beiden Körper zueinander kann direkt vom Zentrifugationsproto- koll bewirkt bzw. initiiert werden. Eine erforderliche Energie zur Verschiebung der beiden Körper kann aus der Zentrifugationsenergie bezogen werden und der Zeitpunkt und/oder das Ausmaß der Verschiebung kann beispielsweise durch eine sich zeitlich verändernde Zentrifugationsfrequenz (bzw. einer zeitlich veränderlichen Winkelgeschwindigkeit des Rotors der Zentrifuge) bestimmt werden. Die gegenseitige Verschiebung der Körper kann linear oder rotatorisch ausgeführt werden. Wie im Vorhergehenden bereits beschrieben, können zum Verschließen der Kavitäten Verschlussmittel bzw. Deckel oder Ventile eingesetzt werden. Der Deckel bzw. das Verschlussmittel kann dabei beispielsweise durch einen Dorn oder durch Druck geöffnet werden, wie er beispielsweise im Zentrifugalfeld durch eine darüber liegende Flüssigkeitssäule erzeugt werden kann. A displacement of the two bodies relative to one another can be effected or initiated directly by the centrifugation protocol. A required energy for displacement of the two bodies can be obtained from the centrifuging energy and the time and / or the extent of the displacement can be determined for example by a time-varying centrifugation frequency (or a time-varying angular velocity of the rotor of the centrifuge). The mutual displacement of the body can be carried out linearly or rotationally. As already described above, closing means or covers or valves can be used to close the cavities. The lid or the closure means can be opened, for example, by a mandrel or by pressure, as can be generated for example in the centrifugal field by an overlying liquid column.
Fig. 3 zeigt zwei verschiedene Möglichkeiten für die Realisierung von Verschlussmittel für die Kavitäten der Körper der Vorrichtungen 100 und 200. Fig. 3-A zeigt eine Kavität 310, welche mit einem Verschlussmittel, welches als ein Ventil (320) ausgebildet ist, geöffnet und verschlossen werden kann. Eine bereits in Fig. 2 beschriebene Druckmechanik 240 kann dabei eingesetzt werden, um das Ventil 320 zu bedienen bzw. es ansprechend auf eine Rotation des Rotors oder eine Veränderung der Winkelgeschwindigkeit des Rotors zu öffnen oder zu schließen. In Fig. 3-A links kann beispielsweise eine durch die Druckme- chanik 240 erzeugte Kraft kleiner sein als eine durch die Zentrifugation des Rotors erzeugte Zentrifugalkraft, so dass das Ventil 320 geöffnet ist, so dass eine sich in der Kavität 310 befindende Flüssigkeit oder eine durch die Kavität 310 fließende Flüssigkeit die Kavität 310 über einen Flüssigkeitsstrom 330 verlassen kann. Das Ventil 320 ist in der Fig. 3-A links nicht in einem Ventilsitz 340 in der Kavität 310 angeordnet. Fig. 3-A rechts zeigt die Kavität 310 mit dem Ventil 320, welches von dem Ventilsitz 340 der Kavität 310 aufgenommen wird. Das Ventil 320 verschließt damit die Kavität 310, so dass eine in der Kavität 310 befindliche Flüssigkeit oder eine in die Kavität 310 einfließende Flüssigkeit die Kavität 310 nicht verlassen kann. Eine durch die Zentrifugation des Rotors erzeugte Zentrifugalkraft ist damit beispielsweise kleiner als eine durch die Druckmechanik 240 erzeug- te Rückstellkraft. Mit anderen Worten zeigt Fig. 3-A die Möglichkeit, ein Ventil 320 zum Verschließen bzw. Öffnen einer Kavität 310 einzusetzen. Das Ventil 320 kann gemäß einigen Ausfuhrungsbeispielen ebenfalls durch eine zentrifugal betriebene Mechanik (beispielsweise die Druckmechanik 240) gesteuert werden, indem eine Hubbewegung erzeugt wird, so kann beispielsweise das Ventil 320 fest arretiert sein, und ein Körper, welcher die Kavität 310 aufweist, bezüglich des Ventils 320 bewegt wer- den. Darüber hinaus sind auch Lochscheiben als Schleifventil (vergleichbar eines Gewürzstreuers) einsetzbar, die durch eine rotatorische oder translatorische Bewegung betätigt werden können, wobei gemäß einigen Ausfuhrungsbeispielen auch hier die Bewegung durch eine Veränderung der Zentrifugationsfrequenz (oder der Winkelgeschwindigkeit) des Rotors gesteuert werden kann. Fig. 3 shows two different possibilities for the realization of closure means for the cavities of the bodies of the devices 100 and 200. Fig. 3-A shows a cavity 310, which with a closure means, which is designed as a valve (320) is opened and can be closed. A pressure mechanism 240 already described in FIG. 2 can be used to operate the valve 320 or to open or close it in response to a rotation of the rotor or a change in the angular velocity of the rotor. In FIG. 3-A, on the left, for example, a force generated by the pressure mechanism 240 may be smaller than a centrifugal force generated by the centrifugation of the rotor, so that the valve 320 is opened, so that a liquid located in the cavity 310 or a liquid Liquid flowing through the cavity 310 may leave the cavity 310 via a liquid flow 330. The valve 320 is not disposed in a valve seat 340 in the cavity 310 in FIG. 3-A on the left. FIG. 3-A on the right shows the cavity 310 with the valve 320, which is received by the valve seat 340 of the cavity 310. The valve 320 thus closes the cavity 310, so that a liquid present in the cavity 310 or a liquid flowing into the cavity 310 can not leave the cavity 310. For example, a centrifugal force generated by the centrifugation of the rotor is smaller than a restoring force generated by the pressure mechanism 240. In other words, FIG. 3-A shows the possibility of using a valve 320 for closing or opening a cavity 310. The valve 320 may also be controlled by a centrifugally operated mechanism (for example, the pressure mechanism 240) by generating a lifting motion, for example, the valve 320 may be firmly locked, and a body having the cavity 310 may be controlled with respect to the Valve 320 are moved. In addition, perforated discs as a grinding valve (comparable to a spice spreader) can be used, which can be actuated by a rotational or translational movement, wherein according to some embodiments, the movement can be controlled by changing the Zentrifugationsfrequenz (or angular velocity) of the rotor.
Fig. 3-B zeigt eine weitere Möglichkeit eines Verschlussmittels einer Kavität. Die in Fig. 3-B gezeigte Kavität kann beispielsweise die erste Kavität 150a des ersten Körpers 110 gemäß den Figuren 1 und 2 sein. Das Verschlussmittel 210a der ersten Kavität 150a kann dabei als eine Membrane ausgebildet sein. Die Kavität 150a kann dabei beispielsweise ein Reservoir oder eine Zuleitung sein. In Fig. 3-B links kann eine durch die Druckmechanik 240 erzeugte Rückstellkraft größer als eine durch die Zentrifugation des Rotors erzeugte Zentrifugalkraft sein, so dass das Verschlussmittel 210a bzw. die Membran oberhalb des Dorns 220, beispielsweise mit einem Hub 260 angeordnet ist. Der Dorn 220 kann dabei beispielsweise an der ersten Kavität 160a des zweiten Körpers 120 angeordnet sein. In Fig. 3-B rechts kann beispielsweise eine durch die Zentrifugation des Rotors erzeugte Zentrifugalkraft größer als eine durch die Druckmechanik 240 erzeugte Rückstellkraft sein. Beispielsweise kann eine Winkelgeschwindigkeit des Rotors in Fig. 3-B links kleiner sein als eine Winkelgeschwindigkeit des Rotors in Fig. 3-B rechts. Die Kavität 150a mit dem Verschlussmittel 210a bzw. der Membran 210a senkt sich damit auf den Dorn 220 ab, oder der Dorn 220 bewegt sich in das Verschlussmittel 210a bzw. die Membran 210a hinein, um die Membran 210a zu durchstoßen bzw. zu öffnen. Eine in der Kavität 150a enthaltene Flüssigkeit kann dadurch aus der Kavität 150a ausströmen, beispielsweise in eine radial entferntere Kanalöffnung (beispielsweise in die erste Kavität 160a des zweiten Körpers 120 gemäß den Figuren 1 und 2). Mit anderen Worten zeigt Fig. 3-B wie eine Druckmechanik 240 eingesetzt wird, um eine Membran 210a zu durchstoßen, wodurch ein Kanal oder ein Reservoir oder eine Kavität 250a geöffnet werden kann, und die darin enthaltene Flüssigkeit in radial entfernte Kanalöffnungen bzw. eine radial entfernte Kavität strömt. Fig. 3-B shows a further possibility of a closure means of a cavity. The cavity shown in FIG. 3-B may, for example, be the first cavity 150a of the first body 110 according to FIGS. 1 and 2. The closure means 210a of the first cavity 150a may be formed as a membrane. The cavity 150a may be, for example, a reservoir or a supply line. In Fig. 3-B left, a restoring force generated by the pressure mechanism 240 may be greater than a centrifugal force generated by the centrifugation of the rotor, so that the closure means 210a and the membrane above the mandrel 220, for example, with a hub 260 is arranged. The mandrel 220 can be arranged, for example, on the first cavity 160a of the second body 120. In Fig. 3-B right, for example, a centrifugal force generated by the centrifugation of the rotor may be greater than a restoring force generated by the pressure mechanism 240. For example, an angular velocity of the rotor in Fig. 3-B left may be smaller than an angular velocity of the rotor in Fig. 3-B right. The cavity 150a with the closure means 210a or the membrane 210a thus descends onto the mandrel 220, or the mandrel 220 moves into the closure means 210a or the membrane 210a in order to pierce or open the membrane 210a. A liquid contained in the cavity 150a can thereby flow out of the cavity 150a, for example into a radially more remote channel opening (for example into the first cavity 160a of the second body 120 according to FIGS. 1 and 2). In other words, Fig. 3-B shows how a pressure mechanism 240 is used to pierce a membrane 210a, whereby a channel or reservoir or cavity 250a can be opened, and the liquid contained therein into radially-removed channel openings or radially removed cavity flows.
In den in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Kavitäten (beispielsweise den Kavitäten 150a, 150b, 160a) können verschiedene Prozesshilfsmittel enthalten sein. Diese Prozesshilfsmittel können einerseits vorgelagerte Flüssigkeiten und Feststoffe, andererseits aber auch fluidische Einbauelemente sein. Prozesshilfsmittel können z. B. sein: Flüssigreagenzien (z. B. Puffer für DNA-Extraktion), Trockenreagenzien (z. B. gefriergetrocknete Polymerase, An- Mikrosphären, Salze), chromatographische Säulen oder Membrane, (beispielsweise zur DNA-Extraktion oder zur Aufreinigung von Proteinen), mikrofluidi- sche Strukturen, wie beispielsweise Siphons, Aliquotierstrukturen oder Mischer, Düsenmembrane bzw. Filter (z. B. sogenannte Track-Etch-Membrane), funktionelle, konstruktive Elemente für das Mischen, Trennen oder Festlegen eines fluidischen Pfads (wie sie noch später in Fig. 4 beschrieben werden), Ventile (wie sie bereits in Fig. 3 beschrieben wurden), magnetische Partikel, Magneten, chemische Substanzen, die beispielsweise durch exotherme Reaktionen der Probe Wärme erzeugen, um eine gewisse Inkubationstemperatur zu erreichen, Substanzen, die durch Reaktion mit der Probe zu Gasblasenbildung führen um die Probe unter Zentrifugation zu durchmischen oder Reduktionsmittel und andere, oder auch quellbare Substanzen oder Flüssigkeiten mit Löslichkeit zur Einengung von Lösungen. In the cavities shown in FIGS. 1 to 3 (for example the cavities 150a, 150b, 160a), various process auxiliaries may be contained. On the one hand, these process aids can be upstream liquids and solids, but on the other hand also fluidic built-in elements. Processing aids can, for. Examples include: liquid reagents (eg buffers for DNA extraction), dry reagents (eg freeze-dried polymerase, Microspheres, salts), chromatographic columns or membranes (for example for DNA extraction or for the purification of proteins), microfluidic structures, such as, for example, siphons, aliquoting structures or mixers, nozzle membranes or filters (for example so-called track etchers). Membrane), functional constructive elements for mixing, separating or defining a fluidic path (as will be described later in Fig. 4), valves (as already described in Fig. 3), magnetic particles, magnets, chemical substances which generate heat, for example, by exothermic reactions of the sample to reach a certain incubation temperature, substances which cause gas bubble formation by reaction with the sample to mix the sample under centrifugation or reducing agents and other, or swellable substances or liquids with solubility Narrowing down solutions.
In Fig. 4 sind verschiedene mögliche Einbauelemente für die Kavitäten illustriert. FIG. 4 illustrates various possible installation elements for the cavities.
Fig. 4-a zeigt ein Beispiel für eine Kavität mit Siphon. Der Siphon kann entweder über das Volumen oder über die Kapillarität gesteuert werden und kann dementsprechend zum Schalten von Flüssigkeiten in Abhängigkeit der Rotationsfrequenz oder in Abhängigkeit des Füllstands eingesetzt werden. Fig. 4-a shows an example of a siphon cavity. The siphon can either be controlled by volume or by capillarity and can accordingly be used for switching liquids as a function of the rotational frequency or as a function of the fill level.
Fig. 4-b zeigt ein Beispiel für eine Kavität mit einem Bechereinbauelement. Der Becher bzw. der Schwingbechereinsatz kann durch Variationen der Zentrifugationsfrequenz in Schwingung versetzt werden. In dem Becher können dadurch Flüssigkeiten gemischt werden. Ferner weist das Bechereinbauelement an der Oberseite einen Dorn auf, welcher zum Aufstechen darüber liegender Reservoirs dient. Das gezeigte Bechereinbauelement kann daher beispielsweise in der ersten Kavität 160a des zweiten Körpers 120 der Vorrichtung 200 gemäß Fig. 2 eingesetzt werden, beispielsweise um mit dem Aufstechdorn die Verschlussmittel 210a, 210b des ersten Körpers 110 zu öffnen. Ferner enthält der Becherboden eine Sollbruchstelle, wodurch bei erhöhter Zentrifugationsfrequenz die Flüssigkeit durch Aufbrechen der Sollbruchstelle in der Kavität freigesetzt werden kann und die Kavität durch einen abführenden Kanal (oder eine Tropfnase) verlassen kann. Fig. 4-b shows an example of a cavity with a cup fitting element. The cup or oscillating cup insert may be vibrated by variations in the centrifugation frequency. In the cup thereby liquids can be mixed. Furthermore, the cup installation element on the upper side has a mandrel which serves for piercing overlying reservoirs. The cup installation element shown can therefore be used, for example, in the first cavity 160a of the second body 120 of the apparatus 200 according to FIG. 2, for example in order to open the closure means 210a, 210b of the first body 110 with the piercing mandrel. Further, the cup bottom contains a predetermined breaking point, whereby at increased centrifugation frequency, the liquid can be released by breaking the predetermined breaking point in the cavity and leave the cavity through a laxative channel (or a drip nose).
Fig. 4-c zeigt ein Beispiel für eine Kavität mit einem statischen Mischelement. Beispielsweise kann eine Flüssigkeit in einem Becher des statischen Mischelements von einer über- liegenden Kavität, aufgrund einer Zentrifugalkraft in den Becher fließen und über Löcher in dem Becher des Mischelements mit einer Flüssigkeit, welche bereits in dem Mischelement vorgelagert worden ist, vermischt werden. Fig. 4-d zeigt ein Beispiel für eine Kavität mit einem dynamischen Mischelement. Eine Lochplatte bewegt sich abhängig von einer Drehzahl eines Rotors einer Zentrifuge nach oben und unten, um dabei, sich in dem dynamischen Mischelement befindende, Flüssigkeiten zu vermischen. Eine Federkraft der Feder kann dabei so angepasst sein, dass eine durch eine Rotation des Rotors erzeugte Zentrifugalkraft bei einer ersten Winkelgeschwindigkeit des Rotors kleiner als die Federkraft ist, und bei einer zweiten Winkelgeschwindigkeit des Rotors größer als die Federkraft ist. Die Feder kann dabei beispielsweise aus einem Elastomermaterial oder elastischen Polymermaterial gebildet sein und insbesondere durch Spritzguss hergestellt worden sein. Fig. 4-c shows an example of a cavity with a static mixing element. For example, a liquid in a bowl of the static mixing element may flow into the cup from an overlying cavity due to centrifugal force and be mixed through holes in the bowl of the mixing element with a liquid which has already been pre-stored in the mixing element. Fig. 4-d shows an example of a cavity with a dynamic mixing element. A perforated plate moves up and down depending on a rotational speed of a rotor of a centrifuge to thereby mix liquids located in the dynamic mixing element. A spring force of the spring can be adapted so that a centrifugal force generated by a rotation of the rotor at a first angular velocity of the rotor is smaller than the spring force, and at a second angular velocity of the rotor is greater than the spring force. The spring may for example be formed from an elastomeric material or elastic polymer material and in particular be produced by injection molding.
Fig. 4-e zeigt ein Beispiel für eine Kavität mit einem Einbau einer Silikafestphase für eine DNA-Extraktion oder eine Proteinaufreinigung. Die Kavität weist in ihrem Inneren einen Stapel aus einem Silikonring einer Silikamembran und einem porösen Support auf. Dieser Schichtstapel ist auf einer Auflage in der Kavität fixiert. Eine sich in der Kavität befindli- che Flüssigkeit kann dabei, beispielsweise abhängig von einer Zentrifugationsfrequenz des Rotors, von einem ersten Bereich der Kavität durch die Silikamembran und den porösen Support hindurch in einen zweiten Bereich der Kavität geschleudert werden. Figure 4-e shows an example of a cavity incorporating a silica solid phase for DNA extraction or protein purification. The cavity has in its interior a stack of a silicone ring of a silica membrane and a porous support. This layer stack is fixed on a support in the cavity. A liquid located in the cavity can, for example, depending on a centrifugation frequency of the rotor, be thrown from a first region of the cavity through the silica membrane and the porous support into a second region of the cavity.
Fig. 4-f zeigt ein Beispiel für eine Kavität mit einer Track-Etch-Membran. Dies kann bei- spielsweise zu einer Partikel- oder Emulsionsherstellung mittels einer Track-Etch- Membran dienen. Eine Alginatlösung wird durch die in einem Ring eingepresste Track- Etch-Membran unter Einwirkung der Zentrifugationskraft in kleine Tröpfchen aufgeteilt. Die Tröpfchen können von einer Calciumlösung aufgefangen werden und zu festen Partikeln gelieren. Nach einem Zentrifugationsverfahren befindet sich in der Kavität damit ein geliertes Alginat. Darüber hinaus ist es auch möglich, dass sich an die Kavität ein Körper mit einer weiteren Kavität anschließt, in welchem die Calciumlösung enthalten ist, so dass sich das gelierte Alginat in einer Kavität eines weiteren Körpers sammelt, beispielsweise so, dass der weitere Körper aus der Vorrichtung entnehmbar ist. Fig. 4-g zeigt ein Beispielspiel für eine Kavität mit einer dynamischen Aliquotierstruktur. Die Kavität kann dabei eine Aliquotierstruktur aufweisen und an einen Körper der Kavität kann sich dabei ein zweiter Körper anschließen, beispielsweise ein Gefäß mit Kammern, welche aus der Vorrichtung einzeln entnehmbar ist. Eine sich in der Kavität mit der Aliquotierstruktur befindliche Flüssigkeit verteilt sich gleichmäßig auf die Kammern des Ge- fäßes mit den Kammern, beispielsweise ansprechend auf eine Rotation des Rotors auf. Fig. 4-h zeigt ein Beispiel für eine Kavität mit einer statischen Aliquotierstruktur. Die Ka- vität mit der statischen Aliquotierstruktur ist daher als ein Gefäß mit Kammern ausgebildet, wobei sich in den einzelnen Kammern aliquotierte Flüssigkeiten befinden. Fig. 4-i zeigt ein Beispiel für eine Kombination von einem Siphon und einer Aliquotierstruktur, so kann beispielsweise in einer Kavität eines radial inneren Körpers ein Siphon angeordnet sein und ein radial äußerer Körper als ein Gefäß mit Kammern (mehreren Ka- vitäten) ausgebildet sein. Eine sich in der Kavität des radial inneren Körpers befindliche Flüssigkeit wird gleichmäßig, basierend auf einer durch die Rotation des Rotors erzeugten Zentrifugalkraft auf die einzelnen Kammern des radial äußeren Körpers verteilt. Fig. 4-f shows an example of a cavity with a track etch membrane. This can be used, for example, to produce particles or emulsions by means of a track etch membrane. An alginate solution is divided into small droplets by the track-etch membrane pressed into a ring under the influence of the centrifuging force. The droplets can be caught by a calcium solution and gelled to solid particles. After a centrifugation process is in the cavity with a gelled alginate. Moreover, it is also possible that the cavity is followed by a body with another cavity in which the calcium solution is contained, so that the gelled alginate collects in a cavity of another body, for example so that the further body of the Device is removable. Fig. 4-g shows an example game for a cavity with a dynamic Aliquotierstruktur. In this case, the cavity can have an aliquoting structure and a second body can be connected to a body of the cavity, for example a vessel with chambers, which can be removed individually from the device. A liquid located in the cavity with the aliquoting structure distributes itself evenly to the chambers of the vessel with the chambers, for example in response to a rotation of the rotor. Fig. 4-h shows an example of a cavity with a static aliquoting structure. The catalysis with the static aliquoting structure is therefore designed as a vessel with chambers, with aliquoted liquids in the individual chambers. 4-i shows an example of a combination of a siphon and an aliquoting structure, for example a siphon can be arranged in a cavity of a radially inner body and a radially outer body can be formed as a vessel with chambers (several cavities) , A liquid located in the cavity of the radially inner body is uniformly distributed to the individual chambers of the radially outer body based on a centrifugal force generated by the rotation of the rotor.
Zu Beginn eines Prozesses, wie beispielsweise eines (bio-)chemischen Prozesses kann es notwendig sein, dass nicht System spezifische Materialien dem Prozess hinzugefügt werden. Beispielsweise kann eine Probe wie Blut aufgegeben werden. Die Probe kann dabei in der Regel auf einen Körper (in eine Kavität eines Körpers) gegeben werden, der während der Prozessierung radial am weitesten innen liegt. Beispielsweise kann die Probe in die erste Kavität 150a und/oder in die zweite Kavität 150b des ersten Körpers 110 gemäß den Fig. la, lb und 2 gegeben werden. Das Produkt des Prozesses (z. B. aus Blut extrahierte DNA) dagegen kann in der Regel dem radial am weitesten außen liegenden Körper (bzw. einer Kavität des am weitesteten außen liegenden Körpers) entnommen werden. Beispielsweise kann das Produkt des Prozesses aus der ersten Kavität 160a des zweiten Körpers 120 gemäß den Fig. la, lb und 2 entnommen werden. Gemäß einem Ausführungsbei- spiel kann daher der Körper, der das Produkt des Prozesses enthält, leicht aus dem Gebinde (bzw. der Vorrichtung 100 oder 200 gemäß den Fig. la, lb, 2) entnommen werden, um Zugang zu dem Produkt des Prozesses (welches auch als Eluat bezeichnet werden kann) zu erhalten. At the beginning of a process, such as a (bio) chemical process, it may be necessary to add non-system specific materials to the process. For example, a sample such as blood can be given up. As a rule, the sample can be applied to a body (into a cavity of a body), which lies radially furthest inward during processing. For example, the sample may be introduced into the first cavity 150 a and / or into the second cavity 150 b of the first body 110 according to FIGS. 1 a, 1 b and 2. The product of the process (eg DNA extracted from blood), on the other hand, can generally be taken from the radially outermost body (or a cavity of the most outermost body). For example, the product of the process can be taken from the first cavity 160a of the second body 120 according to FIGS. 1a, 1b and 2. According to one embodiment, therefore, the body containing the product of the process can be easily removed from the container (or device 100 or 200 according to FIGS. 1a, 1b, 2) in order to gain access to the product of the process (FIG. which can also be referred to as eluate).
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann, um eine Probe in eine der Kavitäten der Vorrichtung zu geben, mindestens eine der Kavitäten der Vorrichtung von außerhalb der Vor- richtung zugänglich sein. So kann die Vorrichtung beispielsweise einen Deckel aufweisen, welcher eine Kavität, welche bei einer Rotation der Vorrichtung radial am weitesten innen liegt, freigibt wenn er geöffnet ist. In some embodiments, to sample into one of the cavities of the device, at least one of the cavities of the device may be accessible from outside the device. For example, the device may have a lid which releases a cavity which is radially innermost upon rotation of the device when it is open.
Gemäß einigen Ausfuhrungsbeispielen kann ein Gehäuse einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mindestens zwei voneinander separierbare Gehäuseteile aufweisen, so dass bei einer Separation der mindestens zwei Gehäuseteile mindestens einer der mindestens zwei Körper aus der Vorrichtung entnehmbar ist. Im Folgenden sollen Beispiele beschrieben werden, die beispielsweise bei Ausgestaltung einer Vorrichtung gemäß einem Ausfuhrungsbeispiel der vorliegenden Erfindung als Zent- rifugenröhrchen eine einfache Produktentnahme ermöglichen. Eine Vorrichtung bzw. ein Gebinde weist dazu eine leicht zu entnehmende Auffangvorrichtung auf, welche bei- spielsweise auch zur Aufbewahrung des Produkts geeignet sein kann und die im Format kompatibel zu Standardreaktionsgefäßen sein kann. Ein Auffanggefäß kann dabei entweder zentral oder dezentral zu der Vorrichtung angebracht werden. According to some exemplary embodiments, a housing of a device according to an exemplary embodiment of the present invention can have at least two housing parts which can be separated from one another, such that at least one of the at least two bodies can be removed from the device when the at least two housing parts are separated. In the following, examples are to be described which, for example, allow a simple removal of product when designing a device according to an exemplary embodiment of the present invention as a centrifuge tube. For this purpose, a device or a container has an easily accessible collecting device, which may also be suitable, for example, for storing the product and which may be compatible in the format to standard reaction vessels. A collecting vessel can be attached either centrally or decentrally to the device.
Fig. 5 zeigt verschiedene Realisierungsvarianten für derartige Auffangvorrichtungen bei Vorrichtungen gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung. Mit anderen Worten zeigt Fig. 5 Beispiele für vorteilhafte, leicht zu entnehmende Auffangvorrichtungen für das Produkt eines Prozesses (Eluat) bzw. Abfallflüssigkeiten (sogenannte Waste). Diese Auffangvorrichtungen können dabei beispielsweise in eine Vorrichtung gemäß einem Ausfuhrungsbeispiel der vorliegenden Erfindung als ein weiterer Körper in dem Ge- häuse 130 der Vorrichtung 100 gemäß den Fig. la, lb angeordnet sein. Beispielsweise können die Auffangvorrichtungen so in dem Gehäuse 130 oder an dem Gehäuse 130 angeordnet sein, dass sie bei einer Rotation des Rotors radial am weitesten außen, im Vergleich zu dem anderen Körpern der Vorrichtung 100 angeordnet sind. Fig. 5-a zeigt einen Teil einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit einem Gehäuse 130 und einem ersten Körper 110 mit einer ersten Kavität 150a und einer zweiten Kavität 150b. Darüber hinaus weist die Vorrichtung einen zweiten Körper 120 mit einer ersten Kavität 160a auf. Ferner weist die Vorrichtung einen dritten Körper 510 in Form eines dezentralen Eluatröhrchens 510 auf, welches so in dem Gehäuse 130 angeordnet ist, dass, wenn die zweite Kavität 150b des ersten Körpers 110 mit der ersten Kavität 160a des zweiten Körpers 120 fluidisch gekoppelt ist, auch das Elu- atröhrchen 510 mit der ersten Kavität 160a des zweiten Körpers 120 fluidisch gekoppelt ist. Die Vorrichtung ist also so ausgebildet, dass in der zweiten Phase die erste Kavität 160a des zweiten Körpers 120 sowohl mit der zweiten Kavität 150b des ersten Körpers 110 als auch mit dem Eluatröhrchen 510 gekoppelt ist. In der ersten Phase, in welcher die erste Kavität 160a des zweiten Körpers 120 mit der ersten Kavität 150a des ersten Körpers 110 fluidisch gekoppelt ist, ist die erste Kavität 160a des zweiten Körpers 120 zusätzlich mit einem Abfallflüssigkeitenbehälter 520 des Gehäuses 130 fluidisch gekoppelt. Die erste Kavität 160a des zweiten Körpers 120 weist eine Säue auf, über welche sich, in der ersten Kavität 150a und in der zweiten Kavität 150b des ersten Körpers 110 befindliche, Flüssigkeiten prozessiert werden. Die Vorrichtung ist dabei so ausgebildet, dass eine Flüssigkeit, welche sich in der ersten Kavität 150a des ersten Körpers 110 befindet, in der ersten Phase über die Säule prozessiert wird, und eine dabei entstehende Abfallflüssigkeit in dem Ab- fallbehälter 520 des Gehäuses 130 aufgefangen wird. In der zweiten Phase kann dann eine sich in der zweiten Kavität 150b des ersten Körpers 110 befindliche Flüssigkeit über die Säue prozessiert werden, wobei ein dabei entstehendes Eluat in dem Eluatröhrchen 510 aufgefangen wird. Die Säule kann daher auch als rotierende Säule bezeichnet werden. 5 shows various implementation variants for such collecting devices in devices according to embodiments of the present invention. In other words, Fig. 5 shows examples of advantageous, easily removable collecting devices for the product of a process (eluate) or waste liquids (so-called Waste). In this case, these collecting devices can be arranged, for example, in a device according to an exemplary embodiment of the present invention as a further body in the housing 130 of the device 100 according to FIGS. 1a, 1b. For example, the catching devices may be disposed in the housing 130 or on the housing 130 such that they are disposed radially outermost with respect to the other body of the device 100 upon rotation of the rotor. Fig. 5-a shows a part of a device according to an embodiment of the present invention with a housing 130 and a first body 110 having a first cavity 150a and a second cavity 150b. In addition, the device has a second body 120 with a first cavity 160a. Furthermore, the device has a third body 510 in the form of a decentralized eluate tube 510, which is arranged in the housing 130 such that when the second cavity 150b of the first body 110 is fluidically coupled to the first cavity 160a of the second body 120, too the tubule 510 is fluidically coupled to the first cavity 160a of the second body 120. The device is thus designed so that in the second phase, the first cavity 160a of the second body 120 is coupled both to the second cavity 150b of the first body 110 and to the eluate tube 510. In the first phase, in which the first cavity 160a of the second body 120 is fluidically coupled to the first cavity 150a of the first body 110, the first cavity 160a of the second body 120 is additionally fluidly coupled to a waste liquid container 520 of the housing 130. The first cavity 160a of the second body 120 has a sow, over which, located in the first cavity 150a and in the second cavity 150b of the first body 110, liquids are processed. The device is designed so that a liquid which is located in the first cavity 150 a of the first body 110 is processed in the first phase via the column, and a resulting waste liquid in the Ab¬ Case 520 of the housing 130 is collected. In the second phase, a liquid located in the second cavity 150b of the first body 110 can then be processed via the sows, whereby a resulting eluate is collected in the eluate tube 510. The column can therefore also be referred to as a rotating column.
Fig. 5-b zeigt eine weitere Vorrichtung gemäß einem Ausfuhrungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung unterscheidet sich von der in Fig. 5-a gezeigten Vorrichtung dadurch, dass das Eluatröhrchen 510 zentral in dem Gehäuse 130, beispielsweise so dass eine Rotationsachse 250 der Vorrichtung auch eine Rotationsachse des Eluatröhrchens 510 bildet, angeordnet ist. Ferner weist die Vorrichtung zwischen dem zweiten Körper 120 und dem Eluatröhrchen 510 und dem Abfallflüssigkeitenbehälter 520 des Gehäuses 130 einen fixen Verteiler auf, welcher ausgebildet ist, um eine über die Säule prozessierte Flüssigkeit in der ersten Phase in den Abfallflüssigkeitenbehälter 520 zu leiten und in der zweiten Phase in das Eluatröhrchen 510 zu leiten. Der fixe Verteiler ist dabei selbst in dem Ge- häuse 130 angeordnet, und der zweite Körper 120 ist wie auch schon in Fig. 5-a beschrieben, drehbar in dem Gehäuse 130 angeordnet. Fig. 5-b shows another device according to an embodiment of the present invention. The device differs from the device shown in Fig. 5-a in that the eluate tube 510 is centrally located in the housing 130, for example so that a rotation axis 250 of the device also forms an axis of rotation of the eluate tube 510. Further, between the second body 120 and the eluent tube 510 and the waste liquid container 520 of the housing 130, the device has a fixed manifold which is adapted to direct a liquid processed through the column into the waste liquid container 520 in the first phase and into the second Into the eluate tube 510. The fixed distributor is itself arranged in the housing 130, and the second body 120 is rotatably arranged in the housing 130, as already described in FIG. 5-a.
Fig. 5-c zeigt eine weitere Vorrichtung gemäß einem Ausfuhrungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung unterscheidet sich von der in Fig. 5-b gezeigten Vorrich- tung dadurch, dass das Eluatröhrchen 510 ein Schraubgewinde aufweist, beispielsweise mit einem Schraubverschluss (z. B. Saarstedt-Schraubdeckelröhrchen, 2 mm). Fig. 5-c shows another device according to an embodiment of the present invention. The device differs from the device shown in Fig. 5-b in that the eluate tube 510 has a screw thread, for example with a screw cap (eg, Saarstedt screw cap tube, 2 mm).
Fig. 5-d zeigt eine weitere Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung unterscheidet sich von der Vorrichtung in Fig. 5-a da- durch, dass das dezentrale Eluatröhrchen 510 einen integrierten Deckel aufweist. Der Deckel kann dabei beispielsweise so ausgebildet sein, dass sich bei einem Herausziehen des Eluatröhrchens 510 aus dem Gehäuse 130 der Deckel des Eluatröhrchens 510 automatisch schließt. Fig. 5-e zeigt eine weitere Vorrichtung gemäß einem Ausfuhrungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die in Fig. 5-e gezeigte Vorrichtung unterscheidet sich von der in Fig. 5-d gezeigten Vorrichtung, dadurch, dass das dezentrale Eluatröhrchen 510 mit Deckel schräg in dem Gehäuse 130 platziert bzw. eingeführt ist. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann ein Eluatröhrchen 510 (auch als Reaktionsgefäß bezeichnet) anstatt einem De- ekel auch einen Schraubverschluss aufweisen. Fig. 5-d shows another device according to an embodiment of the present invention. The device differs from the device in FIG. 5-a in that the decentralized eluate tube 510 has an integrated lid. The lid can be designed, for example, such that when the eluate tube 510 is withdrawn from the housing 130, the lid of the eluate tube 510 automatically closes. Fig. 5-e shows another device according to an embodiment of the present invention. The device shown in Figs. 5-e differs from the device shown in Figs. 5-d in that the decentralized eluate tube 510 with lid is placed obliquely in the housing 130. According to a further embodiment, an eluate tube 510 (also referred to as a reaction vessel) may also have a screw cap instead of a lid.
Fig. 5-f zeigt eine weitere Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die in Fig. 5-f gezeigte Vorrichtung unterscheidet sich von denen in den Fig. 5- a bis Fig. 5-e gezeigten Vorrichtungen dadurch, dass das Eluat in einem weiteren Körper 510 (beispielsweise zusätzlich zu dem ersten Körper 110 und dem zweiten Körper 120) aufgefangen wird und dadurch, dass der weiteren Körper 510 an dem Gehäuse 130 angeordnet ist und von diesem abziehbar ist. Der weitere Körper 510 kann daher auch als ab- ziehbarer Auffangrevolver bezeichnet werden, welcher Teil des Gehäuses 130 ist. Der abziehbare Auffangrevolver kann an dem Gehäuse 130 beispielsweise über einen Schraub- verschiuss befestigt oder an das Gehäuse 130 geklemmt sein. Fig. 5-f shows another device according to an embodiment of the present invention. The device shown in FIGS. 5-f differs from those in FIGS. a to Fig. 5-e devices in that the eluate is collected in another body 510 (for example, in addition to the first body 110 and the second body 120) and in that the further body 510 is disposed on the housing 130 and is deductible from this. The further body 510 can therefore also be referred to as a removable catching turret, which is part of the housing 130. The removable collecting turret may be fastened to the housing 130, for example via a screwed connection, or clamped to the housing 130.
Fig. 5-g zeigt eine weitere Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegen- den Erfindung. Die in Fig. 5-g gezeigte Vorrichtung unterscheidet sich durch die in den Fig. 5-a bis Fig. 5-f gezeigten Vorrichtungen dadurch, dass das Eluatröhrchen 510 an das Gehäuse 130 angespritzt ist, und über eine Sollbruchstelle von dem Gehäuse 130 getrennt werden kann. Das Eluatröhrchen kann dabei eventuell mit einem Gewinde versehen sein. Das Eluat wird daher in dem angegossenen Eluatröhrchen mit einer Sollbruchstelle aufge- fangen. Fig. 5-g shows a further device according to an embodiment of the present invention. The device shown in FIGS. 5-g differs from the devices shown in FIGS. 5-a to 5-f in that the eluate tube 510 is injection-molded onto the housing 130 and separated from the housing 130 via a predetermined breaking point can be. The eluate tube may possibly be threaded. The eluate is therefore collected in the cast eluate tube with a predetermined breaking point.
Sollen neben der Probe in der benachbarten Kavität noch Abfallflüssigkeiten gesammelt werden, die beispielsweise zum Teil noch benetzend sind, so kann ein Kapillarrückfluss durch Einbringen eines Saugschwamms in die Kavitäten verhindert werden. If, in addition to the sample in the adjacent cavity, waste liquids are still to be collected, some of which are still wetting, for example, capillary reflux can be prevented by introducing a suction sponge into the cavities.
Fig. 6 zeigt eine Vorrichtung 600 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung 600 unterscheidet sich von der in den Fig. la und lb gezeigten Vorrichtung 100 dadurch, dass sie innerhalb des Gehäuses 130 einen dritten Körper 510 aufweist. Der dritte Körper 510 ist in der Stapelrichtung in dem Gehäuse 130 so angeord- net, dass bei einer Rotation der Vorrichtung 600 um die Rotationsachse 140 der Zentrifuge ein Abstand 13 des dritten Körpers 510 zu der Rotationsachse 140 größer ist, als der Abstand 12 des zweiten Körpers 120 zu der Rotationsachse 140 der Zentrifuge. Wie auch bereits bei der Vorrichtung 100 ist der Abstand 12 des zweiten Körpers 120 zu der Rotationsachse 140 der Zentrifuge größer, als der Abstand Ii des ersten Körpers 110 zu der Rotati- onsachse 140 der Zentrifuge. Mit anderen Worten gesagt, ist der dritte Körper 510 bei einer Rotation der Vorrichtung 600 um die Rotationsachse 140 der Zentrifuge radial am weitesten außen angeordnet, und der erste Körper 110 radial am weitesten innen angeordnet, während der zweite Körper 120 zwischen dem ersten Körper 110 und dem dritten Körper 510 angeordnet ist. Ferner weist der erste Körper 110 eine Mehrzahl von Kavitäten Rl-Rn auf, wobei n ein Index zu einer Anzahl der Kavität des ersten Körper 110 ist und n eine beliebige ganzzahlige Zahl sein kann. Die Kavitäten Rl-Rn können darüber hinaus auch als Reagenzienvorlagerungskammern bezeichnet werden. Der erste Körper 110 kann daher genutzt werden zur Reagenzienvorlagerung, und außerdem kann eine Probe (wie bei- spielsweise Blut) in eine der Reagenzienvorlagerungskammern Rl-Rn aufgegeben werden. In den Reagenzienvorlagerungskammern Rl-Rn können beispielsweise alle Reagenzien, welche für die Durchführung eines spezifischen (bio-)chemischen Prozesses benötigt werden, vorgelagert werden. So können beispielsweise für eine DNA-Extraktion Reagenzien wie eine Lyase, eine Proteinase und weitere für eine DNA-Extraktion benötigte Reagenzien vorgelagert werden. FIG. 6 shows an apparatus 600 according to an embodiment of the present invention. The device 600 differs from the device 100 shown in FIGS. 1 a and 1 b in that it has a third body 510 within the housing 130. The third body 510 is arranged in the housing 130 in the stacking direction in such a way that, when the device 600 rotates about the rotational axis 140 of the centrifuge, a distance l 3 of the third body 510 to the axis of rotation 140 is greater than the distance l 2 of the second body 120 to the axis of rotation 140 of the centrifuge. As in the case of the device 100, the distance 1 2 of the second body 120 to the rotational axis 140 of the centrifuge is greater than the distance Ii of the first body 110 to the rotational axis 140 of the centrifuge. In other words, the third body 510 is disposed radially outermost radially upon rotation of the apparatus 600 about the axis of rotation 140 of the centrifuge, and the first body 110 is disposed radially innermost, while the second body 120 is disposed between the first bodies 110 and the third body 510 is arranged. Furthermore, the first body 110 has a plurality of cavities R1-Rn, where n is an index to a number of the cavities of the first body 110 and n can be any integer number. The cavities R1-Rn can also be referred to as reagent pre-storage chambers. The first body 110 can therefore be used for reagent pre-storage and, in addition, a sample (as in For example, blood) in one of the reagent storage chambers Rl-Rn be abandoned. For example, all of the reagents needed to perform a specific (bio) chemical process can be pre-stored in the reagent storage chambers R1-Rn. For example, reagents such as a lyase, a proteinase, and other reagents required for DNA extraction may be pre-stored for DNA extraction.
Ferner weist der zweite Körper 120 eine beliebige Mehrzahl von Kavitäten Kl -Km auf, wobei m ein Index für eine Anzahl der Kavitäten des zweiten Körpers 120 ist, und wobei m einen beliebigen ganzzahligen Wert annehmen kann. Die Kavitäten Kl -Km können auch als Prozessierungskavitäten Kl -Km bezeichnet werden. Insbesondere kann in diesen Prozessierungskavitäten Kl -Km eine Prozessierung der in den Reagenzienvorlagerungskammern Rl-Rn vorgelagerten Reagenzien erfolgen. In anderen Worten kann der zweite Körper 120 Prozessierungskavitäten Kl -Km zur Prozessierung (wie beispielsweise zum Mischen, zum Lysieren, zum Sedimentieren, zum Binden, oder auch zum Eluieren) aufweisen. Further, the second body 120 has any plurality of cavities Kl-Km, where m is an index for a number of the cavities of the second body 120, and where m can take any integer value. The cavities K1-Km can also be referred to as processing cavities K1-Km. In particular, a processing of the reagents upstream of the reagent storage chambers R 1 -Rn can take place in these processing cavities K 1 -Km. In other words, the second body 120 may include processing cavities K1 -Km for processing (such as mixing, lysing, sedimentation, binding, or else elution).
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann der zweite Körper 120 Separationsvorrichtungen F aufweisen, welche beispielsweise radial hinter den Prozessierungskavitäten Kl- Km in dem zweiten Körper 120 angeordnet sind. According to further embodiments, the second body 120 may comprise separation devices F, which are arranged, for example, radially behind the processing cavities Kl-Km in the second body 120.
Der dritte Körper 510 weist eine Mehrzahl von Kavitäten Al-Ak auf, wobei k ein Index für eine Anzahl der Kavitäten Al-Ak des dritten Körpers 510 ist, und wobei k einen beliebigen ganzzahligen Wert annehmen kann. Die Kavitäten Al-Ak können auch als Analyse- kammern Al-Ak bezeichnet werden. Die Analysekammern Al-Ak können zum Auffangen der in dem zweiten Körper 120 prozessierten Flüssigkeiten dienen. Die in den Analysekammern Al-Ak aufgefangenen Flüssigkeiten können zu einer Analyse oder einer weiteren Prozessierung genutzt werden. Mit anderen Worten kann der dritte Körper 510 mit seinen Analysekammern Al-Ak zum Auffangen, Auslesen und ggf. zum weiteren Prozes- sieren dienen. Der dritte Körper 510 kann dabei beispielsweise aus dem Gehäuse 130 entnehmbar sein. The third body 510 has a plurality of cavities Al-Ak, where k is an index for a number of cavities Al-Ak of the third body 510, and where k can take any integer value. The cavities Al-Ak can also be referred to as analysis chambers Al-Ak. The analysis chambers Al-Ak can serve to capture the fluids processed in the second body 120. The liquids collected in the analysis chambers Al-Ak can be used for analysis or further processing. In other words, the third body 510 with its analysis chambers Al-Ak can serve for interception, read-out and possibly for further processing. The third body 510 may be removable from the housing 130, for example.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann das Gehäuse 130, welches ausgebildet ist, um in einer Halterung eines Rotors einer Zentrifuge eingesetzt zu werden, als eine Umhülsung mit den Maßen einer Standardkavität einer Laborzentrifuge ausgebildet sein. Gemäß einigen Ausfuhrungsbeispielen können die Körper 110, 120, 510 zylindrische Körper mit einer Rotationsachse 250 der Körper, welche in Stapelrichtung der Körper verläuft, sein. In dem in Fig. 6 gezeigten Ausfuhrungsbeispiel kann eine fluidische Kopplung der verschiedenen Kavitäten der drei Körper 110, 120, 510 durch ein Verdrehen des zweiten Körpers 120 um die Rotationsachse 250 der Körper erfolgen. So ist beispielsweise durch das Verdrehen des zweiten Körpers 120 jedweder fluidische Pfad von den Reagenzienvorlage- rungskammern Rl-Rn über die Prozessierungskavitäten Kl -Km (und über die Separati- onsvorrichtung F, falls der zweite Körper 120 welche aufweist) nach den Analysekammern Al-Ak realisierbar. Gemäß weiteren Ausfuhrungsbeispielen kann es aber auch möglich sein, dass sich der erste Körper 110 und/oder der dritte Körper 510 um die Rotationsachse 250 der Körper verdreht bzw. verdrehen. Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann der zweite Körper 120 ausgebildet sein, um eine Translation, beispielsweise um einen Hub 260 durchzufuhren. Die Translation des zweiten Körpers 120 kann aufgrund einer Wechselwirkung der durch die Rotation des Rotors um die Rotationsachse 140 der Zentrifuge erzeugten Zentrifugalkraft mit einer Gegenkraft, wie beispielsweise Federkraft, Magnetkraft oder Gewichtskraft erfolgen. Die Rotation des zweiten Körpers 120 um die Rotationsachse 250 der Körper kann dabei basierend auf der Translation des zweiten Körpers 120 mit einer geeigneten Mechanik (wie beispielsweise einer Kugelschreibenmechanik, wie sie beispielsweise noch von Fig. 9 erklärt wird oder einer Ratschenmechanik, wie sie noch anhand von Fig. 12 erklärt wird) hervorgerufen werden. Die Translation des zweiten Körpers 120, beispielsweise entlang der Rotationsachse 250 um einen Hub 260 kann ferner genutzt werden, um beispielsweise Verschlussmittel der Reagenzienvorlagerungskammern Rl-Rn zu öffnen. Der zweite Körper 120 kann dazu beispielsweise einen oder mehrere Dorne aufweisen, welche bei einer Verschiebung des zweiten Körpers 120 in Richtung des ersten Körpers 110 Verschlussmittel, welche beispielsweise eine Membran sein können, der Reagenzienvorlagerungskammern Rl-Rn öffnen kann bzw. können. Gemäß einigen Ausfuhrungsbeispielen kann eine Anzahl der Reagenzienvorlagerungskammern Rl-Rn, eine Anzahl der Prozessierungskavitäten Kl-Kn, eine Anzahl der Separationsvorrichtung F und eine Anzahl der Analysekammern Al-Ak bei verschiedenen Vorrichtungen gemäß Ausfuhrungsbeispielen der vorliegenden Erfindung variieren, beispielsweise um eine Vorrichtung an einen bestimmten (bio-)chemischen Prozess anzupassen. So können beispielsweise für eine DNA-Extraktion eine andere Anzahl von Reagenzienvorlagerungskammern Rl-Rn benötigt werden, als für eine Synthese von Radiopharmaka. Gemäß einigen weiteren Ausfuhrungsbeispielen kann auch eine Anzahl der Körper bei verschiedenen Vorrichtungen gemäß Ausfuhrungsbeispielen der vorliegenden Erfindung variieren, beispielsweise angepasst auf einen bestimmten (bio-)chemischen Prozess. Insbesondere können mit einer geeigneten Mechanik sich innerhalb eines Gehäuses 130 in der Vorrichtung befindliche Körper basierend auf einer Rotation eines Rotors einer Zentrifuge zueinander verdrehen. According to some embodiments of the present invention, the housing 130, which is adapted to be inserted in a holder of a rotor of a centrifuge, may be formed as a casing having the dimensions of a standard cavity of a laboratory centrifuge. According to some embodiments, the bodies 110, 120, 510 may be cylindrical bodies with an axis of rotation 250 of the body running in the stacking direction of the bodies. In the exemplary embodiment shown in FIG. 6, a fluidic coupling of the various cavities of the three bodies 110, 120, 510 can take place by rotating the second body 120 about the rotation axis 250 of the bodies. For example, by rotating the second body 120, any fluidic path from the reagent storage chambers Rl-Rn via the processing cavities Kl-Km (and via the separation device F if the second body 120 has) to the analysis chambers Al-Ak realizable. According to further exemplary embodiments, it may also be possible for the first body 110 and / or the third body 510 to be rotated or rotated about the rotation axis 250 of the body. According to some embodiments, the second body 120 may be configured to translate, for example, around a hub 260. The translation of the second body 120 may be due to an interaction of the centrifugal force generated by the rotation of the rotor about the axis of rotation 140 of the centrifuge with a counterforce, such as spring force, magnetic force, or weight force. The rotation of the second body 120 about the axis of rotation 250 of the body can thereby based on the translation of the second body 120 with a suitable mechanism (such as a ball-writing mechanism, as for example still explained by Fig. 9 or a ratchet mechanism, as still with reference of Fig. 12). The translation of the second body 120, for example along the axis of rotation 250 about a stroke 260, may also be used to open, for example, reagent pre-storage chamber closure means R1-Rn. For this purpose, the second body 120 can, for example, have one or more mandrels which, upon displacement of the second body 120 in the direction of the first body 110, can open closure means, which can be for example a membrane, of the reagent pre-storage chambers R1-Rn. According to some embodiments, a number of reagent pre-storage chambers Rl-Rn, a number of processing cavities Kl-Kn, a number of the separation device F, and a number of analysis chambers Al-Ak may vary in different devices according to embodiments of the present invention, for example, one device to a particular one to adapt (bio) chemical process. For example, a different number of reagent storage chambers R1-Rn may be needed for DNA extraction than for a synthesis of radiopharmaceuticals. According to some further exemplary embodiments, a number of the bodies may also vary in different devices according to exemplary embodiments of the present invention, for example adapted to a specific (bio) chemical process. In particular, with a suitable mechanism, bodies located inside a housing 130 in the device can rotate relative to one another based on a rotation of a rotor of a centrifuge.
Fig. 7 zeigt eine Schnittansicht einer Vorrichtung 700 zum Einsetzen in einen Rotor einer Zentrifuge gemäß einem Ausfuhrungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Vorrich- tung 700 unterscheidet sich von der in den Fig. la und lb gezeigten Vorrichtung 100 dadurch, dass sie in Stapelrichtung einen dritten Körper 510 aufweist, welcher, wie in der Vorrichtung 600 gemäß Fig. 6 bei einer Rotation der Vorrichtung 700 um eine Rotationsachse 140 der Zentrifuge radial am weitesten außen bezüglich der anderen beiden Körper 110, 120 der Vorrichtung 700 angeordnet ist. Der dritte Körper 510 weist eine erste Kavität 720a und eine zweite Kavität 720b auf. Die erste Kavität 720a des dritten Körpers 510 kann beispielsweise ein Eluatsammelbehälter oder eine Eluatkammer sein und die zweite Kavität 720b des dritten Körpers 510 kann beispielsweise ein sogenannter Waste (Abfall- flüssigkeiten)Sammelbehälter oder eine Wastekammer sein. Ferner weist der zweite Körper 120 in seiner Kavität 160a eine Mischvorrichtung 730 auf, welche ausgebildet ist, um ansprechend auf eine Rotation des Rotors mindestens zwei in der Kavität 160a befindliche Fluide miteinander zu vermischen. Die Mischvorrichtung 730 wird in Fig. 8c detailliert beschrieben. Ferner weist der erste Körper 110 acht Kavitäten auf, beispielsweise als Reagenzienvorla- gerungskammern. 7 shows a sectional view of a device 700 for insertion into a rotor of a centrifuge according to an exemplary embodiment of the present invention. The device 700 differs from the device 100 shown in FIGS. 1 a and 1 b in that it has a third body 510 in the stacking direction, which, as in the device 600 according to FIG. 6, rotates around the device 700 Rotation axis 140 of the centrifuge is arranged radially outermost with respect to the other two bodies 110, 120 of the device 700. The third body 510 has a first cavity 720a and a second cavity 720b. The first cavity 720a of the third body 510 may be, for example, an eluate collection vessel or an eluate chamber, and the second cavity 720b of the third body 510 may be, for example, a so-called waste tank or a waste chamber. Furthermore, the second body 120 has in its cavity 160a a mixing device 730 which is designed to mix at least two fluids located in the cavity 160a in response to a rotation of the rotor. The mixing device 730 will be described in detail in Fig. 8c. Furthermore, the first body 110 has eight cavities, for example as reagent storage chambers.
Ferner weist das Gehäuse 130 zwei voneinander separierbare Gehäuseteile 132, 134 auf, so dass bei einer Separation dieser zwei Gehäuseteile 132, 134 mindestens einer der Körper der Vorrichtung 700 (beispielsweise der dritte Körper 510) aus der Vorrichtung 700 entnehmbar ist. Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann das Gehäuse 130 auch eine Mehrzahl von Gehäuseteilen 132, 134 aufweisen. Die einzelnen Gehäuseteile 132, 134 können beispielsweise über Federn und Nuten ineinander gesteckt sein oder auch über Schraubverbindungen miteinander verschraubt sein. Ein erstes Gehäuseteil 132 der beiden Gehäuseteile 132, 134 des Gehäuses 130 kann auch als eine erste Hülse 132 bezeichnet werden, und ein zweites Gehäuseteil 134 der beiden Gehäuseteile des Gehäuses 130 kann auch als eine zweite Hülse 134 bezeichnet werden. Wie Fig. 7 zeigt, wird, um das Gehäuse 130 zu schließen, die zweite Hülse 134 auf die erste Hülse 132 aufgesteckt. Die drei Körper können jeweils auch als Revolver bezeichnet werden. So kann der erste Körper 110 als ein erster Revolver 110 bezeichnet werden, der zweite Körper 120 als ein zweiter Revolver 120 und der dritte Körper 510 als ein dritter Revolver 510. Furthermore, the housing 130 has two housing parts 132, 134 which can be separated from one another, so that when these two housing parts 132, 134 are separated, at least one of the bodies of the device 700 (for example the third body 510) can be removed from the device 700. According to further embodiments, the housing 130 may also include a plurality of housing parts 132, 134. The individual housing parts 132, 134 may, for example, be inserted into one another via springs and grooves or may also be screwed together via screw connections. A first housing part 132 of the two housing parts 132, 134 of the housing 130 may also be referred to as a first sleeve 132, and a second housing part 134 of the two housing parts of the housing 130 may also be referred to as a second sleeve 134. As shown in FIG. 7, in order to close the housing 130, the second sleeve 134 is attached to the first sleeve 132. Each of the three bodies can also be called a revolver. Thus, the first body 110 may be referred to as a first turret 110, the second body 120 as a second turret 120, and the third body 510 as a third turret 510.
Der erste Revolver 110 weist, wie bereits im Vorherigen beschrieben, eine Reagenzienvor- lagerung auf. The first turret 110 has, as already described above, a reagent storage.
Der zweite Revolver 120 weist, wie bereits im Vorhergehenden beschrieben, die Misch- Vorrichtung 730 auf. Der dritte Revolver 510 weist, wie bereits im Vorhergehenden beschrieben, eine Eluatkammer 720a und eine Wastekammer 720b auf. The second turret 120 has the mixing device 730 as already described above. The third turret 510 has, as already described above, an eluate chamber 720a and a waste chamber 720b.
Ferner weist die Vorrichtung 700 eine Feder 710 für die laterale Bewegung der drei Revolver 110, 120, 510 auf. Die Feder 710 dient dazu, um eine Rückstellkraft zu erzeugen, wel- che entgegengesetzt einer durch die Rotation des Rotors erzeugten Zentrifugalkraft wirkt, um einen Schaltvorgang (beispielsweise ein Verdrehen des zweiten Revolvers 120 bezüglich der anderen beiden Revolver) zu ermöglichen. Die Feder 710 kann beispielsweise vergleichbar einer Rückstellfeder für einen Kugelschreiber sein, eine Verdrehung des zweiten Revolvers 120 bezüglich der anderen beiden Revolver 110 und 510 kann auf einer Kugel- Schreibermechanik, welche anhand von Fig. 9 erklärt wird, basieren. Furthermore, the device 700 has a spring 710 for the lateral movement of the three revolvers 110, 120, 510. The spring 710 serves to generate a restoring force which acts in opposition to a centrifugal force generated by the rotation of the rotor to allow a shifting operation (for example, a rotation of the second revolver 120 relative to the other two revolvers). The spring 710 may, for example, be comparable to a return spring for a ballpoint pen, a rotation of the second revolver 120 with respect to the other two turrets 110 and 510 may be based on a ball-type recorder mechanism which will be explained with reference to FIG. 9.
Die in Fig. 7 gezeigte Vorrichtung 700 mit drei Revolvern 110, 120, 510 kann beispielsweise zum Zwecke der DNA-Extraktion eingesetzt werden. Wie bereits im Vorhergehenden beschrieben, kann eine Kugelschreibermechanik das Zentrifugationsprotokoll in eine schrittweise Verdrehung des zweiten Revolvers 120 gegenüber dem ersten Revolver 110 und gegenüber dem dritten Revolver 510 übersetzen. The device 700 shown in Fig. 7 with three turrets 110, 120, 510 can be used for example for the purpose of DNA extraction. As previously described, a ballpoint pen mechanism may translate the centrifugation protocol into a stepwise rotation of the second turret 120 relative to the first turret 110 and the third turret 510.
Die Feder 710 unterhalb des dritten Revolvers 510 regelt den Abstand zu der Umhülsung bzw. zu dem Gehäuse 130, welches die zwei Gehäuseteile 132, 134 aufweist (oder aus diesen besteht). Durch die Wechselwirkung der Feder 710 mit der Zentrifugalkraft werden die drei Revolver 110, 120, 510 bewegt. Dadurch wird die Kugelschreibermechanik der Vorrichtung 700 angetrieben, und der zweite Revolver 120 bezüglich der anderen beiden Revolver 110, 510 verdreht. Die Feder 710 kann als Druckfeder oder Zugfeder ausgebildet sein. Weiterhin kann gemäß weiteren Ausführungsbeispielen die Feder 710 auch als ein anderes Rückstellmittel ausgebildet sein, welches eine Rückstellkraft auf mindestens einen Körper der Vorrichtung 700 erzeugt. Insbesondere können als Rückstellmittel beispielsweise Elastomere (Gummiband), Metallfedern, Thermoplaste oder Duroplaste zum Einsatz kommen. Gemäß weiteren Ausfuhrungsbeispielen kann das Rückstellmittel als Bestandteil eines Körpers (beispielsweise als Bestandteil des dritten Körpers 510) gefertigt werden. Derartige Fertigungsmethoden sind aus der Verpackungsindustrie bekannt und werden z. B. bei der Fertigung von De- ekeln von Tablettenröhrchen durch Spritzguss angewendet. Auf diese Weise kann sowohl die Teilezahl von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung reduziert werden, als auch der Zusammenbau vereinfacht werden. The spring 710 below the third turret 510 regulates the distance to the casing or to the housing 130, which has (or consists of) the two housing parts 132, 134. By the interaction of the spring 710 with the centrifugal force, the three turrets 110, 120, 510 are moved. Thereby, the ballpoint pen mechanism of the device 700 is driven, and the second turret 120 is rotated with respect to the other two turrets 110, 510. The spring 710 may be formed as a compression spring or tension spring. Furthermore, according to further embodiments, the spring 710 may also be formed as another return means, which generates a restoring force on at least one body of the device 700. In particular, as restoring means, for example elastomers (rubber band), Metal springs, thermoplastics or thermosets are used. According to further exemplary embodiments, the return means can be manufactured as part of a body (for example, as part of the third body 510). Such manufacturing methods are known from the packaging industry and z. B. used in the manufacture of disgusting tablets of tablets by injection molding. In this way, both the number of parts of embodiments of the present invention can be reduced, and the assembly can be simplified.
Fig. 8a zeigt links das erste Gehäuseteil 132 des Gehäuses 130 in einer Seitenansicht und einer Schnittansicht entlang einer Schnittachse A-A. Weiterhin zeigt Fig. 8a rechts das zweite Gehäuseteil 134 des Gehäuses 130 in einer Seitenansicht und einer Schnittansicht entlang einer Schnittachse A-A. Das zweite Gehäuseteil 134 bildet ein unteres Ende der Vorrichtung 700, d. h. bei einer Rotation der Vorrichtung 700 ist das zweite Gehäuseteil 134 radial am weitesten außen, und insbesondere radial weiter außen als das erste Gehäu- seteil 132 angeordnet. Das erste Gehäuseteil 132 weist eine zylindrische Form und einen kreisrunden Querschnitt auf. An einer Grundseite 804 des ersten Gehäuseteils 132 weist das erste Gehäuseteil 132 zwei gegenüberliegende Haken 810 auf. Die zwei gegenüberliegenden Haken 810 sind ausgebildet, um in zwei gegenüberliegende Hakenaufnahmen 812 des zweiten Gehäuses 134 aufgenommen zu werden. Die beiden Haken 810 überragen die Grundseite 804 des ersten Gehäuseteils 132. 8a shows on the left the first housing part 132 of the housing 130 in a side view and a sectional view along a section axis A-A. Furthermore, Fig. 8a right shows the second housing part 134 of the housing 130 in a side view and a sectional view along a section axis A-A. The second housing part 134 forms a lower end of the device 700, d. H. During a rotation of the device 700, the second housing part 134 is arranged radially outermost, and in particular radially further outward than the first housing part 132. The first housing part 132 has a cylindrical shape and a circular cross-section. On a base side 804 of the first housing part 132, the first housing part 132 has two opposing hooks 810. The two opposed hooks 810 are configured to be received in two opposing hook receivers 812 of the second housing 134. The two hooks 810 project beyond the base side 804 of the first housing part 132.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann das Gehäuseteil 132 ein Sichtfenster 814 (beispielsweise auf einem transparenten Kunststoffmaterial) aufweisen, welches beispielsweise in Kombination mit einer Anzeige an dem zweiten Körper 120 eine Phasenanzeige bildet, um eine Phase, in der sich die Vorrichtung 700 zum Zeitpunkt des Abiesens befindet, anzuzeigen. In other embodiments, the housing portion 132 may include a viewing window 814 (eg, on a transparent plastic material) that, in combination with, for example, a display on the second body 120 forms a phase indication to a phase in which the device 700 is at the time of tapping to display.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann das erste Gehäuseteil 132 an einer Innenseite eine Mehrzahl von Führungsnuten 816 aufweisen, welche sich zumindest in einem Teilbe- reich des Innenbereichs des ersten Gehäusteils 132 in einer zu einer Deckseite 802 des ersten Gehäuseteils 132 orthogonalen Richtung erstrecken. Die Führungsnuten 816 können an einem der Grundseite 804 zugewandten Ende jeweils abgeschrägte Enden aufweisen. Der Innenbereich des ersten Gehäuseteils 132 kann beispielsweise von der Grundseite 804 des ersten Gehäuseteils 132 zugänglich sein, beispielsweise um die drei Revolver 110, 120, 510 in das erste Gehäuseteil 132 einzuschieben. Ferner kann das erste Gehäuseteil 132 an seiner Deckseite 802 offen oder geschlossen sein und kann beispielsweise einen Deckel an der Deckseite 802 aufweisen. Das zweite Gehäuseteil 134 weist an einer Deckseite 806 denselben kreisrunden Querschnitt wie das erste Gehäuseteil 132 an seiner Grundseite 804 auf. Die Hakenaufhahmen 812 sind, angepasst an die Haken 810 des ersten Gehäuseteils 132, rückversetzt gegenüber der Deckseite 806 des zweiten Gehäuseteils 134 an dem zweiten Gehäuseteil 134 angeord- net. Der kreisrunde Querschnitt des zweiten Gehäuseteils 134 kann sich in einem Bereich, in welchem sich die Hakenaufnahmen 812 nicht mehr erstrecken, zu einer Grundseite 808 des zweiten Gehäuseteils 134 verjüngen, d. h. das Gehäuseteil 134 kann an einem der Deckseite 806 gegenüberliegenden Ende kegelstumpfformig ausgebildet sein. Innerhalb des kegelstumpfförmigen Endes kann das Gehäuseteil 134 eine Aufnahme 818 für die Fe- der 710 aufweisen. Ein Innenbereich des zweiten Gehäuseteils 134 kann von der Deckseite 806 des zweiten Gehäuseteils 134 zugänglich sein, beispielsweise um den dritten Körper 510 aufzunehmen, bzw. diesen aus dem Gehäuse 130 zu entnehmen. According to further exemplary embodiments, the first housing part 132 can have on an inner side a plurality of guide grooves 816 which extend in a direction at least in a partial area of the inner area of the first housing part 132 in a direction orthogonal to a cover side 802 of the first housing part 132. The guide grooves 816 may each have beveled ends at an end facing the base side 804. The inner region of the first housing part 132 can be accessible, for example, from the base side 804 of the first housing part 132, for example in order to insert the three revolvers 110, 120, 510 into the first housing part 132. Furthermore, the first housing part 132 can be open or closed on its cover side 802 and, for example, can have a cover on the cover side 802. The second housing part 134 has on a cover side 806 the same circular cross-section as the first housing part 132 on its base side 804. The Hakenaufhahmen 812, adapted to the hook 810 of the first housing part 132, rearwardly offset relative to the top side 806 of the second housing part 134 on the second housing part 134 arranged net. The circular cross-section of the second housing part 134 may taper in a region in which the hook receivers 812 no longer extend to a base side 808 of the second housing part 134, ie the housing part 134 may be truncated cone-shaped at an end opposite the cover side 806. Within the frusto-conical end, the housing part 134 may have a receptacle 818 for the spring 710. An inner region of the second housing part 134 may be accessible from the cover side 806 of the second housing part 134, for example to receive the third body 510, or to remove it from the housing 130.
Eine Länge von der Deckseite 802 zu der Grundseite 804 des ersten Gehäuseteils 132 kann größer als eine Länge von der Deckseite 806 zu der Grundseite 808 des zweiten Gehäuseteils 134 sein. A length from the cover side 802 to the base side 804 of the first housing part 132 may be greater than a length from the cover side 806 to the base side 808 of the second housing part 134.
Das Gehäuse 130 und damit die beiden Gehäuseteile 132, 134 können in ihren Außenmaßen einer Standardlaborzentrifugenkavität, beispielsweise mit einem Volumen von 500ml, 250ml, 50ml, 18ml- 12ml, 15ml, 2ml, 1,5ml, oder 0,5ml entsprechen. The housing 130 and thus the two housing parts 132, 134 may correspond in their external dimensions of a standard laboratory centrifuge cavity, for example, with a volume of 500ml, 250ml, 50ml, 18ml-12ml, 15ml, 2ml, 1.5ml, or 0.5ml.
Fig. 8b zeigt schematische Darstellungen des ersten Körpers 110 der Vorrichtung 700 gemäß Fig. 7. Fig. 8b-a zeigt den ersten Körper 110 bzw. den ersten Revolver 110 in einer Seitenansicht. Wie im Vorherigen bereits erwähnt, ist der erste Körper 110 ein zylindri- scher Körper 110 mit einer Deckseite 820 und einer gegenüberliegenden Grundseite 822. Der erste Körper 110 weist an seiner Außenseite eine Mehrzahl von Führungsfedern 824 auf. Die Anzahl der Führungsfedern 824 kann beispielsweise an die Anzahl der Führungsnuten 816 des ersten Gehäuseteils 132 (also des Gehäuses 130) angepasst sein. Die Führungsfedern 824 des ersten Körpers 110 sind ausgebildet, um Eingriff mit den Führungsnu- ten 816 des Gehäuseteils 132 zu nehmen. Die Führungsfedern 824 können (in Verbindung mit den Führungsnuten 816 des ersten Gehäuseteils 132) ausgebildet sein, um eine Verdrehung des ersten Körpers 110 bezüglich der anderen Körper 120, 510 (beispielsweise bei einem Übergang von einer ersten Phase in eine zweite Phase) zu verhindern. Die Führungsfedern 824 des ersten Körpers 110 können an der Deckseite 820 zugewandten Enden abgeschrägt sein, beispielsweise um ein einfacheres Einsetzen des ersten Körpers 110 in das Gehäuse 130 (also in das zweite Gehäuseteil 134) zu ermöglichen. Aufgrund der abgeschrägten Enden der Führungsfedern 824 ist ein Verkeilen der Führungsfedern 824 mit den Führungsnuten 816 des ersten Gehäuses 132, beim Einsetzen des ersten Körper 110, ausgeschlossen (oder wenigstens nahezu ausgeschlossen). FIG. 8b shows schematic representations of the first body 110 of the device 700 according to FIG. 7. FIG. 8b-a shows the first body 110 and the first revolver 110 in a side view. As already mentioned above, the first body 110 is a cylindrical body 110 with a cover side 820 and an opposite base side 822. The first body 110 has a plurality of guide springs 824 on its outside. The number of guide springs 824 may, for example, be adapted to the number of guide grooves 816 of the first housing part 132 (ie of the housing 130). The guide springs 824 of the first body 110 are designed to engage with the guide grooves 816 of the housing part 132. The guide springs 824 may be formed (in conjunction with the guide grooves 816 of the first housing part 132) to prevent rotation of the first body 110 with respect to the other bodies 120, 510 (for example, in a transition from a first phase to a second phase). The guide springs 824 of the first body 110 may be chamfered on the cover side 820 facing ends, for example, to allow easier insertion of the first body 110 in the housing 130 (ie in the second housing part 134). Due to the tapered ends of the guide springs 824, a wedging of the guide springs 824 with the Guide grooves 816 of the first housing 132, when inserting the first body 110, excluded (or at least almost excluded).
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann der erste Körper 110 an seiner Grundseite 822 eine Mehrzahl von Profilzähnen 826 aufweisen, welche umlaufend um den ersten Körper 110 angeordnet sind. Eine Anzahl der Profilzähne 826 kann beispielsweise ange- passt an eine Anzahl der in der Vorrichtung durchzuführenden Prozessschritte sein. So kann eine Anzahl der Profilzähne bei verschiedenen Vorrichtungen, welche für verschiedene (bio-)chemische Prozesse geeignet sind, variieren. Analog dazu kann auch die Anzahl der Führungsfedern 824 sowie der Führungsnuten 816 variieren. In dem in den Figuren 8a und 8b gezeigten Ausführungsbeispiel weist das erste Gehäuseteil 132 acht Führungsnuten 816 auf. Darüber hinaus weist der erste Körper 110 acht Führungsfedern 824 und acht Profilzähne 826 auf. Die Profilzähne 826 können beispielsweise ausgebildet sein, um eine Führung des zweiten Körpers 120 bzw. des zweiten Revolvers 120 zu ermöglichen. Mit anderen Worten zeigt Fig. 8b-a in einer Seitenansicht des ersten Revolvers 110 Strukturen für die Kugelschreibermechanik mit Nuten zwischen Führungsfedern 824 zur Führung in der Säule (in dem ersten Gehäuseteil 132) und Aussparungen (Profilzähne 826) zur Führung des zweiten Re- volvers 120. According to further embodiments, the first body 110 may have at its base side 822 a plurality of tread teeth 826, which are arranged circumferentially around the first body 110. For example, a number of the profile teeth 826 may be adapted to a number of the process steps to be performed in the device. Thus, a number of the teeth may vary in different devices which are suitable for different (bio) chemical processes. Similarly, the number of guide springs 824 and the guide grooves 816 may vary. In the exemplary embodiment shown in FIGS. 8 a and 8 b, the first housing part 132 has eight guide grooves 816. In addition, the first body 110 has eight guide springs 824 and eight profile teeth 826. The profile teeth 826 may be formed, for example, to allow a guide of the second body 120 and the second turret 120. In other words, FIG. 8b-a shows in a side view of the first turret 110 structures for the ballpoint pen mechanism with grooves between guide springs 824 for guiding in the column (in the first housing part 132) and recesses (profiled teeth 826) for guiding the second revolver 120th
Fig. 8b-b zeigt eine Draufsicht auf den ersten Revolver 110 mit einer Vielzahl von Kavitä- ten für die Reagenzienvorlagerung. In dem hier gezeigten konkreten Ausführungsbeispiel weist der erste Revolver 110 acht Kavitäten auf. In den acht Kavitäten können beispiels- weise acht verschiedene Reagenzien zur Prozessierung vorgelagert werden. FIG. 8b-b shows a plan view of the first turret 110 with a multiplicity of cavities for the preliminary reagent storage. In the specific exemplary embodiment shown here, the first turret 110 has eight cavities. In the eight cavities, for example, eight different reagents can be pre-stored for processing.
Fig. 8b-c zeigt eine Ansicht von unten auf den ersten Revolver 110 mit Bahnen von drei Dornen, die beispielsweise an dem zweiten Revolver 120 zum Öffnen von Verschlussmitteln der Kavitäten des ersten Revolvers 110 angeordnet sind. Die drei Dorne stechen je- weils die Kammern (die Kavitäten) mit den vorgelagerten Reagenzien an. In Fig. 8b-c sind die jeweiligen Bahnen, die die einzelnen Dorne bei der Verdrehung des zweiten Körpers 120 bezüglich des ersten Körpers 110 beschreiten, dargestellt. Eine Bahn eines ersten Dorns 828a ist mit einem gepunkteten Pfeil dargestellt. Eine Bahn eines zweiten Dorns 828b ist mit einem gestrichelten Pfeil dargestellt und eine Bahn eines dritten Dorns 828c ist mit einem durchgezogenen Pfeil dargestellt. Die einzelnen Zahlen in den jeweiligen Kavitäten zeigen sowohl in der Fig. 8b-b als auch in der Fig. 8b-c an, in welcher Phase, also auch in welcher Reihenfolge die einzelnen Kavitäten bzw. deren Verschlussmittel von einem der Dorne aufgestochen werden. So wird beispielsweise eine erste Kavität 150a des ersten Körpers 110 in einer ersten Phase von dem ersten Dorn 828a aufgestochen. Eine in der ersten Kavität 150a des ersten Körpers 110 befindliche Flüssigkeit bzw. ein Prozessmittel kann dann in eine Kavität des zweiten Körpers 120 fließen. In einer zweiten Phase, in welcher der zweite Körper 120 bezüglich des ersten Körpers 110 um einen Schritt ver- dreht ist (gegenüber der ersten Phase) wird eine zweite Kavität 1 0b des ersten Körpers 110 von dem ersten Dorn 828a aufgestochen, so dass eine in der zweiten Kavität 150b des ersten Körpers 110 befindliche Flüssigkeit in eine Kavität des zweiten Körpers 120 fließen kann (beispielsweise in die gleiche Kavität, in die auch schon die Flüssigkeit aus der ersten Kavität 150a des ersten Körpers 110 geflossen ist). In einer dritten Phase wird eine dritte Kavität 150c von dem ersten Dorn 828a aufgestochen, so dass eine in der dritten Kavität 150c befindliche Flüssigkeit in eine Kavität des zweiten Körpers 120 fließen kann. Der erste Dorn 828a kann dabei so mit einer Kavität des zweiten Körpers 120 verbunden sein, so dass Flüssigkeiten von Kavitäten, welche von dem ersten Dorn 828a aufgestochen wurden, alle in ein- und dieselbe Kavität innerhalb des zweiten Körpers 120 fließen. In einer vierten Phase wird eine siebte Kavität 150g des ersten Körpers 110 von dem zweiten Dorn 828b aufgestochen, so dass eine in der siebten Kavität 150g befindliche Flüssigkeit in eine Kavität des zweiten Körpers 120 fließt. In einer fünften Phase wird eine achte Kavität 150h des ersten Körpers 110 von dem zweiten Dorn 828b aufgestochen, so dass eine Flüssigkeit, welche sich in der achten Kavität 828a befindet, in eine Kavität des zweiten Körpers 120 (beispielsweise dieselbe Kavität, in welche die Flüssigkeit aus der siebten Kavität 150g geflossen ist) fließt. Der zweite Dorn 828b kann dabei analog zu dem ersten Dorn 828a so ausgebildet sein, dass Flüssigkeiten aus Kavitäten, welche von dem zweiten Dorn 828b aufgestochen werden, in eine gemeinsame Kavität im zweiten Körper 120 fließen oder zumindest über einen gemeinsamen Fluidweg in dem zweiten Körper 120 verlaufen. In einer sechsten Phase wird eine vierte Kavität 150d von dem dritten Dorn 828c aufgestochen, so dass eine Flüssigkeit, welche sich in der vierten Kavität 150d befindet, in eine Kavität des zweiten Körpers 120 fließt. In einer fünften Kavität 150e und einer sechsten Kavität 150f können weitere Reagenzien vorgelagert sein, oder keine Reagenzien vorgelagert sein. 8b-c shows a bottom view of the first turret 110 with tracks of three spikes, which are arranged, for example, on the second revolver 120 for opening closure means of the cavities of the first turret 110. Each of the three mandrels pierces the chambers (the cavities) with the upstream reagents. In Fig. 8b-c are the respective tracks that tread the individual mandrels in the rotation of the second body 120 with respect to the first body 110, are shown. A path of a first mandrel 828a is shown with a dotted arrow. A path of a second mandrel 828b is shown with a dashed arrow and a path of a third mandrel 828c is shown with a solid arrow. The individual numbers in the respective cavities, both in FIGS. 8b-b and in FIGS. 8b-c, indicate in which phase, ie also in which order, the individual cavities or their closure means are pierced by one of the mandrels. For example, a first cavity 150a of the The first body 110 is pierced by the first mandrel 828a in a first phase. A liquid or a process agent located in the first cavity 150a of the first body 110 can then flow into a cavity of the second body 120. In a second phase, in which the second body 120 is rotated by one step with respect to the first body 110 (compared to the first phase), a second cavity 10 b of the first body 110 is pierced by the first mandrel 828 a, so that an in The second cavity 150 b of the first body 110 can flow liquid into a cavity of the second body 120 (for example, in the same cavity in which even the liquid from the first cavity 150 a of the first body 110 has flowed). In a third phase, a third cavity 150c is pierced by the first mandrel 828a, so that a liquid located in the third cavity 150c can flow into a cavity of the second body 120. The first mandrel 828a may in this case be connected to a cavity of the second body 120, so that liquids of cavities which have been pierced by the first mandrel 828a all flow into one and the same cavity within the second body 120. In a fourth phase, a seventh cavity 150 g of the first body 110 is pierced by the second mandrel 828 b, so that a liquid located in the seventh cavity 150 g flows into a cavity of the second body 120. In a fifth phase, an eighth cavity 150h of the first body 110 is pierced by the second mandrel 828b such that a liquid located in the eighth cavity 828a enters a cavity of the second body 120 (e.g., the same cavity into which the liquid from the seventh cavity has flowed 150g) flows. In this case, the second mandrel 828b may be configured analogously to the first mandrel 828a such that liquids from cavities pierced by the second mandrel 828b flow into a common cavity in the second body 120 or at least via a common fluid path in the second body 120 run. In a sixth phase, a fourth cavity 150d is pierced by the third mandrel 828c so that a liquid located in the fourth cavity 150d flows into a cavity of the second body 120. In a fifth cavity 150e and a sixth cavity 150f, further reagents may be upstream, or no reagents may be upstream.
Um zu verhindern, dass ein Dorn eine Kavität aufsticht bevor die Flüssigkeit aus der jeweiligen Kavität benötigt wird, können die Dorne versetzt an dem zweiten Körper 120 angeordnet sein, und die Verschlussmittel der jeweiligen Kavitäten nur an bestimmten Stellen, welche in den Figuren 8b-b und 8b-c schraffiert markiert sind, von den Dornen durch- stechbar sein. Des Weiteren ist es auch möglich, dass die einzelnen Dorne 828a, 828b, 828c in einer Phase, in welcher sie benötigt werden, aus dem zweiten Körper 120 ausgefahren werden und in einer anderen Phase in den Körper 120 eingefahren sind. Dies kann beispielsweise über das Zentrifugationsprotokoll initiiert werden. Fig. 8c zeigt den zweiten Körper 120 (den zweiten Revolver 120) aus verschiedenen Ansichten. Fig. 8c-a zeigt den zweiten Körper 120 in einer Seitenansicht. Fig. 8c-b zeigt den zweiten Körper in einer Schnittdarstellung entlang einer Schnittachse A-A. Fig. 8c-c zeigt den zweiten Körper 120 in einer isometrischen Ansicht. Fig. 8c-d zeigt den zweiten Körper 120 in einer Draufsicht. Fig. 8c-e zeigt den zweiten Körper 120 in einer weiteren Schnittdarstellung entlang einer Schnittachse B-B. Der zweite Körper 120 ist ein zylindrischer Körper mit einer Deckseite 830 und einer dazu gegenüberliegenden Grundseite 832. Der zweite Körper 120 weist an seiner Deckseite 830, welche auch als Deckel bezeichnet wer- den kann, die drei Dorne 828a ,828b, 828c auf. Die drei Dorne weisen einen unterschiedlichen Abstand von einer Rotationsachse 250 des Körpers 120 auf. Der erste Dorn 828a ist am weitesten von der Rotationsachse 250 entfernt und der dritte Dorn 828c ist am geringsten von der Rotationsachse entfernt. Der zweite Körper 120 weist ferner eine Mehrzahl von Führungsfedern 834 auf, welche an einer Außenseite des zweiten Körpers 120 angeordnet sind. In dem in Fig. 8c gezeigten Ausführungsbeispiel weist der zweite Körper 120 vier Führungsfedern 834 auf. Die Führungsfedern 834 überragen die Deckseite 830 des zweiten Körpers 120 und weisen in einem Endbereich, in welchem sie die Deckseite 830 überragen, jeweils abgeschrägte Enden auf. Die Führungsfedern sind so ausgebildet, um bei einem Übergang von einer Phase der Vorrichtung 700 in eine nächste Phase (beispielsweise von der ersten Phase in die zweite Phase) wechselseitig mit den Profilzähnen 826 des ersten Körpers 110 und den Führungsnuten 816 des Gehäuses 130 Eingriff zu nehmen. Eine Anzahl der Führungsfedern 834 kann von der Anzahl der zu beschreitenden Prozessschritte für einen Prozess, für welchen die Vorrichtung 700 vorgesehen ist, abhängig sein. Ferner kann der zweite Körper 120 eine Mischvorrichtung 730 aufweisen, welche ausgebildet ist, um mindestens zwei verschiedene Fluide oder Flüssigkeiten innerhalb der ersten Kavität 160a des zweiten Körpers 120 zu vermischen. Die Kavität 160a des zweiten Körpers 120 kann daher im Folgenden auch als Mischkammer 160a bezeichnet werden. Die Mischvorrichtung 730 weist innerhalb der Mischkammer 160a eine erste Mischfeder 836 zum Mischen auf. Weiterhin weist die Mischvorrichtung 730 eine in der Mischkammer 160a an dem ersten Körper 120 arretierte Separations Vorrichtung 840 oder Lochwanne 840 mit (Durchgangs-)Öffnungen 845 (oder Löchern 845) auf. Die Lochwanne 840 kann auch als Lochplatte 840 bezeichnet werden. Die Öffnungen 845 der Lochwanne 840 sind an der Lochwanne 840 so angeordnet, dass bei einer Aufnahme der Vorrichtung 700 in einem Rotor eine Zentrifuge, und bei einer Rotation des Rotors die Öffnungen 845 radial am weitesten außen bezüglich der Lochwanne 840 angeordnet sind. Die Lochwanne 840 kann zu der Deckseite 830 des zweiten Körpers 120 offen sein, so dass eine Flüssigkeit von einer Kavität des ersten Körpers 110 in die Kavität 160a des zweiten Körpers 120, und damit in die Lochwanne 840 fließen kann. Ferner weist die Mischvorrichtung 730 in der Mischkammer 160a eine Mischwanne 835 oder eine Mischschale 835 auf. Die Mischwanne 835 ist beweglich bezüglich der Lochwanne 840 innerhalb der Mischkammer 160a gelagert. Die Mischwanne 835 ist so angeordnet, dass bei einer Rotation der Vorrichtung 700 die Mischwanne 835 radial weiter außen als die Lochwanne 840 angeordnet ist. Eine Flüssigkeit, welche sich in der Lochwanne 840 befindet kann, aufgrund der durch die Rotation entstehenden Zentrifugalkraft durch die Öffnungen 845 von der Lochwanne 840 in die Mischwanne 835 fließen. Die Lochwanne 840 und die Mischwanne 835 sind dabei so ausgebildet, dass bei einer Bewegung der Mischwanne 835 die Lochwanne 840 in die Misch- wanne 835 eingefahren werden kann. Die Mischwanne 835 weist daher einen größeren Querschnitt als die Lochwanne 840 auf, um die Lochwanne 840 bei der Bewegung der Mischwanne 835 aufzunehmen. Die Mischwanne 835 weist eine Überhöhung 846 zur Aufnahme der ersten Mischfeder 836 auf. Ferner weist die Lochwanne 840 eine Überhöhung 848 auf, welche angepasst an die Überhöhung 846 der Mischwanne 835 ist, so dass die Lochwanne 840, bei einer Bewegung der Mischwanne 835 zu der Lochplatte 840 hin von der Mischwanne 835 aufgenommen werden kann. Die erste Mischfeder 836 ist dabei so zwischen der Mischwanne 835 und dem zweiten Körper 120 angeordnet, um eine, entgegengesetzt der Zentrifugalkraft wirkende, Rückstellkraft auf die Mischwanne 835 auszuüben. In order to prevent a mandrel from piercing a cavity before the liquid from the respective cavity is required, the mandrels can be arranged offset on the second body 120, and the closure means of the respective cavities only at certain locations, which are shown in FIGS. 8b-b and 8b-c are hatched, pierced by the thorns. Furthermore, it is also possible for the individual mandrels 828a, 828b, 828c to be extended out of the second body 120 in a phase in which they are needed, and moved into the body 120 in another phase. This can be initiated, for example, via the centrifugation protocol. Fig. 8c shows the second body 120 (the second turret 120) from different views. Fig. 8c-a shows the second body 120 in a side view. Fig. 8c-b shows the second body in a sectional view taken along a section axis AA. Fig. 8c-c shows the second body 120 in an isometric view. Fig. 8c-d shows the second body 120 in a plan view. 8c-e shows the second body 120 in a further sectional view along a section axis BB. The second body 120 is a cylindrical body having a top side 830 and a base side 832 opposite thereto. The second body 120 has on its cover side 830, which may also be referred to as a cover, the three pins 828a, 828b, 828c. The three mandrels have a different distance from a rotation axis 250 of the body 120. The first mandrel 828a is farthest from the axis of rotation 250, and the third mandrel 828c is least distant from the axis of rotation. The second body 120 further includes a plurality of guide springs 834 disposed on an outer side of the second body 120. In the embodiment shown in FIG. 8 c, the second body 120 has four guide springs 834. The guide springs 834 project beyond the top side 830 of the second body 120 and each have bevelled ends in an end region in which they project beyond the top side 830. The guide springs are configured to interengage with the tread teeth 826 of the first body 110 and the guide grooves 816 of the housing 130 upon transition from one phase of the device 700 to a next phase (eg, from the first phase to the second phase) , A number of the guide springs 834 may depend on the number of process steps to be performed for a process for which the device 700 is provided. Further, the second body 120 may include a mixing device 730 configured to mix at least two different fluids or liquids within the first cavity 160 a of the second body 120. The cavity 160a of the second body 120 can therefore also be referred to below as the mixing chamber 160a. The mixing device 730 has a first mixing spring 836 for mixing within the mixing chamber 160a. Furthermore, the mixing device 730 has a separation device 840 or hole well 840 locked in the mixing chamber 160a to the first body 120 with (through) openings 845 (or holes 845). The well 840 may also be referred to as a perforated plate 840. The openings 845 of the hole trough 840 are arranged on the hole trough 840 such that when the device 700 is received in a rotor, a centrifuge, and with a rotation of the rotor, the openings 845 are arranged radially outermost with respect to the hole trough 840. The well 840 may be open to the top 830 of the second body 120 such that liquid from a cavity of the first body 110 into the cavity 160a of the second body 120, and thus into the hole trough 840 can flow. Furthermore, the mixing device 730 has a mixing trough 835 or a mixing trough 835 in the mixing chamber 160a. The mixing trough 835 is movably supported relative to the hole trough 840 within the mixing chamber 160a. The mixing trough 835 is arranged so that during a rotation of the device 700, the mixing trough 835 is arranged radially further outside than the hole trough 840. A liquid which may be in the well 840 may flow from the well 840 into the mixing well 835 through the openings 845 due to the centrifugal force created by the rotation. The hole trough 840 and the mixing trough 835 are designed in such a way that, when the mixing trough 835 moves, the hole trough 840 can be moved into the mixing trough 835. The mixing trough 835 therefore has a larger cross-section than the hole trough 840 to accommodate the hole trough 840 as the mixing trough 835 moves. The mixing trough 835 has an elevation 846 for receiving the first mixing spring 836. Furthermore, the hole trough 840 has an elevation 848, which is adapted to the elevation 846 of the mixing trough 835, so that the hole trough 840 can be received by the mixing trough 835 when the mixing trough 835 moves toward the perforated plate 840. In this case, the first mixing spring 836 is arranged between the mixing trough 835 and the second body 120 in order to exert a restoring force acting on the mixing trough 835 in the opposite direction to the centrifugal force.
Ferner kann die Mischwanne 835 ein Loch 841 (oder mehrere Löcher 841) mit einem Verschlussmittel, wie beispielsweise eine Deckelfolie 847, aufweisen. Das Loch 841 der Mischwanne 835 ist dabei so an der Mischwanne 835 angeordnet, dass bei einer Rotation des Rotors das Loch 841 radial am weitesten außen bezüglich der Misch wanne 835 ange- ordnet ist. An dem zweiten Körper 120 kann ein Dorn 833 angeordnet sein. Der Dom 833 kann dabei so an dem zweiten Körper 120 angeordnet sein, um ansprechend auf eine gegebene Winkelgeschwindigkeit des Rotors die Deckelfolie 847 des Lochs 841 zu durchstechen. Der Dorn 833 bildet in Verbindung mit dem Loch 841 und der Deckelfolie 847 damit ein Ventil der Mischwanne 835 und auch der Mischkammer 160a des zweiten Körpers 120. Die Mischvorrichtung 730 kann ferner innerhalb der Mischkammer 160a eine zweite Mischfeder 837 aufweisen. Die zweite Mischfeder 837 kann, wie die erste Mischfeder 836, zwischen der Mischwanne 835 und dem zweiten Körper 120 angeordnet sein, wobei eine Federkonstante der zweiten Mischfeder 837 größer als eine Federkonstante der ersten Mischfeder 836 sein kann. Das heißt eine durch die erste Mischfeder 836 erzeugte Rück- stellkraft ist geringer als eine durch die zweite Mischfeder 837 erzeugte Rückstellkraft. Further, the mixing well 835 may include a hole 841 (or a plurality of holes 841) with a closure means such as a lid sheet 847. The hole 841 of the mixing trough 835 is arranged on the mixing trough 835 such that upon rotation of the rotor, the hole 841 is arranged radially outermost with respect to the mixing trough 835. A mandrel 833 may be disposed on the second body 120. The dome 833 may be disposed on the second body 120 so as to pierce the lid sheet 847 of the hole 841 in response to a given angular velocity of the rotor. Mandrel 833, in conjunction with hole 841 and cover sheet 847, thus forms a valve of mixing tub 835 and also mixing chamber 160a of second body 120. Mixing device 730 may further include a second mixing spring 837 within mixing chamber 160a. The second mixing spring 837, like the first mixing spring 836, may be disposed between the mixing trough 835 and the second body 120, wherein a spring constant of the second mixing spring 837 may be greater than a spring constant of the first mixing spring 836. That is, a restoring force generated by the first mixing spring 836 is less than a restoring force generated by the second mixing spring 837.
Ferner kann der zweite Körper 120 an seiner Grundseite 832 eine Abtropfhase 843 aufweisen. In Abhängigkeit von der Rotationsfrequenz oder einer Winkelgeschwindigkeit eines Rotors einer Zentrifuge bewegt die erste Mischfeder 836 die Mischwanne 835 innerhalb der avität 160a (der Mischkammer 160a) auf und ab, wodurch eine sich in der Mischkammer 160a befindliche Flüssigkeit mit einer anderen in der Mischkammer 160a befindlichen Flüssigkeit vermischt wird. Mit anderen Worten wird durch die wechselnde Zentrifugalkraft bei einer Veränderung der Winkelgeschwindigkeit des Rotors und die entgegengesetzt der Zentrifugalkraft wirkende Rückstellkraft der ersten Mischfeder 836 die Mischwanne 835 bewegt. Also wird die Mischwanne 835 durch die Zentrifugalkraft zu einem Punkt radial weiter außen bewegt, und die erste Mischfeder 836 wirkt dieser Bewegung entgegen. Durch die wechselnde Drehfrequenz der Zentrifuge bewegt sich die Mischwanne 835 hin und her. Eine in der Mischwanne 835 vorhandene Flüssigkeit wird bei jeder Bewegung der Mischwanne 835 durch die Öffnungen 845 der Lochwanne 840 transportiert. Dies hat bei einem geeigneten Design der Lochwanne 840 und der Öffnungen 845 eine Durchmischung zur Folge. Mit anderen Worten strömt die Flüssigkeit bei veränderlicher Federlänge durch die Öffnungen 845 der Lochwanne 840, wodurch ein Mischvorgang erfolgt. Diese Mischung wird dabei durch die Wechselwirkung von Zentrifugalkraft und Rückstellkraft (erzeugt durch die erste Mischfeder 836) realisiert. Die Veränderung in der Drehfrequenz der Zentrifuge (oder in der Winkelgeschwindigkeit des Rotors der Zentrifu- ge) bewegt die Mischwanne (oder Mischschale) 835 von einem radial weiter innen gelegenen zu einem radial weiter außen gelegenen Ort und umgekehrt. Die in der Mischschale 835 vorhandene Flüssigkeit wird dabei durch die Öffnungen 845 der Lochwanne 840 geleitet, was eine Durchmischung zur Folge hat. Die zweite Mischfeder 837 dient zur Schaltung des Ventils (gebildet aus dem Loch 841, der Deckelfolie 847 und dem Dorn 833). Wie bereits erwähnt, hat die zweite Mischfeder 837 eine höhere Federkonstante als die erste Mischfeder 836, dadurch wird erst bei vergleichsweise hohen Drehfrequenzen der Zentrifuge die zweite Mischfeder 837 gestaucht und der Dorn 833 öffnet die Deckelfolie 847 des Lochs 841. Eine für die Stauchung der zweiten Mischfeder 837 benötigte Winkelgeschwindigkeit des Rotors der Zentrifuge kann dabei, insbesondere, größere sein, als eine für eine Stauchung der ersten Mischfeder 836 benötigte Winkelgeschwindigkeit des Rotors. Ferner kann eine Federkonstante der ersten Mischfeder 836 größer sein, als eine Federkonstante der Feder 710, welche zur Verdrehung des zweiten Körpers 120 bezüglich der anderen beiden Körper 110, 510 der Vorrichtung 700 dient. Furthermore, the second body 120 may have a drip-hare 843 on its base 832. Depending on the rotational frequency or angular velocity of a rotor of a centrifuge, the first mixing spring 836 moves the mixing trough 835 up and down within the cavity 160a (the mixing chamber 160a), whereby a liquid in the mixing chamber 160a is in communication with another in the mixing chamber 160a Liquid is mixed. In other words, the mixing trough 835 is moved by the changing centrifugal force with a change in the angular velocity of the rotor and the opposite of the centrifugal force restoring force of the first mixing spring 836. Thus, the mixing tub 835 is moved radially outward by the centrifugal force to a point, and the first mixing spring 836 counteracts this movement. Due to the changing rotational frequency of the centrifuge, the mixing trough 835 moves back and forth. A liquid present in the mixing trough 835 is transported through the openings 845 of the hole trough 840 with each movement of the mixing trough 835. This results in mixing with a suitable design of the hole trough 840 and the openings 845. In other words, the liquid flows through the openings 845 of the hole trough 840 with a variable spring length, whereby a mixing process takes place. This mixture is realized by the interaction of centrifugal force and restoring force (generated by the first mixing spring 836). The change in the rotational frequency of the centrifuge (or in the angular velocity of the rotor of the centrifuge) moves the mixing trough (or mixing bowl) 835 from a radially further inward to a radially outward location, and vice versa. The liquid present in the mixing bowl 835 is guided through the openings 845 of the hole trough 840, which results in thorough mixing. The second mixing spring 837 is used to switch the valve (formed from the hole 841, the cover sheet 847 and the mandrel 833). As already mentioned, the second mixing spring 837 has a higher spring constant than the first mixing spring 836, thereby only at relatively high rotational frequencies of the centrifuge, the second mixing spring 837 compressed and the mandrel 833 opens the cover sheet 847 of the hole 841. One for the compression of the second Blade spring 837 required angular velocity of the rotor of the centrifuge can, in particular, be greater than an angular velocity of the rotor required for a compression of the first mixing spring 836. Further, a spring constant of the first mixing spring 836 may be greater than a spring constant of the spring 710 which serves to rotate the second body 120 with respect to the other two bodies 110, 510 of the device 700.
Nach der Öffnung der Deckelfolie 847 mit dem Dorn 833 kann die in der Mischwanne 835 befindliche Flüssigkeit den zweiten Revolver 120 über eine Säule 838 (beispielsweise über ein Silikasäule 838) in der Mischkammer 160a durch die Abtropfnase 843 verlassen und beispielsweise in den Abfallsammelbehälter (in die Wastekammer) 720b oder in den Eluat- sammelbehälter (in die Eluatkammer) 720a des dritten Körpers 510 fließen. Die Dorne 828a, 828b, 828c können an der Deckseite 830 des zweiten Körpers 120 Fluid- führungen beispielsweise in Form von Trichtern und anschließenden Kanälen oder in Form von Abschrägungen aufweisen so, dass sie verschiedene Wege für Fluide deren Kavitäten sie aufstechen, innerhalb der Mischkammer 160a, ermöglichen. So können beispielsweise Fluide, welche durch den ersten Dorn 828a freigesetzt wurden, mit einer ersten Fluidführung 829a, welche als eine Abschrägung ausgebildet ist, direkt in die Lochwanne 840 geleitet werden. Fluide, welche von dem zweiten Dorn 828b freigesetzt wurden, können beispielsweise mit einer zweiten Fluidführung 829b, welche als ein Trichter mit einem Kanal, der an der Lochwanne 840 und der Mischwanne 835 vorbei führt, ausgebildet ist, auf die Säule 838 oder in einen Bereich der Mischkammer 160a, außerhalb der Mischwanne 835, geleitet werden. Der Bereich kann beispielsweise fluidisch mit der Säule 838 verbunden sein, so dass das Fluid von dem Bereich auf die Säule 838 fließt. Fluide, welche von dem dritten Dorn 828c freigesetzt wurden, können beispielsweise mit einer dritten Fluidführung 829c, welche auch als ein Trichter mit einem Kanal, der an der Lochwanne 840 und der Mischwanne 835 vorbei führt, ausgebildet ist, direkt über die Säule 838 geführt werden. Der Kanal der dritten Fluidführung 829c kann dabei einen kleineren Querschnitt als der Kanal der zweiten Fluidführung 829b aufweisen, beispielsweise so, dass ein Fluid durch die dritte Fluidführung 829c langsamer fließt als durch die zweite Fluidführung 829b. After the opening of the cover sheet 847 with the mandrel 833, the liquid in the mixing trough 835 can move the second turret 120 over a column 838 (for example over leaving a silica column 838) in the mixing chamber 160a through the drip nose 843 and flowing, for example, into the waste collection bin (into the waste chamber) 720b or into the eluate collection bin (into the eluate chamber) 720a of the third body 510. The mandrels 828a, 828b, 828c may have on the top side 830 of the second body 120 fluid guides, for example in the form of funnels and subsequent channels, or in the form of bevels so as to provide different paths for fluids whose cavities they pierce within the mixing chamber 160a , enable. For example, fluids released by the first mandrel 828a may be directed into the well 840 with a first fluid guide 829a formed as a bevel. Fluids released from the second mandrel 828b may, for example, be formed with a second fluid guide 829b forming a funnel with a channel passing the hole trough 840 and the mixing trough 835, onto the pillar 838, or into an area the mixing chamber 160a, outside the mixing trough 835, are passed. For example, the region may be fluidly connected to the column 838 so that the fluid flows from the region to the column 838. Fluids released from the third mandrel 828c may, for example, be passed directly over the column 838 with a third fluid guide 829c, which is also formed as a funnel with a channel passing the hole trough 840 and the mixing trough 835 , The channel of the third fluid guide 829c may have a smaller cross section than the channel of the second fluid guide 829b, for example, such that a fluid flows through the third fluid guide 829c slower than through the second fluid guide 829b.
Ferner kann die Mischkammer 160a, in einem Bereich unterhalb der Mischwanne 835 (radial weiter außen als die Mischwanne 835) kegelstumpfartig zu laufen, beispielsweise um einen Trichter hin zu der Tropfnase 843, für die sich in der Mischkammer 160a befindenden Fluide, zu bilden. Further, the mixing chamber 160a may be frusto-conical in a region below the mixing trough 835 (radially further outward than the mixing trough 835), for example, around a funnel toward the drip nose 843 for the fluids in the mixing chamber 160a.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann das Ventil in der Mischkammer 160a auch als eine Sollbruchstelle oder ein Siphon ausgebildet sein, beispielsweise um mehrere Flüssigkeiten bzw. Reagenzien aus dem ersten Körper 110 innerhalb der Mischkammer 160a miteinander zu vermischen, und um in einem vorgegebenen Prozessschritt dieses Ventil oder die Sollbruchstelle oder den Siphon zu öffnen, so dass die vermischten Reagenzien die Mischkammer 160a (beispielsweise über die Tropfnase 843) verlassen können. Wie bereits im Vorhergehenden beschrieben, kann die Mischkammer 160a an einem der Grundseite 832 zugewandten Ausgang (an der Tropfnase 843) eine (chromatographische) Säule 838 aufweisen, wie sie beispielsweise für eine DNA-Extraktion zur Bildung von Reagenzien benötigt wird. Eine vermischte Flüssigkeit kann dabei, wie oben beschrieben, über ein Ventil oder über eine Sollbruchstelle oder über einen Siphon über die Säule 838 geleitet werden. Wie oben bereits beschrieben, kann die Mischkammer 160a eine Folie 847 oder eine Membran 847 aufweisen, welche von einem sich in dem zweiten Körper 120 befindlichen Dorn 833 ansprechend auf eine gegebene Winkelgeschwindigkeit des Rotors durchstochen werden kann. According to further embodiments, the valve in the mixing chamber 160a may also be formed as a predetermined breaking point or a siphon, for example to mix together several liquids or reagents from the first body 110 within the mixing chamber 160a, and in a predetermined process step this valve or the To open the predetermined breaking point or the siphon, so that the mixed reagents can leave the mixing chamber 160a (for example via the drip nose 843). As previously described, the mixing chamber 160a may have a (chromatographic) column 838 at an exit (at the drip nose 843) facing the base 832, such as required for DNA extraction to form reagents. A mixed liquid can, as described above, be passed through the column 838 via a valve or via a predetermined breaking point or via a siphon. As described above, the mixing chamber 160a may include a foil 847 or a membrane 847 which may be pierced by a mandrel 833 located in the second body 120 in response to a given angular velocity of the rotor.
Gemäß weiteren Ausfuhrungsbeispielen, kann die Mischwanne 835, in dem zweiten Körper 120 arretiert sein oder auf der zweiten Mischfeder 837 gelagert sein. Dabei kann sich die Lochwanne 840, basierend auf der veränderlichen Winkelgeschwindigkeit des Rotors, innerhalb der Mischwanne 835 auf und ab bewegen. Die erste Mischfeder 836 kann dazu beispielsweise zwischen der Mischwanne 835 und der Lochwanne 840 angeordnet sein. According to further exemplary embodiments, the mixing trough 835 may be locked in the second body 120 or mounted on the second mixing spring 837. In this case, the hole trough 840, based on the variable angular velocity of the rotor, within the mixing trough 835 move up and down. For example, the first mixing spring 836 may be arranged between the mixing trough 835 and the hole trough 840.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen, kann der zweite Körper 120 eine Mehrzahl von Kavitäten und damit auch eine Mehrzahl von Mischkammern, bespielsweise mit separaten Mischvorrichtungen aufweisen. According to further embodiments, the second body 120 may have a plurality of cavities and thus also a plurality of mixing chambers, for example with separate mixing devices.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann der zweite Körper 120 an seiner Außenseite eine Skalenanzeige 842 aufweisen, welche beispielsweise in Verbindung mit dem Sichtfenster 814 des ersten Gehäuseteils 132 eine Phasenanzeige der Vorrichtung 700 bilden kann. Die Skalenanzeige 842 kann beispielsweise einfach realisiert aus Buchstaben und/oder Zahlen bestehen, welche eine Phase der Vorrichtung 700 anzeigen. According to further exemplary embodiments, the second body 120 may have on its outer side a scale display 842 which, for example in conjunction with the viewing window 814 of the first housing part 132, may form a phase display of the device 700. For example, the scale display 842 may simply consist of letters and / or numbers indicating a phase of the device 700.
Fig. 8d zeigt den dritten Körper 510 (den dritten Revolver 510) in zwei verschiedenen Ansichten. Fig. 8d-a zeigt den dritten Körper 510 in einer Seitenansicht und Fig. 8d-b zeigt den dritten Körper 510 in einer isometrischen Ansicht. Der dritte Körper 510 ist ein zylind- rischer Körper mit einer Deckseite 850 und einer dazu gegenüberliegenden Grundseite 852. Der dritte Körper 510 weist, wie anhand von Fig. 7 bereits beschrieben, eine Waste- kammer 720b und eine Eluatkammer 720a zum Auffangen des Eluats, wie beispielsweise der aufkonzentrierten DNA, auf. Ferner weist der dritte Körper 510 Führungsfedern 854 an seiner Außenseite auf, beispielsweise um eine Verdrehung des dritten Körpers 510 bei ei- nem Übergang von einer Phase in eine nächste Phase der Vorrichtung 700 zu verhindern. Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann der dritte Körper 510 so ausgebildet sein, dass er entnehmbar aus dem Gehäuse 130 ist, beispielsweise um eine Weiterverarbeitung der in der Eluatkammer 720a aufgefangenen Flüssigkeit durchzuführen. Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann der dritte Körper 510 auch eine beliebige Mehrzahl von Kavitäten aufweisen. Fig. 8d shows the third body 510 (the third turret 510) in two different views. Fig. 8d-a shows the third body 510 in a side view and Fig. 8d-b shows the third body 510 in an isometric view. The third body 510 is a cylindrical body with a cover side 850 and a base side 852 lying opposite thereto. The third body 510 has, as already described with reference to FIG. 7, a waste chamber 720b and an eluate chamber 720a for collecting the eluate, such as the concentrated DNA on. Furthermore, the third body 510 has guide springs 854 on its outer side, for example to prevent a rotation of the third body 510 during a transition from one phase to a next phase of the device 700. According to further embodiments, the third body 510 may be configured to be removable from the housing 130, for example to perform further processing of the liquid collected in the eluate chamber 720a. According to further embodiments, the third body 510 may also have any desired plurality of cavities.
Der dritte Revolver 510 kann darüber hinaus auch als Auffangrevolver für die Abfallflüssigkeit (Waste) und das Eluat bezeichnet werden. The third turret 510 may also be referred to as a waste tapping refuse catcher and eluate.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann die Vorrichtung 700 auch eine beliebige Mehrzahl von Körpern aufweisen, wobei jeder der Körper eine beliebige Vielzahl von Kavitäten aufweisen kann, beispielsweise in Abhängigkeit von einer Prozessierung, für welche die Vorrichtung geeignet ist. According to further embodiments, the device 700 may also include any plurality of bodies, wherein each of the bodies may have any number of cavities, for example, depending on a processing for which the apparatus is suitable.
Anhand von Fig. 9 soll nun das Prinzip der Kugelschreibermechanik erklärt werden, wie dies von der Vorrichtung gemäß Fig. 7 verwendet wird. In den Zeichnungen verwendete Bezugszeichen dienen lediglich der Illustration, welche Teile des Kugelschreiberprinzips zu welchen Teilen der Vorrichtung 700 korrespondieren. The principle of the ballpoint pen mechanism will now be explained with reference to FIG. 9, as used by the device according to FIG. 7. Reference numerals used in the drawings are merely illustrative of what parts of the pen principle correspond to what parts of the device 700.
Die bei der Vorrichtung 700 gemäß Fig. 7 verwendete Druckmechanik basiert auf einem Prinzip, wie sie auch im Kugelschreiber Verwendung findet. Die Druckmechanik eines Kugelschreibers sorgt dafür, dass die Schreibmine entweder im Griffrohr verschwindet oder aus dem Gehäuse ragt, bereit zum Schreiben. Die unterschiedlichen Positionen der Mine werden über verzahnte Elemente realisiert, wobei sich Elemente beim Bedienen der Druckmechanik ebenfalls relativ zueinander verdrehen. Diese Verdrehung wird bei als Werbematerial eingesetzten Kugelschreibern auch benutzt, um einen sich bei jedem Druck veränderten Text anzuzeigen. Eine derartige Druckmechanik beim Kugelschreiber umfasst die folgenden vier Elemente, einen Stator, welcher bei der Vorrichtung 700 durch das Ge- häuse 130 und die Führungsnuten 816 gebildet wird, einen Kolben, welcher bei der Vorrichtung 700 durch den ersten Körper 110 mit seinen Führungsfedern 824 und den Profilzähnen 826 gebildet wird, einen Rotor, welcher bei der Vorrichtung 700 durch den zweiten Körper 120 und seine Führungsfedern 834 gebildet wird und eine Feder, welche bei der Vorrichtung 700 durch die Feder 710 gebildet wird. The printing mechanism used in the device 700 according to FIG. 7 is based on a principle which is also used in the ballpoint pen. The pressure mechanism of a ballpoint pen ensures that the writing lead either disappears into the handle tube or protrudes from the case, ready for writing. The different positions of the mine are realized by toothed elements, wherein elements also rotate relative to each other when operating the printing mechanism. This twist is also used in promotional pens used to display a changed text every time you print. Such a pressure mechanism in the ballpoint pen comprises the following four elements, a stator which is formed in the device 700 by the housing 130 and the guide grooves 816, a piston which in the device 700 through the first body 110 with its guide springs 824 and formed on the profile teeth 826, a rotor formed in the apparatus 700 by the second body 120 and its guide springs 834, and a spring formed in the apparatus 700 by the spring 710.
Fig. 9 links zeigt schematisch das Zusammenspiel der vier Elemente in einem Kugelschreiber. Der Stator (Hülse) ist in dieser Darstellung ähnlich einer Explosionszeichnung weiter oben dargestellt und umgibt normalerweise den Kolben (Druckhülse) und den Rotor (Vorschubhülse). Der Stator sorgt mit einem eingebrachten Profil (Führungsnuten 816) dafür, dass sich der Kolben (erster Körper 110) lediglich nach oben bzw. nach unten bewegen kann. Der Rotor (zweiter Körper 120) kann sich dagegen sowohl vertikal bewegen als auch um die Rotationsachse (beispielsweise die Rotationsachse 250) drehen. Fig. 9 left shows schematically the interaction of the four elements in a ballpoint pen. The stator (sleeve) is shown in this illustration, similar to an exploded drawing above and normally surrounds the piston (pressure sleeve) and the rotor (Advancing sleeve). The stator with an inserted profile (guide grooves 816) ensures that the piston (first body 110) can only move upwards or downwards. The rotor (second body 120), however, can both move vertically and rotate about the axis of rotation (eg, the axis of rotation 250).
Stator (Gehäuse 130) und Kolben (erster Körper 110) sorgen zusammen für die Verdrehung des Rotors (zweiter Körper 120) beim Nachlassen der manuellen Druckkraft (in der Vorrichtung 700 beim Nachlassen der Zentrifugalkraft). Zuerst entsteht zwischen Kolben (erster Körper 110) und Rotor (zweiter Körper 120) die benötigte waagerechte Kraftkom- ponente, kurze Zeit später zwischen Rotor (zweiter Körper 120) und Stator (Gehäuse 130). Bei Kugelschreibern kann über unterschiedlich lange Nuten im Stator der Rotor an vertikal unterschiedlichen Positionen einrasten. Stator (housing 130) and piston (first body 110) together provide for the rotation of the rotor (second body 120) upon release of the manual pressure force (in the device 700 upon release of the centrifugal force). First, the required horizontal force component is created between the piston (first body 110) and the rotor (second body 120), shortly thereafter between the rotor (second body 120) and the stator (housing 130). For ballpoint pens, the rotor can engage in vertically different positions via grooves of different lengths in the stator.
Bei Kugelschreibern führt also ein Wechsel von manueller Druckkraft und einer durch eine Feder erfolgte Rückstellkraft zu einer schrittweisen Verdrehung des Rotors. In the case of ballpoint pens, therefore, a change from manual pressure force and a restoring force made by a spring leads to a stepwise rotation of the rotor.
Fig. 9 rechts zeigt das Profil der Druckmechanik, das für die Verdrehung erforderlich ist. Da die Feder ständig nach oben drückt, entsteht an den schrägen Enden, die an den Elementen angebracht sind, ein waagerechter Kraftanteil. Dieser wird für die Verdrehung ge- nutzt. Durch die Verdrehung können die Zustände Mine ausgefahren und Mine eingefahren definiert werden. Mit anderen Worten entsteht an schrägen Profilen eine horizontale Kraftkomponente und sorgt dafür, dass sich der Rotor verdreht. Fig. 9 right shows the profile of the printing mechanism, which is required for the rotation. Since the spring constantly pushes up, creates a horizontal force share at the oblique ends, which are attached to the elements. This is used for the twisting. Due to the rotation, the states Mine extended and Mine retracted can be defined. In other words, sloping profiles create a horizontal force component and cause the rotor to twist.
Eine solche Kugelschreibermechanik ist auch in der Schrift DE20000422U1 gezeigt. Such a ballpoint pen mechanism is also shown in DE20000422U1.
Fig. 10 zeigt eine Winkelgeschwindigkeit über Zeitdiagramm. Ω steht dabei für eine Winkelgeschwindigkeit eines Rotors einer Zentrifuge, in welcher eine Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung (beispielsweise die Vorrichtung 700) eingebracht ist. Zu verschiedenen Zeitpunkten weist der Rotor der Zentrifuge damit ver- schiedene Winkelgeschwindigkeiten auf. Auf einer Kurve 1010 des Diagramms sind verschiedene Winkelgeschwindigkeit-Zeit Kombinationen mit den Zeichen l la-l lf markiert, was bedeutet, dass eine Winkelgeschwindigkeit-Zeit Kombination I Ia mit der Fig. I Ia korrespondiert, eine Winkelgeschwindigkeit-Zeit Kombination I Ib mit der Fig. I Ib korrespondiert usw. Die Kurve 1010 zeigt damit beispielhaft einen schematischen Drehfre- quenzverlauf während eines Arbeitsschritts der Vorrichtung 700. Fig. 10 shows an angular velocity over time chart. Ω stands for an angular velocity of a rotor of a centrifuge, in which a device according to an embodiment of the present invention (for example, the device 700) is introduced. At various times, the rotor of the centrifuge has different angular velocities. On a curve 1010 of the diagram, different angular velocity-time combinations are marked with the symbols l la-l lf, which means that an angular velocity-time combination I Ia corresponds to FIG. I Ia, an angular velocity-time combination I Ib with the The curve 1010 thus shows by way of example a schematic rotational frequency course during a working step of the device 700.
Die Figuren l la-l lf zeigen einen Teilbereich einer Vorrichtung gemäß einem Ausfüh- rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung (beispielsweise der Vorrichtung 700) gemäß Fig. 7. Der Teilbereich zeigt die Verzahnung des ersten Körpers 110 mit dem zweiten Körper 120. FIGS. 1 a - 1 f show a partial area of a device according to an embodiment of the present invention (for example, the device 700) according to FIG. 7. The partial area shows the toothing of the first body 110 with the second body 120.
Fig. I Ia zeigt die Vorrichtung in Ausgangsposition, eine Winkelgeschwindigkeit des Ro- tors ist in der Ausgangsposition bezüglich des Drehfrequenzverlaufs minimal. Der erste Körper 110 (der Revolver 110) berührt mit seinen Führungsfedern 824 den oberen Anschlag der Führung, also den oberen Anschlag der Führungsnuten 816 des Gehäuses 130. Der zweite Körper 120 berührt mit seinen Führungsfedern 834 die Profilzähne 826 des ersten Körpers 110, und kann aufgrund der Führungsnuten 816 des Gehäuses 130 nicht näher an den Körper 110 herankommen. FIG. 11a shows the device in the starting position; an angular velocity of the rotor is minimal in the starting position with regard to the rotational frequency profile. The first body 110 (the revolver 110) touches with its guide springs 824 the upper stop of the guide, so the upper stop of the guide grooves 816 of the housing 130. The second body 120 touches with its guide springs 834, the tread teeth 826 of the first body 110, and can due to the guide grooves 816 of the housing 130 do not approach closer to the body 110.
Fig. I Ib zeigt den Teilbereich, wenn die Winkelgeschwindigkeit gegenüber Fig. I Ia erhöht ist. Durch die Frequenzerhöhung wandern die Revolver (die beiden Körper 110, 120) nach unten (nach radial außen). Der zweite Revolver 120 wird durch die Führung der Hül- se, also durch die Führungsnuten 816 des Gehäuses 130 am Rotieren gehindert. FIG. 11b shows the partial region when the angular velocity is increased compared to FIG. 11a. Due to the increase in frequency, the revolvers (the two bodies 110, 120) travel downwards (radially outward). The second turret 120 is prevented from rotating by the guide of the sleeve, that is, by the guide grooves 816 of the housing 130.
In Fig. 11c ist die Drehfrequenz weiter erhöht, der zweite Revolver 120 wandert über die Führung der Hülse (über die Führungsnuten 816 des Gehäuses 130) hinaus und rotiert, aufgrund einer zwischen den Profilzähnen 826 des ersten Körpers 110 und den Führungs- federn 834 des zweiten Körpers 120 entstehenden Horizontalkraft nach links. Dabei laufen der erste Revolver 110 und der zweite Revolver 120 aufeinander zu und ein Dorn des Deckels (der Deckseite 830 des zweiten Revolvers 120) durchsticht die Deckelfolie (ein Verschlussmittel einer Kavität) von dem ersten Revolver 110. Die Führungsfedern 834 des zweiten Körpers 120 sind in Eingriff mit Profilzähnen 826 des ersten Körpers 110. Eine sich in einer Kavität, welche durch einen Dorn des zweiten Körpers 120 aufgestochen wurde, befindliche Flüssigkeit kann nun von dieser Kavität in eine Kavität des zweiten Körpers 120 fließen. In Fig. 11c, the rotational frequency is further increased, the second turret 120 travels beyond the guide of the sleeve (beyond the guide grooves 816 of the housing 130) and rotates due to a between the tread teeth 826 of the first body 110 and the guide springs 834 of second body 120 resulting horizontal force to the left. At this time, the first turret 110 and the second turret 120 converge toward each other, and a spike of the lid (the top 830 of the second turret 120) pierces the lid film (a cavity closure means) from the first turret 110. The guide springs 834 of the second body 120 are A fluid located in a cavity pierced by a spike of the second body 120 may now flow from that cavity into a cavity of the second body 120.
Fig. 1 ld zeigt den Teilbereich nach einer weiteren Erhöhung der Drehfrequenz, die beiden Revolver 110, 120 sind vollständig ausgelenkt. Die Feder 710, welche eine Rückstellkraft zur Zentrifugalkraft erzeugt, ist bei der maximale Auslenkung der Revolver 110, 120 maximal zusammengedrückt, da die durch die Rotation des Rotors erzeugte Zentrifugalkraft größer als die durch die Feder 710 erzeugte Rückstellkraft ist. Fig. 1 le zeigt den Teilbereich bei einer gedrosselten Drehfrequenz gegenüber Fig. 11c. Die Federkraft (die Rückstellkraft) der Feder 710 drückt die beiden Revolver 110, 120 wieder nach oben. Der zweite Revolver 120 bewegt sich entlang der schrägen Führung von Hülse 1 (oder entlang von Berandungen der Führungsnuten 816 des ersten Gehäuseteils 132 des Gehäuses 130) weiter nach links. Der erste Revolver 110 und der zweite Revolver 120 bewegen sich auseinander und der Dorn des zweiten Revolvers 120 wird freigegeben. FIG. 1 d shows the partial area after a further increase in the rotational frequency, the two revolvers 110, 120 are completely deflected. The spring 710, which generates a restoring force to the centrifugal force is maximally compressed at the maximum deflection of the turrets 110, 120, since the centrifugal force generated by the rotation of the rotor is greater than the restoring force generated by the spring 710. Fig. 1 le shows the sub-area at a throttled rotational frequency compared to Fig. 11c. The spring force (the restoring force) of the spring 710 presses the two revolvers 110, 120 back up. The second turret 120 moves along the oblique guide of sleeve 1 (or along boundaries of the guide grooves 816 of the first housing part 132 of FIG Housing 130) further to the left. The first turret 110 and the second turret 120 move apart and the mandrel of the second turret 120 is released.
Fig. l lf zeigt den Teilbereichen nach einer weiteren Drosselung die Drehfrequenz. Das System befindet sich in Ausgangsposition und ist gegenüber der Position in Fig. I Ia eine Achtelumdrehung nach links gedreht. Eine Führungsfeder 834a, welche in Fig. I Ia mit einer Führungsnut 816a des Gehäuses 130 und einem ersten Profilzahn 826a des ersten Körpers in Eingriff war, ist in Fig. l lf mit einer zweiten, zu der ersten Führungsnut 816a benachbarten, Führungsnut 816b des Gehäuses 130 und einem zweiten, zu dem ersten Pro- filzahn 826a benachbarten, Profilzahn 826b des ersten Körper 110 in Eingriff. Fig. L lf shows the portions after further throttling the rotational frequency. The system is in home position and is turned one-eighth turn to the left from the position in FIG. 11a. A guide spring 834a, which in FIG. 11a was engaged with a guide groove 816a of the housing 130 and a first profile tooth 826a of the first body, is shown in FIG. 11f with a second guide groove 816b of the housing adjacent to the first guide groove 816a 130 and a second, adjacent to the first profiled tooth 826a, profile tooth 826b of the first body 110 is engaged.
Fig. 12 zeigt beispielhaft, wie eine Ratschenmechanik als Druckmechanik für eine Vorrichtung gemäß einem Ausfuhrungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, um automatisiert, d. h. abhängig von einem Zentrifugationsprotokoll verschiedene Kavitäten von in radialer Richtung angeordneten Körpern miteinander zu koppeln. FIG. 12 shows by way of example how a ratchet mechanism can be used as a printing mechanism for a device according to an exemplary embodiment of the present invention in order to be automated, that is, H. Depending on a Zentrifugationsprotokoll different cavities of radially arranged bodies to couple together.
Fig. 12-A zeigt ein Rückstellelement 1210, welches in einer Förderschiene 1212 läuft. Das Rückstellelement 1210 kann beispielsweise als eine Feder mit einem an einem Ende befindlichen Stift 1219 mit einer Masse ausgebildet sein. Das Rückstellelement ist dabei so ausgebildet, dass es eine entgegengesetzt der Zentrifugalkraft wirkende Rückstellkraft hervorruft. Eine Richtung des Pfeils 1218 zeigt dabei die Richtung an, in welche die Rückstellkraft wirkt und eine Länge des Pfeils gibt dabei einen Betrag, der durch das Rückstellelement 1210 erzeugten Rückstellkraft an. Eine Richtung des Pfeils 1217 gibt dabei eine Richtung der durch die Rotation des Rotors erzeugten Zentrifugalkraft an. Eine Länge des Pfeils 1217 gibt dabei eine Größe der durch die Rotation des Rotors erzeugten Zentrifugalkraft an. In Fig. 12-A ist deutlich zu erkennen, dass die Zentrifugalkraft kleiner ist als die Rückstellkraft. Eine Drehrichtung des Rotors der Zentrifuge ist durch einen Pfeil 1214 dargestellt. Fig. 12-A zeigt damit einen Zustand mit niedriger Winkelgeschwindigkeit, das elastische Rückstellelement 1210 ist zusammengezogen und zieht einen den an dem Ende befindlichen Stift mit der Masse zum Zentrum (zur Rotationsachse 140 des Rotors). Ein Körper einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, beispielsweise der erste Körper 110 der Vorrichtung 100, welcher mit dem Rückstellelement 1210 verbunden ist, kann dadurch einen Halbschritt weiter rotiert werden. Fig. 12-B zeigt einen Zustand bei erhöhter Winkelgeschwindigkeit, durch Erhöhung der Winkelgeschwindigkeit lenkt die Masse den Stift 1219, der in der radialen Führungsschiene 1212 läuft, nach außen. Dadurch wird der Körper, welcher mit dem Rückstellelement 1210 verbunden ist (also beispielsweise der erste Körper 110), um einen weiteren Halb- schritt rotiert. In Fig. 12-B ist die durch die Rotation des Rotors erzeugte Zentrifugalkraft größer als die durch das Rückstellelement 1210 erzeugte Rückstellkraft. Fig. 12-A shows a return element 1210, which runs in a conveyor rail 1212. The return member 1210 may be formed, for example, as a spring having a pin 1219 at one end with a mass. The restoring element is designed so that it causes an opposing the centrifugal force acting restoring force. A direction of the arrow 1218 indicates the direction in which the restoring force acts and a length of the arrow indicates an amount of the restoring force generated by the restoring element 1210. A direction of the arrow 1217 indicates a direction of the centrifugal force generated by the rotation of the rotor. A length of the arrow 1217 indicates a magnitude of the centrifugal force generated by the rotation of the rotor. In Fig. 12-A can be clearly seen that the centrifugal force is smaller than the restoring force. A rotational direction of the rotor of the centrifuge is represented by an arrow 1214. Thus, Fig. 12-A shows a low angular velocity condition, the elastic return member 1210 is contracted and pulls a pin located at the end with the mass toward the center (to the axis of rotation 140 of the rotor). A body of a device according to an exemplary embodiment of the present invention, for example the first body 110 of the device 100, which is connected to the restoring element 1210, can thereby be rotated one half step further. Fig. 12-B shows a state at an increased angular velocity, by increasing the angular velocity, the mass deflects the pin 1219 running in the radial guide rail 1212 to the outside. As a result, the body which is connected to the restoring element 1210 (that is to say, for example, the first body 110) is moved to another half position. step rotates. In Fig. 12-B, the centrifugal force generated by the rotation of the rotor is larger than the restoring force generated by the return member 1210.
Fig. 12-C zeigt einen Teil einer Vorrichtung 1200 zum Einsetzen in einen Rotor einer Zentrifuge, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung 1200 weist zwei übereinander gestapelte, voneinander separierbare Körper 1220, 1230 auf. Ferner weist die Vorrichtung 1200 ein Gehäuse 130 auf, welches ausgebildet ist, um in einer Halterung des Rotors der Zentrifuge eingesetzt zu werden. Die zwei Körper 1220, 1230 sind in dem Gehäuse 130 in einer Stapelrichtung so angeordnet, dass bei einer bestimmungsgemäßen Aufnahme der Vorrichtung 1200 in dem Rotor der Zentrifuge und bei einer Rotation des Rotors ein Abstand eines der zwei Körper 1220, 1230 zu einer Rotationsachse 140 des Rotors geringer ist als ein Abstand eines anderen der zwei Körper 1220, 1230 zu der Rotationsachse des Rotors 140. In dem in Fig. 12 gezeigten konkreten Ausfuhrungsbeispiel ist ein Abstand eines ersten Körpers 1220 zu der Rotationsachse 140 geringer ist als ein Abstand eines zweiten Körpers 1230 zu der Rotationsachse 140 des Rotors. Mit anderen Worten ist der zweite Körper 1230 in dem Gehäuse 130 radial weiter außen als der erste Körper 1220 angeordnet. Der erste Körper 1220 weist eine Kavität 1222a auf. Der zweite Körper 1230 weist eine Mehrzahl von Kavitäten 1232 auf. Die zwei Körper 1220, 1230 sind in dem Gehäuse 130 beweglich zueinander angeordnet, um ansprechend auf eine Rotation des Rotors in einer ersten Phase die Kavität 1222a des ersten Körper 1220 mit einer ersten Kavität 1232a der Kavitäten 1232 des zweiten Körpers 1230 fluidisch zu koppeln, und in einer zweiten Phase die Kavität 1222a des ersten Körpers 1220 mit einer zweiten Kavität 1232b des zweiten Körpers 1230 zu fluidisch koppeln. Die radiale Führungsschiene 1212 kann dabei so ausgebildet sein, dass sie auf die Anzahl der Kavitäten 1232 des zweiten Körpers 1230 angepasst ist. Weiterhin kann die radiale Führungsschiene 1212 so ausgebildet sein, dass bei einer hohen Winkelgeschwindigkeit des Rotors, beispielsweise wenn die Zentrifugalkraft größer als die Rückstellkraft ist, die Kavität 1222a des ersten Körpers 1220 jeweils mit einer Kavität der Kavitäten 1232 des zweiten Körpers 1230 gekoppelt ist. Fig. 12-C zeigt damit, wie eine Ratschenmechanik verwendet werden kann, um einen Kanalausgang oder eine Kavität 1222a eines ersten Körpers 1220 mit verschiedenen Kanaleingängen oder Kavitäten 1232 eines zweiten Körpers 1230 der Reihe nach zu verschalten. Ein Flüssigkeitsstrom 1240 kann dabei beispielsweise in Phasen hoher Winkelgeschwindigkeit des Rotors (also auch in Phasen hoher Zentrifugalkraft) von der Kavität 1222a in jeweils eine der Kavitäten 1232a-1232n des zweiten Körpers 1230 geleitet werden. Eine Förderrichtung, also eine Drehrichtung des Rotors der Zentrifuge kann dabei entgegengesetzt einer Drehrichtung des ersten Körpers 1220 bezüglich des zweiten Körpers 1230 sein. Obwohl sich bei dem in Fig. 12 gezeigten Ausfuhrungsbeispiel der erste Körper 1220 bezüglich dem zweiten Körper 1230 verdreht, so kann in weiteren Ausführungsbeispielen sich auch der zweite Körper 1230 bezüglich des ersten Körpers 1220 verdrehen. Fig. 12-C shows a portion of a device 1200 for insertion into a rotor of a centrifuge according to one embodiment of the present invention. The device 1200 comprises two stacked, separable bodies 1220, 1230. Furthermore, the device 1200 has a housing 130, which is designed to be inserted in a holder of the rotor of the centrifuge. The two bodies 1220, 1230 are arranged in the housing 130 in a stacking direction so that, when the apparatus 1200 is properly received in the rotor of the centrifuge and when the rotor rotates, a distance of one of the two bodies 1220, 1230 from an axis of rotation 140 of the rotor Rotor is smaller than a distance of another of the two bodies 1220, 1230 to the rotational axis of the rotor 140. In the concrete embodiment shown in FIG. 12, a distance of a first body 1220 to the rotation axis 140 is less than a distance of a second body 1230 to the axis of rotation 140 of the rotor. In other words, the second body 1230 is disposed in the housing 130 radially outward of the first body 1220. The first body 1220 has a cavity 1222a. The second body 1230 has a plurality of cavities 1232. The two bodies 1220, 1230 are movably disposed in the housing 130 to fluidly couple the cavity 1222a of the first body 1220 to a first cavity 1232a of the cavities 1232 of the second body 1230 in response to rotation of the rotor in a first phase In a second phase, the cavity 1222a of the first body 1220 fluidly couples to a second cavity 1232b of the second body 1230. The radial guide rail 1212 can be designed so that it is adapted to the number of cavities 1232 of the second body 1230. Furthermore, the radial guide rail 1212 may be configured such that at a high angular velocity of the rotor, for example when the centrifugal force is greater than the restoring force, the cavity 1222a of the first body 1220 is coupled to a cavity of the cavities 1232 of the second body 1230, respectively. FIG. 12-C thus illustrates how a ratchet mechanism may be used to sequentially interconnect a channel exit or cavity 1222a of a first body 1220 with various channel entrances or cavities 1232 of a second body 1230. In this case, a liquid flow 1240 can be conducted from the cavity 1222a into, in each case, one of the cavities 1232a-1232n of the second body 1230 in phases of high angular velocity of the rotor (thus also in phases of high centrifugal force). A conveying direction, that is to say a direction of rotation of the rotor of the centrifuge, can be opposite to a direction of rotation of the first body 1220 relative to the second body 1230. Although in the embodiment shown in FIG. 12, the first body 1220 twists with respect to the second body 1230, in other embodiments, the second body 1230 may also rotate with respect to the first body 1220.
Wie anhand der Figuren 11 und 12 beschrieben, kann, um bei Ausfuhrungsbeispielen der vorliegenden Erfindung eine Verschiebung der Körper gegeneinander zu erreichen, eine Aktuationsmechanik eingesetzt werden, welche dadurch gekennzeichnet sein kann, dass die variable Zentrifugalkraft im Wechselspiel mit einer von der Zentrifugation unabhängi- gen Rückstellkraft (z. B. Federkraft, Magnetkraft, Schwerkraft) steht, wodurch eine Änderung der Zentrifugationsfrequenz die Bewegung eines Aktors bewirkt. Je nach Ausgestaltung der Mechanik kann das eine lineare, rotatorische oder entlang bestimmter Bahnen geführte Bewegung sein. Es wurden verschiedene Mechaniken gezeigt (Kugelschreibermechanik, Ratschenmechanik), die eine derartige Funktion ausübt. Bei Erhöhung der Zentrifugationsfrequenz kann die Bewegung des Aktors in die eine Richtung gehen, und bei Erniedrigung der Zentrifugationsfrequenz kann die Bewegung des Aktors in die andere Richtung gehen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Bewegung des Aktors ein Ratschenmechanismus, wie in Fig. 12 dargestellt, antreiben, wodurch auch ein Vorschub in nur eine Richtung erreicht werden kann. Der Vorschub kann dabei linear oder rotatorisch sein. Gemäß weiteren Ausfuhrungsbeispielen kann die Vorschubbewegung auch mit einer Hubbewegung mit einer zusätzlichen Richtungskomponente gekoppelt werden. Diese Hubbewegung kann beispielsweise bistabil ausgeführt werden. Zusammengefasst können diese Komponenten eine Druckmechanik, wie sie beim Kugelschreiber Anwendung findet, bilden. Jedoch wird im Gegensatz zu dem Kugelschreiber die Druckmechanik durch die sich verändernde Zentrifugalkraft betrieben. Durch jeden Zentrifugationsschritt kann die Mechanik einen Schritt weiter bewegt werden, wodurch eine schrittweise gegenseitige Verschiebung der Körper erfolgt. Auf diese Weise können sequenziell verschiedene Kanalausgänge mit verschiedenen Kanaleingängen (bzw. verschiedenen Kavitäten) in Kontakt gebracht werden. Der Einsatz einer Druckmechanik, wie bei dem Kugelschreiberprin- zip, wie es in Fig. 11 gezeigt ist, kann eine Hubbewegung implizieren, die zur Änderung des Abstands der Körper zueinander oder zu weiteren Komponenten genutzt werden kann. Bedarfsweise kann die Hubbewegung bistabil sein bzw. durch Einsatz einer Kurvenbahn einen besonderen Verlauf erhalten. Gemäß einigen Ausfuhrungsbeispielen kann (wie in den Figuren 1 la-1 lf gezeigt) die Hubbewegung verwendet werden, um zu einem definier- ten Prozessschritt den Deckel (oder das Verschlussmittel) einer Kavität mit einem Dorn aufzustechen. Auf diese Weise kann ein Ventil realisiert werden, das dazu verwendet werden kann, den Prozess zu steuern. Wie bereits oben beschrieben, basiert eine Aktuationsmechanik einerseits auf der Zentrifugalkraft, welche durch eine Rotation des Rotors erzeugt wird, und andererseits auf einer Rückstellkraft. Die Rückstellkraft kann, wie oben bereits erwähnt, durch eine Feder, ein Magnetfeld oder das Schwerefeld verursacht werden. Bei bevorzugten Ausführungsbei- spielen kann ein Rückstellmittel zur Erzeugung der Rückstellkraft als eine Feder ausgebildet sein. As described with reference to FIGS. 11 and 12, in order to achieve displacement of the bodies relative to one another in embodiments of the present invention, an actuation mechanism may be used, which may be characterized in that the variable centrifugal force interacts with one independent of the centrifugation Restoring force (eg spring force, magnetic force, gravity) is, whereby a change in the centrifugation frequency causes the movement of an actuator. Depending on the design of the mechanism, this can be a linear, rotational movement or guided along specific paths. Various mechanisms have been shown (ballpoint pen mechanism, ratchet mechanism), which performs such a function. When the centrifugation frequency is increased, the movement of the actuator can go in one direction, and if the centrifugation frequency is lowered, the movement of the actuator can go in the other direction. According to one embodiment, the movement of the actuator can drive a ratchet mechanism as shown in FIG. 12, whereby also a feed in only one direction can be achieved. The feed can be linear or rotary. According to further exemplary embodiments, the feed movement can also be coupled with a lifting movement with an additional directional component. This lifting movement can be performed, for example bistable. In summary, these components can form a printing mechanism, such as that used in ballpoint pens. However, in contrast to the pen, the printing mechanism is operated by the changing centrifugal force. Through each centrifugation step, the mechanism can be moved one step further, whereby a stepwise mutual displacement of the body takes place. In this way, different channel outputs can be brought into contact with different channel inputs (or different cavities) sequentially. The use of a pressure mechanism, as in the pen principle, as shown in Fig. 11, may imply a lifting movement that can be used to change the distance of the bodies from each other or to other components. If necessary, the lifting movement can be bistable or obtained by using a curved path a special course. According to some exemplary embodiments, the lifting movement can be used (as shown in FIGS. 1 la-1 lf) to puncture the lid (or the closure means) of a cavity with a mandrel for a defined process step. In this way, a valve can be realized which can be used to control the process. As already described above, an actuation mechanism is based on the one hand on the centrifugal force, which is generated by a rotation of the rotor, and on the other hand on a restoring force. The restoring force can, as already mentioned above, be caused by a spring, a magnetic field or the gravitational field. In preferred embodiments, a return means for generating the restoring force may be formed as a spring.
Die in den Figuren 11 und 12 beschriebene Aktuationsmechanik, welche zur Verdrehung und/oder zur Erzeugung des Hubs dient, kann entweder integraler Bestandteil der Vorrich- tungen gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung sein. Weiterhin kann die Aktuationsmechanik aber auch als externe wieder verwendbare Mechanik vor der Verwendung mit der Vorrichtung in Kontakt gebracht werden. The actuation mechanism described in FIGS. 11 and 12, which serves for the rotation and / or for the generation of the stroke, can either be an integral part of the devices according to embodiments of the present invention. Furthermore, the actuation mechanism can also be brought into contact with the device as an external reusable mechanism before use.
Ist die Mechanik ein integraler Bestandteil der Vorrichtung, kann sie entweder an jeder einzelnen Einheit, die sich verdrehen soll, oder alternativ nur an einer einzelnen Einheit angebracht sein. Die Bewegung kann im zuletzt genannten Fall an andere Einheiten mittels einer Welle übertragen werden. If the mechanism is an integral part of the device, it can either be attached to each individual unit that is to be rotated or alternatively only to a single unit. The movement can be transmitted in the latter case to other units by means of a shaft.
Bei der Ausführung als externe wieder verwendbare Mechanik kann die Mechanik extern angebracht sein, z. B. auf das Zentrifugenröhrchen aufgesetzt werden. Die in der Mechanik generierten Dreh- oder/und Hubbewegungen können mit einer Welle oder mit Stößeln auf die zu bewegenden Vorrichtungen übertragen werden. In the execution as external reusable mechanics, the mechanism may be mounted externally, for. B. are placed on the centrifuge tube. The rotational and / or lifting movements generated in the mechanism can be transmitted to the devices to be moved with a shaft or with plungers.
Vorrichtungen gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung können insbe- sondere als Einwegartikel ausgebildet sein, beispielsweise mit bereits vorgelagerten Reagenzien, welche nach der Durchführung eines Prozesses, für den sie geeignet sind, und nach Entnahme des Eluats entsorgt werden. Devices according to embodiments of the present invention may in particular be designed as disposable articles, for example with already upstream reagents, which are disposed of after carrying out a process for which they are suitable and after removal of the eluate.
Fig. 13 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 1300 zum fluidischen Koppeln von Ka- vitäten gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren 1300 umfasst einen ersten Schritt 1310 des Rotierens eines Rotors einer Zentrifuge mit einer ersten Geschwindigkeit. In einer Halterung des Rotors ist ein Gehäuse eingesetzt, in welchem mindestens zwei übereinander gestapelte Körper in einer Stapelrichtung angeordnet sind. Die mindestens zwei übereinander gestapelten Körper sind in der Stapelrich- tung so angeordnet, dass bei einer Rotation des Rotors ein Abstand einer der mindestens zwei Körper seine Rotationsachse des Rotors geringer ist als ein Abstand eines anderen der mindestens zwei Körper zu der Rotationsachse des Rotors. Ein erster der mindestens zwei Körper weist zumindest eine erste und eine zweite Kavität auf und ein zweiter der mindes- tens zwei Körper weist zumindest eine erste Kavität auf. Die mindestens zwei Körper sind in dem Gehäuse beweglich zueinander angeordnet, um ansprechend auf eine Rotation des Rotors in einer ersten Phase die erste Kavität des ersten Körper mit der ersten Kavität des zweiten Körpers fluidisch zu koppeln, und in einer zweiten Phase die zweite Kavität des ersten Körpers mit der ersten Kavität des zweiten Körpers fluidisch zu koppeln. Die erste Geschwindigkeit ist so gewählt, dass die erste Kavität des ersten Körpers mit der ersten Kavität des zweiten Körpers fluidisch gekoppelt ist. So kann in der ersten Phase eine Flüssigkeit oder ein Fluid, welche(s) sich in der ersten Kavität des ersten Körpers befindet, in erste Kavität des zweiten Körpers fließen, falls der erste Körper radial weiter innen als der zweite Körper angeordnet ist oder, falls der erste Körper radial weiter außen als der zweite Körper angeordnet ist, kann eine Flüssigkeit oder ein Fluid, welche(s) sich in der ersten Kavität des zweiten Körpers befindet, in die erste Kavität des ersten Körpers fließen. FIG. 13 shows a flow chart of a method 1300 for fluidically coupling cavities according to an embodiment of the present invention. The method 1300 includes a first step 1310 of rotating a rotor of a centrifuge at a first speed. In a holder of the rotor, a housing is used, in which at least two stacked bodies are arranged in a stacking direction. The at least two stacked bodies are arranged in the stacking direction such that when the rotor is rotated, a distance of one of the at least two bodies from its axis of rotation of the rotor is less than a distance of another of the at least two bodies from the axis of rotation of the rotor. A first of the at least two bodies has at least a first and a second cavity and a second of the at least At least two bodies have at least one first cavity. The at least two bodies are movably disposed within the housing to fluidly couple the first cavity of the first body with the first cavity of the second body in response to rotation of the rotor in a first phase and the second cavity of the first in a second phase To couple body with the first cavity of the second body fluidly. The first speed is selected so that the first cavity of the first body is fluidically coupled to the first cavity of the second body. Thus, in the first phase, a liquid or fluid located in the first cavity of the first body may flow into the first cavity of the second body if the first body is located radially further inward than the second body or if so the first body is located radially further outward than the second body, a liquid or fluid located in the first cavity of the second body may flow into the first cavity of the first body.
Des Weiteren umfasst das Verfahren 1300 einen Schritt 1310 des Veränderns der Ge- schwindigkeit des Rotors der Zentrifuge, so dass die zweite Kavität des ersten Körpers mit der ersten Kavität des zweiten Körpers fluidisch gekoppelt ist. Falls der erste Körper radial weiter innen als der zweite Körper angeordnet ist, kann eine, sich in der zweiten Kavität des ersten Körpers befindliche Flüssigkeit, in die erste Kavität des zweiten Körpers fließen, und beispielsweise sich mit einer dort befindlichen Flüssigkeit vermischen. Falls der erste Körper radial weiter außen, als der zweite Körper angeordnet ist, so kann eine, sich in der ersten Kavität des zweiten Körpers befindliche, Flüssigkeit in die zweite Kavität des ersten Körper fließen, und sich beispielsweise dort mit einer bereits vorgelagerten Flüssigkeit vermischen. Das Verfahren 1300 kann beispielsweise genutzt werden, um verschiedene Flüssigkeiten bzw. Reagenzien, welche in einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung vorgelagert sind, miteinander zu vermischen, beispielsweise um einen (bio-)chemischen Prozess, wie beispielsweise eine DNA-Extraktion durchzuführen. Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann, um mehrere unterschiedliche Flüssigkeiten miteinander zu vermischen, bzw. mehrere verschiedene Kavitäten fluidisch miteinander zu koppeln, der Schritt 1320 des Veränderns der Geschwindigkeit des Rotors beliebig oft, beispielsweise in Abhängigkeit der benötigten Prozessschritte, durchgeführt werden. Anhand der Fig. 14, 15a, 15b soll im Folgenden die Vorrichtung 700 gemäß Fig. 7 mit drei Revolvern am Anwendungsbeispiel einer DNA-Extraktion auf Basis des Verfahrens 1300 gemäß Fig. 13 beschrieben werden. Die Vorrichtung 700 und weitere Vorrichtungen ge- mäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung eignen sich ebenfalls auch zur Automatisierung anderer (bio-)chemischer Prozesse. Furthermore, the method 1300 includes a step 1310 of varying the speed of the rotor of the centrifuge so that the second cavity of the first body is fluidically coupled to the first cavity of the second body. If the first body is located radially further inward than the second body, a liquid located in the second cavity of the first body may flow into the first cavity of the second body and, for example, mix with a liquid therein. If the first body is arranged radially further outward than the second body, then a liquid located in the first cavity of the second body can flow into the second cavity of the first body and, for example, mix there with an already upstream liquid. For example, the method 1300 may be used to mix different liquids or reagents that are upstream of a device according to an embodiment of the present invention, for example, to perform a (bio) chemical process, such as DNA extraction. According to further embodiments, in order to mix a plurality of different liquids with each other, or to couple several different cavities fluidly with one another, the step 1320 of changing the speed of the rotor can be performed as often as desired, for example, depending on the required process steps. The device 700 according to FIG. 7 with three revolvers on the application example of a DNA extraction on the basis of the method 1300 according to FIG. 13 will be described below with reference to FIGS. 14, 15 a, 15 b. The device 700 and other devices are According to embodiments of the present invention are also suitable for the automation of other (bio-) chemical processes.
Fig. 14 zeigt ein Diagramm zwischen Zeit- und Winkelgeschwindigkeit eines Rotors einer Zentrifuge bei einem Verfahren zum fluidischen Koppeln mehrerer Kavitäten gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Ω steht dabei für die Winkelgeschwindigkeit des Rotors der Zentrifuge. Die mit schwarzen Punkten markierten Zeitpunkte in der Nummerierung 1-6 zeigen Zeitpunkte an, in welchen die Vorrichtung 700 von einer Phase in eine nächste Phase übergeht. Ein schraffiertes Kästchen zeigt an, wann ein Durchbruch der Mischkammer 160a des zweiten Revolvers 120 erfolgt. 14 shows a diagram between time and angular velocity of a rotor of a centrifuge in a method for fluidically coupling a plurality of cavities according to an exemplary embodiment of the present invention. Ω stands for the angular velocity of the rotor of the centrifuge. The times marked with black dots in the numbering 1-6 indicate times at which the device 700 moves from one phase to a next phase. A hatched box indicates when an opening of the mixing chamber 160a of the second revolver 120 occurs.
Fig. 15a und 15b zeigen Zustände der einzelnen Revolver 110, 120, 510 zueinander, wie sie bei der Durchführung des Verfahrens 1300 unter Nutzung des Zeit- Winkelgeschwindigkeits-Diagrams gemäß Fig. 14 auftreten. Die Fig. 15a, 15b zeigen da- mit eine Prozessgraphik eines Prozessablaufs in der Vorrichtung 700 am Beispiel der DNA-Extraktion. Der aktuelle Flüssigkeitsstrom jeweils durch einen Pfeil gekennzeichnet. Die Revolver sind abgerollt dargestellt. In dem ersten Revolver 110 befinden sich in den Kavitäten alle vorzulagernden Reagenzien. In dem zweiten Revolver 120 befindet sich die Mischkammer 160a und eine Sollbruchstelle 1510, beispielsweise wie sie in Fig. 4-b be- schrieben wurde. Der dritte Revolver 510 ist ein Auffangrevolver für die Abfallflüssigkeit (Waste) in dem Abfallsammelbehälter (in der Wastekammer) 720b und das Eluat in dem Eluatsammelbehälter (in der Eluatkammer) 720a. FIGS. 15a and 15b show states of the individual revolvers 110, 120, 510 relative to each other as they occur when carrying out the method 1300 using the time-angular-velocity diagram according to FIG. 14. FIGS. 15 a, 15 b thus show a process graphic of a process sequence in the device 700 using the example of DNA extraction. The current liquid flow is indicated by an arrow. The revolvers are shown unrolled. In the first turret 110 are located in the cavities all vorzulagernden reagents. In the second revolver 120 is the mixing chamber 160a and a predetermined breaking point 1510, for example as described in FIG. 4-b. The third revolver 510 is a catch tray for the waste liquid (waste) in the waste container (in the waste chamber) 720b and the eluate in the eluate collection container (in the eluate chamber) 720a.
In dem in Fig. 15a gezeigten Gebinde (der Vorrichtung 700) sind in dem ersten Revolver 110 der Bindepuffer (B), der Lysepuffer (L), die beiden Waschpuffer (Wl, W2) und der Elutionspuffer (E) vorgelagert. In dem zweiten Revolver 120 ist eine chromatographische Säule 838, sowie eine Mischvorrichtung 730 (in Fig. 15a nicht dargestellt) integriert. In the container (device 700) shown in Fig. 15a, the first turret 110 is preceded by the binding buffer (B), the lysis buffer (L), the two wash buffers (W1, W2) and the elution buffer (E). In the second turret 120, a chromatographic column 838 and a mixing device 730 (not shown in FIG. 15a) are integrated.
Bevor die DNA-Extraktion gestartet werden kann, sind folgende manuellen Schritte durch- zuführen. Eine Probe wird in eine Kammer (Kavität (P)) des ersten Revolvers 110 pipettiert, wozu deren Deckel durchstochen wird. Die Probe rehydriert die lyophilisiert vorgelagerte Proteinase. Daraufhin wird das Zentrifugenröhrchen (die Vorrichtung 700) in die Zentrifuge transferiert, der Deckel der Zentrifuge geschlossen und ein gespeichertes Programm oder ein manuell eingegebenes Programm mit Frequenzprofilen gestartet. Before the DNA extraction can be started, the following manual steps have to be carried out. A sample is pipetted into a chamber (cavity (P)) of the first turret 110, for which purpose its lid is pierced. The sample rehydrates the lyophilized upstream proteinase. Thereafter, the centrifuge tube (the device 700) is transferred to the centrifuge, the lid of the centrifuge is closed, and a stored program or a manually entered program with frequency profiles is started.
Die folgenden Schritte werden automatisiert von der Zentrifuge durchgeführt, ohne dass ein Anwender in den Prozess eingreifen muss. In einem ersten Schritt des Verfahrens (beispielsweise der Schritt 1310 des Verfahrens 1300) beschleunigt die Zentrifuge den Rotor auf eine vorgegebene Winkelgeschwindigkeit G - Die integrierte Feder 710 von den Revolvern 110, 120, 510 zusammengedrückt und die Revolver 110, 120, 510 bewegen sich radial nach außen. Ab einer weiteren Winkelge- schwindigkeit ω^ία verlässt der zweite Revolver 120 die Führung der Hülse 130 (die Führungsnuten 816 des Gehäuses 830) und kann sich entlang seiner Rotationsachse 250 verdrehen. Dies geschieht aufgrund der Führungsstruktur im ersten Revolver 110 (aufgrund der Profilzähne 826 des ersten Revolvers 110) und der Abstand zwischen dem ersten Revolver 110 und dem zweiten Revolver 120 wird verkleinert und einer der Dorne (in dem konkreten Ausführungsbeispiel der erste Dorn 828a) sticht eine obere Kavität (L) des ersten Revolvers 110, in der sich der Lysepuffer befindet auf. Der Lysepuffer fließt in den zweiten Revolver 120. Nach einer vorgegebenen Zeit wird der Rotor in der Zentrifuge abgebremst. Sobald eine Winkelgeschwindigkeit (Okrito unterschritten wird, drückt die Feder 710 die Revolver 110, 120, 510 radial nach innen. An den schrägen Profilen, die an dem zweiten Revolver 120 und der Hülse 130 angebracht sind (also an den Führungsnuten 834 des zweiten Revolvers 120 und den Begrenzungen der Führungsnuten 816 des Gehäuses 130), entsteht eine Kraftkomponente, die den zweiten Revolver 120 gegenüber den restlichen Komponenten weiter verdreht. Eine Verdrehung des ersten Körpers 110 ist aufgrund des Eingriffs der Führungsfedern 824 des ersten Körpers 110 mit den Führungsnuten 816 des Gehäuses 130 unterbunden. Eine Drehung des dritten Körpers 510 ist aufgrund der Außenstege 854 des dritten Körpers 510 unterbunden. Mit anderen Worten wird in dem ersten Schritt ein unterer Deckel bzw. ein unteres Verschlussmittel einer Kavität (L) von dem ersten Revolver 110 durchstochen und der Lysepuffer in die Mischkammer 160a des zweiten Revolvers 120 eingeschleudert. The following steps are performed automatically by the centrifuge without the need for a user to intervene in the process. In a first step of the method (eg, step 1310 of method 1300), the centrifuge accelerates the rotor to a predetermined angular velocity G - The integrated spring 710 is compressed by the turrets 110, 120, 510 and the turrets 110, 120, 510 move radially outward. From a further angular speed ω 1 ί α, the second turret 120 leaves the guide of the sleeve 130 (the guide grooves 816 of the housing 830) and can rotate along its axis of rotation 250. This is due to the guide structure in the first turret 110 (due to the tread teeth 826 of the first turret 110) and the distance between the first turret 110 and the second turret 120 is reduced and one of the mandrels (in the particular embodiment, the first mandrel 828a) pierces one Upper cavity (L) of the first turret 110, in which the lysis buffer is located on. The lysis buffer flows into the second revolver 120. After a predetermined time, the rotor is braked in the centrifuge. As soon as the angular velocity (Okrito) is exceeded, the spring 710 presses the revolvers 110, 120, 510 radially inwards, on the oblique profiles which are attached to the second revolver 120 and the sleeve 130 (ie to the guide grooves 834 of the second revolver 120 and the boundaries of the guide grooves 816 of the housing 130), a force component is created which further rotates the second turret 120 relative to the remaining components A twist of the first body 110 is due to the engagement of the guide springs 824 of the first body 110 with the guide grooves 816 of the housing 130. A rotation of the third body 510 is prevented due to the outer webs 854 of the third body 510. In other words, in the first step, a lower lid or means of a cavity (L) is pierced by the first turret 110 and the lysis buffer thrown into the mixing chamber 160a of the second turret 120.
In einem weiteren Schritt (2. in Fig. 15a), beispielsweise dem Schritt 1320 des Verfahrens 1300 wird die Kavität der Probe mit dem ersten Dorn 828a angestochen, die Probe gelangt ebenfalls in die Mischkammer 160a des zweiten Revolvers 120. Lysepuffer und Probe sammeln sich in der Mischkammer 160a, in der auch Sedimentierkavitäten angebracht sein können. Durch Veränderung der Winkelgeschwindigkeit der Zentrifuge wird ein Mischvorgang im zweiten Revolver (in der Mischkammer 160a) hervorgerufen. Die Probe und Lyse vermischen sich in der Kavität 160a (bzw. der Mischkammer 160a) in dem zweiten Revolver 120. Bakterien und andere Festkörper mit größerer Dichte als das Flüssigkeitsgemisch können absedimentiert werden. Mit anderen Worten, wird die Probe in die Misch- kammer 160a eingeschleudert und gemischt, dabei werden Zellen lysiert und ggf. anschließend unlösliche Zellbestandteile sedimentiert. In einem weiteren Schritt (3. in Fig. 15a) wird nach einer bestimmten Mischzeit eine Kavi- tät (B) des Bindepuffers durch den zweiten Dorn 828b angestochen und gelangt in die Mischkammer 160a. Es wird abermals gemischt. In einem weiteren Schritt (3b. in Fig. 15b) wird ein Ventil in der Mischkammer 160a geschaltet. Das Gemisch wird durch die Zentrifugalkraft über die Säule 838 in die Waste- kammer (den Abfallsammelbehälter) 720b des dritten Revolvers 510 befördert. Beispielhaft sollen vier unterschiedliche Möglichkeiten der Ventilschaltung im Folgenden genannt werden. Eine erste Möglichkeit ist die kapillare Befüllung eines Siphons, wenn die Dreh- frequenz der Zentrifuge unter einen kritischen Wert C0krit3a abgebremst wird. Eine zweite Möglichkeit ist ein Überlaufsiphon, welcher durch einen weiteren Stechschritt, in dem ein zusätzlicher Bindepuffer in das System geführt wird, geschaltet wird. Eine dritte Möglichkeit ist, dass ein weiterer Dorn, beispielsweise im zweiten Revolver 120, in eine vorgesehene Stelle in der Mischkammer 160a einsticht. Ein vierte Möglichkeit, welche in den Fig. 15a, 15b gezeigt ist, ist, dass eine Sollbruchstelle 1510 bei Beschleunigung auf über eine kritische Drehfrequenz C0krit3b schaltet. Das Resultat ist bei allen vier Möglichkeiten dasselbe, die DNA bindet dabei an die chromatographische Säule 838 und damit befindet sich die DNA aus der Probe gebunden an der chromatographischen Säule 838. Mit anderen Worten wird bei dem in den Fig. 15a, 15b gezeigten konkreten Ausfuhrungsbeispiel die Zentrifugationsfrequenz erhöht. Das Gemisch aus Probe, Lysepuffer und Bindepuffer wird über die DNA-bindende (chromatographische) Säule 838 geführt. Die passierende Flüssigkeit wird der Wastekammer 720b des dritten Revolvers 510 aufgefangen. In a further step (2nd in Fig. 15a), for example, the step 1320 of the method 1300, the cavity of the sample is pierced with the first mandrel 828a, the sample also passes into the mixing chamber 160a of the second turret 120. Lysis buffer and sample collect in the mixing chamber 160a, in which also sedimentation cavities can be attached. By changing the angular velocity of the centrifuge, a mixing action is produced in the second turret (in the mixing chamber 160a). The sample and lysis mix in the cavity 160a (or mixing chamber 160a) in the second turret 120. Bacteria and other solids of greater density than the liquid mixture can be sedimented off. In other words, the sample is thrown into the mixing chamber 160a and mixed, thereby cells are lysed and, if appropriate, subsequently insoluble cell constituents are sedimented. In a further step (3 in FIG. 15 a), after a certain mixing time, a cavity (B) of the binding buffer is pierced by the second mandrel 828 b and reaches the mixing chamber 160 a. It is mixed again. In a further step (3b in Fig. 15b), a valve in the mixing chamber 160a is switched. The mixture is conveyed by the centrifugal force via the column 838 into the waste chamber (waste collection bin) 720b of the third turret 510. By way of example, four different possibilities of valve switching will be mentioned below. A first possibility is the capillary filling of a siphon when the centrifuge's rotational frequency is slowed down below a critical value C0k r it3a. A second possibility is an overflow siphon, which is switched by a further lancing step in which an additional binding buffer is fed into the system. A third possibility is that another mandrel, for example in the second turret 120, pierces into a designated location in the mixing chamber 160a. A fourth possibility, which is shown in FIGS. 15a, 15b, is that a predetermined breaking point 1510 shifts to over a critical rotational frequency C0k r it3b during acceleration. The result is the same in all four ways, the DNA binds to the chromatographic column 838 and thus the DNA from the sample is bound to the chromatographic column 838. In other words, in the concrete embodiment shown in FIGS. 15a, 15b increases the centrifugation frequency. The mixture of sample, lysis buffer and binding buffer is passed over the DNA binding (chromatographic) column 838. The passing liquid is collected in the waste chamber 720b of the third turret 510.
In einem vierten und einem fünften Schritt (4.-5. in Fig. 15b) werden avitäten (Wl, W2) von Waschpuffer angestochen. Die Waschpuffer gelangen über die Säule 838 in die Wastekammer 720b des dritten Revolvers 510. Der zweite Revolver 120 (die Mischkammer 160a des zweiten Revolvers 120) ist gewaschen. Je nach Qualität des Waschens befindet sich von den Ausgangssubstanzen lediglich die DNA der Probe in dem zweiten Revolver 120 gebunden an der Säule 838. Die Kavitäten (Wl, W2) der Waschpuffer werden in dem hier gezeigten konkreten Ausführungsbeispiel von dem zweiten Dorn 828b des zweiten Revolvers 120 aufgestochen. Mit anderen Worten werden sukzessive die beiden Waschpuffer über die Säule 838 geleitet. Die Waschpuffer werden in der Wastekammer (in dem Abfallsammelbehälter) des dritten Revolvers 510 gesammelt. Im letzten Zentrifugierschritt (Fig. 15b-6.) wird Elutionspuffer (E) über die Säule 838 zent- rifugiert. Die Säule 838 des zweiten Revolvers 120 befindet sich dabei über der Eluat- kammer 720a des dritten Revolvers 510. Der Elutionspuffer (E) löst die gebundene DNA und das Eluat wird in einer Kavität (in der Eluatkammer 720a) im dritten Revolver 510 aufgefangen. In dem hier gezeigten konkreten Ausführungsbeispiel wird eine Kavität (E) des Elutionspuffers über den dritten Dorn 828c aufgestochen. Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann der Elutionspuffer über eine spezielle Fluidfuhrung 1520 (beispielsweise die dritte Fluidfuhrung 829c gemäß Fig. 8c) innerhalb der Mischkammer 160a des zweiten Körpers 120 geführt werden. Diese Fluidfuhrung 1520 kann beispielsweise dazu dienen, um eine Fließgeschwindigkeit des Elutionspuffers zu beeinflussen. In a fourth and a fifth step (4th-5th in Fig. 15b) avitations (Wl, W2) are pierced by washing buffer. The wash buffers pass through the column 838 into the waste chamber 720b of the third turret 510. The second turret 120 (the mixing chamber 160a of the second turret 120) is washed. Depending on the quality of the washing, of the starting substances, only the DNA of the sample in the second turret 120 is bound to the column 838. The cavities (W1, W2) of the washing buffers in the concrete embodiment shown here are from the second mandrel 828b of the second turret 120 ripped up. In other words, the two wash buffers are successively passed over the column 838. The wash buffers are collected in the waste chamber (in the waste bin) of the third turret 510. In the last centrifugation step (FIGS. 15b-6.), Elution buffer (E) is centrifuged down through column 838. The column 838 of the second revolver 120 is located above the eluate chamber 720a of the third revolver 510. The elution buffer (E) dissolves the bound DNA and the eluate is in a cavity (in the eluate chamber 720a) in the third revolver 510 collected. In the specific embodiment shown here, a cavity (E) of the elution buffer is pierced over the third mandrel 828c. According to some embodiments, the elution buffer may be routed within the mixing chamber 160a of the second body 120 via a dedicated fluid conduit 1520 (eg, the third fluid conduit 829c of FIG. 8c). This fluid guide 1520 may be used, for example, to influence a flow rate of the elution buffer.
Die aufkonzentrierte DNA im Elutionspuffer befindet sich nun in der Eluatkammer 720a. Alle weiteren Substanzen befinden sich in der Wastekammer 720b. Der Rotor der Zentri- fuge kommt nun zum Stehen und das gestartete Programm ist beendet. The concentrated DNA in the elution buffer is now in the eluate chamber 720a. All other substances are in the waste chamber 720b. The rotor of the centrifuge stops and the started program is finished.
Das Zentrifugenröhrchen (die Vorrichtung 700) kann nun aus dem Rotor der Zentrifuge entnommen werden und die aufkonzentrierte DNA kann aus dem Zentrifugenröhrchen (der Vorrichtung 700), beispielsweise durch Herausnehmen des dritten Revolvers 510, heraus- genommen werden und zur Weiterverarbeitung bereitgestellt werden. The centrifuge tube (device 700) can now be removed from the rotor of the centrifuge, and the concentrated DNA removed from the centrifuge tube (device 700), for example by removing the third turret 510, and provided for further processing.
Gemäß weiteren Ausfuhrungsbeispielen können die in Fig.15a und Fig. 15b gezeigten Revolver 110, 120, 510 auch Mikrotiterplatten 110, 120, 510 mit Kavitäten sein, welche, basierend auf der Winkelgeschwindigkeit des Rotors, t translatorisch zueinander verschoben werden. According to further exemplary embodiments, the revolvers 110, 120, 510 shown in FIGS. 15a and 15b can also be microtiter plates 110, 120, 510 with cavities which are displaced in translation relative to one another based on the angular velocity of the rotor.
Das hier aufgezeigte Verfahren in Verbindung mit der Vorrichtung 700 bietet insbesondere im Vergleich zu manuellen Verfahren den Vorteil, dass die einzelnen Schritte zur Vermischung der Probe mit den einzelnen verschiedenen Reagenzien nicht manuell durchgeführt werden müssen, sondern automatisiert innerhalb der Zentrifuge, abhängig vom Zentrifuga- tionsprotokoll, durchgeführt werden. In einem manuellen Verfahren müsste die Zentrifuge nach jedem der einzelnen aufgezeigten Schritte angehalten werden, um dann die für den Schritt notwendigen Reagenzien, wie beispielsweise Bindepuffer, Waschpuffer oder Eluat der Probe hinzuzupipettieren. Insbesondere in großen Stückzahlen hat das hier aufgezeigte Verfahren einen immensen Zeitvorteil und damit Kostenvorteil gegenüber manuellen Verfahren. Weiterhin kann für das hier aufgezeigte Verfahren eine Standardzentrifuge (beispielsweise eine Ausschwenk- oder Festwinkelzentrifuge) verwendet werden, welche standardmäßig in Labors verfügbar ist. Spezialgeräte, wie sie im Stand der Technik aufgezeigt wurden, sind für das hier aufgezeigte Verfahren in Verbindung mit den hier aufgezeigten Vorrichtungen nicht vonnöten. The method shown here in connection with the device 700 offers the advantage, in particular in comparison to manual methods, that the individual steps for mixing the sample with the various different reagents need not be carried out manually, but automated within the centrifuge, depending on the centrifugation protocol , be performed. In a manual procedure, the centrifuge would have to be stopped after each of the individual steps indicated, and then to add the necessary reagents for the step, such as binding buffer, wash buffer or eluate to the sample. Especially in large numbers, the method shown here has an immense time advantage and thus cost advantage over manual methods. Furthermore, for the method shown here, a standard centrifuge (for example, a pivoting or fixed angle centrifuge) can be used, which is available as standard in laboratories. Special devices, as shown in the prior art, are not required for the method shown here in connection with the devices shown here.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann eine Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung auch in einem Mikrotiterplattenformat ausgebildet sein, beispielsweise zur Durchführung eines Immunoassays. Eine Durchführung eines Im- munoassays auf gestapelten Körpern oder Mikrotiterplatten kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass sich die aufeinandergestapelten Körper mittels einer Kugelschreibermechanik in zwei Richtungen in der Laborzentrifuge gegeneinander verschieben, so dass ein Ka- nalausgang mehrere Kanaleingänge adressieren kann. According to some embodiments, an apparatus according to an embodiment of the present invention may also be formed in a microtiter plate format be, for example, to carry out an immunoassay. An implementation of an immunoassay on stacked bodies or microtiter plates can take place, for example, by virtue of the fact that the bodies stacked one on the other move by means of a ballpoint pen mechanism in two directions in the laboratory centrifuge, so that one channel outlet can address a plurality of channel entrances.
Beispielsweise kann ein Immunoassayprotokoll (Sandwich Immunoassay) in eine Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung implementiert werden. Das Immunoassayprotokoll kann dabei die folgenden Schritte umfassen. Ein erster Schritt ist das Probe auf die Mikrotiterplatte auf aufgeben. Im Folgenden können drei bis fünf Waschschritte durchgeführt werden und danach ein zweiter Antikörper (Detektionsanti- körper) hinzugefügt werden. Nach weiteren drei bis fünf Waschschritten kann ein Substrat hinzugefügt werden. In einem letzten Schritt kann eine Detektion (beispielsweise mit einer dem Fachmann bekannten Technik wie Chemielumineszenz, Fluoreszenz, Färbereaktion, GMR, Goldpartikel usw.) zum Beispiel in einem externen Mikrotiterplattenlesegerät durchgeführt werden. For example, a sandwich immunoassay protocol may be implemented in a device according to one embodiment of the present invention. The immunoassay protocol may include the following steps. A first step is to give up the sample on the microtiter plate. In the following, three to five washing steps can be carried out and then a second antibody (detection antibody) can be added. After another three to five washes, a substrate can be added. In a final step, detection (for example, by a technique known to those skilled in the art such as chemiluminescence, fluorescence, staining reaction, GMR, gold particles, etc.) may be performed, for example, in an external microtiter plate reader.
Zur Detektion verschiedener Parameter gleichzeitig kann die Säule 838 wie in Fig. 16 gezeigt, ausgebildet sein. Fig. 16 zeigt daher eine Säule 838 zur Detektion verschiedener Pa- rameter gleichzeitig. In der Säule 838 sind verschiedene Fängerantikörper (Akl-Ak4) vertikal in Substraten immobilisiert. Eine Probe kann daher auf mehrere Antigene gleichzeitig (mit Hilfe des Detektors) getestet werden. For the detection of various parameters simultaneously, the column 838 may be formed as shown in FIG. FIG. 16 therefore shows a column 838 for the detection of different parameters simultaneously. In column 838, different capture antibodies (Akl-Ab4) are vertically immobilized in substrates. A sample can therefore be tested for multiple antigens simultaneously (using the detector).
Weiterhin kann eine Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er- findung bei der Synthese radioaktiver Verbindungen angewandt werden. In (K. Hamacher, H.H. Coenen, G. Stöcklin;„Efficient Stereospecific Synthesis of No-Carrier-Added 2- [18F]-Fluoro-2-Deoxy-D-Glucose Using Aminopolyether Supported Nucleophilic Substitution", Journal of Nuclear Medicine; Feb. 1986) ist beispielhaft eine derartige Synthese gezeigt. Eine Produktion von Radioisotopen außerhalb der Vorrichtung kann mit Hilfe eines Positronenemitters durch Beschuss eines sogenannten Targets (Ziels) als Gas oder Flüssigkeit in einem Zyklotron erfolgen. Durchzuführende Schritte innerhalb der Vorrichtung können (zum Teil auch als Festphasenreaktionen) die Folgenden sein. Furthermore, a device according to an embodiment of the present invention can be applied to the synthesis of radioactive compounds. In (K.Hamacher, HH Coenen, G. Stöcklin; "Efficient Stereospecific Synthesis of No-Carrier-Added 2- [18F] Fluoro-2-Deoxy-D-Glucose Using Aminopolyether Supported Nucleophilic Substitution," Journal of Nuclear Medicine; Production of radioisotopes outside the device can be carried out by means of a positron emitter by bombarding a so-called target (target) as gas or liquid in a cyclotron as solid phase reactions) may be the following.
Ein erster Schritt könnte ein Phasentransfer zur Überfuhrung von Radioisotopen (z. B. 18F) von der Targetflüssigkeit (z. B. H2180) in ein organisches Lösungsmittel sein. Anschließend kann eine Radiomarkierung des Ausgangsstoffes erfolgen. Danach eine Schutzgruppenentfernung des markierten Ausgangsstoffes und abschließend eine Reinigung. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung betreffen damit Vorrichtungen und Verfahren zur automatisierten Handhabung von Flüssigkeiten unter Verwendung einer Standardlaborzentrifuge. Automatisiert werden können unter anderem chemische oder (biochemische präparative oder analytische Prozesse. A first step could be a phase transfer to transfer radioisotopes (eg 18F) from the target liquid (eg H2180) to an organic solvent. Subsequently, a radiolabelling of the starting material can take place. Thereafter, a deprotection of the labeled starting material and finally a purification. Embodiments of the present invention thus relate to apparatus and methods for automated handling of liquids using a standard laboratory centrifuge. Among others, chemical or (biochemical preparative or analytical processes.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung knüpfen an die Idee der Automatisierung einzelner Prozessschritte der vereinfachten Handhabe von Prozessflüssigkeiten sowie der Entwicklung kostengünstiger und sehr kompakter Systeme an, die im Zusammenhang mit der Entwicklung von Lab-on-a-Chip Systemen stehen. Exemplary embodiments of the present invention are based on the idea of the automation of individual process steps of the simplified handling of process liquids and the development of cost-effective and very compact systems, which are related to the development of lab-on-a-chip systems.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung können je nach Bedarf zur Prozessierung verschiedener Flüssigkeitsvolumina herangezogen werden. Embodiments of the present invention may be used as needed for processing various volumes of liquid.
Im Stand der Technik beschriebene Lab-on-a-Chip Systeme haben oft den Nachteil, dass mit diesen Systemen automatisierbare Prozesse nur wenige Schritte umfassen können und die Sensitivität dieser Verfahren begrenzt ist. Nicht bekannt waren bislang Lab-on-a-Chip Systeme bestehend aus einem Festträger sowie einem Standardlaborgerät, beispielsweise einer Laborzentrifuge, das zur Aktuierung des Festträgers eingesetzt wird. Derartige Standardlaborgeräte (Laborzentrifugen) gehören zur Grundausstattung nahezu aller Labors. Könnte eine Lab-on-a-Chip Kartusche mit Hilfe eines derartigen Standardlaborgeräts prozessiert werden, müsste der Anwender keine Spezialinstrumente erwerben, um mit Hilfe der Kartusche Prozesse zu automatisieren. Die Markteintrittsbarriere zur Anwendung einer derartigen Kartusche wäre demzufolge niedriger, als für die Anwendung eines gewöhnlichen Lab-on-a-Chip Systems oder eines Pipettierroboters. Ausführungsbeispiele der vor- liegenden Erfindung lösen dieses aufgezeigte Problem dadurch, dass sie eine automatisierte Prozessierung von Flüssigkeiten mit Hilfe einer Standardlaborzentrifuge ermöglichen. Lab-on-a-chip systems described in the prior art often have the disadvantage that automatable processes can only comprise a few steps with these systems and the sensitivity of these methods is limited. Up to now, Lab-on-a-Chip systems consisting of a solid support and a standard laboratory device, for example a laboratory centrifuge, which is used to actuate the solid support were not known. Such standard laboratory equipment (laboratory centrifuges) belong to the basic equipment of almost all laboratories. If a lab-on-a-chip cartridge could be processed with the aid of such a standard laboratory device, the user would not have to acquire any special instruments to automate processes with the aid of the cartridge. The market entry barrier for the use of such a cartridge would consequently be lower than for the application of an ordinary Lab-on-a-Chip system or a pipetting robot. Embodiments of the present invention solve this problem by enabling automated processing of liquids with the aid of a standard laboratory centrifuge.
Bei vielen (bio-)chemischen Prozessen (Synthese, Analyse und Aufreinigung) ist das bei Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung verwendete Aktuationsprinzip des Zentrifugierens ohnehin ein wesentlicher Bestandteil der Prozessierung. Die Zentrifugalkraft wird dabei entweder zum Transport von Flüssigkeiten von einer radial weiter innen liegenden Prozessstufe zu einer radial weiter außen liegenden Prozessstufe eingesetzt, oder zum Zwecke der Stofftrennung durch Dichteunterschiede eingesetzt. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung erfordern daher keinen (oder nur insignifikant erhöhten) zu- sätzlichen Aufwand bei der Durchführung (bio-)chemischer Prozesse. In many (bio) chemical processes (synthesis, analysis and purification), the centrifugation principle of centrifugation used in embodiments of the present invention is an essential part of the processing anyway. The centrifugal force is used either for the transport of liquids from a process step located radially further inward to a process step located radially further outward, or used for the purpose of substance separation by density differences. Embodiments of the present invention therefore require no (or only insignificantly increased) additional effort in the implementation of (bio) chemical processes.
Ausfuhrungsbeispiele sind insbesondere gegenüber speziell entwickelten Zentrifugensystemen, wie beispielsweise in den Schriften US 5045047 und US 5087369 beschrieben sig- nifikant preiswerter und einfacher in der Handhabung. Keine der genannten Schriften beschreibt lediglich einen Einsatz, der in eine Standardzentrifuge integriert wird, um einen gewünschten Prozess, wie beispielsweise eine DNA-Extraktion vollautomatisiert durchzuführen. Exemplary embodiments are described in particular with respect to specially developed centrifuge systems, as described, for example, in US Pat. Nos. 5,044,047 and 5,087,369. significantly cheaper and easier to use. None of the cited documents merely describes an insert which is integrated into a standard centrifuge in order to carry out a desired process, such as DNA extraction, fully automatically.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen wird, um eine Verschiebung der Körper der Vorrichtung zu erreichen eine Aktuationsmechanik eingesetzt, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die variable Zentrifugalkraft im Wechselspiel mit einer von der Zentrifugation unabhängigen Rückstellkraft (z. B. Federkraft, Magnetkraft, Schwerkraft) steht, wodurch eine Änderung der Zentrifugationsfrequenz die Bewegung eines Aktors bewirkt. Je nach Ausgestaltung der Mechanik kann das eine lineare, rotatorische oder entlang bestimmter Bahnen geführte Bewegung sein. Es wurden verschiedene Mechaniken genannt (Ratschenmechanik, Kugelschreibermechanik), die eine derartige Funktion ausüben. Bei Erhöhung der Zentrifugationsfrequenz kann die Bewegung des Aktors in die eine Richtung, bei Erniedri- gung der Frequenz in die andere Richtung gehen. Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann die Bewegung des Aktors einen Ratschenmechanismus antreiben, wodurch auch ein Vorschub in nur eine Richtung erreicht werden kann. Der Vorschub kann linear oder rotatorisch sein. Gemäß einigen Ausfuhrungsbeispielen kann die Vorschubbewegung aber auch mit einer Hubbewegung mit einer zusätzlichen Richtungskomponente gekoppelt wer- den. Diese Hubbewegung kann, wie bei der Kugelschreibermechanik gezeigt, bistabil ausgeführt werden. According to some embodiments, in order to achieve a displacement of the bodies of the device, an actuation mechanism is used which is characterized in that the variable centrifugal force interacts with a restoring force independent of the centrifugation (eg spring force, magnetic force, gravity) a change in the centrifugation frequency causes the movement of an actuator. Depending on the design of the mechanism, this can be a linear, rotational movement or guided along specific paths. Various mechanisms have been mentioned (ratchet mechanism, ballpoint pen mechanism), which perform such a function. When the centrifugation frequency is increased, the movement of the actuator can go in one direction, and the frequency can be reduced in the other direction. According to some embodiments, the movement of the actuator can drive a ratchet mechanism, whereby a feed in only one direction can be achieved. The feed can be linear or rotary. According to some exemplary embodiments, however, the feed movement can also be coupled with a lifting movement with an additional directional component. This lifting movement can, as shown in the ballpoint pen mechanism, be made bistable.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann die Ausgestaltung der Körper teilweise von der gewählten Ausgestaltung des Gebindes (der Vorrichtung) abhängen. Im Falle einer rotatorischen Ausführung der Vorrichtung können in das Zentrifugenröhrchen (in die Vorrichtung) Körper eingesetzt werden, die als zylindrische Revolver ausgestaltet sind. Ein Revolver kann dabei einen Grundkörper, eine Drehachse und konzentrisch angeordnete Kanäle (Kavitäten) aufweisen. Die Kanäle können ein- oder zweiseitig mit einem Ventil oder Deckel (oder ein Verschlussmittel) versehen sein und auf diese Weise eine Kavität ausbilden. According to some embodiments, the configuration of the body may depend in part on the chosen configuration of the container (the device). In the case of a rotary embodiment of the device, bodies which are designed as cylindrical revolvers can be inserted into the centrifuge tube (into the device). A revolver can have a base body, an axis of rotation and concentrically arranged channels (cavities). The channels can be provided on one or two sides with a valve or cover (or a closure means) and form a cavity in this way.
Im Falle der translatorischen Ausführung von Vorrichtungen gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung können die Körper als Mikrotiterplatten ausgestaltet sein, d. h. Platten mit einem Feld von Kanälen, wobei sie wie bei der rotatorischen Ausführung mit Ventilen oder Deckeln abgeschlossen sein können, um auf diese Weise Kavitäten auszubilden. Wie im Vorherigen beschrieben, können in allen Ausführungsvarianten die Kavitäten mit Prozessmitteln bestückt sein oder mikrofluidisch funktionelle Einbauten oder Strukturen enthalten (was in Fig. 4 gezeigt wurde). Gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann, um die Aktuati- onsmechanik zu betreiben einerseits die Zentrifugalkraft und andererseits eine Rückstellkraft, genutzt werden. Die Rückstellkraft kann wie oben erwähnt durch eine Feder, ein Magnetfeld, oder das Schwerefeld verursacht werden. Besonders einfach zu realisieren ist dabei eine Feder, beispielsweise als Bestandteil eines Körpers, wie sie einfach in einem Spritzgussverfahren gefertigt werden kann. In the case of the translational embodiment of devices according to embodiments of the present invention, the bodies may be designed as microtiter plates, ie plates with a field of channels and, as in the rotary embodiment, may be closed with valves or lids to form cavities in this way. As described above, in all variants, the cavities can be equipped with process agents or contain microfluidically functional internals or structures (which has been shown in FIG. 4). According to some embodiments of the present invention, on the one hand the centrifugal force and on the other hand a restoring force can be used to operate the actuation mechanism. The restoring force can be caused by a spring, a magnetic field, or the gravitational field as mentioned above. A spring, for example, as a component of a body, as it can be easily manufactured in an injection molding process is particularly easy to implement.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann im Rahmen des Qualitätsmanagement eine Prozesskontrolle erforderlich sein. Diese Prozesskontrolle kann beispielsweise mit Hilfe eines in Vorrichtungen gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung integrierten oder mit der Vorrichtung gekoppelten mechanischen Zählwerks oder anderen Zählsystemen in Form einer Phasenanzeige, vorgenommen werden. Mittels eines solchen Zählwerks kann überprüft werden, ob die zur erfolgreichen Prozessierung notwendige An- zahl an Verdrehungen der gestapelten Einheiten stattgefunden hat. Ein einfaches Zählwerk kann durch das Anbringen von Marken und einer Skala an sich gegeneinander verschiebenden Bauteilen der Vorrichtung erfolgen. Alternativ zu Zahlen können auch Beschriftungen angebracht werden, die den aktuellen Prozessschritt kennzeiclinen. In Fig. 8c ist dies anhand der an der Außenseite des zweiten Körpers 120 angeordneten Buchstaben 842 erkennbar. According to further embodiments, a process control may be required in the context of quality management. This process control can be carried out, for example, by means of a mechanical counter or other counting systems in the form of a phase display integrated in devices according to embodiments of the present invention or coupled to the device. By means of such a counter, it is possible to check whether the number of rotations of the stacked units required for successful processing has taken place. A simple counter can be made by attaching marks and a scale to mutually displacing components of the device. As an alternative to numbers, labels can also be attached that identify the current process step. In FIG. 8c, this can be recognized by means of the letters 842 arranged on the outside of the second body 120.
Mögliche Herstellungsverfahren von Vorrichtungen gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung sind dem Fachmann bekannt. Zur Massenherstellung der Vorrichtung kann eine bevorzugte Herstellungsart der Spritzguss sein, für ein Prototyping (Proto- typenentwurf) kann Drehen, Fräsen sowie Stereolithographie zu bevorzugen sein. Possible production methods of devices according to embodiments of the present invention are known to the person skilled in the art. For mass production of the device may be a preferred method of injection molding, for a prototyping (prototype design) may be preferable to turning, milling and stereolithography.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann eine Vorrichtung teilweise oder vollständig aus einem Kunststoffmaterial gebildet sein. Insbesondere können Ausfuhrungsbeispiele der vorliegenden Erfindung als Einwegartikel, gefertigt werden. According to some embodiments of the present invention, a device may be partially or completely formed from a plastic material. In particular, exemplary embodiments of the present invention can be manufactured as disposable articles.
Die Kavitäten in den Einheiten (Körpern) der Vorrichtungen können teilweise, beispielsweise für die Vorlagerung von Flüssigkeiten mit einem Deckel (Verschlussmittel) verschlossen werden. Auch hierfür stehen unterschiedliche Verfahren zur Verfügung. So können Verschlussmittel beispielsweise durch eine Klebeverbindung oder das Aufkleben einer selbstklebenden Folie durch Lösungsmittelbonden, sowie das thermische Bonden. Bevorzugt ist der Einsatz von Deckelungsfolien mit guten Barriereeigenschaften, die sich leicht durch einen Dorn öffnen lassen und beispielsweise eine mit Kunststoff beschichtete Alu- mim'umfolie aufweisen. Ein Vorteil von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ist damit die Automatisierung (bio-)chemischer Prozesse in einer Laborzentrifuge, die weltweit zur Grundausstattung der meisten Labors gehört. Es ist kein zusätzliches, teures Laborgerät notwendig, um mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung Prozesse zu automatisieren. Dies erleichtert den Markteintritt und die Marktdurchdringung für Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung. The cavities in the units (bodies) of the devices can be partially closed, for example, for the pre-storage of liquids with a lid (closure means). Again, different methods are available. For example, closure means can be provided by an adhesive bond or by gluing a self-adhesive film by means of solvent bonding, as well as thermal bonding. Preferably, the use of capping films with good barrier properties that can be easily opened by a mandrel and have for example a plastic-coated aluminum mim 'umfolie. An advantage of embodiments of the present invention is thus the automation of (bio) chemical processes in a laboratory centrifuge, which is part of the basic equipment of most laboratories worldwide. There is no additional, expensive laboratory equipment necessary to automate processes using the device according to the invention. This facilitates market entry and market penetration for embodiments of the present invention.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung liegt in der Anwendungsvielfalt. Es können (bio-)chemische Prozesse verschiedenster Art automatisiert werden. Des Weiteren wird das Risiko der Kontamination während des Prozesses stark gesenkt, da es ein geschlossenes System ist. Another significant advantage of embodiments of the present invention lies in the variety of applications. It is possible to automate (bio) chemical processes of various kinds. Furthermore, the risk of contamination during the process is greatly reduced as it is a closed system.
Ein weiterer Vorteil ist, dass kein Fachpersonal für die Durchführung des Prozesses erfor- derlich ist. Another advantage is that no specialist personnel are required to carry out the process.
Zudem sind die Produktionskosten für Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung nicht deutlich höher, (oder nur insignifikant höher) als für Einwegartikel, die zur manuellen oder automatischen Prozessierung (bio-)chemischer Prozesse erforderlich sein können. Damit einhergeht der Vorteil, dass Laborautomation durch Ausfuhrungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schon bei kleinen Probenzahlen einer manuellen ProzessdurcMührung überlegen ist und auch bei großen Probenzahlen nicht teurer ist, als eine automatisierte Lösung, beispielsweise auf Basis von Pipettierrobotern oder Spezialzentrifugen. Eine Vielzahl dem Fachmann bekannter Laborprotokolle können in Ausführungsbeisielen der vorliegenden Erfindung implementiert werden. So können beispielsweise implementiert werden: DNA-Extraktion, Immunoassay, Nukleinsäureanalytik (eventuell mit Re- kombinase Polymerase Amplifikation (RPA)), Proteinaufreinigung, HPLC/Reinigung, Laborprotokolle, Lebensmittelüberwachung oder auch Synthese radioaktiver Verbindun- gen (Radiopharmaka) für die Nuklearmedizin. In addition, the production costs for embodiments of the present invention are not significantly higher (or only insignificantly higher) than for disposable items that may be required for manual or automatic processing of (bio) chemical processes. This has the advantage that laboratory automation by exemplary embodiments of the present invention is superior even with small sample numbers of a manual ProzessdurcMührung and even with large numbers of samples is no more expensive than an automated solution, for example based on pipetting robots or special centrifuges. A variety of laboratory protocols known to those skilled in the art may be implemented in embodiments of the present invention. Thus, for example, DNA extraction, immunoassay, nucleic acid analysis (possibly with recombinase polymerase amplification (RPA)), protein purification, HPLC / purification, laboratory protocols, food monitoring or even the synthesis of radioactive compounds (radiopharmaceuticals) for nuclear medicine can be implemented.
Im Folgenden soll nochmal zusammenfassend einige Eigenschaften von einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung beschrieben werden. Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann das sequenzielle fluidische Inkontaktbringen der in den Körpern der Vorrichtung enthaltenen Kavitäten erfolgen, indem die Körper mit einer tangentialen Richtung gegeneinander verschoben werden, ohne die Vorrichtung dabei aus der Zentrifuge entnehmen zu müssen. In einem ersten Zentrifugationsschritt kann dabei ein Stoff von einem ersten radial weiter innen liegenden Quellkanal eines ersten Körpers in einen weiter radial außen liegenden Zielkanal eines zweiten Körpers befördert werden. Nach einer relativen Verschiebung der zwei Körper kann in einem zweiten Zentrifugati- onsschritt aus einem zweiten radial weiter innen gelegenen Quellkanal des ersten Körpers ein Stoff in den gleichen radial weiter außen liegenden Zielkanal befördert werden. Durch Ausführung weiterer Zentrifugationsschritte kann auf diese Weise eine Abfolge von Prozessschritten realisiert werden, in der verschiedene, an einem Prozess beteiligte Stoffe oder Prozesshilfsmittel sequenziell miteinander in Kontakt gebracht werden können. Gemäß Ausfuhrungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann das gegenseitige Verschieben der Körper durch das Zentrifugationsprotokoll initiiert werden und die zur Verschiebung erforderliche Energie aus der Zentrifugationsenergie bezogen werden. Ein Zeitpunkt und/oder Ausmaß der Verschiebung kann durch eine sich zeitlich verändernde Zentrifugationsfrequenz bestimmt wird. Die gegenseitige Verschiebung der Körper kann linear oder rotatorisch ausgeführt werden. Die gegenseitige Verschiebung der Körper kann insbesondere durch eine Aktuationsmechanik hervorgerufen werden, welche durch ein Wechselspiel der variablen Zentrifugalkraft mit einer von der Zentrifugation unabhängigen Rückstellkraft (z. B. Federkraft, Magnetkraft, Schwerkraft) eine Lageveränderung der beiden Körper zueinander hervorruft. Eine Änderung der Zentrifugationsfrequenz kann dabei die Bewegung eines Aktors bewirken, wobei die Bewegung je nach Ausgestaltung der Mechanik linear, rotatorisch oder entlang einer festgelegten Bahn verläuft. Bei Erhöhung der Zentrifugationsfrequenz kann sich der Aktor beispielsweise in eine Richtungen bewegen sowie bei Erniedrigung der Zentrifugationsfrequenz kann sich der Aktor in die andere Richtung bewegen. Die Aktuationsmechanik kann dazu beispielsweise genutzt werden, um einen Ratschenmechanismus anzutreiben, der eine Vorschubbewegung des Aktors in nur eine Richtung ermöglicht, wobei diese Vorschubbewegung ebenfalls linear, rotatorisch oder entlang einer bestimmen Bahn verlaufen kann. In the following, several properties of some embodiments of the present invention will be summarized again. According to some embodiments, the sequential fluidic contacting of the cavities contained in the bodies of the device can take place by moving the bodies against one another in a tangential direction, without having to remove the device from the centrifuge. In a first centrifugation step can thereby a substance is conveyed from a first radially inner source channel of a first body into a further radially outer target channel of a second body. After a relative displacement of the two bodies, in a second centrifugation step a substance can be conveyed from the second radially further inward located source channel of the first body into the same radially further outward target channel. By carrying out further centrifugation steps, a sequence of process steps can be realized in this way, in which various substances or process aids involved in a process can be brought into contact with each other sequentially. According to embodiments of the present invention, the mutual displacement of the bodies may be initiated by the centrifugation protocol, and the energy required for displacement may be obtained from the centrifugation energy. A time and / or extent of the shift can be determined by a time-varying centrifugation frequency. The mutual displacement of the body can be carried out linearly or rotationally. The mutual displacement of the bodies can be brought about in particular by an actuation mechanism which causes a change in position of the two bodies relative to one another by an interaction of the variable centrifugal force with a restoring force independent of the centrifugation (eg spring force, magnetic force, gravitational force). A change in the centrifugation frequency can cause the movement of an actuator, the movement depending on the design of the mechanism linear, rotational or along a predetermined path. When the centrifugation frequency is increased, the actuator can, for example, move in one direction and, when the centrifugation frequency is lowered, the actuator can move in the other direction. For this purpose, the actuation mechanism can be used, for example, to drive a ratchet mechanism which permits a feed movement of the actuator in only one direction, wherein this feed movement can likewise run linearly, rotationally or along a specific path.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann die Vorschubbewegung des Aktors auch mit einer zusätzlichen Bewegung in einer anderen Richtung, beispielsweise einer Hubbewegung gekoppelt werden. Diese Hubbewegung kann insbesondere bistabil ausgeführt werden, wodurch eine Bewegung erreicht werden kann, wie sie bei der Druckmechanik eines Kugelschreibers Anwendung findet. Diese Druckmechanik kann auf diese Weise durch eine sich ändernde Zentrifugalkraft betrieben werden, wodurch bei jedem Schritt die Me- chanik einen Schritt weiter bewegt werden kann, wodurch eine schrittweise gegenseitige Verschiebung benachbarter Körper erzielt werden kann. Dadurch ist es möglich, sequenziell verschiedene Kanalausgänge mit verschiedenen Kanaleingängen (bzw. verschiedene Kavitäten) in Kontakt zu bringen. Gleichzeitig kann gemäß einigen Ausführungsbeispielen der Einsatz der Druckmechanik das Ausführen einer bedarfsweisen bistabilen Hubbewegung ermöglichen, die zur Änderung des Abstands der Körper zueinander führt. Insbesondere kann die Änderung des Abstandes dazu verwendet werden, um zu einem definierten Zeitpunkt bzw. Prozessschritt den Deckel (das Verschlussmittel) einer Kavität mit einem Dorn aufzustechen. Auf diese Weise lässt sich ein Ventil realisieren, das dazu verwendet werden kann, um den zu automatisierenden Prozess zu steuern. According to some embodiments, the advancing movement of the actuator can also be coupled with an additional movement in another direction, for example a lifting movement. This lifting movement can be performed in particular bistable, whereby a movement can be achieved, as found in the printing mechanism of a ballpoint pen application. This pressure mechanism can thus be operated by a changing centrifugal force, whereby at each step the mechanism can be moved one step further, whereby a stepwise mutual displacement of adjacent bodies can be achieved. This makes it possible to bring sequentially different channel outputs with different channel inputs (or different cavities) in contact. At the same time, according to some embodiments the use of the pressure mechanism allows to carry out an on-demand bistable lifting movement which results in changing the distance of the bodies from each other. In particular, the change in the distance can be used to puncture the lid (the closure means) of a cavity with a mandrel at a defined time or process step. In this way, a valve can be realized which can be used to control the process to be automated.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen können, wie oben beschrieben, die Kavitäten der einzelnen Körper Deckel aufweisen, welche während des Zentrifugationsprotokolls auto- matisch geöffnet werden können. Das Öffnen kann durch einen Dorn oder durch beispielsweise zentrifugalen Druck erfolgen. Die in den Kavitäten enthaltenen flüssigen oder festen Stoffe können dann mit Hilfe der Zentrifugalkraft von einer radial weiter innen gelegenen Kavität in eine radial weiter außen gelegene Kavität transportiert werden. Gemäß einigen Ausführungsbeispielen können die übereinandergestapelten Körper separierbar voneinander sein. According to some embodiments, as described above, the cavities of the individual bodies can have lids which can be opened automatically during the centrifugation protocol. The opening can be done by a mandrel or by, for example, centrifugal pressure. The liquid or solid substances contained in the cavities can then be transported by means of the centrifugal force from a cavity located radially further inward into a cavity located radially further outward. According to some embodiments, the stacked bodies may be separable from each other.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen das Rückstellmittel so ausgebildet ist, dass ein erster Betrag einer in entgegensetzte Richtung zu der Rückstellkraft wirkenden, auf einer Zentrifugalkraft basierenden Kraft, bei einer ersten Winkelgeschwindigkeit in der ersten Phase, größer als ein Betrag der Rückstellkraft ist, und so dass ein zweiter Betrag der in entgegensetzte Richtung zu der Rückstellkraft wirkenden Kraft, bei einer zweiten Winkelgeschwindigkeit bei einem Übergang von der ersten in die zweite Phase, kleiner als der Betrag der Rückstellkraft ist. Die auf der Zentrifugalkraft basierende Kraft kann durch Umlenkung der Zentrifugalkraft, beispielsweise mit Hilfe von Mechanik, Hydraulik, Pneumatik oder ähnlichem erzeugt sein und kann in eine andere Richtung als die Zentrifugalkraft wirken. According to further embodiments, the return means is configured such that a first amount of force acting in a direction opposite to the restoring force based on a centrifugal force, at a first angular velocity in the first phase, is greater than an amount of the restoring force, and so that a second Amount of the force acting in the opposite direction to the restoring force, at a second angular velocity at a transition from the first to the second phase, is less than the amount of the restoring force. The force based on the centrifugal force may be generated by deflection of the centrifugal force, for example by means of mechanics, hydraulics, pneumatics or the like, and may act in a direction other than the centrifugal force.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen, kann das Rückstellmittel so ausgebildet sein, dass ein erster Betrag einer in entgegensetzte Richtung zu der Rückstellkraft wirkenden Komponente der Zentrifugalkraft, bei einer ersten Winkelgeschwindigkeit in der ersten Phase, größer als ein Betrag der Rückstellkraft ist, und so dass ein zweiter Betrag der in entgegensetzte Richtung zu der Rückstellkraft wirkenden Komponente der Zentrifugalkraft, bei einer zweiten Winkelgeschwindigkeit bei einem Übergang von der ersten in die zweite Phase, kleiner als der Betrag der Rückstellkraft ist, so dass sich bei dem Übergang von der ersten Phase in die zweite Phase mindestens einer der mindestens zwei Körper innerhalb des Gehäuses bewegt. According to further embodiments, the return means may be configured such that a first amount of a component of the centrifugal force acting in the opposite direction to the restoring force, at a first angular velocity in the first phase, is greater than an amount of the restoring force, and thus a second amount the component of the centrifugal force acting in the opposite direction to the restoring force, at a second angular velocity at a transition from the first to the second phase, is smaller than the amount of the restoring force, so that at least during the transition from the first phase to the second phase one of the at least two bodies moves within the housing.

Claims

Patentansprüche claims
1. Vorrichtung zum Einsetzen in einen Rotor einer Zentrifuge mit: mindestens zwei übereinandergestapelten Körpern (110, 120, 510; 1220, 1230); und einem Gehäuse (130, 132, 134), welches ausgebildet ist, um in eine Halterung des Rotors der Zentrifuge eingesetzt zu werden; wobei die mindestens zwei Körper (110, 120, 510; 1220, 1230) in dem Gehäuse (130, 132, 135) in einer Stapelrichtung so angeordnet sind, dass bei einer bestimmungsgemäßen Aufnahme der Vorrichtung (100, 200, 700, 1200) in dem Rotor der Zentrifuge, und bei einer Rotation des Rotors, ein Abstand ( ) eines Körpers (110, 1220) der mindestens zwei Körper (110, 120) zu einer Rotationsachse (140) des Rotors geringer ist, als ein Abstand (12) eines anderen Körpers (120, 1230) der mindestens zwei Körper (110, 120) zu der Rotationsachse (140) des Rotors; wobei ein erster Körper (110; 1230) der mindestens zwei Körper (110, 120) zumindest eine erste Kavität (150a; 1232a) und eine zweite Kavität (150b; 1232b) aufweist; wobei ein zweiter Körper (120; 1220) der mindestens zwei Körper (110, 120) zumindest eine erste Kavität (160a; 1222a) Kavität aufweist; wobei die mindestens zwei Körper (110, 120; 1220, 1230) in dem Gehäuse (130, 132, 134) beweglich zueinander angeordnet sind, um ansprechend auf eine Rotation des Rotors, in einer ersten Phase, die erste Kavität (150a; 1223a) des ersten Körpers (110; 1230) mit der ersten Kavität (160; 1222a) des zweiten Körpers (120; 1220) fluidisch zu koppeln und, in einer zweiten Phase, die zweite Kavität (150b; 1232b) des ersten Körpers (110; 1230) mit der ersten Kavität (160a; 1222a) des zweiten Körpers (120; 1220) fluidisch zu koppeln; einem Rückstellmittel (710, 1210); wobei das Rückstellmittel auf mindestens einen der mindestens zwei Körper (110, 120, 510; 1220, 1230) eine Rückstellkraft ausübt, um, abhängig von einer Winkel- geschwindigkeit des Rotors die mindestens zwei Körper (110, 120, 510; 1220, 1230) in einer gegebenen Position bezüglich des Gehäuses (130, 132, 134) zu halten; und wobei das Rückstellmittel (710, 1210) so ausgebildet ist, dass ein erster Betrag einer in entgegensetzte Richtung zu der Rückstellkraft wirkenden, auf einer Zentrifugalkraft basierenden Kraft, bei einer ersten Winkelgeschwindigkeit in der ersten Phase, größer als ein Betrag der Rückstellkraft ist, und so dass ein zweiter Betrag der in entgegensetzte Richtung zu der Rückstellkraft wirkenden Kraft, bei einer zweiten Winkelgeschwindigkeit bei einem Übergang von der ersten in die zweite Phase, kleiner als der Betrag der Rückstellkraft ist, so dass sich bei dem Übergang von der ersten Phase in die zweite Phase mindestens einer der mindestens zwei Körper (110, 120, 510; 1220, 1230) innerhalb des Gehäuses (130, 132, 134) bewegt. An apparatus for insertion into a rotor of a centrifuge, comprising: at least two bodies (110, 120, 510, 1220, 1230) stacked one above the other; and a housing (130, 132, 134) which is adapted to be inserted into a holder of the rotor of the centrifuge; wherein the at least two bodies (110, 120, 510; 1220, 1230) are arranged in the housing (130, 132, 135) in a stacking direction so that when the device (100, 200, 700, 1200) is received in the intended manner the rotor of the centrifuge, and with a rotation of the rotor, a distance () of a body (110, 1220) of the at least two bodies (110, 120) to an axis of rotation (140) of the rotor is less than a distance (1 2 ) another body (120, 1230) of the at least two bodies (110, 120) to the axis of rotation (140) of the rotor; wherein a first body (110; 1230) of the at least two bodies (110, 120) has at least a first cavity (150a; 1232a) and a second cavity (150b; 1232b); wherein a second body (120; 1220) of the at least two bodies (110, 120) has at least one first cavity (160a; 1222a) cavity; wherein the at least two bodies (110, 120; 1220, 1230) in the housing (130, 132, 134) are movably arranged to, in response to rotation of the rotor, in a first phase, the first cavity (150a, 1223a). the first body (110; 1230) to fluidically couple with the first cavity (160; 1222a) of the second body (120; 1220) and, in a second phase, the second cavity (150b; 1232b) of the first body (110; 1230) ) to fluidly couple with the first cavity (160a; 1222a) of the second body (120; 1220); a return means (710, 1210); wherein the return means exerts a restoring force on at least one of the at least two bodies (110, 120, 510; 1220, 1230) in order, depending on an angle speed of the rotor to hold the at least two bodies (110, 120, 510, 1220, 1230) in a given position with respect to the housing (130, 132, 134); and wherein the return means (710, 1210) is arranged such that a first amount of a centrifugally force-based force acting in an opposite direction to the restoring force at a first angular velocity in the first phase is greater than an amount of the restoring force, and so that a second amount of the force acting in the opposite direction to the restoring force, at a second angular velocity at a transition from the first to the second phase, smaller than the amount of the restoring force, so that in the transition from the first phase in the second phase of at least one of the at least two bodies (110, 120, 510, 1220, 1230) within the housing (130, 132, 134) moves.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, die ferner ausgebildet ist, so dass sich bei einem Übergang von der ersten Phase in die zweite Phase eine Position der mindestens zwei Körper zueinander verändert, so dass eine Position des ersten Körpers (110; 1230) bezüglich des zweiten Körpers (120; 1220) in der ersten Phase unterschiedlich zu einer Position des ersten Körpers (110; 1230) bezüglich des zweiten Körpers (120; 1220) in der zweiten Phase ist, und wobei die Vorrichtung ferner ausgebildet ist, so dass der Übergang von der ersten Phase in die zweite Phase ansprechend auf eine Veränderung einer Winkelgeschwindigkeit des Rotors bezüglich einer Winkelgeschwindigkeit des Rotors in der ersten Phase erfolgt. The device of claim 1, further configured such that upon a transition from the first phase to the second phase, a position of the at least two bodies changes with respect to each other such that a position of the first body (110; 1230) relative to the second body ( 120; 1220) in the first phase is different from a position of the first body (110; 1230) with respect to the second body (120; 1220) in the second phase, and wherein the device is further configured such that the transition from the first Phase in the second phase in response to a change in an angular velocity of the rotor with respect to an angular velocity of the rotor in the first phase takes place.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, die ferner ausgebildet ist, so dass ein Übergang von der ersten Phase in die zweite Phase ohne einen Wechsel der Drehrichtung des Rotors der Zentrifuge erfolgt. Device according to one of claims 1 or 2, which is further formed so that a transition from the first phase to the second phase takes place without a change in the direction of rotation of the rotor of the centrifuge.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, die ferner ausgebildet ist, so dass ein Betrag einer ersten Winkelgeschwindigkeit des Rotors in der ersten Phase und ein Betrag einer zweiten Winkelgeschwindigkeit des Rotors in der zweiten Phase höher sind, als ein Betrag einer dritten Winkelgeschwindigkeit bei einem Übergang von der ersten Phase in die zweite Phase. The apparatus of claim 1, further configured such that an amount of a first angular velocity of the rotor in the first phase and an amount of a second angular velocity of the rotor in the second phase are higher than an amount of a third angular velocity at a Transition from the first phase to the second phase.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der mindestens eine der Kavi- täten (150a, 150b) des ersten Körpers (110) an einer der ersten Kavität (160a) des zweiten Körpers (120) zugewandeten Seite ein Verschlussmittel (210a, 210b) auf- weist, wobei die Vorrichtung (100, 200, 700, 1200) ferner ausgebildet ist, um das Verschlussmittel (210a, 210b) in einer Phase, in der die Kavität (150a, 150b) des ersten Körpers (110), welche das Verschlussmittel (210a, 210b) aufweist, mit der ersten Kavität (160a) des zweiten Körpers (120) fluidisch gekoppelt ist, zu öffnen. Device according to one of Claims 1 to 4, in which at least one of the cavities (150a, 150b) of the first body (110) has a closure means (210a, 210b) on a side facing the first cavity (160a) of the second body (120) ) on- wherein the device (100, 200, 700, 1200) is further configured to move the closure means (210a, 210b) in a phase in which the cavity (150a, 150b) of the first body (110) exposing the closure means (210) 210a, 210b) is fluidically coupled to the first cavity (160a) of the second body (120).
6. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, bei dem das Verschlussmittel (210a, 210b) eine Membran ist, und bei dem der zweite Körper (120) an einer dem ersten Körper (110) zugewandten Seite mindestens einen Dorn (828a, 828b, 828c) aufweist, welcher ausgebildet ist, um die Membran aufzustechen. The device according to claim 5, wherein the closure means (210a, 210b) is a membrane, and wherein the second body (120) has at least one mandrel (828a, 828b, 828c) on a side facing the first body (110) , which is designed to puncture the membrane.
7. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, bei dem das Verschlussmittel (210a, 210b) eine druckempfindliche Membran ist, wobei die druckempfindliche Membran ausgebildet ist, um ansprechend auf einen, durch eine gegebene Winkelgeschwindigkeit des Rotors der Zentrifuge erzeugten Druck einer in der, das Verschlussmittel aufweisenden, Kavität (150a, 150b) befindlichen Reagenz aufzureißen. Apparatus according to claim 5, wherein the closure means (210a, 210b) is a pressure-sensitive membrane, the pressure-sensitive membrane being adapted to receive, in response to pressure generated by a given angular velocity of the rotor of the centrifuge, one of the sealing means Rupture the cavity (150a, 150b).
8. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der die mindestens zwei Körper (110, 120) als Mikrotiterplatten ausgebildet sind, wobei die Vorrichtung ferner ausgebildet ist, so dass sich bei einem Übergang von der ersten Phase in die zweite Phase die mindestens zwei Körper (110, 120) zueinander verschieben. 8. Device according to one of claims 1 to 7, wherein the at least two bodies (110, 120) are formed as microtiter plates, wherein the device is further formed so that in a transition from the first phase to the second phase, the at least two bodies (110, 120) to each other.
9. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der die mindestens zwei Körper (110, 120) zylinderförmige Körper (110, 120, 510) mit jeweils einer Deckseite und einer in Stapelrichtung gegenüberliegenden Grundseite sind; wobei eine Grundseite (822) des ersten Körpers (110) gegenüberliegend einer Deckseite (830) des zweiten Körpers (120) angeordnet ist; wobei die erste Kavität (150a) des ersten Körpers (110) und die zweite Kavität (150b) des ersten Körpers (110) an die Grundseite (822) des ersten Körpers (110) angrenzen; wobei die erste Kavität (160a) des zweiten Körpers (120) an die Deckseite (830) des zweiten Körpers (120) angrenzt; und wobei die Vorrichtung ferner so ausgebildet ist, dass sich bei einem Übergang von der ersten Phase in die zweite Phase der zweite Körper (120) bezüglich des ersten Körpers (110) um eine in Stapelrichtung verlaufende Rotationsachse (250) der mindestens zwei Körper (110, 120) verdreht. 9. Device according to one of claims 1 to 7, wherein the at least two bodies (110, 120) are cylindrical bodies (110, 120, 510), each having a cover side and a base side opposite in the stacking direction; wherein a base side (822) of the first body (110) is disposed opposite to a top side (830) of the second body (120); wherein the first cavity (150a) of the first body (110) and the second cavity (150b) of the first body (110) abut the base (822) of the first body (110); wherein the first cavity (160a) of the second body (120) abuts the top side (830) of the second body (120); and wherein the device is further configured such that, in a transition from the first phase to the second phase, the second body (120) with respect to the first Body (110) about a stacking axis of rotation (250) of the at least two bodies (110, 120) rotated.
Vorrichtung gemäß Anspruch 9, bei der das Gehäuse (130, 132, 134) an einer Innenseite eine Mehrzahl von Führungsnuten (816, 816a, 816b) aufweist, welche sich in einer axialen Richtung entlang der Rotationsachse (250) der Körper (110, 120, 510) zumindest in einem Bereich des Gehäuses (130, 132) erstrecken, und bei der der erste Körper (110) an einer Außenseite eine Mehrzahl von Führungsfedern (824) aufweist, welche ausgebildet sind, um mit der Mehrzahl von Führungsnuten (816, 816a, 816b) des Gehäuses (130, 132) Eingriff zu nehmen, um bei dem Übergang von der ersten Phase in die zweite Phase eine Verdrehung des ersten Körpers (110) um die Rotationsachse (250) der Körper (110, 120, 510) zu verhindern. Apparatus according to claim 9, wherein the housing (130, 132, 134) has on an inner side a plurality of guide grooves (816, 816a, 816b) extending in an axial direction along the axis of rotation (250) of the bodies (110, 120 , 510) extend at least in a region of the housing (130, 132), and in which the first body (110) has on an outer side a plurality of guide springs (824) which are designed to engage with the plurality of guide grooves (816, 816a, 816b) of the housing (130, 132) for rotation of the first body (110) about the rotation axis (250) of the bodies (110, 120, 510) during the transition from the first phase to the second phase. to prevent.
Vorrichtung gemäß Anspruch 10, bei der ferner der erste Körper (110) an der Grundseite (822) eine Mehrzahl von Profilzähnen (826, 826a, 826b) aufweist, welche umlaufend um den ersten Körper (110) angeordnet sind, und bei der ferner der zweite Körper (120) an einer Außenseite eine Mehrzahl von Führungsfedern (834, 834a) aufweist; wobei die Mehrzahl von Führungsfedern (834, 834a) des zweiten Körpers (120) die Deckseite (830) des zweiten Körpers (120) überragen, und in einem Endbereich, in welchem sie die Deckseite (830) überragen jeweils abgeschrägte Enden aufweisen; wobei die Mehrzahl von Führungsfedern (834, 834a) des zweiten Körpers (120) ausgebildet sind, um bei dem Übergang von der ersten Phase in die zweite Phase wechselseitig mit der Mehrzahl von Profilzähnen (826, 826a, 826b) des ersten Körpers (110) und der Mehrzahl von Führungsnuten (816, 816a, 816b) des Gehäuses (130, 132) Eingriff zu nehmen; wobei eine erste Führungsfeder (834a) aus der Mehrzahl von Führungsfedern (834, 834a) des zweiten Körpers (120) in der ersten Phase mit einem ersten Profilzahn (826a) aus der Mehrzahl der Profilzähne (826, 826a, 826b) des ersten Körpers (110) in Eingriff ist; und wobei die erste Führungsfeder (834a) aus der Mehrzahl von Führungsfedern (834, 834a) des zweiten Körpers (120) in der zweiten Phase mit einem zweiten, zu dem ersten Profilzahn (826a) benachbarten, Profilzahn (826b) aus der Mehrzahl der Profilzähne (826, 826a, 826b) des ersten Körpers (110) in Eingriff ist. The device according to claim 10, further comprising the first body (110) on the Base (822) has a plurality of tread teeth (826, 826a, 826b) circumferentially disposed around the first body (110), and further wherein the second body (120) has on an outer side a plurality of guide springs (834, 834a ) having; wherein the plurality of guide springs (834, 834a) of the second body (120) project beyond the top surface (830) of the second body (120), and each have tapered ends in an end portion in which they project beyond the top surface (830); wherein the plurality of guide springs (834, 834a) of the second body (120) are configured to alternate with the plurality of tread teeth (826, 826a, 826b) of the first body (110) in the transition from the first phase to the second phase. and the plurality of guide grooves (816, 816a, 816b) of the housing (130, 132) engage; wherein a first guide spring (834a) of the plurality of guide springs (834, 834a) of the second body (120) in the first phase comprises a first tooth (826a) of the plurality of tread teeth (826, 826a, 826b) of the first body (826a). 110) is engaged; and wherein the first guide spring (834a) of the plurality of guide springs (834, 834a) of the second body (120) in the second phase with a second, adjacent to the first tooth profile (826a), tooth profile (826b) of the plurality of tread teeth (826, 826a, 826b) of the first body (110) is engaged.
12. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, ferner aufweisend eine Ratschenmechanik (1210, 1222, 1212), welche ausgebildet ist, um ansprechend auf eine Rotation des Rotors der Zentrifuge eine Position des ersten Körpers (1230) bezüglich des zweiten Körpers (1220) zu verändern. The apparatus of any of claims 1 to 9, further comprising a ratchet mechanism (1210, 1222, 1212) configured to position the first body (1230) relative to the second body (1220) in response to rotation of the rotor of the centrifuge ) to change.
13. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1-12, bei der das Rückstellmittel (710, 1210) eine Feder aus einem Kunststoffmaterial aufweist. 13. Device according to one of claims 1-12, wherein the return means (710, 1210) comprises a spring made of a plastic material.
14. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, bei der ein Abstand der mindestens zwei Körper (110, 120, 510) zueinander bei einem Übergang von der ersten Phase in die zweite Phase größer ist, als ein Abstand der mindestens zwei Körper (110, 120, 510) zueinander in der ersten Phase und in der zweiten Phase. 14. Device according to one of claims 1 to 13, wherein a distance of the at least two bodies (110, 120, 510) to each other in a transition from the first phase to the second phase is greater than a distance of the at least two bodies (110 , 120, 510) to each other in the first phase and in the second phase.
15. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, die ferner einen dritten, in Stapelrichtung angeordneten Körper (510) mit einer ersten Kavität (720b) und einer zweiten Kavität (720a) aufweist, wobei die Vorrichtung (700) ausgebildet ist, um in einer Phase die erste Kavität (720b) des dritten Körpers (510) mit der ersten Kavität (160a) des zweiten Körpers (120) fluidisch zu koppeln, und um in einer weiteren Phase die zweite Kavität (720a) des dritten Körpers (510) mit der ersten Kavität (160a) des zweiten Körpers (120) fluidisch zu koppeln. 15. The apparatus of claim 1, further comprising a third stacked body having a first cavity and a second cavity, the apparatus being configured to engage in a phase to fluidically couple the first cavity (720b) of the third body (510) with the first cavity (160a) of the second body (120), and in a further phase, the second cavity (720a) of the third body (510) to fluidically couple to the first cavity (160a) of the second body (120).
16. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, bei der der erste Körper (110) ferner eine dritte Kavität (150c) aufweist, wobei die Vorrichtung (700) ferner ausgebildet, um ansprechend auf eine Rotation des Rotors, in einer dritten Phase, die dritte Kavität (150c) des ersten Körpers (110) mit der ersten Kavität (160a) des zweiten Körpers (120) fluidisch zu koppeln. 16. An apparatus according to any of claims 1 to 15, wherein the first body (110) further comprises a third cavity (150c), the apparatus (700) being further configured to, in response to a rotation of the rotor, in a third phase, fluidly coupling the third cavity (150c) of the first body (110) with the first cavity (160a) of the second body (120).
17. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, bei der der zweite Körper (120) innerhalb seiner ersten Kavität (160a) eine Misch Vorrichtung (730) aufweist; wobei die Mischvorrichtung (730) eine Mischwanne (835) und eine Separationsvorrichtung (840) mit mindestens einer Durchgangsöffhung (845) aufweist; und wobei ansprechend auf eine Rotation des Rotors, ein Abstand zwischen zumindest einem Wandabschnitt der Mischwanne (835) und der Separationsvorrichtung (840) variabel ist, so dass eine in der Mischwanne (835) befindliche Flüssigkeit durch die mindestens eine Durchgangsöffhung (845) der Separationsvorrichtung (840) hindurch gepresst wird. 17. Device according to one of claims 1 to 16, wherein the second body (120) within its first cavity (160a) comprises a mixing device (730); wherein the mixing device (730) has a mixing trough (835) and a separation device (840) with at least one passage opening (845); and wherein, responsive to rotation of the rotor, a distance between at least one wall portion of the mixing trough (835) and the separation device (840) is variable so that a liquid in the mixing trough (835) passes through at least one passage opening (845) of the separation device (840) is pressed through.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17, bei der das Gehäuse (130, 132, 134) mindestens zwei voneinander separierbare Gehäuseteile (132, 134) aufweist, so dass bei einer Separation der mindestens zwei Gehäuseteile (132, 134) mindestens einer der mindestens zwei Körper (110, 120, 510) aus der Vorrichtung (700) entnehmbar ist. Device according to one of claims 1 to 17, wherein the housing (130, 132, 134) at least two separate housing parts (132, 134), so that in a separation of the at least two housing parts (132, 134) at least one of at least two bodies (110, 120, 510) can be removed from the device (700).
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18, die ferner eine von außerhalb der Vorrichtung ablesbare Phasenanzeige (814, 842) aufweist, wobei die Phasenanzeige (814, 842) ausgebildet ist, um anzuzeigen in welcher Phase sich die Vorrichtung (700) zu einem Zeitpunkt des Abiesens befindet. The apparatus of any one of claims 1 to 18, further comprising a phase display (814, 842) readable from outside the device, wherein the phase display (814, 842) is adapted to indicate in what phase the device (700) is at a time of the Abiesens is located.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 19, bei der mindestens eine der Ka- vitäten (150a, 150b, 160a, 1222, 1232) der Vorrichtung von außerhalb der Vorrichtung zugänglich ist. Device according to one of claims 1 to 19, wherein at least one of the cavities (150a, 150b, 160a, 1222, 1232) of the device is accessible from outside the device.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 20, wobei die Vorrichtung Kunststoffmaterial aufweist. Device according to one of claims 1 to 20, wherein the device comprises plastic material.
Zentrifuge mit einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 21. Verfahren zum fluidischen Koppeln von Kavitäten mit: Centrifuge with a device according to one of claims 1 to 21. A method for fluidically coupling cavities with:
Rotieren (1310) eines Rotors einer Zentrifuge mit einer ersten Geschwindigkeit; wobei in einer Halterung des Rotors ein Gehäuse eingesetzt ist, in welchem mindestens zwei übereinander gestapelte Körper in einer Stapelrichtung so angeordnet sind, dass bei einer Rotation des Rotors ein Abstand eines der mindestens zwei Körper zu einer Rotationsachse des Rotors geringer ist, als ein Abstand eines anderen der mindestens zwei Körper zu der Rotationsachse des Rotors; wobei ein erster der mindestens zwei Körper zumindest eine erste und eine zweite Kavität aufweist; wobei ein zweiter der mindestens zwei Körper zumindest eine erste Kavität aufweist; wobei die mindestens zwei Körper in dem Gehäuse beweglich zueinander angeordnet sind, um ansprechend auf eine Rotation des Rotors in einer ersten Phase die erste Kavität des ersten Körpers mit der ersten Kavität des zweiten Körpers fluidisch zu koppeln, und in einer zweiten Phase die zweite Kavität des ersten Körpers mit der ersten Kavität des zweiten Körpers fluidisch zu koppeln; und wobei die erste Geschwindigkeit so gewählt ist, dass die erste Kavität des ersten Körpers mit der ersten Kavität des zweiten Körpers fluidisch gekoppelt ist; wobei das Gehäuse ferner ein Rückstellmittel aufweist; wobei das Rückstellmittel auf mindestens einen der mindestens zwei Körper eine Rückstellkraft ausübt, um, abhängig von einer Winkelgeschwindigkeit des Rotors die mindestens zwei Körper in einer gegebenen Position bezüglich des Gehäuses zu halten; und wobei das Rückstellmittel so ausgebildet ist, dass ein erster Betrag einer in entgegensetzte Richtung zu der Rückstellkraft wirkenden, auf einer Zentrifugalkraft basierenden Kraft, bei einer ersten Winkelgeschwindigkeit in der ersten Phase, größer als ein Betrag der Rückstellkraft ist, und so dass ein zweiter Betrag der in entgegensetzte Richtung zu der Rückstellkraft wirkenden Kraft, bei einer zweiten Winkelgeschwindigkeit bei einem Übergang von der ersten in die zweite Phase, kleiner als der Betrag der Rückstellkraft ist, so dass sich bei dem Übergang von der ersten Phase in die zweite Phase mindestens einer der mindestens zwei Körper innerhalb des Gehäuses bewegt; und Rotating (1310) a rotor of a centrifuge at a first speed; wherein in a holder of the rotor, a housing is used, in which at least two stacked bodies are arranged in a stacking direction so that upon rotation of the rotor, a distance of one of the at least two bodies to an axis of rotation of the rotor is less than a distance of a another of the at least two bodies to the axis of rotation of the rotor; wherein a first of the at least two bodies has at least a first and a second cavity; wherein a second of the at least two bodies has at least a first cavity; wherein the at least two bodies in the housing are movably arranged to fluidly couple the first cavity of the first body with the first cavity of the second body in response to rotation of the rotor in a first phase, and in a second phase the second cavity of first fluidically coupling the first body with the first cavity of the second body; and wherein the first velocity is selected such that the first cavity of the first body is fluidically coupled to the first cavity of the second body; the housing further comprising return means; wherein the return means applies a restoring force to at least one of the at least two bodies to maintain the at least two bodies in a given position with respect to the housing, depending on an angular velocity of the rotor; and wherein the return means is arranged such that a first amount of a centrifugally force-based force acting in the opposite direction to the restoring force, at a first angular velocity in the first phase, is greater than an amount of the restoring force, and thus a second amount the force acting in the opposite direction to the restoring force, at a second angular velocity at a transition from the first to the second phase, is less than the amount of the restoring force, so that at least one of the transition from the first phase to the second phase at least two bodies moved within the housing; and
Verändern (1320) der Geschwindigkeit des Rotors der Zentrifuge so, dass die zweite Kavität des ersten Körpers mit der ersten Kavität des zweiten Körpers fluidisch gekoppelt ist. Changing (1320) the speed of the rotor of the centrifuge so that the second cavity of the first body is fluidically coupled to the first cavity of the second body.
Verfahren zur Herstellung eines markierten Ausgangstoffes, bei dem ein Verfahren gemäß Anspruch 23 verwendet wird. A process for the preparation of a labeled starting material using a process according to claim 23.
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