EP2834006A1 - Kammerbauteil für ein reagenzgefäss und seine verwendung - Google Patents

Kammerbauteil für ein reagenzgefäss und seine verwendung

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Publication number
EP2834006A1
EP2834006A1 EP13705195.9A EP13705195A EP2834006A1 EP 2834006 A1 EP2834006 A1 EP 2834006A1 EP 13705195 A EP13705195 A EP 13705195A EP 2834006 A1 EP2834006 A1 EP 2834006A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
chamber
reagent vessel
liquid
variable
component
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP13705195.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Martina Daub
Guenter Roth
Arne Kloke
Nils Paust
Juergen Steigert
Felix Von Stetten
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2834006A1 publication Critical patent/EP2834006A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5021—Test tubes specially adapted for centrifugation purposes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B7/00—Elements of centrifuges
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
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    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/50273—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by the means or forces applied to move the fluids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/06—Fluid handling related problems
    • B01L2200/0621—Control of the sequence of chambers filled or emptied
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0861—Configuration of multiple channels and/or chambers in a single devices
    • B01L2300/087—Multiple sequential chambers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0403—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces
    • B01L2400/0406—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces capillary forces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0403—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces
    • B01L2400/0409—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces centrifugal forces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/06—Valves, specific forms thereof
    • B01L2400/0688—Valves, specific forms thereof surface tension valves, capillary stop, capillary break

Definitions

  • the invention relates to a revolver component for a reagent vessel. Likewise, the invention relates to reagent vessel insertion parts and reagent vessels. Furthermore, the invention relates to a method for centrifuging a material and to a method for pressure-treating a material.
  • the device constructed in the format of a standard centrifuge tube may comprise various turrets which are arranged axially one above the other.
  • the turrets may include channels, cavities, reaction chambers, and other structures for performing fluidic unit operations.
  • An integrated ballpoint pen mechanism allows the turrets to be rotated with respect to their positions relative to one another, as a result of which the structures of the revolvers can be switched to one another.
  • An update of the ballpoint pen mechanism is triggered after inserting the device in a centrifuge by means of a centrifugal force caused by the operation of the centrifuge. At the same time, liquids can be transferred along the force vector of the centrifugal force produced.
  • the invention provides a revolver component for a reagent container having the features of claim 1, reagent container insert parts having the features of claim 10 or 11, reagent containers for a centrifuge and / or for a pressure-varying apparatus having the features of claim 12 or 13, a method for Centrifuging a material having the features of claim 14 and a method of pressure treating a material having the features of claim 16.
  • the present invention allows use of the first variable-expansion chamber to effect liquid transport within a reagent vessel.
  • a liquid transport can be realized, which is directed counter to an actuator force, such as a centrifugal force and / or a compressive force.
  • an actuator force such as a centrifugal force and / or a compressive force.
  • Reagent vessel radially inner region can be realized. Accordingly, even during application of an underpressure or overpressure, liquid transport against the applied compressive force vector can be carried out by means of the present invention.
  • the present invention can be used, in particular, for pumping and / or mixing
  • the present invention realizes a passive actuation system within a reagent vessel which can be operated without the use of external active elements.
  • the realization of unit operations such as a mixer, a valve and / or a pump is possible without the need to use / form mechanical actuators within the reagent vessel.
  • the present invention is compatible with centrifugal processing and / or pressure-driven processing of liquids.
  • the present invention can be combined with the use of revolvers in a reagent vessel.
  • a revolver / revolver component can be understood as meaning a component which can be rotated / adjusted axially and / or azimuthally within a reagent vessel.
  • At least one revolver which can be realized by means of the present invention can be axially stacked with other revolvers.
  • the practicable revolver may have cavities which are more fluid to perform
  • Unit operations are trained / equipped.
  • an elastic mechanism such as a ballpoint pen mechanism
  • the turrets can be positioned axially as well as azimuthal to each other.
  • the present invention realizes Reagent vessel inserts and reagent vessels with at least one such revolver / revolver component.
  • the expansion-variable boundary comprises an enclosed gas, an elastic filling and / or an elastic membrane.
  • the trapped gas may be, for example, air.
  • the revolver component can additionally have a second chamber with a filling and / or pressure equalization opening, which has at least one first connecting structure with a first hydrodynamic
  • Resistor is connected to the first chamber.
  • the advantageous revolver component can also be used with a chamber acting as a second chamber of another revolver component / revolver
  • a liquid filled in the second chamber can be sucked into the first chamber by increasing the filling volume (the first chamber).
  • the first chamber having at least one liquid aspirated therein may then be used as a reaction chamber for carrying out a variety of chemical and / or biochemical / molecular biological processes.
  • a second connection structure having a second hydrodynamic resistance smaller than the first hydrodynamic resistance, via which the first chamber is connected to the second chamber or a third chamber, is additionally formed on the first chamber.
  • Turret component cooperate with acting as a third chamber chamber of another turret component, in which case the second hydraulic connection structure, via which the first chamber is connected to the third chamber, may have the second hydrodynamic resistance smaller than the first hydrodynamic resistance.
  • the advantageous ratio between the hydrodynamic resistances causes a liquid sucked into the first chamber, with a reduction of the filling volume of the first chamber, selectively via the second chamber
  • connection structure is pressed out.
  • the ratio between the hydrodynamic resistances can be selected such that a liquid flow out of the first chamber via the first connection structure is (almost) prevented. Consequently can be realized by means of the advantageous ratio of the hydrodynamic resistances without a mechanically adjustable element, a valve means.
  • first chamber may be airtight except for the first connection structure or up to the first connection structure and the second connection structure such that a gas in the first chamber can be enclosed by means of at least partial filling of the second chamber.
  • the turret component preferably has a turret outer wall, which is designed so that the turret component can be inserted in a reagent vessel for a centrifuge and / or for a pressure-varying device.
  • a turret outer wall which is designed so that the turret component can be inserted in a reagent vessel for a centrifuge and / or for a pressure-varying device.
  • Reagent vessel insert part can be used, which is designed so that the
  • Reagent vessel insert part can be used in a reagent vessel for a centrifuge and / or for a Druckvariiervoriques.
  • the revolver component can thus be used advantageously during centrifuging of a material and / or a pressure treatment of the material to a variety of chemical processes and / or
  • the at least one liquid is by means of a centrifugal force which can be effected during operation of the centrifuge, in whose rotor device the reagent vessel is arranged with the revolver component inserted therein, and / or by means of a centrifugal force during operation of the pressure varying device, in which the reagent vessel with the revolver component inserted therein is arranged, effecting compressive force against a counterforce of the deformed and / or compressed variable-expansion boundary in the first chamber sucked.
  • a centrifugal force which can be effected during operation of the centrifuge, in whose rotor device the reagent vessel is arranged with the revolver component inserted therein, and / or by means of a centrifugal force during operation of the pressure varying device, in which the reagent vessel with the revolver component inserted therein is arranged, effecting compressive force against a counterforce of the deformed and / or compressed variable-expansion boundary in the first chamber sucked
  • the at least one liquid sucked into the first chamber by means of the centrifugal force and / or the pressure force if the counterforce of the deformed and / or compressed variable expansion limit is greater than the centrifugal force and / or the pressure force, can be pressed out of the first chamber by means of the counterforce be.
  • the pressing out of the at least one liquid previously sucked into the first chamber can take place, in particular, against an orientation of the centrifugal force and / or the pressure force.
  • a reagent container for a centrifuge and / or for a pressure varying device with at least one turret component arranged in the reagent container according to the present invention achieves the advantages described above.
  • Centrifuging a material and / or the process for pressure treating the material can be used in particular for pumping a
  • Liquid against centrifugal force / pressure force and / or for mixing a plurality of liquids can be used advantageously.
  • the possibilities of use of the methods are not limited to the pumping and mixing methods detailed below.
  • 1 a to 1 e are schematic representations of a first embodiment of the
  • Revolver component; 3a and 3b are schematic representations of a third embodiment of the
  • 4a and 4b are schematic representations of a fourth embodiment of the
  • 5a and 5b are schematic representations of a fifth embodiment of the
  • 6a and 6b are schematic representations of a sixth embodiment of
  • Fig. 7 is a schematic representation of a seventh embodiment of the
  • FIG. 11 is a flow chart for explaining an embodiment of the present invention
  • Fig. 1 a to 1 e show schematic representations of a first embodiment of the revolver component.
  • the turret component 10 shown schematically in FIGS. 1 a to 1 e can be used in a reagent vessel.
  • the revolver component 10 may have a revolver outer wall 12, which is designed such that the revolver component 10 is usable in a reagent container for a centrifuge and / or for a Druckvariiervoriques.
  • a revolver outer wall 12 which is designed such that the revolver component 10 is usable in a reagent container for a centrifuge and / or for a Druckvariiervoriques.
  • Reagent vessel insert part can be used, which is designed so that the
  • Reagent vessel insert part can be used in a reagent vessel for a centrifuge and / or for a Druckvariiervoriques.
  • the applicability of the revolver component 10 / of the reagent vessel insert into the relevant reagent vessel for a centrifuge and / or a pressure variator can be interpreted such that the revolver outer wall 12 / an outer wall of the insert body corresponds to an inner wall of the reagent vessel.
  • the turret outer wall 12 / the outer wall of the Einassieilgephaseuses contacted the inner wall of the reagent vessel such that even during operation of the centrifuge and / or the Druckvariiervorraum a reliable grip of the turret member 10 / the Reagenzgefäß-insert in the relevant
  • Reagent vessel is guaranteed.
  • Test tube / test tube understood.
  • Other embodiments include centrifuge tubes, 1.5 ml Eppendorf tubes, 2 ml Eppendorf tubes, 5 ml Eppendorf tubes and microtiter plates, such as e.g. 20 ⁇ _ microtiter plates (per well).
  • the reagent vessel may be a test carrier or a disposable cartridge, which are formed as a lab-on-a-chip system on a plastic-plastic plastic substrate.
  • the formability of the reagent vessel is not limited to the examples listed here.
  • the dimensions of the reagent vessel are only due to a desired applicability of
  • the reagent vessel in the centrifuge and / or specified in the Druckvariiervorraum.
  • the feasibility of the technologies according to the invention described below does not prescribe any external form of the reagent vessel.
  • the reagent vessel can be designed to receive samples in an amount which can be selected from a range of a few ⁇ _ to 1 L, optionally.
  • the turret component 10 may be designed, for example, such that it can be rotated about an axis of rotation 1 1 by means of a suitable mechanism which can be arranged on the turret component 10 or separately from the turret component 10.
  • the axis of rotation 1 1 can in particular run centrally through the turret component 10.
  • the revolver component 10 / the reagent vessel insertion part can also be designed for interaction with a ballpoint pen mechanism, or a
  • Ballpoint pen mechanism include.
  • the turret member 10 / reagent vial insert may hold a volume less than 5 milliliters.
  • the turret component 10 can in particular be designed such that it can be integrated in a stack of further turrets and / or reaction chambers.
  • turrets, reaction chambers and / or cavities axially stacked one above the other
  • DE 2010 003 223 A1 With regard to a possible embodiment of the ballpoint pen mechanism, reference is made to DE 2010 003 223 A1.
  • At least one first chamber 14 is formed on the revolver component 10, which is at least partially filled with at least one liquid 16.
  • the revolver component 10 may additionally have a second chamber 18 with a filling and / or pressure equalization opening 20, which has at least one first
  • Connection structure 22 (with a first hydrodynamic resistance) is connected to the first chamber 14.
  • the first connection structure 22 may be formed, for example, as an opening in a partition wall 24 between the chambers 14 and 18 or as a channel structure. It should be noted that the feasibility of the first
  • Connection structure 22 with a large design freedom is selectable.
  • the turret component 10 described below is not limited to an equipment with the second chamber 18. Instead, the formation of the second chamber 18 on the turret component 10 with the first chamber 14 is to be interpreted merely as an example. Alternatively, the turret member 10 may also be provided with a second chamber 18 acting chamber of another (not shown) turret component
  • the turret member 10 may also cooperate with a chamber of a reagent vessel insertion part and / or a reagent vessel functioning as a second chamber 18, which is stationarily formed with respect to the insertion part housing of the reagent vessel insertion part or with respect to the outer wall of the reagent vessel.
  • the first chamber 14 is designed or equipped such that a filling volume of the first chamber which can be filled or filled with the at least one liquid 16 can be limited by means of an expansion-variable limitation.
  • the expansion-variable boundary is reversibly variable in its spatial extent such that the filling volume (in its size) is variable.
  • the first chamber 14 may, for example, a
  • the first chamber 14 is formed such that, with the exception of the first connection structure 22, it is sealed against air and liquid in relation to its external environment.
  • a gas 26 present in the first chamber 14, such as in particular air, can thus escape from the first chamber 14 only through the first connection structure 22.
  • Fig. 1 a shows the turret component 10 before filling the at least one liquid 16 through the filling and / or pressure equalization opening 20 of the second chamber 18.
  • the gas 26 is trapped in the first chamber 14 (see Fig. 1 b).
  • the first connection structure 22 has such a small (maximum) width that an escape of the gas 26 is prevented from the first chamber 14 in a simultaneous infiltration of the at least one liquid in the first chamber 14.
  • a filling volume of the first chamber 14 to be filled with the at least one liquid 16 is limited by means of the enclosed gas 26 as an expansion-variable boundary.
  • the achievable by the enclosed gas 26 variable-expansion limit is in their spatial
  • the revolver component 10 can be arranged in the centrifuge / pressure-varying device in such a way that the first connection structure 22 has a force Fa in the direction of the actuation force aligned portion of the first chamber 14 with a in the direction of
  • Actuating force Fa aligned portion of the second chamber 18 connects.
  • the advantage described below is also ensured if the revolver component 10 can be arranged in the centrifuge / pressure-varying device such that the first chamber 14 is aligned in the direction of the actuation force Fa in relation to the second chamber 18. (By the orientation of a sub-chamber area / chamber in the direction of the actuator force Fa, it can be understood that the sub-chamber area / chamber is in the direction of the tip of one of the chamber remaining area / chamber
  • Reagent vessel is arranged with the turret component 10 inserted therein,
  • the serving as a variable-expansion restriction gas 26 is compressed, whereby the counterforce Fg builds up.
  • the gas 26, which serves as a variable expansion limit is compressed by the (at least partial) pushing in of the at least one liquid 16 into the first chamber 14 until the resulting counterforce Fg is equal to the actuation force Fa exerted on the at least one liquid 16. This is shown in Fig. 1 d. At a balance of the two forces Fa and Fg finds neither a compression of as
  • expansion-variable limiting gas 26 still a liquid flow through the first connection structure 22 instead.
  • the processes described with reference to FIGS. 1 c to 1 e can be repeated periodically.
  • the gas enclosed in the first chamber 14 thus acts as an elastic element / as a pneumatic actuation unit.
  • the at least one liquid 16 can be transported in a desired direction, which is adjustable by means of the applied / applied actuation force Fa. It should be noted that the at least one liquid 16 is also displaceable, in particular, into a liquid flow, which is directed counter to the gravitational field and / or the actuation force Fa, by means of the procedure described here.
  • the gas 26, which is used as an advantageous expansion-variable boundary, can occupy a volume smaller than 5 ml.
  • the gas 26 can perform its advantageous function directly in contact with the at least one liquid 16.
  • the gas 26 can also be delimited from the at least one liquid 16 by means of a separating component, such as a flexible membrane.
  • special catcher structures may also be formed on the revolver component 10.
  • air can be used as the gas 26.
  • the at least one liquid 16 may include, for example, water, blood, saliva, urine, at least one buffer solution, a cell suspension, a solution enriched with proteins and / or DNA strands (RNA strands) and / or a solution
  • the revolver component 10 can also have its advantageous applicability even before it has been filled with the at least one liquid 16.
  • the advantageous turret component 10 is thus not limited to turret components 10, which are equipped with the expansion-variable limitation.
  • the revolver component 10 may also be designed such that, at least after a filling of the at least one liquid 16, the advantageous variable expansion limit exists in the first chamber 14. This is the case in particular, provided that the first chamber 14 except for the first connection structure 22 or to the first
  • Connecting structure 22 and a (below more precisely executed) second connection structure is airtight formed so that by means of at least a partial filling of the second
  • a gas 26 / air in the first chamber 14 is lockable.
  • Connection structure be chosen so small that a simultaneous escape of gas 26 / air and penetration of at least one liquid through the first / second
  • the advantageous turret member 10 can also be manufactured without being fitted with a variable-expansion boundary formed of a specific material.
  • the revolver component 10 by means of a
  • Casting process or injection molding process be made in one piece.
  • Revolver component 10 is thus inexpensive to produce.
  • the internal volume of the Revolver component 10 is thus inexpensive to produce.
  • Turret member 10 / of the reagent vial inserter thus equipped may be made, at least in part, of a polymer, e.g. from COP, COC, PC, PA, PU, PP, PET and / or PMMA. Other materials are used to form the interior volume of the reagent vial inserter.
  • Revolver component 10 / the thus equipped reagent container insert part suitable.
  • Reagent vessel insert also be made of a single material.
  • At least one channel, at least one cavity and / or at least one reaction chamber may be formed in the revolver component 10 / a reagent vessel insertion part equipped therewith.
  • Process steps and structures such as, for example, sedimentation structures, channel structures or siphon structures for forwarding and switching at least one in the revolver component 10, can be integrated in the inner volume of the revolver component 10 / of the reagent vessel insertion part
  • At least one further subunit of the internal volume of the revolver component 10 / of Reagent vessel insert part as a "reservoir" to be filled with at least one liquid 16, which performs at least one chemical reaction and / or a biochemical / molecular biological process with a subsequently filled, to be processed and / or examined material / sample material may be filled eg with chemicals (eg buffers), enzymes, lyphilisates, beads, dyes, antibodies, antigens, receptors, proteins, DNA strands and / or RNA strands.
  • the turret member 10 / reagent vial insert may also be equipped with additional components such as valves and / or pumps.
  • the technology according to the invention can also interact with a multiplicity of conventional actuation, detection and / or control units.
  • FIGS. 2a to 2d show schematic representations of a second embodiment of the revolver component.
  • the turret component 10 shown schematically (at least partially) in FIGS. 2 a to 2 d has a double design of the first chamber 14, which in each case acts as a
  • Catcher structure for enclosing the gas 26 (with a defined gas volume) can be used.
  • a gas volume preferably in the second chamber 18, a
  • Obstacle structure 30 formed.
  • the obstacle structure 30 can be fixed in the
  • Revolver component 10 may be mounted or designed to be movable.
  • the obstacle structure 30 may be, for example, a sieve.
  • the at least partial filling of the second chamber 18 with the at least one liquid 16 results in the inclusion of the gas 26 in the first two chambers 14 (see FIG. 2a).
  • an actuation force Fa greater than the counterforce Fg
  • the trapped gas 26 is compressible, whereby a first liquid flow 32a from the second
  • Chamber 18 via a first connection structure 22 in the associated first chamber 14 can be triggered (see Fig. 2b).
  • Fig. 2c the compression of the gas 26 is stopped at an equilibrium of the forces Fa and Fg.
  • a second fluid flow 32b emerges from each first chamber 14 via a respective first one
  • Connecting structure 22 in the second chamber 18 (see Fig. 2d).
  • the embodiment illustrated with reference to FIGS. 2 a to 2 d can be achieved by periodically varying the actuation force Fa, resulting in periodic compression and expansion of the gas 26 can be used to mix at least two liquids 16 by means of the induced liquid streams 32a and 32b.
  • the efficiency of the mixing can be advantageously increased by the at least one obstacle structure 30.
  • 3a and 3b show schematic representations of a third embodiment of the revolver component.
  • Revolver component 10 is additionally a second at the first chamber 14
  • Connecting structure 36 formed with a second hydrodynamic resistance, via which the first chamber 14 is connected to the second chamber 18.
  • the second connection structure 36 may be formed as a connection opening / connection bore in a vessel wall or as a channel structure. Nevertheless, the first chamber 14 may be formed so that it is airtight with respect to its external environment except for the connecting structures 22 and 36.
  • Connection structure 36 smaller than the first hydrodynamic resistance of the first connection structure 22.
  • an opening of the first connection structure 22 aligned with the second chamber 18 may be attached to a first side of the second chamber 18 in the direction of the actuation force Fa, while one to the second chamber 18 aligned opening of the second connection structure 36 is disposed on a first side opposite the second side of the second chamber 18. (By the orientation of the first side in the direction of the actuation force Fa, it can be understood that the first side is toward the tip of a vector representing the actuator force Fa with respect to a midpoint / center region of the second chamber the second side to be aligned with the first side of the second chamber 18.)
  • an actuation force Fa (centrifugal force and / or pressure force), which is greater than the counterforce Fg, causes a fluid flow 32a from the second chamber 18 through the first connection structure 22 into the first one Chamber 14, whereby the gas 26 is compressed.
  • the liquid flow 32a is not affected by the obstacle structure 30 mounted in the second chamber 18.
  • the liquid flow 32a through the first connection structure 22 is stopped at equilibrium of the forces Fa and Fg.
  • Limit of compressed gas used 26 is greater than the actuation force Fa, the at least one previously sucked into the first chamber 14 liquid 14 is pressed out of the first chamber 14 by means of the counter force Fg.
  • the counterforce Fg in particular causes a liquid flow 38 which is directed from the first chamber 14 through the second connection structure 36 into the second chamber 18.
  • the at least one liquid 16 can be mixed thoroughly and comparatively quickly.
  • the embodiment of Figs. 3a and 3b can be advantageously used as a mixing device.
  • the advantageous ratio between the first hydrodynamic resistance of the first connection structure 22 and the second hydrodynamic resistance of the second connection structure 36 can be determined by a suitable choice of the lengths and / or
  • Widths / cross-sectional areas of the connection structures 22 and 36 can be reliably fixed.
  • a length and / or width of the first connection structure 22 are smaller than a length and / or width of the second connection structure 36.
  • the first connection structure 22 may be a narrow and short gap / channel with a length between 100 ⁇ m and 1 cm and / or a first width between 10 ⁇ m to 2 mm, while the second connection structure 36 may have a length between 1 mm and 5 cm and / or one Width between 1 mm to 1 cm. This ensures that the previously sucked into the first chamber 14 via the first connection structure 22
  • Amount of liquid is pressed almost exclusively via the second connection structure 36 from the first chamber 14 out. In a development, the continuing from the first chamber 14 second
  • Connection structure 36 also open in a (not outlined) third chamber.
  • the periodic variation of the actuation force Fa described in FIGS. 3a and 3b can thus also be used for pumping the at least one liquid 16 from the second chamber 18 into the third chamber.
  • the enclosed gas 26 / gas volume can thus be used as a compression pump. It is expressly pointed out that this pumping process can also be carried out, provided that the third chamber is located at a (second) side of the second chamber 18 directed counter to the orientation of the actuation force Fa. It is also possible to rewrite this advantage in such a way that the at least one liquid 16, by means of the procedure described here, opposes the
  • Actuating force Fa is pumpable. Even an actuation force Fa, which at a
  • Rotation acceleration of at least 1000 g occurs can still be overcome in this way.
  • radially inwardly directed liquid transport can still be effected even during centrifugation by periodically increasing and decreasing the centrifugal force.
  • FIGS. 4a and 4b show schematic representations of a fourth embodiment of the revolver component.
  • the turret component 10 shown schematically (at least partially) in FIGS. 4a and 4b has a valve and / or closure device of the first connection structure 22 as a supplement to the previously described embodiment.
  • the valve and / or closing device comprises a in or on the first connection structure 22
  • Connecting structure 22 is sealed by the at least one actuator 42 liquid-tight.
  • a liquid flow 32a is ensured only by the first connection structure 22, after the at least one adjusting element 42 by means of
  • Starting position is adjusted in at least one end position (see Fig. 4a). Therefore, during the suction of the at least one liquid 16 into the first chamber 14 by means of a suitably highly selected actuation force Fa, the first connection structure 22 are controlled in an open state, whereby the desired liquid flow 32a is ensured by the first connection structure 22.
  • a subsequent decrease in the actuation force Fa causes an attraction of the at least one actuating element 42 by means of the (greater) attraction of the magnet 40, whereby the first connection structure 22 again in one
  • Closing mechanism can also be realized by means of a spring-mass system.
  • a spring-mass system in which at least one mass by means of the spring in a connection structure 22 or 36 is durable, that the at least one mass by means of the Aktuationskraft Fa from the connection structure 22 or 36 can be pushed out while a Easing the
  • Actuating force Fa leads to a dominance of the spring force and a back adjustment of at least one mass, but is omitted here.
  • 5a and 5b show schematic representations of a fifth embodiment of the revolver component.
  • the turret component 10 shown schematically in FIGS. 5a and 5b (at least partially) has an elastic cover 44, such as an elastomeric membrane, which is mounted adjacent to an inlet and / or outlet opening of the first connection structure 22. If the elastic cover 44 does not experience an external force, the elastic cover 44 covers the inlet and / or outlet opening of the first
  • Connection structure 22 (liquid-tight) from.
  • the elastic cover 44 can be deformed against its tension Fs such that the inputs and / or
  • Outlet opening of the first connection structure 22 is at least partially exposed, whereby the liquid flow 32a is made possible by the first connection structure 22.
  • a decrease in the actuation force Fa leads to a dominance of the clamping force Fs, whereby the previously exposed inlet and / or outlet opening of the first
  • Connection structure 22 is closed again by means of the elastic cover 44. Also in this case, after covering the inlet and / or outlet opening of the first connection structure 22 by means of the elastic cover 44, it is reliably ensured that the quantity of liquid forced out of the first chamber 14 is conducted exclusively as liquid stream 38 through the second connection structure 36 Fluid flow through the first connection structure 22 is reliably prevented.
  • 6a and 6b show schematic representations of a sixth embodiment of turret components.
  • Revolver components 10a and 10b can be used, for example, in a (not outlined)
  • Reagent vessel insert / reagent vessel may be arranged.
  • the turret components 10a and 10b are provided by means of a mechanism (not shown), such as e.g. one
  • Ballpoint pen mechanism so interconnected that the first turret member 10a with respect to the second turret member 10b for a (shown as distance) defined angle ⁇ is rotatable about a rotation axis.
  • a projecting portion 48 formed on the second turret component 10b for example a pedestal or a plunger, can bear against the elastic
  • Connecting structure 22 liquid-tight covers. Closing the first
  • Connecting structure 22 can thus also be carried out by means of a relative movement of the two turret components 10a and 10b.
  • valve and / or closing device Another possibility for forming a valve and / or closing device is a movable closure similar to a check valve.
  • the movable closure which is designed, for example, as a bar, plate or lid, is pressed on, and during the return flow, the movable closure is actively pushed closed by the liquid flowing back. The pushing can be activated by a
  • valve and / or closure device may be based on a float, which utilizes a density difference between the chambers 14 and 18.
  • Closing devices can effectively increase pumping efficiency.
  • FIG. 7 shows a schematic representation of a seventh embodiment of the invention
  • the revolver component 10 shown schematically in FIG. 7 (at least partially) comprises a plurality of pumping structures 14a, 14b and 14c used as first chambers 14a, 14b and 14c and a plurality of memory structures 18a, 18b and 18c used as second chambers 18a, 18b and 18c, each of them
  • the first chambers / pumping structures 14a, 14b and 14c are connected via their connecting structures 22a, 22b, 22c, 36a, 36b and / or 36c to two different second chambers / storage structures 18a, 18b and 18c.
  • Revolver component 10 are thus a plurality of pump structures 14a, 14b and 14c connected to each other such that within the turret member 10, a pumping cascade is realized.
  • the at least one liquid 16 can be injected into at least one of the at least one liquid 16
  • At least one storage structure 18a, 18b and 18c may still be provided with an obstacle structure, such as a sieve.
  • FIG. 8a to 8c show schematic representations of an eighth embodiment of the revolver component.
  • the turret component 10 shown schematically (at least partially) in FIGS. 8a to 8c has an elastic membrane 50 as an expansion-variable boundary.
  • the elastic membrane 50 is arranged in the first chamber 14 in such a way that the elastic membrane can be ejected into the filling volume of the first chamber 14 (by means of the actuation force Fa) by filling / pushing in the at least one liquid 16 in a direction opposite to the first connecting structure 22 is, whereby the filling volume of the first chamber 40 is increased.
  • the elastic membrane is stretched at its edges on the walls of the first chamber 14 in such a way that it delimits the filling volume (liquid-tight) from a residual volume of the first chamber 14.
  • the elastic membrane 50 may be, for example, a polymer membrane.
  • the elastic membrane 50 may be formed of an elastomer. It will, however pointed out that the formability of the elastic membrane 50 is not limited to the materials listed here. Instead of the elastic membrane 50 it is also possible to use porous and / or sponge-like structures, elastomers and / or spring systems. In particular, plates can be used to seal the first chamber 14 / compression chamber.
  • the at least one liquid 16 can also be reliably pumped from the second chamber 18 into a third chamber 52 by means of the embodiment of the revolver component 10 described here.
  • additional Aktuationshimen can be arranged on this.
  • the return of the elastic membrane 50 may be assisted by a magnetic, piezoelectric, electrostatic, electromagnetic, pneumatic and / or hydraulic actuator.
  • a spring trough may be arranged on the elastic membrane 50.
  • the return of the elastic membrane 50 can thus also take place at a comparatively high actuation force Fa.
  • the elastic membrane 50 may also be designed so that it tears at a certain / definable Aktuationskraft Fa and releases the at least one liquid 16 in this way, for example, to direct them into another chamber and / or in another revolver ,
  • the elastic membrane 50 can also be actively destructible, for example by being so bulgeable that it can be pierced in its bulged state by means of a mandrel.
  • Fig. 9 shows a schematic representation of an embodiment of the Reagenzgefäß- inserting part.
  • the reagent vessel insertion part 54 shown schematically in FIG. 9 has a
  • Einpeneilgephase 56 which is designed so that the Reagenzgefäß-inserting part 54 is insertable in a reagent container for a centrifuge and / or for a Druckvariiervorraum.
  • the applicability of the reagent vessel insertion part 54 into the relevant reagent vessel for a centrifuge and / or a pressure varying device can be interpreted such that an outer wall 58 of the insertion part housing 56 corresponds to an inner wall of the reagent vessel.
  • the reagent vessel insertion part 54 includes at least one in the
  • Insert part housing 56 arranged turret component 10a, 10b and 10c.
  • the at least one revolver component 10a, 10b and 10c may be designed to be around the
  • Rotary axis 1 1 is rotatable.
  • the at least one turret component 10a, 10b and 10c can also be adjustable along the axis of rotation 11 (lateral). In this way, a distance between adjacent turret components 10a, 10b and 10c can be varied.
  • Turret components 10a, 10b and 10c are referred to the above descriptions.
  • the lateral adjustability of the at least one turret component 10a, 10b and 10c can be effected, for example, by means of a ballpoint pen mechanism 60, which is shown only schematically in FIG. 9.
  • a ballpoint pen mechanism 60 which is shown only schematically in FIG. 9.
  • Components of the ballpoint pen mechanism 60 may for example be formed as part of the first turret component 10a and / or the second turret component 10b.
  • a deformable polymer / elastomer can be used to a
  • Reset force to provide which is a return of at least one
  • Starting position / initial position causes.
  • a compressible material such as a polymer
  • a stretchable material which generates a tensile force which, as the restoring force, causes the at least one turret component 10a, 10b and 10c to be returned to a starting position / starting position.
  • the gas 26 / gas volume used as a variable-expansion limit may also be included between two revolvers 10a, 10b and 10c / revolver components. When the system is actuated, the gas 26 used as a variable-expansion limit can in particular be enclosed between the respective revolvers 10a, 10b and 10c.
  • a relative rotation between the two revolvers 10 a, 10 b and 10 c can compress the gas 26.
  • special gas trap structures can be used, such as a recess of a stationary turret 10a, 10b and 10c, which is contacted by a pin of the rotatable / movable turret 10a, 10b and 10c, wherein the gas 26 disposed in the recess is compressed.
  • pneumatic / mechanical actuators can be realized. If the gas 26 upstream and not included during the Aktuation, this can be upstream with positive pressure. This causes a prestressed elastic element.
  • step S1 the material to be centrifuged is in
  • Reagent filled with a turret component inserted therein Reagent filled with a turret component inserted therein.
  • Revolver component which also after filling the material in the
  • Reagent vessel can be introduced, is with the advantageous technology
  • expansion variable limiting so reversibly deformed and / or compressed, that the material to be centrifuged and / or the other liquid is at least partially sucked into the first chamber.
  • the method also includes the method steps S2 and S3, which are each carried out at least once.
  • the process step is carried out at least once.
  • the actual rotational speed is temporarily reduced to a second desired rotational speed which is less than the opposing force of the reversibly deformed and / or compressed second centrifugal force
  • expansion variable causes limitation, whereby the sucked into the first chamber to be centrifuged material and / or the other liquid is at least partially pushed out of the first chamber.
  • subsequent Method step S3 increases the current rotational speed to a third target rotational speed, which causes a third centrifugal force greater than the counterforce of the expansion-variable limit.
  • a repeated execution of the method steps S2 and S3 can be used for mixing a plurality of liquids and / or for pumping liquid against the centrifugal force.
  • Fig. 11 is a flow chart for explaining an embodiment of the method for pressure-treating a material.
  • a sample material is filled into a reagent vessel with a turret component inserted therein (step S10).
  • a turret component inserted therein (step S10).
  • the turret components described above may be used to carry out the method. The feasibility of the method described here is not limited to the onset of these turret components.
  • a negative pressure or superatmospheric pressure corresponding to a first target pressure is applied which causes a first pressure force on the material and / or another liquid filled in the reagent vessel, which is greater than a counterforce of the expansion-variable limit.
  • the expansion-variable boundary is reversibly deformed and / or compressed such that the material to be centrifuged and / or the other liquid is at least partially sucked into the first chamber.
  • the method also has the method steps S12 and S13, which can be repeated as often as desired.
  • the underpressure or overpressure is adjusted in the direction of
  • Atmospheric pressure to a second target pressure which causes a second pressure force smaller than the reaction force of the reversibly deformed and / or compressed variable expansion limit, whereby the sucked into the first chamber to be centrifuged material and / or the other liquid at least partially pushed out of the first chamber becomes.
  • the negative pressure or excess pressure away from the atmospheric pressure to a third desired pressure which is a third pressure force greater than the counterforce the expansion variable limit causes amplified.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Revolverbauteil (10) für ein Reagenzgefäß, wobei an dem Revolverbauteil (10) mindestens eine mit mindestens einer Flüssigkeit (16) zumindest teilweise befüllbare oder gefüllte erste Kammer (14) ausgebildet ist, und wobei die erste Kammer (14) so ausgebildet oder bestückt ist, dass ein mit der mindestens einen Flüssigkeit (16) befüllbares oder gefülltes Befüllvolumen der ersten Kammer (14) mittels einer ausdehnungsvariablen Begrenzung (26) begrenzbar ist, wobei die ausdehnungsvariable Begrenzung (26) in ihrer räumlichen Ausdehnung derart reversibel veränderbar ist, dass das Befüllvolumen variierbar ist. Ebenso betrifft die Erfindung Reagenzgefäß-Einsetzteile und Reagenzgefäße. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Zentrifugieren eines Materials und ein Verfahren zum Druckbehandeln eines Materials.

Description

Beschreibung Titel
KAMMERBAUTEIL FÜR EIN REAGENZGEFÄSS UND SEINE VERWENDUNG
Die Erfindung betrifft ein Revolverbauteil für ein Reagenzgefäß. Ebenso betrifft die Erfindung Reagenzgefäß-Einsetzteile und Reagenzgefäße. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Zentrifugieren eines Materials und ein Verfahren zum Druckbehandeln eines Materials.
Stand der Technik
In der DE 10 2010 003 223 A1 ist eine Vorrichtung zum Einsetzen in einen Rotor einer Zentrifuge beschrieben. Die im Format eines Standard-Zentrifugenröhrchens ausgebildete Vorrichtung kann verschiedene Revolver umfassen, welche axial übereinander angeordnet sind. Die Revolver können Kanäle, Kavitäten, Reaktionskammern und weitere Strukturen für die Durchführung von fluidischen Einheitsoperationen aufweisen. Über eine integrierte Kugelschreibermechanik können die Revolver bezüglich ihrer Positionen zueinander rotiert werden, wodurch sich die Strukturen der Revolver zueinander schalten lassen. Eine Aktualisierung der Kugelschreibermechanik ist nach dem Einsetzen der Vorrichtung in eine Zentrifuge mittels einer durch den Betrieb der Zentrifuge bewirkten Zentrifugalkraft auslösbar. Gleichzeitig können Flüssigkeiten entlang dem Kraftvektor der bewirkten Zentrifugalkraft transferiert werden.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung schafft ein Revolverbauteil für ein Reagenzgefäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , Reagenzgefäß-Einsetzteile mit den Merkmalen des Anspruchs 10 oder 1 1 , Reagenzgefäße für eine Zentrifuge und/oder für eine Druckvariiervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 12 oder 13, ein Verfahren zum Zentrifugieren eines Materials mit den Merkmalen des Anspruchs 14 und ein Verfahren zum Druckbehandeln eines Materials mit den Merkmalen des Anspruchs 16. Vorteile der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine Nutzung der ersten Kammer mit der ausdehnungsvariablen Begrenzung zur Realisierung eines Flüssigkeitstransports innerhalb eines Reagenzgefäßes. Wie unten genauer ausgeführt wird, ist mittels der vorliegenden Erfindung insbesondere ein Flüssigkeitstransport realisierbar, welcher einer Aktorkraft, wie beispielsweise einer Zentrifugalkraft und/oder einer Druckkraft, entgegen gerichtet ist. Somit kann mittels der vorliegenden Erfindung beispielsweise ein
Flüssigkeitstransport auch während eines Zentrifugierens von einem innerhalb des Reagenzgefäßes radial außenliegenden Bereich zu einem innerhalb des
Reagenzgefäßes radial innenliegenden Bereich realisiert werden. Entsprechend ist auch während eines Anlegens eines Unter- oder Überdrucks ein Flüssigkeitstransport entgegen des angelegten Druckkraftvektors mittels der vorliegenden Erfindung ausführbar. Die vorliegende Erfindung kann insbesondere für ein Pumpen und/oder Mischen von
Flüssigkeiten während eines Betriebs einer Zentrifuge und/oder einer
Druckvariiervorrichtung genutzt werden. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die Anwendbarkeit der im Weiteren beschriebenen Erfindung nicht auf die hier aufgezählten Anwendungsbeispiele limitiert ist. Die vorliegende Erfindung realisiert ein passives Aktuationssystem innerhalb eines Reagenzgefäßes, welches ohne einen Einsatz externer aktiver Elemente betrieben werden kann. Die Realisierung von Einheitsoperationen wie einem Mischer, einem Ventil und/oder einer Pumpe ist dabei möglich, ohne dass dazu innerhalb des Reagenzgefäßes mechanische Aktuatoren einzusetzen/auszubilden sind.
Die vorliegende Erfindung ist kompatibel zu einer zentrifugalen Prozessierung und/oder einen druckgetriebenen Prozessierung von Flüssigkeiten. Außerdem ist die vorliegende Erfindung mit der Nutzung von Revolvern in einem Reagenzgefäß kombinierbar. Unter einem Revolver/Revolverbauteil kann dabei eine Komponente verstanden werden, welche axial und/oder azimutal innerhalb eines Reagenzgefäßes verdrehbar/verstellbar ist.
Beispielsweise kann mindestens ein mittels der vorliegenden Erfindung realisierbaren Revolver mit anderen Revolvern axial übereinander gestapelt sein. Der realisierbare Revolver kann Kavitäten aufweisen, welche zum Ausführen fluidischer
Einheitsoperationen ausgebildet/bestückt sind. Mittels einer elastischen Mechanik, wie beispielsweise einer Kugelschreibermechanik, können die Revolver axial, wie auch azimutal zueinander positioniert werden. Außerdem realisiert die vorliegende Erfindung Reagenzgefäß-Einsetzteile und Reagenzgefäße mit mindestens einem derartigen Revolver/Revolverbauteil.
In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die ausdehnungsvariable Begrenzung ein eingeschlossenes Gas, eine elastische Füllung und/oder eine elastische Membran. Das eingeschlossene Gas kann beispielsweise Luft sein. Somit ist die vorteilhafte
ausdehnungsvariable Begrenzung, welche reversibel komprimierbar und/oder reversibel deformierbar ist, kostengünstig ausführbar. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann das Revolverbauteil zusätzlich eine zweite Kammer mit einer Befüll- und/oder Druckausgleichöffnung aufweisen, welche über zumindest eine erste Verbindungsstruktur mit einem ersten hydrodynamischen
Widerstand mit der ersten Kammer verbunden ist. Anstelle der zweiten Kammer des Revolverbauteils kann das vorteilhafte Revolverbauteil jedoch auch mit einer als zweite Kammer fungierenden Kammer eines weiteren Revolverbauteils/Revolvers
zusammenwirken. In beiden Fälle kann eine in die zweite Kammer eingefüllte Flüssigkeit mittels eines Vergrößerns des Befüllvolumens (der ersten Kammer) in die erste Kammer eingesaugt werden. Die erste Kammer mit der darin eingesaugten mindestens einen Flüssigkeit kann anschließend als Reaktionskammer zum Ausführen einer Vielzahl von chemischen Verfahren und/oder biochemischen/molekular-biologischen Prozessen genutzt werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist an der ersten Kammer zusätzlich eine zweite Verbindungsstruktur mit einem zweiten hydrodynamischen Widerstand kleiner als dem ersten hydrodynamischen Widerstand ausgebildet, über welche die erste Kammer mit der zweiten Kammer oder einer dritten Kammer verbunden ist. Ebenso kann das
Revolverbauteil mit einer als dritte Kammer fungierenden Kammer eines weiteren Revolverbauteils zusammenwirken, wobei auch in diesem Fall die zweite hydraulische Verbindungsstruktur, über welche die erste Kammer mit der dritten Kammer verbunden ist, den zweiten hydrodynamischen Widerstand kleiner als den ersten hydrodynamischen Widerstand aufweisen kann. Das vorteilhafte Verhältnis zwischen den hydrodynamischen Widerständen bewirkt, dass eine in die erste Kammer angesaugte Flüssigkeit bei einer Verkleinerung des Befüllvolumens der ersten Kammer gezielt über die zweite
Verbindungsstruktur heraus gepresst wird. Insbesondere kann das Verhältnis zwischen den hydrodynamischen Widerständen so gewählt werden, dass ein Flüssigkeitsfluss aus der ersten Kammer über die erste Verbindungsstruktur (nahezu) unterbunden ist. Somit kann auch ohne ein mechanisch verstellbares Element eine Ventileinrichtung mittels des vorteilhaften Verhältnisses der hydrodynamischen Widerstände realisiert werden.
Außerdem kann die erste Kammer bis auf die erste Verbindungsstruktur oder bis auf die erste Verbindungsstruktur und die zweite Verbindungsstruktur luftdicht so ausgebildet sein, dass mittels eines zumindest Teilbefüllens der zweiten Kammer ein Gas in der ersten Kammer einschließbar ist. Dies erlaubt eine kostengünstige
Herstellung der Revolverbauteils mittels eines Gussverfahrens oder eines
Spritzgussverfahrens.
Vorzugsweise weist das Revolverbauteil eine Revolveraußenwand auf, welche so ausgebildet ist, dass das Revolverbauteil in einem Reagenzgefäß für eine Zentrifuge und/oder für eine Druckvariiervorrichtung einsetzbar ist. Als Alternative oder als
Ergänzung dazu kann das Revolverbauteil in einem Einsetzteilgehäuse eines
Reagenzgefäß-Einsetzteils einsetzbar sein, welches so ausgebildet ist, dass das
Reagenzgefäß-Einsetzteil in einem Reagenzgefäß für eine Zentrifuge und/oder für eine Druckvariiervorrichtung einsetzbar ist. Das Revolverbauteil kann somit vorteilhaft während eines Zentrifugierens eines Materials und/oder eines Druckbehandeins des Materials genutzt werden, um eine Vielzahl von chemischen Verfahren und/oder
biochemischen/molekularbiologischen Prozessen zu steuern/auszuführen.
Bevorzugter Weise ist die mindestens eine Flüssigkeit mittels einer bei einem Betrieb der Zentrifuge, in deren Rotoreinrichtung das Reagenzgefäß mit den darin eingesetzten Revolverbauteil angeordnet ist, bewirkbaren Zentrifugalkraft und/oder mittels einer bei einem Betrieb der Druckvariiervorrichtung, in welcher das Reagenzgefäß mit dem darin eingesetzten Revolverbauteil angeordnet ist, bewirkbaren Druckkraft entgegen einer Gegenkraft der deformierten und/oder komprimierten ausdehnungsvariablen Begrenzung in die erste Kammer einsaugbar. Anschließend kann die mindestens eine in die erste Kammer mittels der Zentrifugalkraft und/oder der Druckkraft eingesaugte Flüssigkeit, sofern die Gegenkraft der deformierten und/oder komprimierten ausdehnungsvariablen Begrenzung größer als die Zentrifugalkraft und/oder die Druckkraft ist, mittels der Gegenkraft aus der ersten Kammer herauspressbar sein. Das Herauspressen der zuvor in die erste Kammer eingesaugten mindestens einen Flüssigkeit kann dabei insbesondere entgegen einer Ausrichtung der Zentrifugalkraft und/oder der Druckkraft erfolgen. Wie unten genauer ausgeführt wird, ist dieser Vorteil für eine Vielzahl von vorteilhaften Verwendungsmöglichkeiten nutzbar. Die vorausgehend beschriebenen Vorteile sind auch bei einem Reagenzgefäß-Einsetzteil mit einem Einsetzteilgehäuse, welches so ausgebildet ist, dass das Reagenzgefäß- Einsetzteil in einem Reagenzgefäß für eine Zentrifuge und/oder für eine
Druckvariiervorrichtung einsetzbar ist, und mit mindestens einem in dem Einsetzteil angeordneten Revolverbauteil gemäß der vorliegenden Erfindung gewährleistet.
Des Weiteren sind die genannten Vorteile mittels eines entsprechend
ausgebildeten/ausgestatteten Reagenzgefäß-Einsetzteils realisierbar.
Auch ein Reagenzgefäß für eine Zentrifuge und/oder für eine Druckvariiervorrichtung mit mindestens einem in dem Reagenzgefäß angeordneten Revolverbauteil gemäß der vorliegenden Erfindung bewirkt die oben beschriebenen Vorteile.
Eine Realisierung dieser Vorteile ist auch möglich mittels eines entsprechend
ausgebildeten/ausgestatteten Reagenzgefäßes.
Des Weiteren sind die Vorteile bewirkbar durch Ausführen des Verfahrens zum
Zentrifugieren eines Materials und/oder des Verfahrens zum Druckbehandeln des Materials. Die vorteilhaften Verfahren können insbesondere zum Pumpen einer
Flüssigkeit entgegen einer Zentrifugalkraft/Druckkraft und/oder zum Mischen mehrerer Flüssigkeiten vorteilhaft eingesetzt werden. Die Nutzungsmöglichkeiten der Verfahren sind jedoch nicht auf die unten genauer ausgeführten Pump- und Mischverfahren limitiert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 a bis 1 e schematische Darstellungen einer ersten Ausführungsform des
Revolverbauteils;
Fig. 2a bis 2d schematische Darstellungen einer zweiten Ausführungsform des
Revolverbauteils; Fig. 3a und 3b schematische Darstellungen einer dritten Ausführungsform des
Revolverbauteils;
Fig. 4a und 4b schematische Darstellungen einer vierten Ausführungsform des
Revolverbauteils;
Fig. 5a und 5b schematische Darstellungen einer fünften Ausführungsform des
Revolverbauteils;
Fig. 6a und 6b schematische Darstellungen einer sechsten Ausführungsform von
Revolverbauteilen;
Fig. 7 eine schematische Darstellung einer siebten Ausführungsform des
Revolverbauteils;
Fig. 8a bis 8c schematische Darstellungen einer achten Ausführungsform des
Revolverbauteils;
Fig. 9 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des
Reagenzgefäß-Einsetzteils;
Fig. 10 ein Flussdiagramm zum Erläutern einer Ausführungsform des
Verfahrens zum Zentrifugieren eines Materials; und Fig. 1 1 ein Flussdiagramm zum Erläutern einer Ausführungsform des
Verfahrens zum Druckbehandeln eines Materials.
Ausführungsformen der Erfindung
Fig. 1 a bis 1 e zeigen schematische Darstellungen einer ersten Ausführungsform des Revolverbauteils.
Das in Fig. 1 a bis 1 e (zumindest teilweise) schematisch dargestellte Revolverbauteil 10 ist in einem Reagenzgefäß verwendbar. Beispielsweise kann das Revolverbauteil 10 eine Revolveraußenwand 12 aufweisen, welche so ausgebildet ist, dass das Revolverbauteil 10 in einem Reagenzgefäß für eine Zentrifuge und/oder für eine Druckvariiervorrichtung einsetzbar ist. Als Alternative oder als Ergänzung dazu kann das Revolverbauteil 10 aufgrund seiner Revolveraußenwand 12 in einem Einsetzteilgehäuse eines
Reagenzgefäß-Einsetzteils einsetzbar sein, welches so ausgebildet ist, dass das
Reagenzgefäß-Einsetzteil in einem Reagenzgefäß für eine Zentrifuge und/oder für eine Druckvariiervorrichtung einsetzbar ist. Die Einsetzbarkeit des Revolverbauteils 10/des Reagenzgefäß-Einsetzteils in das betreffende Reagenzgefäß für eine Zentrifuge und/oder eine Druckvariiervorrichtung kann so interpretiert werden, dass die Revolveraußenwand 12/eine Außenwand des Einsetzteilgehäuses zu einer Innenwand des Reagenzgefäßes korrespondiert. Vorzugsweise kontaktiert die Revolveraußenwand 12/die Außenwand des Einsetzteilgehäuses die Innenwand des Reagenzgefäßes derart, dass auch während eines Betriebs der Zentrifuge und/oder der Druckvariiervorrichtung ein verlässlicher Halt des Revolverbauteils 10/des Reagenzgefäß-Einsetzteils in dem betreffenden
Reagenzgefäß gewährleistet ist.
Unter dem Reagenzgefäß kann beispielsweise ein (Standard)-
Reagenzglas/Reagenzröhrchen verstanden werden. Weitere Ausführungsbeispiele sind Zentrifungenröhrchen, 1 ,5 ml Eppendorf-Röhrchen, 2 ml_ Eppendorf-Röhrchen, 5 ml_ Eppendorf-Röhrchen und Mikrotiterplatten, wie z.B. 20 μΙ_ Mikrotiterplatten (pro Kavität). Ebenso kann das Reagenzgefäß ein Testträger oder eine Einwegkartusche sein, welche als Lab-on-a-Chip-System auf einem plastikartengroßen Kunststoffsubstrat ausgebildet sind. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die Ausbildbarkeit des Reagenzgefäßes nicht auf die hier aufgezählten Beispiele limitiert ist. Außerdem sind die Maße des Reagenzgefäßes lediglich aufgrund einer erwünschten Einsetzbarkeit des
Reagenzgefäßes in der Zentrifuge und/oder in der Druckvariiervorrichtung vorgegeben. Die Ausführbarkeit der im Weiteren beschriebenen erfindungsgemäßen Technologien schreibt jedoch keine äußere Form des Reagenzgefäßes vor. Außerdem kann das Reagenzgefäß zur Aufnahme von Proben in einer Menge ausgelegt sein, welche wahlweise aus einem Bereich von wenigen μΙ_ bis zu 1 L gewählt werden kann.
Es wird darauf hingewiesen, dass unter der im Weiteren erwähnten Zentrifuge und Druckvariiervorrichtung keine bestimmten Gerätetypen zu verstehen sind. Stattdessen ist die erfindungsgemäße Technologie mittels jeder Zentrifuge nutzbar, mittels welcher eine (Mindest- )Zentrifugal kraft ab 20 g ausübbar ist. Ebenso kann die erfindungsgemäße Technologie für jede Druckvariiervorrichtung genutzt werden, mittels welcher ein Unter- und/oder Überdruck anlegbar ist. Unter dem Revolverbauteil 10 kann insbesondere ein Revolver für ein Reagenzgefäß verstanden werden. Das Revolverbauteil 10 kann z.B. derart ausgelegt sein, dass es mittels einer geeigneten Mechanik, welche an dem Revolverbauteil 10 oder getrennt von dem Revolverbauteil 10 angeordnet sein kann, um eine Drehachse 1 1 drehbar ist. Die Drehachse 1 1 kann insbesondere mittig durch das Revolverbauteil 10 verlaufen.
Insbesondere können das Revolverbauteil 10/das Reagenzgefäß-Einsetzteil auch für ein Zusammenwirken mit einer Kugelschreibermechanik ausgebildet sein, bzw. eine
Kugelschreibermechanik umfassen. Das Revolverbauteil 10/das Reagenzgefäß- Einsetzteil kann ein Volumen kleiner als 5 Milliliter fassen. Das Revolverbauteil 10 kann insbesondere so ausgelegt sein, dass es in einem Stapel weiterer Revolver und/oder Reaktionskammern integrierbar ist. Mittels einer Kugelschreibermechanik können (axial übereinander gestapelte) Revolver, Reaktionskammern und/oder Kavitäten axial wie auch azimutal zueinander positioniert werden. Bezüglich einer möglichen Ausführung der Kugelschreibermechanik wird auf die DE 2010 003 223 A1 verwiesen.
An dem Revolverbauteil 10 ist mindestens eine erste Kammer 14 ausgebildet, welche mit mindestens einer Flüssigkeit 16 zumindest teilweise bef ü 11 bar/bef ü I It ist. Außerdem kann das Revolverbauteil 10 zusätzlich eine zweite Kammer 18 mit einer Befüll- und/oder Druckausgleichöffnung 20 aufweisen, welche über zumindest eine erste
Verbindungsstruktur 22 (mit einem ersten hydrodynamischen Widerstand) mit der ersten Kammer 14 verbunden ist. Die erste Verbindungsstruktur 22 kann beispielsweise als eine Öffnung in einer Trennwand 24 zwischen den Kammern 14 und 18 oder als Kanalstruktur ausgebildet sein. Es wird darauf hingewiesen, dass die Ausbildbarkeit der ersten
Verbindungsstruktur 22 mit einer großen Designfreiheit wählbar ist.
Das im Weiteren beschriebene Revolverbauteil 10 ist nicht auf eine Ausstattung mit der zweiten Kammer 18 limitiert. Stattdessen ist die Ausbildung der zweiten Kammer 18 an dem Revolverbauteil 10 mit der ersten Kammer 14 lediglich beispielhaft zu interpretieren. Als Alternative dazu kann das Revolverbauteil 10 auch mit einer als zweite Kammer 18 fungierenden Kammer eines weiteren (nicht dargestellten) Revolverbauteils
zusammenwirken. Entsprechend kann das Revolverbauteil 10 auch mit einer als zweite Kammer 18 fungierenden Kammer eines Reagenzgefäß-Einsetzteils und/oder eines Reagenzgefäßes zusammenwirken, welche ortsfest in Bezug zu dem Einsetzteilgehäuse des Reagenzgefäß-Einsetzteils oder in Bezug der Außenwand des Reagenzgefäßes ausgebildet ist. Die erste Kammer 14 ist so ausgebildet oder bestückt, dass ein mit der mindestens einen Flüssigkeit 16 befüllbares oder gefülltes Befüllvolumen der ersten Kammer mittels einer ausdehnungsvariablen Begrenzung begrenzbar ist. Die ausdehnungsvariable Begrenzung ist in ihrer räumlichen Ausdehnung derart reversibel veränderbar, dass das Befüllvolumen (in seiner Größe) variierbar ist. Die erste Kammer 14 kann beispielsweise ein
eingeschlossenes Gas 26, eine elastische Füllung und/oder eine elastische Membran als die ausdehnungsvariable Begrenzung umfassen. Bei der Ausführungsform der Fig. 1 a bis 1 e ist die erste Kammer 14 so ausgebildet, dass sie mit Ausnahme der ersten Verbindungsstruktur 22 luft- und flüssigkeitsdicht gegenüber ihrer äußeren Umgebung abgeschlossen ist. Ein in der ersten Kammer 14 vorliegendes Gas 26, wie insbesondere Luft, kann somit lediglich durch die erste Verbindungsstruktur 22 aus der ersten Kammer 14 entweichen.
Fig. 1 a zeigt das Revolverbauteil 10 vor einem Einfüllen der mindestens einen Flüssigkeit 16 durch die Befüll- und/oder Druckausgleichöffnung 20 der zweiten Kammer 18. Nach dem Einfüllen der mindestens einen Flüssigkeit 16 bleibt das Gas 26 in der ersten Kammer 14 eingeschlossen (siehe Fig. 1 b). (Die erste Verbindungsstruktur 22 weist eine derart kleine (maximale) Breite auf, dass ein Entweichen des Gases 26 aus der ersten Kammer 14 bei einem gleichzeitigen Einsickern der mindestens einen Flüssigkeit in die erste Kammer 14 unterbunden ist.) Aufgrund der luft- und flüssigkeitsdichten Ausbildung der ersten Kammer 14, welche lediglich die erste Verbindungsstruktur 22 zum Entweichen des darin eingefüllten Gases 26 aufweist, ist ein mit der mindestens einen Flüssigkeit 16 befüllbares/gefülltes Befüllvolumen der ersten Kammer 14 mittels des eingeschlossenen Gases 26 als ausdehnungsvariable Begrenzung begrenzt. Die durch das eingeschlossene Gas 26 realisierbare ausdehnungsvariable Begrenzung ist in ihrer räumlichen
Ausdehnung derart reversibel veränderbar, dass das Befüllvolumen (in seiner Größe) variierbar ist.
Nach einer Anordnung des Revolverbauteils 10 mit der in die zweite Kammer 18 eingefüllten mindestens einen Flüssigkeit 16 in einer Zentrifuge und/oder einer
Druckvariiervorrichtung ist mittels eines Betriebs der Zentrifuge/Druckvariiervorrichtung eine Aktuationskraft Fa auf die mindestens eine Flüssigkeit 16 ausübbar. Bevorzugter Weise ist das Revolverbauteil 10 so in der Zentrifuge/Druckvariiervorrichtung anordbar, dass die erste Verbindungsstruktur 22 einen in Richtung der Aktuationskraft Fa ausgerichteten Teilbereich der ersten Kammer 14 mit einem in Richtung der
Aktuationskraft Fa ausgerichteten Teilbereich der zweiten Kammer 18 verbindet. Der im Weiteren beschriebene Vorteil ist auch gewährleistet, sofern das Revolverbauteil 10 so in der Zentrifuge/Druckvariiervorrichtung anordbar ist, dass die erste Kammer 14 in Richtung der Aktuationskraft Fa in Bezug zu der zweiten Kammer 18 ausgerichtet ist. (Unter der Ausrichtung eines Teilkammerbereichs/einer Kammer in Richtung der Aktuationskraft Fa kann verstanden werden, dass der Teilkammerbereich/die Kammer in Bezug zu einem Kammerrestbereich/einer anderen Kammer in Richtung der Spitze eines die
Aktuationskraft Fa wiedergebenden Vektors liegt.) Aufgrund der vorteilhaften
Anordnung/Ausrichtung des Revolverbauteils in der Zentrifuge/Druckvariiervorrichtung bewirkt die Aktuationskraft Fa in diesem Fall, beispielsweise bereits bei einer
Rotationsbeschleunigung zwischen 20 g und 1000 g, ein Hineindrücken der mindestens einen Flüssigkeit 16 aus der zweiten Kammer 18 zumindest teilweise in die erste Kammer 14. Dieser Vorgang ist damit umschreibbar, dass die mindestens eine Flüssigkeit 16 mittels einer bei einem Betrieb der Zentrifuge, in deren Rotoreinrichtung das
Reagenzgefäß mit dem darin eingesetzten Revolverbauteil 10 angeordnet ist,
bewirkbaren Zentrifugalkraft und/oder mittels einer bei einem Betrieb der
Druckvariiervorrichtung, in welcher das Reagenzgefäß mit dem darin eingesetzten Revolverbauteil 10 angeordnet ist, bewirkbaren Druckkraft entgegen einer Gegenkraft Fg des als ausdehnungsvariable Begrenzung dienenden komprimierten Gases 26 in die erste Kammer 14 einsaugbar ist (siehe Fig. 1 c). Mittels der Aktuationskraft Fa ist damit die mindestens eine Flüssigkeit 16 zumindest teilweise so in die erste Kammer 14
hineindrückbar, dass das als ausdehnungsvariable Begrenzung dienende Gas 26 komprimiert wird, wodurch sich die Gegenkraft Fg aufbaut. Das als ausdehnungsvariable Begrenzung dienende Gas 26 wird durch das (zumindest teilweise) Hineindrücken der mindestens einen Flüssigkeit 16 in die erste Kammer 14 so lange komprimiert, bis die resultierende Gegenkraft Fg gleich der (auf die mindestens eine Flüssigkeit 16) ausgeübten Aktuationskraft Fa ist. Dies ist in Fig. 1 d dargestellt. Bei einem Gleichgewicht der beiden Kräfte Fa und Fg findet weder eine Komprimierung des als
ausdehnungsvariable Begrenzung dienenden Gases 26 noch ein Flüssigkeitsfluss durch die erste Verbindungsstruktur 22 statt.
Bei einer nachträglichen Verringerung der Aktuationskraft Fa bewirkt die dominierende Gegenkraft Fg eine Expansion des zuvor komprimierten Gases 26, wodurch das
Befüllvolumen der ersten Kammer 14 verringert wird und die zuvor in die erste Kammer 14 eingesaugte/hineingedrückte Flüssigkeitsmenge der mindestens einen Flüssigkeit 16 aus der ersten Kammer 14 gedrückt/verdrängt wird (siehe Fig. 1 e). Dies bewirkt einen Flüssigkeitsfluss von der ersten Kammer 14 durch die erste Verbindungsstruktur 22 in die zweite Kammer 18, welcher so lange anhält, bis erneut ein Gleichgewicht der Kräfte Fa und Fg vorliegt.
Die anhand der Fig. 1 c bis 1 e beschriebenen Vorgänge können periodisch wiederholt werden. Das in die erste Kammer 14 eingeschlossene Gas wirkt somit als elastisches Element/als pneumatische Aktuationseinheit. Durch die Komprimierung und
anschließende Expansion des eingeschlossenen Gases 26 kann die mindestens eine Flüssigkeit 16 in eine gewünschte Richtung, welche mittels der angelegten/aufgebrachten Aktuationskraft Fa einstellbar ist, transportiert werden. Es wird darauf hingewiesen, dass die mindestens eine Flüssigkeit 16 insbesondere auch in einen Flüssigkeitsfluss, welcher dem Gravitationsfeld und/oder der Aktuationskraft Fa entgegen gerichtet ist, mittels der hier beschriebenen Vorgehensweise versetzbar ist.
Das als vorteilhafte ausdehnungsvariable Begrenzung genutzte Gas 26 kann ein Volumen kleiner als 5 ml_ einnehmen. Das Gas 26 kann insbesondere direkt in einem Kontakt mit der mindestens einen Flüssigkeit 16 seine vorteilhafte Funktion ausführen. In einer Weiterbildung kann das Gas 26 jedoch auch mittels einer Trennkomponente, wie beispielsweise einer flexiblen Membran, von der mindestens einen Flüssigkeit 16 abgegrenzt sein. Zur Generierung des in die erste Kammer 14 eingeschlossenen Gases 26 können auch spezielle Fängerstrukturen (ähnlich einer Taucherglocke) an dem Revolverbauteil 10 ausgebildet sein. Als das Gas 26 kann insbesondere Luft eingesetzt werden. Anstelle von Luft können jedoch auch Stickstoff, Sauerstoff und/oder ein Edelgas, wie beispielsweise Argon, als Gas 26 genutzt werden. Es wird darauf hingewiesen, dass anstelle des Gases 26 auch eine elastische Füllung, wie beispielsweise eine Polymerfüllung, verwendbar ist. Die mindestens eine Flüssigkeit 16 kann beispielsweise Wasser, Blut, Speichel, Urin, mindestens eine Pufferlösung, eine Zellsuspension, eine mit Proteinen und/oder DNA- Strängen (RNA-Strängen) angereicherte Lösung und/oder eine Lösung mit
Gewebeproben sein. Es wird darauf hingewiesen, dass die Einsetzbarkeit des in den oberen Absätzen beschriebenen Revolverbauteils 10 für eine Vielzahl von Lösungen 16 nutzbar ist. Wie anhand der Fig. 1 a deutlich wird, kann das Revolverbauteil 10 seine vorteilhafte Einsetzbarkeit auch schon vor einem Befüllen mit der mindestens einen Flüssigkeit 16 aufweisen. Das vorteilhafte Revolverbauteil 10 ist somit nicht auf Revolverbauteile 10, welche mit der ausdehnungsvariablen Begrenzung bestückt sind, limitiert. Stattdessen kann das Revolverbauteil 10 auch derart ausgebildet sein, dass zumindest nach einem Einfüllen der mindestens einen Flüssigkeit 16 die vorteilhafte ausdehnungsvariable Begrenzung in der ersten Kammer 14 vorliegt. Dies ist insbesondere der Fall, sofern die erste Kammer 14 bis auf die erste Verbindungsstruktur 22 oder bis auf die erste
Verbindungsstruktur 22 und eine (unten genauer ausgeführte) zweite Verbindungsstruktur luftdicht so ausgebildet ist, dass mittels eines zumindest Teilbefüllens der zweiten
Kammer 18 ein Gas 26/Luft in der ersten Kammer 14 einschließbar ist. Außerdem können eine (maximale) Breite der ersten Verbindungsstruktur 22 und/oder der zweiten
Verbindungsstruktur so klein gewählt werden, dass ein gleichzeitiges Entweichen von Gas 26/Luft und Eindringen mindestens einer Flüssigkeit durch die erste/zweite
Verbindungsstruktur unterbunden ist.
Somit kann das vorteilhafte Revolverbauteil 10 auch ohne eine Bestückung mit einer aus einem bestimmten Material geformten/gebildeten ausdehnungsvariablen Begrenzung hergestellt werden. Beispielsweise kann das Revolverbauteil 10 mittels eines
Gussverfahrens oder eines Spritzgussverfahrens einstückig hergestellt sein. Das
Revolverbauteil 10 ist somit kostengünstig herstellbar. Das Innenvolumen des
Revolverbauteils 10/des damit ausgestatteten Reagenzgefäß-Einsetzteils kann zumindest teilweise aus einem Polymer, z.B. aus COP, COC, PC, PA, PU, PP, PET und/oder PMMA, sein. Auch weitere Materialien sind zum Bilden des Innenvolumens des
Revolverbauteils 10/des damit ausgestatteten Reagenzgefäß-Einsetzteils geeignet.
Kostengünstiger Weise kann das Revolverbauteil 10/das damit ausgestattete
Reagenzgefäß-Einsetzteil auch nur aus einem einzigen Material hergestellt sein.
In dem Revolverbauteil 10/einem damit ausgestatteten Reagenzgefäß-Einsetzteil können zusätzlich noch mindestens ein Kanal, mindestens eine Kavität und/oder mindestens eine Reaktionskammer ausgebildet sein. In dem Innenvolumen des Revolverbauteils 10/des Reagenzgefäß-Einsetzteils können Prozessschritte und Strukturen integriert sein, wie beispielsweise Sedimentationsstrukturen, Kanalstrukturen oder Siphonstrukturen zum Weiterleiten und Schalten von mindestens einer in dem Revolverbauteil 10/dem
Reagenzgefäß-Einsetzteil enthaltenen Flüssigkeit 16. Insbesondere kann mindestens eine weitere Untereinheit des Innenvolumens des Revolverbauteils 10/des Reagenzgefäß-Einsetzteils als„Vorratsbehälter" mit mindestens einer Flüssigkeit 16 gefüllt sein, welche mit einem nachträglich eingefüllten, zu verarbeitenden und/oder zu untersuchenden Material/Probenmaterial mindestens eine chemische Reaktion und/oder einen biochemischen/molekularbiologischen Prozess ausführt. Der mindestens eine „Vorratsbehälter" kann z.B. mit Chemikalien (z.B. Puffern), Enzymen, Lyphilisaten, Beads, Farbstoffen, Antikörpern, Antigenen, Rezeptoren, Proteinen, DNA-Strängen und/oder RNA-Strängen gefüllt sein. Das Revolverbauteil 10/das Reagenzgefäß-Einsetzteil können auch mit zusätzlichen Komponenten, wie beispielsweise Ventilen und/oder Pumpen, ausgestattet sein. Außerdem kann die erfindungsgemäße Technologie auch mit einer Vielzahl von herkömmlichen Aktuations-, Detektions- und/oder Steuereinheiten zusammenwirken.
Fig. 2a bis 2d zeigen schematische Darstellungen einer zweiten Ausführungsform des Revolverbauteils.
Das in Fig. 2a bis 2d (zumindest teilweise) schematisch dargestellte Revolverbauteil 10 weist eine doppelte Ausbildung der ersten Kammer 14 auf, welche jeweils als
Fängerstruktur zum Einschließen des Gases 26 (mit einem definierten Gasvolumen) nutzbar sind. Außerdem ist, vorzugsweise in der zweiten Kammer 18, eine
Hindernisstruktur 30 ausgebildet. Die Hindernisstruktur 30 kann ortsfest im
Revolverbauteil 10 angebracht sein oder beweglich ausgelegt sein. Die Hindernisstruktur 30 kann beispielsweise ein Sieb sein.
Das zumindest Teilbefüllen der zweiten Kammer 18 mit der mindestens einen Flüssigkeit 16 führt zum Einschließen des Gases 26 in den beiden ersten Kammer 14 (siehe Fig. 2a). Mittels einer Aktuationskraft Fa (größer als die Gegenkraft Fg) ist das eingeschlossene Gas 26 komprimierbar, wodurch ein erster Flüssigkeitsstrom 32a aus der zweiten
Kammer 18 über jeweils eine erste Verbindungsstruktur 22 in die zugeordnete erste Kammer 14 auslösbar ist (siehe Fig. 2b). Wie anhand von Fig. 2c zu erkennen ist, wird die Komprimierung des Gases 26 bei einem Gleichgewicht der Kräfte Fa und Fg gestoppt. Bei einer Reduzierung der Aktuationskraft Fa (unter die Gegenkraft Fg) tritt ein zweiter Flüssigkeitsstrom 32b aus jeder ersten Kammer 14 über jeweils eine erste
Verbindungsstruktur 22 in die zweite Kammer 18 auf (siehe Fig. 2d). Die anhand der Fig. 2a bis 2d dargestellte Ausführungsform kann durch ein periodisches Variieren der Aktuationskraft Fa, wodurch eine periodische Komprimierung und Expansion des Gases 26 auslösbar ist, dazu genutzt werden, mittels der bewirkten Flüssigkeitsströme 32a und 32b mindestens zwei Flüssigkeiten 16 zu mischen. Die Effizienz des Mischens kann durch die mindestens eine Hindernisstruktur 30 vorteilhaft gesteigert werden.
Fig. 3a und 3b zeigen schematische Darstellungen einer dritten Ausführungsform des Revolverbauteils.
Bei dem in den Fig. 3a und 3b (zumindest teilweise) schematisch dargestellten
Revolverbauteil 10 ist an der ersten Kammer 14 zusätzlich eine zweite
Verbindungsstruktur 36 mit einem zweiten hydrodynamischen Widerstand ausgebildet, über welche die erste Kammer 14 mit der zweiten Kammer 18 verbunden ist. (Wie unten genauer ausgeführt wird, kann die erste Kammer 14 über die zweite Verbindungsstruktur 36 auch mit einer dritten Kammer verbunden sein.) Die zweite Verbindungsstruktur 36 kann als eine Verbindungsöffnung/Verbindungsbohrung in einer Gefäßwand oder als eine Kanalstruktur ausgebildet sein. Trotzdem kann die erste Kammer 14 so ausgebildet sein, dass sie bis auf die Verbindungsstrukturen 22 und 36 luftdicht gegenüber ihrer äußeren Umgebung ausgebildet ist. Vorzugsweise ist der zweite hydrodynamische Widerstand der zweiten
Verbindungsstruktur 36 kleiner als der erste hydrodynamische Widerstand der ersten Verbindungsstruktur 22. Außerdem kann eine zu der zweiten Kammer 18 ausgerichtete Öffnung der ersten Verbindungsstruktur 22 an einer in Richtung der Aktuationskraft Fa liegenden ersten Seite der zweiten Kammer 18 angebracht sein, während eine zu der zweiten Kammer 18 ausgerichtete Öffnung der zweiten Verbindungsstruktur 36 an einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite der zweiten Kammer 18 angeordnet ist. (Unter der Ausrichtung der ersten Seite in Richtung der Aktuationskraft Fa kann verstanden werden, dass die erste Seite in Bezug zu einem Mittelpunkt/Mittelbereich der zweiten Kammer in Richtung der Spitze eines die Aktuationskraft Fa wiedergebenden Vektors liegt. Der Vektor der Aktuationskraft Fa kann somit von der zweiten Seite zu der ersten Seite der zweiten Kammer 18 ausgerichtet sein.)
Wie anhand von Fig. 3a zu erkennen ist, bewirkt in diesem Fall eine Aktuationskraft Fa, (Zentrifugalkraft und/oder Druckkraft), welche größer als die Gegenkraft Fg ist, einen Flüssigkeitsfluss 32a aus der zweiten Kammer 18 durch die erste Verbindungsstruktur 22 in die erste Kammer 14, wodurch das Gas 26 komprimiert wird. (Der Flüssigkeitsfluss 32a wird durch die in der zweiten Kammer 18 angebrachte Hindernisstruktur 30 nicht beeinträchtigt.) Der Flüssigkeitsfluss 32a durch die erste Verbindungsstruktur 22 wird bei einem Gleichgewicht der Kräfte Fa und Fg gestoppt. Mittels einer anschließenden Reduzierung der Aktuationskraft Fa (Zentrifugalkraft und/oder Druckkraft) kann die mindestens eine mittels der Aktuationskraft Fa in die erste Kammer 14 eingesaugte Flüssigkeit 16 wieder aus der ersten Kammer 14 herausgedrückt werden (siehe Fig. 3b). Sofern die Gegenkraft Fg des als ausdehnungsvariable
Begrenzung verwendeten komprimierten Gases 26 größer als die Aktuationskraft Fa ist, wird die mindestens eine zuvor in die erste Kammer 14 eingesaugte Flüssigkeit 14 mittels der Gegenkraft Fg aus der ersten Kammer 14 heraus gedrückt. Bei einem zweiten hydrodynamischen Widerstand der zweiten Verbindungsstruktur 36 kleiner als dem ersten hydrodynamischen Widerstand der ersten Verbindungsstruktur 22 bewirkt die Gegenkraft Fg insbesondere einen Flüssigkeitsstrom 38, welcher von der ersten Kammer 14 durch die zweite Verbindungsstruktur 36 in die zweite Kammer 18 gerichtet ist.
Durch das Entnehmen der mindestens einen Flüssigkeit 16 an der ersten Seite der zweiten Kammer 18 und das Wiedereinfüllen der mindestens einen Flüssigkeit 16 in die zweite Kammer 18 an der zweiten Seite kann die mindestens eine Flüssigkeit 16 gründlich und vergleichsweise schnell gemischt werden. Somit kann die Ausführungsform der Fig. 3a und 3b vorteilhaft als Mischeinrichtung eingesetzt werden.
Das vorteilhafte Verhältnis zwischen dem ersten hydrodynamischen Widerstand der ersten Verbindungsstruktur 22 und dem zweiten hydrodynamischen Widerstand der zweiten Verbindungsstruktur 36 ist durch eine geeignete Wahl der Längen und/oder
Breiten/Querschnittsflächen der Verbindungsstrukturen 22 und 36 verlässlich festlegbar. Bevorzugter Weise sind eine Länge und/oder Breite der ersten Verbindungsstruktur 22 kleiner als eine Länge und/oder Breite der zweiten Verbindungsstruktur 36.
Beispielsweise kann die erste Verbindungsstruktur 22 ein enger und kurzer Spalt/Kanal mit einer Länge zwischen 100 μηη und 1 cm und/oder einer ersten Breite zwischen 10μηη bis 2mm sein, während die zweite Verbindungsstruktur 36 eine Länge zwischen 1 mm bis 5cm und/oder eine Breite zwischen 1 mm bis 1 cm aufweist. Dies gewährleistet, dass die zuvor über die erste Verbindungsstruktur 22 in die erste Kammer 14 eingesaugte
Flüssigkeitsmenge nahezu ausschließlich über die zweite Verbindungsstruktur 36 aus der ersten Kammer 14 heraus gedrückt wird. In einer Weiterbildung kann die von der ersten Kammer 14 fortführende zweite
Verbindungsstruktur 36 auch in einer (nicht skizzierten) dritten Kammer münden. Das in den Fig. 3a und 3b beschriebene periodische Variieren der Aktuationskraft Fa kann somit auch für ein Pumpen der mindestens einen Flüssigkeit 16 aus der zweiten Kammer 18 in die dritte Kammer genutzt werden. Das eingeschlossene Gas 26/Gasvolumen kann somit als Kompressionspumpe eingesetzt werden. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass dieser Pumpvorgang auch ausführbar ist, sofern die dritte Kammer an einer der Ausrichtung der Aktuationskraft Fa entgegen gerichteten (zweiten) Seite der zweiten Kammer 18 liegt. Man kann diesen Vorteil auch so umschreiben, dass die mindestens eine Flüssigkeit 16 mittels der hier beschriebenen Vorgehensweise entgegen der
Aktuationskraft Fa pumpbar ist. Selbst eine Aktuationskraft Fa, welche bei einer
Rotationsbeschleunigung von mindestens 1000 g auftritt, kann auf diese Weise noch überwindbar sein. Somit kann ein radial nach innen gerichteter Flüssigkeitstransport selbst während eines Zentrifugierens durch ein periodisches Erhöhen und Erniedrigen der Zentrifugalkraft noch bewirkt werden.
Fig. 4a und 4b zeigen schematische Darstellungen einer vierten Ausführungsform des Revolverbauteils. Das in Fig. 4a und 4b (zumindest teilweise) schematisch dargestellte Revolverbauteil 10 weist als Ergänzung zu der vorhergehend beschriebenen Ausführungsform eine Ventil- und/oder Schließeinrichtung der ersten Verbindungsstruktur 22 auf. Die Ventil- und/oder Schließeinrichtung umfasst einen in oder an der ersten Verbindungsstruktur 22
angeordneten Magneten 40 und mindestens ein Stellelement 42, welches zumindest teilweise aus einem magnetisch anziehbaren Material gebildet ist. Sofern auf das mindestens eine Stellelement 42 keine Aktuationskraft Fa wirkt, welche größer als die Anziehungskraft des Magneten 40 ist, wird das mindestens eine Stellelement 42 von dem Magneten 40 in einer Ausgangsstellung gehalten, in welcher die erste
Verbindungsstruktur 22 von dem mindestens einen Stellelement 42 flüssigkeitsdicht abgedichtet wird. Somit ist ein Flüssigkeitsstrom 32a durch die erste Verbindungsstruktur 22 erst gewährleistet, nachdem das mindestens eine Stellelement 42 mittels der
Aktuationskraft Fa (größer als die Anziehungskraft des Magneten 40) aus seiner
Ausgangsstellung in mindestens eine Endstellung verstellt ist (siehe Fig. 4a). Deshalb kann während des Ansaugens der mindestens einen Flüssigkeit 16 in die erste Kammer 14 mittels einer geeignet hoch gewählten Aktuationskraft Fa die erste Verbindungsstruktur 22 in einen offenen Zustand gesteuert werden, wodurch der gewünschte Flüssigkeitsfluss 32a durch die erste Verbindungsstruktur 22 gewährleistet ist.
Ein anschließendes Nachlassen der Aktuationskraft Fa bewirkt eine Anziehung des mindestens einen Stellelements 42 mittels der (größeren) Anziehungskraft des Magneten 40, wodurch die erste Verbindungsstruktur 22 wieder in einen
geschlossenen/abgedichteten Zustand gesteuert wird. Somit kann bei dem
anschließenden Herausdrücken der zuvor angesaugten Flüssigkeitsmenge aus der ersten Kammer 14 sichergestellt werden, dass die herausgedrückte Flüssigkeitsmenge ausschließlich als Flüssigkeitsstrom 38 durch die zweite Verbindungsstruktur 36 fließt, während ein Durchsickern von Flüssigkeit durch die erste Verbindungsstruktur 22 sicher unterbindbar ist (siehe Fig. 4b).
Als Alternative zu der Ausführungsform der Fig. 4a und 4b kann der Ventil- oder
Verschlussmechanismus auch mittels eines Feder-Masse-Systems realisiert werden. Auf eine ausführliche Beschreibung eines derartigen Feder-Masse-Systems, bei welchem mindestens eine Masse mittels der Feder so in einer Verbindungsstruktur 22 oder 36 haltbar ist, dass die mindestens eine Masse mittels der Aktuationskraft Fa aus der Verbindungsstruktur 22 oder 36 herausdrückbar ist, während ein Nachlassen der
Aktuationskraft Fa zu einem Dominieren der Federkraft und zu einem Zurückverstellen der mindestens einen Masse führt, wird hier jedoch verzichtet.
Fig. 5a und 5b zeigen schematische Darstellungen einer fünften Ausführungsform des Revolverbauteils.
Das in den Fig. 5a und 5b (zumindest teilweise) schematisch dargestellte Revolverbauteil 10 weist eine elastische Abdeckung 44, wie beispielsweise eine Elastomer-Membran, auf, welche benachbart zu einer Ein- und/oder Austrittsöffnung der ersten Verbindungsstruktur 22 aufgespannt ist. Sofern die elastische Abdeckung 44 keine externe Kraft erfährt, deckt die elastische Abdeckung 44 die Ein- und/oder Austrittsöffnung der ersten
Verbindungsstruktur 22 (flüssigkeitsdicht) ab.
Mittels einer ausreichend hohen Aktuationskraft Fa kann die elastische Abdeckung 44 entgegen ihrer Spannkraft Fs so deformiert werden, dass die Ein- und/oder
Austrittsöffnung der ersten Verbindungsstruktur 22 zumindest teilweise freigelegt wird, wodurch der Flüssigkeitsfluss 32a durch die erste Verbindungsstruktur 22 ermöglicht wird. Ein Nachlassen der Aktuationskraft Fa führt zu einem Dominieren der Spannkraft Fs, wodurch die zuvor freigelegte Ein- und/oder Austrittsöffnung der ersten
Verbindungsstruktur 22 wieder mittels der elastischen Abdeckung 44 verschließbar ist. Auch in diesem Fall ist nach dem Abdecken der Ein- und/oder Austrittsöffnung der ersten Verbindungsstruktur 22 mittels der elastischen Abdeckung 44 verlässlich gewährleistet, dass die aus der ersten Kammer 14 herausgedrückte Flüssigkeitsmenge ausschließlich als Flüssigkeitsstrom 38 durch die zweite Verbindungsstruktur 36 geleitet wird, während ein Flüssigkeitsfluss durch die erste Verbindungsstruktur 22 verlässlich unterbunden ist. Fig. 6a und 6b zeigen schematische Darstellungen einer sechsten Ausführungsform von Revolverbauteilen.
Die in den Fig. 6a und 6b (zumindest teilweise) schematisch dargestellten
Revolverbauteile 10a und 10b können beispielsweise in einem (nicht skizzierten)
Reagenzgefäß-Einsetzteil/Reagenzgefäß angeordnet sein. Die Revolverbauteile 10a und 10b sind mittels einer (nicht dargestellten) Mechanik, wie z.B. einer
Kugelschreibermechanik, so miteinander verbunden, dass das erste Revolverbauteil 10a in Bezug zu dem zweiten Revolverbauteil 10b für einen (als Wegstrecke dargestellten) definierten Winkel α um eine Drehachse rotierbar ist. Mittels der Rotation 46 um den Winkel α kann ein an dem zweiten Revolverbauteil 10b ausgebildeter hervorstehender Abschnitt 48, beispielsweise ein Sockel oder ein Stößel, so gegen die elastische
Abdeckung 44 gedrückt werden, dass die elastische Abdeckung 44 die erste
Verbindungsstruktur 22 flüssigkeitsdicht abdeckt. Das Verschließen der ersten
Verbindungsstruktur 22 kann somit auch mittels einer Relativbewegung der beiden Revolverbauteile 10a und 10b ausgeführt werden.
Eine weitere Möglichkeit zur Ausbildung einer Ventil- und/oder Schließeinrichtung ist ein beweglicher Verschluss ähnlich einem Rückschlagventil. Beim Ausströmen wird der bewegliche Verschluss, welcher beispielsweise als Balken, Teller oder Deckel ausgebildet ist, aufgedrückt und beim Rückfluss wird der bewegliche Verschluss aktiv durch die zurückströmende Flüssigkeit zugedrückt. Das Zudrücken kann aktiv durch eine
Rückstellkraft einer Aufhängung des beweglichen Verschlusses unterstützt werden. Eine weitere mögliche Ausbildungsform der Ventil- und/oder Schließeinrichtung kann auf einem Schwimmer basieren, welcher einen Dichteunterschied zwischen den Kammern 14 und 18 ausnützt. Durch die Ausbildung einer der oben beschriebenen Ventil- und/oder
Schließeinrichtungen kann eine Pumpeffizienz effektiv gesteigert werden.
Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung einer siebten Ausführungsform des
Revolverbauteils.
Das in Fig. 7 (zumindest teilweise) schematisch dargestellte Revolverbauteil 10 umfasst mehrere als erste Kammer 14a, 14b und 14c genutzte Pumpstrukturen 14a, 14b und 14c und mehrere als zweite Kammer 18a, 18b und 18c verwendete Speicherstrukturen 18a, 18b und 18c, wobei jede der ersten Kammern/Pumpstrukturen 14a, 14b und 14c über ihre Verbindungsstrukturen 22a, 22b, 22c, 36a, 36b und/oder 36c mit zwei verschiedenen zweiten Kammern/Speicherstrukturen 18a, 18b und 18c verbunden ist. Bei dem
Revolverbauteil 10 sind mehrere Pumpstrukturen 14a, 14b und 14c somit derart miteinander geschaltet, dass innerhalb des Revolverbauteils 10 eine Pumpkaskade realisiert ist. Durch Komprimierung und Ausdehnung der Gase 26 in den Pumpstrukturen 14a, 14b und 14c kann die mindestens eine Flüssigkeit 16 in mindestens eine
nachgeordnete Speicherstruktur 18b und 18c weitergeleitet werden. Als Ergänzung kann mindestens eine Speicherstruktur 18a, 18b und 18c noch mit einer Hindernisstruktur, wie beispielsweise einem Sieb, ausgestattet sein.
Fig. 8a bis 8c zeigen schematische Darstellungen einer achten Ausführungsform des Revolverbauteils.
Das in Fig. 8a bis 8c (zumindest teilweise) schematisch dargestellte Revolverbauteil 10 weist als ausdehnungsvariable Begrenzung eine elastische Membran 50 auf. Die elastische Membran 50 ist derart in der ersten Kammer 14 angeordnet, dass die elastische Membran durch ein Einfüllen/Hineindrücken der mindestens einen Flüssigkeit 16 in das Befüllvolumen der ersten Kammer 14 (mittels der Aktuationskraft Fa) in eine der ersten Verbindungsstruktur 22 entgegen gerichtete Richtung auswolbbar ist, wodurch das Befüllvolumen der ersten Kammer 40 vergrößerbar ist. Beispielsweise ist die elastische Membran an ihren Rändern so an den Wänden der ersten Kammer 14 aufgespannt, dass sie das Befüllvolumen (flüssigkeitsdicht) von einem Restvolumen der ersten Kammer 14 abgrenzt. Die elastische Membran 50 kann beispielsweise eine Polymermembran sein. Ebenso kann die elastische Membran 50 aus einem Elastomer gebildet sein. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die Ausbildbarkeit der elastischen Membran 50 nicht auf die hier aufgezählten Materialien limitiert ist. Anstelle der elastischen Membran 50 können auch poröse und/oder schwammartige Strukturen, Elastomere und/oder Federsysteme eingesetzt werden. Insbesondere können Teller zum Abdichten der ersten Kammer 14/Kompressionskammer genutzt werden.
Wie anhand der Fig. 8b und 8c zu erkennen ist, kann auch mittels der hier beschriebenen Ausführungsform des Revolverbauteils 10 die mindestens eine Flüssigkeit 16 verlässlich aus der zweiten Kammer 18 in eine dritte Kammer 52 gepumpt werden. Zur Steigerung der Gegenkraft der elastischen Membran 50 können zusätzliche Aktuationseinheiten an dieser angeordnet sein. Beispielsweise kann die Rückstellung der elastischen Membran 50 durch einen magnetischen, piezoelektrischen, elektrostatischen, elektromagnetischen, pneumatischen und/oder hydraulischen Aktor unterstützt werden. Beispielsweise kann eine Federwanne an der elastischen Membran 50 angeordnet sein. Je nach Auslegung der Aktuationskraft Fa kann die Rückstellung der elastischen Membran 50 somit auch bei einer vergleichsweise hohen Aktuationskraft Fa erfolgen.
In einer Weiterbildung kann die elastische Membran 50 auch so ausgebildet sein, dass sie bei einer bestimmten/festlegbaren Aktuationskraft Fa zerreißt und die mindestens eine Flüssigkeit 16 auf diese Weise freigibt, beispielsweise um diese in eine weitere Kammer und/oder in einen weiteren Revolver zu leiten. Außerdem kann die elastische Membran 50 auch aktiv zerstörbar sein, beispielsweise indem sie so stark auswölbbar ist, dass sie in ihrem ausgewölbten Zustand mittels eines Dorns aufstechbar ist. Fig. 9 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des Reagenzgefäß- Einsetzteils.
Das in Fig. 9 schematisch dargestellte Reagenzgefäß-Einsetzteil 54 weist ein
Einsetzteilgehäuse 56 auf, welches so ausgebildet ist, dass das Reagenzgefäß-Einsetzteil 54 in einem Reagenzgefäß für eine Zentrifuge und/oder für eine Druckvariiervorrichtung einsetzbar ist. Die Einsetzbarkeit des Reagenzgefäß-Einsetzteils 54 in das betreffende Reagenzgefäß für eine Zentrifuge und/oder eine Druckvariiervorrichtung kann so interpretiert werden, dass eine Außenwand 58 des Einsetzteilgehäuses 56 zu einer Innenwand des Reagenzgefäßes korrespondiert. Vorzugsweise kontaktiert die
Außenwand 58 des Einsetzteilgehäuses 56 die Innenwand des Reagenzgefäßes derart, dass auch während eines Betriebs der Zentrifuge und/oder der Druckvariiervorrichtung ein verlässlicher Halt des Reagenzgefäß-Einsetzteils 54 in dem betreffenden Reagenzgefäß gewährleistet ist. Bezüglich des Reagenzgefäßes, in welches das Reagenzgefäß- Einsetzteil 54 einsetzbar ist, wird auf die oben aufgezählten Ausführungsbeispiele verwiesen. Das mit dem Reagenzgefäß-Einsetzteil 54 zusammenwirkende Reagenzgefäß ist jedoch nicht auf diese limitiert.
Außerdem umfasst das Reagenzgefäß-Einsetzteil 54 mindestens ein in dem
Einsetzteilgehäuse 56 angeordnetes Revolverbauteil 10a, 10b und 10c. Das mindestens eine Revolverbauteil 10a, 10b und 10c kann so ausgelegt sein, dass es um die
Drehachse 1 1 verdrehbar ist. Außerdem kann das mindestens eine Revolverbauteil 10a, 10b und 10c auch entlang der Drehachse 1 1 (lateral) verstellbar sein. Auf diese Weise kann auch ein Abstand zwischen benachbarten Revolverbauteilen 10a, 10b und 10c variiert werden. Bezüglich der weiteren Ausfüllbarkeit des mindestens einen
Revolverbauteils 10a, 10b und 10c wird auf die oberen Beschreibungen verwiesen.
Die laterale Verstellbarkeit des mindestens einen Revolverbauteils 10a, 10b und 10c ist beispielsweise mittels einer Kugelschreibermechanik 60, welche in Fig. 9 lediglich schematisch dargestellt ist, bewirkbar. (Komponenten der Kugelschreibermechanik 60 können beispielsweise als Bestandteil des ersten Revolverbauteils 10a und/oder des zweiten Revolverbauteils 10b ausgebildet sein.) Anstelle der Kugelschreibermechanik 60 kann auch ein deformierbarer Polymer/Elastomer dazu genutzt werden, eine
Rückstell kraft bereit zu stellen, welche ein Zurückkehren des mindestens einen
Revolverbauteils 10a, 10b und 10c in eine vorgegebene
Ausgangsstellung/Ausgangsstellung bewirkt. Ebenso kann ein komprimierbares Material, wie beispielsweise ein Polymer, zu diesem Zweck genutzt werden. Anstelle eines komprimierbaren Materials kann auch ein dehnbares Material eingesetzt werden, welches eine Zugkraft erzeugt, die als Rückstellkraft ein Zurückverstellen des mindestens einen Revolverbauteils 10a, 10b und 10c in eine Ausgangsstellung/Ausgangsposition bewirkt. Das als ausdehnungsvariable Begrenzung genutzte Gas 26/Gasvolumen kann auch zwischen zwei Revolvern 10a, 10b und 10c/Revolverbauteilen eingeschlossen sein. Bei der Aktuation des Systems kann das als ausdehnungsvariable Begrenzung genutzte Gas 26 insbesondere zwischen den jeweiligen Revolvern 10a, 10b und 10c eingeschlossen werden. Eine Relativdrehung zwischen den beiden Revolvern 10a, 10b und 10c kann das Gas 26 komprimieren. Dabei können auch spezielle Gasfängerstrukturen genutzt werden, wie beispielsweise eine Vertiefung eines ortsfesten Revolvers 10a, 10b und 10c, welche durch einen Stift von dem rotierbaren/beweglichen Revolver 10a, 10b und 10c kontaktiert wird, wobei das in der Vertiefung angeordnete Gas 26 komprimiert wird. Somit können auch pneumatische/mechanische Aktoren realisiert werden. Wird das Gas 26 vorgelagert und nicht während der Aktuation eingeschlossen, so kann dieses mit Überdruck vorgelagert werden. Dies bewirkt ein vorgespanntes elastisches Element.
Fig. 10 zeigt ein Flussdiagramm zum Erläutern einer Ausführungsform des Verfahrens zum Zentrifugieren eines Materials. In einem Verfahrensschritt S1 wird das zu zentrifugierenden Material in ein
Reagenzgefäß mit einem darin eingesetzten Revolverbauteil eingefüllt. Das
Revolverbauteil, welches auch nach dem Einfüllen des Materials in das
Reagenzgefäß eingebracht werden kann, ist mit der vorteilhaften Technologie
ausgestattet. Insbesondere die oben beschriebenen Revolverbauteile können zum Ausführen des Verfahrens verwendet werden. Die Ausführbarkeit des hier
beschriebenen Verfahrens ist jedoch nicht auf das Einsetzen dieser
Revolverbauteile limitiert.
In einem Verfahrensschritt S2 wird eine Zentrifuge mit einer aktuellen
Drehgeschwindigkeit entsprechend einer ersten Soll-Drehgeschwindigkeit
betrieben, welche eine erste Zentrifugalkraft auf das zu zentrifugierende Material und/oder eine andere in das Reagenzgefäß eingefüllte Flüssigkeit bewirkt, die
größer als eine Gegenkraft der ausdehnungsvariablen Begrenzung (des
Revolverbauteils) ist. Auf diese Weise wird, wie oben beschrieben, die
ausdehnungsvariablen Begrenzung so reversibel deformiert und/oder komprimiert, dass das zu zentrifugierende Material und/oder die andere Flüssigkeit zumindest teilweise in die erste Kammer eingesaugt wird.
Bevorzugter Weise umfasst das Verfahren auch noch die Verfahrensschritte S2 und S3, welche jeweils mindestens einmal ausgeführt werden. In dem Verfahrensschritt
S2 erfolgt ein zwischenzeitliches Reduzieren der aktuellen Drehgeschwindigkeit auf eine zweite Soll-Drehgeschwindigkeit, welche eine zweite Zentrifugalkraft kleiner als die Gegenkraft der reversibel deformierten und/oder komprimierten
ausdehnungsvariablen Begrenzung bewirkt, wodurch das in die erste Kammer eingesaugte zu zentrifugierende Material und/oder die andere Flüssigkeit zumindest teilweise aus der ersten Kammer herausgedrückt wird. In dem anschließenden Verfahrensschritt S3 wird die aktuelle Drehgeschwindigkeit auf eine dritte Soll- Drehgeschwindigkeit, welche eine dritte Zentrifugalkraft größer als die Gegenkraft der ausdehnungsvariablen Begrenzung bewirkt, erhöht. Insbesondere ein wiederholten Ausführen der Verfahrensschritte S2 und S3 kann zum Mischen mehrerer Flüssigkeiten und/oder zum Pumpen von Flüssigkeit entgegen der Zentrifugalkraft genutzt werden.
Fig. 1 1 zeigt ein Flussdiagramm zum Erläutern einer Ausführungsform des Verfahrens zum Druckbehandeln eines Materials.
Das mittels eines Unter- oder eines Überdrucks zu behandelnde Material,
beispielsweise ein Probenmaterial, wird in ein Reagenzgefäß mit einem darin eingesetzten Revolverbauteil eingefüllt (Verfahrensschritt S10). Beispielsweise können die oben beschriebenen Revolverbauteile zum Ausführen des Verfahrens verwendet werden. Die Ausführbarkeit des hier beschriebenen Verfahrens ist jedoch nicht auf das Einsetzen dieser Revolverbauteile limitiert.
In einem Verfahrensschritt S1 1 wird ein Unter- oder Überdruck entsprechend einem ersten Soll-Druck angelegt, welcher eine erste Druckkraft auf das Material und/oder eine andere in das Reagenzgefäß eingefüllte Flüssigkeit bewirkt, die größer als eine Gegenkraft der ausdehnungsvariablen Begrenzung ist. Auf diese Weise wird die ausdehnungsvariablen Begrenzung so reversibel deformiert und/oder komprimiert, dass das zu zentrifugierende Material und/oder die andere Flüssigkeit zumindest teilweise in die erste Kammer eingesaugt wird.
In einer vorteilhaften Weiterbildung weist das Verfahren auch die Verfahrensschritte S12 und S13 auf, welche beliebig oft wiederholbar sind. In dem Verfahrensschritt S12 erfolgt ein Angleichen des Unter- oder Überdrucks in Richtung des
Atmosphärendrucks auf einen zweiten Soll-Druck, welcher eine zweite Druckkraft kleiner als die Gegenkraft der reversibel deformierten und/oder komprimierten ausdehnungsvariablen Begrenzung bewirkt, wodurch das in die erste Kammer eingesaugte zu zentrifugierende Material und/oder die andere Flüssigkeit zumindest teilweise aus der ersten Kammer herausgedrückt wird. Anschließend kann in dem Verfahrensschritt S13 der Unter- oder Überdruck weg von dem Atmosphärendruck auf einen dritten Soll-Druck, welcher eine dritte Druckkraft größer als die Gegenkraft der ausdehnungsvariablen Begrenzung bewirkt, verstärkt werden. Danach können die Verfahrensschritte S12 und S13 mindestens einmal wiederholt werden.
Auch das Ausführen des hier beschriebenen Verfahrens gewährleistet die oben schon aufgezählten Vorteile. Auf eine erneute Beschreibung dieser Vorteile wird hier verzichtet.

Claims

Ansprüche
1 . Revolverbauteil (10, 10a, 10b, 10c) für ein Reagenzgefäß, wobei an dem Revolverbauteil (10, 10a, 10b, 10c) mindestens eine mit mindestens einer Flüssigkeit (16) zumindest teilweise befüllbare oder gefüllte erste Kammer (14) ausgebildet ist; dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kammer (14) so ausgebildet oder bestückt ist, dass ein mit der mindestens einen Flüssigkeit (16) befüllbares oder gefülltes Befüllvolumen der ersten Kammer (14) mittels einer ausdehnungsvariablen Begrenzung (26, 50) begrenzbar ist, wobei die ausdehnungsvariable Begrenzung (26, 50) in ihrer räumlichen Ausdehnung derart reversibel veränderbar ist, dass das
Befüllvolumen variierbar ist.
2. Revolverbauteil (10, 10a, 10b, 10c) nach Anspruch 1 , wobei die erste
Kammer (14) ein eingeschlossenes Gas (26), eine elastische Füllung und/oder eine elastische Membran (50) als die ausdehnungsvariable
Begrenzung (26, 50) umfasst.
3. Revolverbauteil (10, 10a, 10b, 10c) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das
Revolverbauteil (10, 10a, 10b, 10c) zusätzlich eine zweite Kammer (18) mit einer Befüll- und/oder Druckausgleichöffnung (20) aufweist, welche über zumindest eine erste Verbindungsstruktur (22) mit einem ersten
hydrodynamischen Widerstand mit der ersten Kammer (14) verbunden ist.
4. Revolverbauteil (10, 10a, 10b, 10c) nach Anspruch 3, wobei an der ersten Kammer (14) zusätzlich eine zweite Verbindungsstruktur (36) mit einem zweiten hydrodynamischen Widerstand kleiner als dem ersten
hydrodynamischen Widerstand ausgebildet ist, über welche die erste Kammer (14) mit der zweiten Kammer (18) oder einer dritten Kammer (52) verbunden ist. Revolverbauteil (10, 10a, 10b, 10c) nach Anspruch 3 oder 4, wobei die erste Kammer (14) bis auf die erste Verbindungsstruktur (22) oder bis auf die erste Verbindungsstruktur (22) und die zweite Verbindungsstruktur (36) luftdicht so ausgebildet ist, dass mittels eines zumindest Teilbefüllens der zweiten Kammer (18) ein Gas (26)in der ersten Kammer (14) einschließbar ist.
Revolverbauteil (10, 10a, 10b, 10c) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Revolverbauteil (10, 10a, 10b, 10c) eine
Revolveraußenwand (12) aufweist, welche so ausgebildet ist, dass das Revolverbauteil (10, 10a, 10b, 10c) in einem Reagenzgefäß für eine
Zentrifuge und/oder für eine Druckvariiervorrichtung einsetzbar ist.
Revolverbauteil (10, 10a, 10b, 10c) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Revolverbauteil (10, 10a, 10b, 10c) in einem
Einsetzteilgehäuse (56) eines Reagenzgefäß-Einsetzteils (54) einsetzbar ist, welches so ausgebildet ist, dass das Reagenzgefäß-Einsetzteil (54) in einem Reagenzgefäß für eine Zentrifuge und/oder für eine Druckvariiervorrichtung einsetzbar ist.
Revolverbauteil (10, 10a, 10b, 10c) nach Anspruch 6 oder 7, wobei die mindestens eine Flüssigkeit (16) mittels einer bei einem Betrieb der
Zentrifuge, in deren Rotoreinrichtung das Reagenzgefäß mit dem darin eingesetzten Revolverbauteil (10, 10a, 10b, 10c) angeordnet ist,
bewirkbaren Zentrifugalkraft und/oder mittels einer bei einem Betrieb der Druckvariiervorrichtung, in welcher das Reagenzgefäß mit dem darin eingesetzten Revolverbauteil (10, 10a, 10b, 10c) angeordnet ist,
bewirkbaren Druckkraft entgegen einer Gegenkraft (Fg) der deformierten und/oder komprimierten ausdehnungsvariablen Begrenzung (26, 50) in die erste Kammer (14) einsaugbar ist.
Revolverbauteil (10, 10a, 10b, 10c) nach Anspruch 8, wobei die mindestens eine in die erste Kammer (14) mittels der Zentrifugalkraft und/oder der Druckkraft eingesaugte Flüssigkeit (16), sofern die Gegenkraft (Fg) der deformierten und/oder komprimierten ausdehnungsvariablen Begrenzung (26, 50) größer als die Zentrifugalkraft und/oder die Druckkraft ist, mittels der Gegenkraft (Fg) aus der ersten Kammer (14) herauspressbar ist.
0. Reagenzgefäß-Einsetzteil (54) mit: einem Einsetzteilgehäuse (56), welches so ausgebildet ist, dass das
Reagenzgefäß-Einsetzteil (54)in einem Reagenzgefäß für eine Zentrifuge und/oder für eine Druckvariiervorrichtung einsetzbar ist; und mindestens einem in dem Einsetzteilgehäuse (56) angeordneten
Revolverbauteil (10, 10a, 10b, 10c) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche.
1 . Reagenzgefäß-Einsetzteil (54) mit: einem Einsetzteilgehäuse (56), welches so ausgebildet ist, dass das
Reagenzgefäß-Einsetzteil (54) in einem Reagenzgefäß für eine Zentrifuge und/oder für eine Druckvariiervorrichtung einsetzbar ist; und mindestens einem in dem Einsetzteilgehäuse (56) angeordneten
Revolverbauteil (10, 10a, 10b, 10c); wobei in dem Einsetzteilgehäuse (56) mindestens eine mit mindestens einer Flüssigkeit (16) zumindest teilweise befüllbare oder gefüllte erste
Kammer(14) ausgebildet ist; dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kammer (14) so ausgebildet oder bestückt ist, dass ein mit der mindestens einen Flüssigkeit (16) befüllbares oder gefülltes Befüllvolumen der ersten Kammer (14) mittels einer ausdehnungsvariablen Begrenzung (26, 50) begrenzbar ist, wobei die ausdehnungsvariable Begrenzung (26, 50) in ihrer räumlichen Ausdehnung derart reversibel veränderbar ist, dass das Befüllvolumen variierbar ist.
12. Reagenzgefäß für eine Zentrifuge und/oder für eine Druckvariiervorrichtung mit: mindestens einem in dem Reagenzgefäß angeordneten Revolverbauteil (10, 10a, 10b, 10c) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
13. Reagenzgefäß mit: einer Außenwand, welche so ausgebildet ist, dass das Reagenzgefäß in einer Zentrifuge und/oder in einer Druckvariiervorrichtung einsetzbar ist; und mindestens einem in dem Reagenzgefäß angeordneten Revolverbauteil (10, 10a, 10b, 10c); wobei in dem Reagenzgefäß mindestens eine mit mindestens einer
Flüssigkeit (16) zumindest teilweise befüllbare oder gefüllte erste Kammer (14) ausgebildet ist; dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kammer (14) so ausgebildet oder bestückt ist, dass ein mit der mindestens einen Flüssigkeit (16) befüllbares oder gefülltes Befüllvolumen der ersten Kammer (14) mittels einer ausdehnungsvariablen Begrenzung (26, 50) begrenzbar ist, wobei die ausdehnungsvariable Begrenzung (26, 50) in ihrer räumlichen Ausdehnung derart reversibel veränderbar ist, dass das
Befüllvolumen variierbar ist.
14. Verfahren zum Zentrifugieren eines Materials mit den Schritten: Einfüllen des zu zentrifugierenden Materials in ein Reagenzgefäß mit einem darin eingesetzten Revolverbauteil (10, 10a, 10b, 10c) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, in ein Reagenzgefäß mit einem darin eingesetzten Reagenzgefäß-Einsetzteil (54) nach Anspruch 10 oder 1 1 und/oder in ein Reagenzgefäß nach Anspruch 12 oder 13 (S1 ); und Zumindest Betreiben einer Zentrifuge mit einer aktuellen Drehgeschwindigkeit entsprechend einer ersten Soll-Drehgeschwindigkeit, welche eine erste Zentrifugalkraft auf das zu zentrifugierende Material und/oder eine andere in das Reagenzgefäß eingefüllte Flüssigkeit (16) bewirkt, welche größer als eine Gegenkraft (Fg) der ausdehnungsvariablen
Begrenzung (26, 50) ist, wodurch die ausdehnungsvariablen Begrenzung (26, 50) so reversibel deformiert und/oder komprimiert wird, dass das zu zentrifugierende Material und/oder die andere Flüssigkeit (16) zumindest teilweise in die erste Kammer (14) eingesaugt wird (S2).
15. Verfahren nach Anspruch 14, mit den zusätzlichen Schritten:
Zumindest einmaliges zwischenzeitliches Reduzieren der aktuellen Drehgeschwindigkeit auf eine zweite Soll-Drehgeschwindigkeit, welche eine zweite Zentrifugalkraft kleiner als die Gegenkraft (Fg) der reversibel deformierten und/oder komprimierten ausdehnungsvariablen Begrenzung (26, 50) bewirkt, wodurch das in die erste Kammer (14) eingesaugte zu zentrifugierende Material und/oder die andere Flüssigkeit (16) zumindest teilweise aus der ersten Kammer (14) herausgedrückt wird (S3), und Erhöhen der aktuellen Drehgeschwindigkeit auf eine dritte Soll-
Drehgeschwindigkeit, welche eine dritte Zentrifugalkraft größer als die Gegenkraft (Fg) der ausdehnungsvariablen Begrenzung (26, 50) bewirkt (S4). 16. Verfahren zum Druckbehandeln eines Materials mit den Schritten:
Einfüllen des zu behandelnden Materials in ein Reagenzgefäß mit einem darin eingesetzten Revolverbauteil (10, 10a, 10b, 10c) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, in ein Reagenzgefäß mit einem darin eingesetzten Reagenzgefäß-Einsetzteil (54) nach Anspruch 10 oder 1 1 und/oder in ein
Reagenzgefäß nach Anspruch 12 oder 13 (S10); und
Zumindest einmaliges Anlegen eines Unter- oder Überdrucks entsprechend einem ersten Soll-Druck, welcher eine erste Druckkraft auf das Material und/oder eine andere in das Reagenzgefäß eingefüllte Flüssigkeit (16) bewirkt, welche größer als eine Gegenkraft (Fg) der ausdehnungsvariablen Begrenzung (26, 50) ist, wodurch die ausdehnungsvariablen Begrenzung (26, 50) so reversibel deformiert und/oder komprimiert wird, dass das zu zentrifugierende Material und/oder die andere Flüssigkeit (16) zumindest teilweise in die erste Kammer (14) eingesaugt wird (S1 1 ).
17. Verfahren nach Anspruch 16, mit den zusätzlichen Schritten:
Zumindest einmaliges Angleichen des Unter- oder Überdrucks in Richtung des Atmosphärendrucks auf einen zweiten Soll-Druck, welcher eine zweite Druckkraft kleiner als die Gegenkraft (Fg) der reversibel deformierten und/oder komprimierten ausdehnungsvariablen Begrenzung (26, 50) bewirkt, wodurch das in die erste Kammer (14) eingesaugte zu zentrifugierende Material und/oder die andere Flüssigkeit (16) zumindest teilweise aus der ersten Kammer (14) herausgedrückt wird (S12), und Verstärken des Unteroder Überdrucks weg von dem Atmosphärendruck auf einen dritten Soll- Druck, welcher eine dritte Druckkraft größer als die Gegenkraft (Fg) der ausdehnungsvariablen Begrenzung (26, 50) bewirkt (S13).
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