用于试剂容器的室部件和它的用途
【专利摘要】本发明涉及一种用于试剂容器的旋转部件(10)，其中，在旋转部件(10)处构造至少一个用至少一种液体(16)至少部分地可填充的或已填充的第一室(14)，和其中，该第一室(14)被如此构造或装配，即该第一室(14)的用该至少一种液体(16)可填充的或已填充的填充容积可以借助于一个可改变伸展范围的边界(26)定界，其中，该可改变伸展范围的边界(26)在其空间上的伸展范围上可以这样地可逆地变化，即该填充容积可以改变。本发明也涉及一种试剂容器-插入件和试剂容器。本发明此外涉及一种用于离心分离材料的方法和一种用于压力处理材料的方法。
【专利说明】用于试剂容器的室部件和它的用途
[0001 ] 本发明涉及一种用于试剂容器的旋转部件。本发明也涉及一种试剂容器-插入件和试剂容器。本发明此外涉及一种用于离心分离材料的方法和一种用于压力处理材料的方法。
现有技术
[0002]在DE102010003223A1中描述了一种插入离心分离机的转子中的装置。以标准离心分离机小管的规格设计的装置可以包括沿轴向上下重叠地布置的不同的旋转器。旋转器可以具有用于实施流体单元操作的通道、空穴、反应室和另外的结构。旋转器通过一个集成的圆珠笔机构可以关于它们的位置相互相对地旋转，由此旋转器的结构可以相互切换。在装置插入到离心分离机中之后可以借助于通过运行离心分离机产生的离心力触发对圆珠笔机构的驱动。同时液体可以沿着产生的离心力的力矢量被转移。
[0003]本发明的公开
本发明提供一种用于试剂容器的、具有权利要求1的特征的旋转部件，具有权利要求10或11的特征的试剂容器-插入件，用于离心分离机和/或用于压力改变装置的、具有权利要求12或13的特征的试剂容器，一种用于离心分离材料的、具有权利要求14的特征的方法和一种用于压力处理材料的、具有权利要求16的特征的方法。
[0004]本发明的优点
本发明能够利用具有可改变伸展范围的边界的第一室来实现在试剂容器内部的液体输送。如下面更详细地说明的那样，借助于本发明尤其可以实现一种与执行器的力，例如离心力和/或压力，相反指向的液体输送。因此借助于本发明在离心分离期间也可以实现例如从在试剂容器内部在径向上位于外部的区域到试剂容器内部在径向上位于内部的区域的液体输送。相应地，借助于本发明，在施加负压或超压期间也能够实施逆着被施加的压力矢量的液体输送。本发明尤其可以在运行离心分离机和/或压力改变装置期间用于液体的泵送和/或混合。但是应该指出，后面描述的发明的适用性不限于在此处列举的应用示例。
[0005]本发明实现一种在试剂容器内的被动的驱动系统，该试剂容器可以在不使用外部的主动的元件下被运行。在此情况下可以实现单元操作如混合器，阀门和/或泵，而不需要为此在试剂容器内部使用/构造机械的驱动器(执行器)。
[0006]本发明兼容于液体的离心处理和/或压力驱动的处理。此外，本发明可以与旋转器在试剂容器中的使用相组合。旋转器/旋转部件在此可以理解为一种部件，该部件可以在轴向上和/或在方位角上在试剂容器内转动/移动。例如，至少一个可借助于本发明实现的旋转器可以与另一些旋转器沿轴向上下重叠地堆叠。该可实现的旋转器可以具有空穴，它们被构造/装配用于实施流体的单元操作。借助于一种弹性的机构，例如圆珠笔机构，旋转器可以沿轴向以及在方位角上被相互相对地定位。此外本发明实现具有至少一个这样的旋转器/旋转部件的试剂容器-插入件和试剂容器。
[0007]在一个有利的实施方式中，可改变伸展范围的边界包括被封闭的气体、弹性的填充物和/或弹性的膜(膜片)。被封闭的气体例如可以是空气。因此可以低成本地实施有利的可改变伸展范围的边界，该边界可以可逆地压缩和/或可以可逆地变形。
[0008]在另一个有利的实施方式中，旋转部件可以附加地具有一个带有填充口和/或压力平衡口的第二室，该第二室经由至少一个具有第一流体动力学的阻力的第一连接结构与第一室连接。但是，替代旋转部件的第二室，该有利的旋转部件也可以与另一个旋转部件/旋转器的一个起着第二室作用的室共同作用。在这两种情况下，被填充到第二室中的液体可以借助于(第一室的)填充容积的扩大被吸入第一室中。具有被吸入其中的至少一种液体的第一室接着可以被用作反应室，其用于实施大量的化学过程和/或生物化学的/分子生物学的过程。
[0009]在一个有利的扩展方案中，在第一室处附加地构造具有小于第一流体动力学的阻力的第二流体动力学的阻力的第二连接结构，第一室经由该第二连接结构与第二室或第三室连接。旋转部件也可以与起着第三室作用的另一个旋转部件的室共同作用，其中，在这种情况下，液压的第二连接结构(第一室经由该第二连接结构与第三室连接)也可以具有小于第一流体动力学的阻力的第二流体动力学的阻力。在流体动力学的阻力之间的有利的比(比例)使得被吸入第一室中的液体在缩小第一室的填充容积中期间被专门地经由第二连接结构压挤出来。在流体动力学的阻力之间的比尤其可以如此选择，即经由第一连接结构从第一室出来的液体流(几乎)被阻止。因此也可以在没有可机械移动的元件下借助于流体动力学的阻力的有利的比来实现阀门机构。
[0010]此外，第一室除了第一连接结构或除了第一连接结构和第二连接结构以外可以气密地被如此构造，即借助于至少部分地填充第二室可以将一种气体封闭中第一室中。这允许借助于铸造方法或压铸方法低成本地制造旋转部件。
[0011]旋转部件最好具有旋转外壁，被如此构造，即该旋转部件可以插入用于离心分离机和/或用于压力改变装置的试剂容器中。作为备选方案或作为补充，旋转部件可以插入一个试剂容器-插入件的插入件壳体中，该插入件壳体被如此构造，即试剂容器-插入件可以插入用于离心分离机和/或用于压力改变装置的试剂容器中。旋转部件因此可以有利地在离心分离材料和/或压力处理材料期间用于控制/实施大量的化学过程和/或生物化学的/分子生物学过程。
[0012]优选地，至少一种液体借助于在运行离心分离机期间，在该离心分离机的转子装置布置具有插入其中的旋转部件的试剂容器，可产生的离心力和/或借助于在运行压力改变装置期间，在该压力改变装置中布置具有插入其中的旋转部件的试剂容器，可产生的压力克服被变形的和/或被压缩的可改变伸展范围的边界的反力可以被吸入第一室中。接下来，只要被变形的和/或被压缩的可改变伸展范围的边界的反力大于离心力和/或压力，该至少一种借助于离心力和/或压力吸入到第一室中的液体可以借助于反力从第一室挤压出来。先前被吸入第一室中的该至少一种液体的压出在此情况下尤其可以逆着离心力和/或压力的方向进行。如下面更详细说明的那样，这个优点可以被用于大量的有利的用途可能性。
[0013]上面描述的优点也在一种试剂容器-插入件中得到保证，该试剂容器-插入件具有插入件壳体，该插入件壳体被如此构造，即试剂容器-插入件可以插入用于离心分离机和/或用于压力改变装置的试剂容器中，并且具有至少一个布置在该插入件中的按照本发明的旋转部件。
[0014]此外，所述的优点可以借助于相应构造的/装配的试剂容器-插入件实现。
[0015]用于离心分离机和/或用于压力改变装置的、至少一个布置在试剂容器中的按照本发明的旋转部件也实现上面描述的优点。
[0016]这些优点也可以借助于相应构造的/装配的试剂容器实现。
[0017]此外这些优点可以通过实施用于离心分离材料的方法和/或用于压力处理材料的方法实现。该有利的方法尤其可以有利地用于克服离心力/压力来泵送液体和/或用于混合多种液体。但是该方法的应用可能性不限于下面更详细说明的泵送和混合方法。
[0018]附图简述
本发明的其它的特征和优点在以下借助于附图进行解释。附图所示:
图1a至Ie是旋转部件的第一实施方式的示意图；
图2a至2d是旋转部件的第二实施方式的示意图；
图3a和3b是旋转部件的第三实施方式的示意图；
图4a和4b是旋转部件的第四实施方式的示意图；
图5a和5b是旋转部件的第五实施方式的示意图；
图6a和6b是旋转部件的第六实施方式的示意图；
图7是旋转部件的第七实施方式的示意图；
图8a至8c是旋转部件的第八实施方式的示意图；
图9是试剂容器-插入件的一个实施方式的示意图；
图10是用于说明一种用于离心分离材料的方法的实施方式的流程图；和图11是用于说明一种用于压力处理材料的方法的实施方式的流程图。
[0019]本发明的实施方式
图1a至Ie显示了旋转部件的第一实施方式的示意图。
[0020]在图1a至Ie中(至少部分地)示意示出的旋转部件10可以应用于试剂容器中。例如旋转部件10具有旋转外壁12，它被如此构造，即旋转部件10可以插入到用于离心分离机和/或用于压力改变装置的试剂容器中。对此作为备选方案或作为补充，旋转部件10可以由于它的旋转外壁12而可以插入试剂容器-插入件的插入件壳体中，它被如此构造，即试剂容器-插入件可以插入到用于离心分离机和/或用于压力改变装置的试剂容器中。旋转部件10/试剂容器-插入件在有关的用于离心分离机和/或压力改变装置的试剂容器中的可插入性可以如此解读，即旋转外壁12/外壁插入件壳体与试剂容器的一个内壁相对应。旋转外壁12/插入件壳体的外壁最好这样地接触试剂容器的内壁，S卩即使在运行离心分离机和/或压力改变装置期间也保证旋转部件10/试剂容器-插入件被可靠地保持在有关的试剂容器中。
[0021]试剂容器例如可以理解为(标准的)试杯(试剂玻璃杯)/试管。另外的实施例是离心管，1.5mL微量离心管(Eppendorf-R0hrchen)，2mL微量离心管，5mL微量离心管和微量滴定板，例如20yL微量滴定板(每空穴)。试剂容器也可以是检验(试样)载体或一次性胶筒，它作为芯片实验室系统(微型实验室系统)被构造在一个明信片大小的(塑料片大小的)塑料基底上。但是应该指出，试剂容器的可构造性不限于在此处列举的示例。此外，试剂容器的大小仅仅根据试剂容器在离心分离机和/或压力改变装置中的希望的可插入性被预先给定。但是在下面描述的本发明的技术的可实施性没有规定试剂容器的外部形状。此外，试剂容器可以设计成用于容纳一定数量的试样，该数量可以选择地在几个μ L直到IL的范围中选择。
[0022]应该指出，以下提到的离心分离机和压力改变装置不应该理解为是一种确定的设备类型。相反，按照本发明的技术(工艺规程)可以借助于每种离心分离机来利用，借助于该离心分离机可以实施自20g起的(最小)离心力。按照本发明的技术也可以用于借其可以施加负压和/或超压的任何压力改变装置。
[0023]旋转部件10尤其可以理解为用于试剂容器的旋转器。旋转部件10例如可以这样地设计，即它借助于合适的机构可以围绕旋转轴11转动，所述机构可以布置在旋转部件10处或者与旋转部件10分开地布置。旋转轴11尤其可以从中心通过旋转部件10延伸。旋转部件10/试剂容器-插入件尤其也可以设计成用于与一个圆珠笔机构共同作用或者包括一个圆珠笔机构。旋转部件10/试剂容器-插入件可以容纳小于5毫升的容积。旋转部件10尤其可以如此设计，即它在一个堆垛中可以集成到另外的旋转器和/或反应室中。借助于圆珠笔机构可以使(沿轴向被上下重叠地堆垛)旋转器，反应室和/或空穴不仅在轴向上而且在方位角上被相互相对地定位。有关圆珠笔机构的可能的实施例参阅DE2010003223A1。
[0024]在旋转部件10处构造至少一个第一室14，该第一室可以至少部分地填充/被填充了至少一种液体16。此外，旋转部件10附加地具有带有填充和/或压力平衡口 20的第二室18，它经由至少一个(具有第一流体动力学的阻力的)第一连接结构22与第一室14连接。第一连接结构22例如可以设计成在室14和18之间的分隔壁24中的开口或构造成通道结构。应该指出，第一连接结构22的构造设计性可以以大的设计自由度进行选择。
[0025]以下描述的旋转部件10不限于具有第二室18的配置。相反，第二室18被构造在具有第一室14的旋转部件10处应该理解为仅仅是示例性的。作为它的备选方案，旋转部件10也可以与另一个(没有示出的)旋转部件的一个起着第二室18作用的室共同作用。相应地，旋转部件10也可以与试剂容器-插入件和/或试剂容器的起着第二室18作用于的室共同作用，该室位置关于试剂容器-插入件的插入件壳体或关于试剂容器的外壁被固定地构造。
[0026]第一室14被如此构造或装配，即第一室的一个用至少一种液体16可填充的或已填充的填充容积可以借助于可改变伸展范围的边界定界。该可改变伸展范围的边界可以在其空间上的伸展范围上这样地可逆地改变，即填充容积(在它的大小上)是可改变的。第一室14例如可以包括被封闭的气体26，弹性的填充物和/或弹性的膜作为可改变伸展范围的边界。
[0027]在图1a至Ie的实施方式中，第一室14被如此构造，即它除了第一连接结构22以外相对于其外部环境被气体(空气)密封地和液体密封地封闭。因此，在第一室14中存在的气体26，如尤其是空气，可以仅仅通过第一连接结构22从第一室14中漏出。
[0028]图1a示出在通过填充和/或压力平衡口 20第二室18的填充至少一种液体16之前的旋转部件10。在填充至少一种液体16之后,气体26保持封闭在第一室14中(参见图1b)。(第一连接结构22具有这样小的(最大)宽度，即在该至少一种液体同时渗入第一室14中时阻止气体26从第一室14中漏出。)由于第一室14的空气-和液体密封的构造，该第一室仅仅具有用于漏出在其中被填充的气体26的第一连接结构22，因此第一室14的用该至少一种液体16可填充的/已填充的填充容积借助于被封闭的气体26作为可改变伸展范围的边界被定界。可通过被封闭的气体26实现的可改变伸展范围的边界在其空间上的伸展范围上可以这样地可逆地改变，即填充容积(在它的大小上)是可改变的。
[0029]在具有被填充到第二室18中的至少一种液体16的旋转部件10被布置在离心分离机和/或压力改变装置之后，借助于离心分离机/压力改变装置的运行可以在至少一种液体16上施加驱动力Fa。优选地，旋转部件10可以如此地布置在离心分离机/压力改变装置中，即第一连接结构22将在第一室14的在驱动力Fa的方向上定向的部分区域与第二室18的在驱动力Fa的方向上定向的部分区域连接起来。以下描述的优点也得到保证，只要旋转部件10可以如此地布置在离心分离机/压力改变装置中，即第一室14相对于第二室18是在驱动力Fa的方向上定向的。(一个部分室区域/ 一个室在驱动力Fa的方向上的定向可以理解为，该部分室区域/该室关于其余室区域/另一个室是位于一个表示驱动力Fa的矢量的顶点的方向上。)由于旋转部件在离心分离机/压力改变装置中的有利的布置/定向，驱动力Fa在这种情况下，例如已经在20g和100g之间的一个旋转加速度下，就导致至少一种液体16从第二室18至少部分地挤入第一室14中。这个过程可以由此说明，即至少一种液体16可以借助于在运行离心分离机时，在它的转子装置中布置有带有插入其中的旋转部件10的试剂容器，可产生的离心力和/或借助于在运行压力改变装置时，在该装置中布置有带有插入其中的旋转部件10的试剂容器，可产生的压力克服作为可改变伸展范围的边界使用的被压缩的气体26的反力Fg被吸入到第一室14中(参见图1c)。由此借助于驱动力Fa可以将至少一种液体16至少部分地如此压入第一室14，即作为可改变伸展范围的边界使用的气体26被压缩，由此反力Fg建立起来。用作可改变伸展范围的边界的气体26通过(至少部分地)压入至少一种液体16到第一室14中而被如此长时间地压缩，直到产生的反力Fg等于施加(到至少一种液体16上)的驱动力Fa。这在图1d中示出。在这两个力Fa和Fg平衡情况下，用作可改变伸展范围的边界的气体26和通过第一连接结构22的液体流都不发生压缩。
[0030]在以后减小该驱动力Fa的情况下，占优势的反力Fg使得先前被压缩的气体26膨胀，由此第一室14的填充容积被减小并且先前吸入/压入第一室14中的至少一种液体16的液体量被从第一室14中压出/挤出(参见图1e)。在导致从第一室14通过第一连接结构22进入第二室18中的液体流，该液体流如此长时间地持续着，直到Fa和Fg重新达到平衡为止。
[0031]借助于图1c至Ie描述的过程可以被周期性地重复。被封闭到第一室14中的气体因此作为弹性的元件/气动的驱动单元(促动单元)起作用。通过被封闭的气体26的压缩和接下来的膨胀，至少一种液体16可以在希望的方向上被输送，该方向可以借助于提供的/施加的驱动力Fa调整。应该指出，至少一种液体16尤其也可以借助于在此处描述的方法被置于一种逆着重力场和/或驱动力Fa指向的液体流状态下。
[0032]被用作有利的可改变伸展范围的边界的气体26可以占据小于5mL的体积。气体26尤其可以在直接地接触至少一种液体16下实施它的有利的功能。但是在一个扩展方案中，气体26也可以借助于分隔部件，例如柔性膜，与至少一种液体16分开。为了产生被封闭到第一室14中的气体26，也可以在旋转部件10处构造专门的捕捉器结构(类似于潜水钟罩)。
[0033]作为气体26尤其可以使用空气。但是,替代空气,也可以使用氮气、氧气和/或惰性气体，例如氩气，作为气体26。应该指出，替代气体26，也可以使用弹性的填充物，例如聚合物填充物。
[0034]至少一种液体16例如可以是水，血液，唾液，尿液，至少一种缓冲溶液，细胞悬液，富含蛋白质和/或DNA链(RNA链)的溶液和/或含有组织标本(样本)的溶液。应该指出，在上面的各段落中描述的旋转部件10的可使用性可以用于大量的溶液16。
[0035]如借助于图1a可以清楚地看见的，旋转部件10在用至少一种液体16填充之前就已经具有它的有利的可使用性。有利的旋转部件10因此不限于配置了该可改变伸展范围的边界的旋转部件10。相反，旋转部件10也可以这样地构造成，即至少在填充至少一种液体16之后有利的可改变伸展范围的边界就存在于第一室14中。尤其是这种情况的是，只要第一室14除了第一连接结构22或除了第一连接结构22和(下面更详细说明的)第二连接结构以外被气密地被如此构造，即借助于第二室18的至少部分的填充就可以封闭第一室14中的气体26/空气。此外，第一连接结构22和/或第二连接结构的(最大的)宽度可以选择得如此小，即通过第一 /第二连接结构同时进行的气体26/空气的漏出和至少一种液体的渗入被阻止。
[0036]因此有利的旋转部件10也可以在没有装配由某种材料成形的/形成的可改变伸展范围的边界的情况下制造。例如旋转部件10可以借助于铸造方法或压铸方法一体地制造。旋转部件10因此可以低成本地制造。旋转部件10的内部容积/装配了该旋转部件的试剂容器-插入件的内部容积可以至少部分地由聚合物制造，例如由COP，COC, PC, PA，PU，PP, PET和/或PMMA，制造。其它的材料也适用于形成旋转部件10的内部容积/装配了该旋转部件的试剂容器-插入件的内部容积。以成本有利的方式，旋转部件10/装配了该旋转部件的试剂容器-插入件也可以只由一种惟一的材料制造。
[0037]在旋转部件10/装配了该旋转部件的试剂容器-插入件中可以附加地再构造至少一个通道，至少一个空穴和/或至少一个反应室。旋转部件10/试剂容器-插入件的内部容积中可以将过程步骤和结构集成一体，例如沉积(沉淀)结构，通道结构或虹吸结构，用于传递和切换至少一种在旋转部件10/试剂容器-插入件中含有的液体16。特别地，旋转部件10/试剂容器-插入件的内部容积的至少一个另外的子单元可以作为“储备容器(备用容器)”被填充至少一种液体16，该液体与一种后来被填充的、待处理的和/或待检验的材料/试样材料实施至少一个化学反应和/或实施生物化学的/分子生物学过程。该至少一个“储备容器”例如可以被填充化学试剂(例如缓冲剂)，酶素，胶原酶，玻璃粉，颜料(着色剂)，抗体，抗原，受体，蛋白质，DNA链和/或RNA链。旋转部件10/试剂容器_插入件也可以附加地装配一些构件例如阀门和/或泵。此外，按照本发明的技术也可以与大量的常规的驱动单元、探测单元和/或控制单元共同作用。
[0038]图2a至2d示出旋转部件的第二实施方式的示意图。
[0039]在图2a至2d中(至少部分地)示意示出的旋转部件10具有第一室14的一种双重的构造，它们可以分别作为捕捉器结构被用于包封气体26 (具有限定的气体体积)。此夕卜，最好在第二室18中构造有障碍结构30。障碍结构30可以位置固定地安装在旋转部件10中或设计成可以活动。障碍结构30例如可以是筛网(滤器)。
[0040]用至少一种液体16至少部分填充第二室18导致气体26被包封在两个第一室14中(参见图2a)。借助于驱动力Fa(大于反力Fg)，可压缩被封闭的气体26，由此可以触发从第二室18各经由一个第一连接结构22到相关联的第一室14中的第一液体流32a (参见图2b)。如借助于图2c可以看见的，在力Fa和Fg平衡情况下气体26的压缩被停止。在驱动力Fa减小时(低于反力Fg),第二液体流32b从每个第一室14各经由一个第一连接结构22进入第二室18中(参见图2d)。
[0041]借助于图2a至2d示出的实施方式可以通过驱动力Fa的周期性的改变，由此可以触发气体26的周期性的压缩和膨胀，被用于借助于产生的液体流32a和32b至少混合两种液体16。混合的效率可以通过至少一个障碍结构30有利地提高。
[0042]图3a和3b示出旋转部件的第三实施方式的示意图。
[0043]在图3a和3b中(至少部分地)示意示出的旋转部件10中，在第一室14处附加地构造有具有第二流体动力学的阻力的第二连接结构36，经由该第二连接结构将第一室14与第二室18连接起来。(如下面更详细说明的，第一室14经由第二连接结构36也可以与第三室连接。)第二连接结构36可以构造成在一个容器壁中的连接开口 /连接钻孔或构造成通道结构。尽管如此，第一室14可以被如此构造，即它除了连接结构22和36之外相对于它的外部环境是气密地构造的。
[0044]第二连接结构36的第二流体动力学的阻力最好小于第一连接结构22的第一流体动力学的阻力。此外，第一连接结构22的一个指向第二室18的开口可以安置在第二室18的位于驱动力Fa的方向上的第一侧处，而第二连接结构36的一个指向第二室18的开口可以安置在第二室18的位于与第一侧相对的第二侧处。(第一侧在驱动力Fa的方向上的定向(指向)可以理解为，第一侧关于第二室的中点/中央区域位于表示驱动力Fa的矢量的顶尖的方向上。驱动力Fa的矢量由此可以从第二室18的第二侧朝着第二室18的第一侧定向(指向)。)。
[0045]如借助于图3a可以看见的，在这种情况下，驱动力Fa，(离心力和/或压力)，它大于反力Fg，造成从第二室18通过第一连接结构22到第一室14中的液体流32a，由此气体26被压缩。(液体流32a不受安置在第二室18中的障碍结构30的影响。)通过第一连接结构22的液体流32a在力Fa和Fg平衡下被停止。
[0046]通过接着减小驱动力Fa (离心力和/或压力)，至少一种借助于驱动力Fa被吸入到第一室14中的液体16又被从第一室14中压出(参见图3b)。只要作为可改变伸展范围的边界使用的被压缩的气体26的反力Fg大于驱动力Fa，至少一种先前被吸入第一室14中的液体14就借助于反力Fg被从第一室14压出。在第二连接结构36的第二流体动力学的阻力小于第一连接结构22的第一流体动力学的阻力的情况下，反力Fg尤其产生液体流38，它从第一室14通过第二连接结构36指向第二室18中。
[0047]通过在第二室18的第一侧处取出至少一种液体16并且将该至少一种液体16在第二侧处再次填充到第二室18中，该至少一种液体16可以被彻底地并且较快速地混合。因此，图3a和3b的实施方式可以有利地作为混合机构使用。
[0048]通过适当地选择连接结构22和36的长度和/或宽度/横截面积可以可靠地确定在第一连接结构22的第一流体动力学的阻力和第二连接结构36的第二流体动力学的阻力之间的有利的比。优选地，第一连接结构22的长度和/或宽度小于第二连接结构36的长度和/或宽度。例如第一连接结构22可以是一个窄而短的间隙/通道，其具有在100 μ m和Icm之间的长度和/或在10 μ m至2mm之间的第一宽度,而第二连接结构36具有在Imm至5cm之间的长度和/或在Imm至Icm之间的宽度。这保证,先前通过第一连接结构22吸入到第一室14中的液体量几乎全部通过第二连接结构36被从第一室14中压出。
[0049]在一个扩展方案中，从第一室14继续延伸的第二连接结构36也可以通入一个(没有画出的)第三室中。图3a和3b中描述的驱动力Fa的周期性的改变因此也可以用于将至少一种液体16从第二室18泵送到第三室中。被封闭的气体26/气体容积因此可以作为压缩泵使用。应该明确地指出，只要第三室位于第二室18的一个与驱动力Fa的定向相反指向的(第二)侧上，该泵送过程也就可以实施。也可以如此说明该优点，即借助于在此处描述的方法可以逆着驱动力Fa泵送至少一种液体16。甚至驱动力Fa还可以以这种方式被阻止，该驱动力在至少100g的旋转加速度下出现。因此，沿着径向向内指向的液体输送甚至在离心分离期间也可以通过周期性的增大和降低离心力来产生。
[0050]图4a和4b示出旋转部件的第四实施方式的示意图。
[0051]图4a和4b中(至少部分地)示意示出的旋转部件10作为对前面描述的实施方式的补充具有第一连接结构22的阀门机构和/或关闭机构。该阀门-和/或关闭机构包括布置在第一连接结构22里面或其处的磁体40和至少一个调整元件42，后者至少部分地由可磁性吸住的材料形成。只要没有大于磁体40的吸引力的驱动力Fa作用k在至少一个调整元件42上，至少一个调整元件42就被磁体40保持在初始位置上，在该初始位置上，第一连接结构22被至少一个调整元件42液体密封地密封。因此，在至少一个调整元件42借助于驱动力Fa (大于磁体40的吸力)从其初始位置上移动到至少一个最终位置上之后(参见图4a)，通过第一连接结构22的液体流32a才得到保证。因此可以在将至少一种液体16吸入到第一室14中期间借助于合适高地选择的驱动力Fa将第一连接结构22控制在打开的状态下，由此保证通过第一连接结构22的希望的液体流32a。
[0052]驱动力Fa的随后的下降导致至少一个调整元件42借助于磁体40的(较大的)吸力被吸引，由此第一连接结构22又被控制到一种关闭的/密封的状态下。因此，在先前吸入的液体量接着被从第一室14中压出期间，保证该压出来的液体量完全作为液体流38通过第二连接结构36流过，而可以可靠的防止液体通过第一连接结构22的渗出(参见图4b)。
[0053]作为图4a和4b的实施方式的备选方案，阀门-或闭锁机构也可以借助于一种弹簧-质量系统实现。但是在此处取消对这种弹簧-质量系统的详细说明，在该弹簧-质量系统中，至少一个质量借助于弹簧可以被如此地保持在连接结构22或36中，即该至少一个质量可以借助于驱动力Fa被从连接结构22或36中压出来，而驱动力Fa的减小导致弹簧力占据主导地位并且导致该至少一个质量的往回移动。
[0054]图5a和5b示出旋转部件的第五实施方式的示意图。
[0055]图5a和5b中(至少部分地)示意示出的旋转部件10具有弹性的保护盖44，例如弹性体膜，它与第一连接结构22的入口和/或出口相邻地被撑开。只要弹性的保护盖44不受到外力，那么弹性的保护盖44就(液体密封地)覆盖住第一连接结构22的入口和/或出口。
[0056]借助于足够高的驱动力Fa，弹性的保护盖44可以抵抗它的张力Fs被如此地变形，即第一连接结构22的入口和/或出口至少部分地被释放开，由此实现通过第一连接结构22的液体流32a。
[0057]驱动力Fa的降低导致张力Fs占优势，由此，之前被释放的第一连接结构22的入口和/或出口又可以借助于弹性的保护盖44被封闭。在这种情况下，在借助于弹性的保护盖44盖住第一连接结构22的入口和/或出口之后也可以可靠地保证，从第一室14压出来的液体量全部作为液体流38被引导通过第二连接结构36，而通过第一连接结构22的液体流被可靠地阻止。
[0058]图6a和6b示出旋转部件的第六实施方式的示意图。
[0059]图6a和6b中(至少部分地)示意示出的旋转部件1a和1b例如可以布置在一个(没有画出的)试剂容器-插入件/试剂容器中。旋转部件1a和1b借助于一个(没有示出的)机构，例如圆珠笔机构，被如此地相互连接起来，即第一旋转部件1a关于第二旋转部件1b可以围绕一个旋转轴旋转一个(作为路程示出的)限定的角度α。借助于角度α的旋转46，在第二旋转部件1b处构造的、突起的区段48，例如底座或推杆，可以被如此地压向弹性的保护盖44，即弹性的保护盖44液体密封地覆盖第一连接结构22。对第一连接结构22的封闭由此也可以借助于两个旋转部件1a和1b的相对运动来实施。
[0060]构造阀门-和/或关闭机构的另一个可能性是一种类似于止回阀的可活动的闭锁机构。在流出时，该可活动的闭锁机构，它例如设计成梁、盘或盖，被推开并且在回流时该可活动的闭锁机构主动地通过回流的液体关紧(压紧)。该关紧可以主动地通过该可活动的闭锁机构的一个悬挂机构的回位力(反作用力)得到支持。阀门-和/或关闭机构的另一个可能的设计结构形式可以以一种浮子(浮动机构)为基础，该浮子充分利用室14和18之间的密度差。
[0061]通过构造上面描述的阀门-和/或关闭机构之一，可以有效地提高泵效率。
[0062]图7示出旋转部件的第七实施方式的示意图。
[0063]在图7中(至少部分地)示意示出的旋转部件10包括多个作为第一室14a，14b和14c利用的泵结构14a，14b和14c和多个作为第二室18a，18b和18c使用的储存器结构18a，18b和18c，其中，第一室/泵结构14a, 14b和14c中的每个经由其连接结构22a，22b，22c，36a，36b和/或36c与两个不同的第二室/储存器结构18a，18b和18c连接。在旋转部件10中多个泵结构14a，14b和14c由此这样地被相互连接起来，即在旋转部件10内实现一种泵的串联(级联)。通过气体26在泵结构14a，14b和14c中的压缩和膨胀，可以将至少一种液体16传递到至少一个后置的储存器结构18b和18c中。作为补充，至少一个储存器结构18a，18b和18c还装配有障碍结构，例如筛网。
[0064]图8a至8c示出旋转部件的第八实施方式的示意图。
[0065]在图8a至8c中(至少部分地)示意示出的旋转部件10具有作为可改变伸展范围的边界的弹性的膜50。弹性的膜50这样地布置在第一室14中，即弹性的膜通过将至少一种液体16填充到/压入到第一室14的填充容积中(借助于驱动力Fa)可以在与第一连接结构22反向的方向上拱出，由此可以扩大第一室40的填充容积。例如弹性的膜在其边缘处被如此地在第一室14的壁处被撑开，即它将填充容积(液体密封地)与第一室14的其余容积隔开。
[0066]弹性的膜50例如可以是聚合物膜。弹性的膜50也可以由弹性体形成。但是应该指出，弹性的膜50的可构造性不限于在此处列举的材料。替代弹性的膜50，也可以使用多孔的和/或海绵状的结构，弹性体和/或弹簧系统。尤其可以使用盘来密封第一室14/压缩室。
[0067]如借助于图8b和8c可以看见的，也可以借助于在此处描述的旋转部件10的实施方式将至少一种液体16可靠地从第二室18泵送到第三室52中。为了升高弹性的膜50的反力，可以将附加的驱动单元布置在该弹性的膜处。例如，弹性的膜50的复位可以通过磁性的、压电的、静电的、电磁的、气动的和/或液压的执行机构来支持。例如可以将一个弹簧盆布置在弹性的膜50处。依据驱动力Fa的设计情况，弹性的膜50的复位由此也可以在较高的驱动力Fa下实现。
[0068]在一个扩展方案中，弹性的膜50也可以被如此构造，即它在一定的/可确定的驱动力Fa下破裂并且以这样的方式释放至少一种液体16，例如以将该至少一种液体引入另一个室和/或另一个旋转器中。此外，弹性的膜50也可以主动地破坏，例如以这种方式，即它可以强烈地拱出，以至于它在其拱出的状态下可以借助于刺钉刺破。
[0069]图9示出试剂容器-插入件的一个实施方式的示意图。
[0070]在图9中示意示出的试剂容器-插入件54具有插入件壳体56，它被如此构造，即试剂容器-插入件54可以插入用于离心分离机和/或用于压力改变装置的试剂容器中。试剂容器-插入件54在用于离心分离机和/或压力改变装置的有关的试剂容器中的可插入性可以如此解读，即插入件壳体56的外壁58与试剂容器的内壁相对应(相配)。插入件壳体56的外壁58最好这样地接触试剂容器的内壁，即在离心分离机和/或压力改变装置运行期间也保证试剂容器-插入件54被可靠地保持在有关的试剂容器中。关于可以将试剂容器-插入件54插入其中的试剂容器，参见上面列举的实施例。但是与试剂容器-插入件54共同作用的试剂容器不限于这种试剂容器。
[0071]此外，试剂容器-插入件54包括至少一个布置在插入件壳体56中的旋转部件10a, 1b和10c。至少一个旋转部件10a，1b和1c可以如此设计，即该旋转部件可围绕旋转轴11旋转。此外，至少一个旋转部件10a，1b和1c也可以沿着旋转轴11(侧面地)移动。以这种方式也可以改变相邻的旋转部件10a，1b和1c之间的间距。关于至少一个旋转部件10a，1b和1c的另外的可实施性，参见上面的说明。
[0072]至少一个旋转部件10a，1b和1c的侧面上的(横向上的)可移动性例如可以借助于在图9中仅仅示意示出的圆珠笔机构60产生。(圆珠笔机构60的部件例如可以作为第一旋转部件1a和/或第二旋转部件1b的组成部件来构造。)替代圆珠笔机构60，也可以将一种可变形的聚合物(聚合体)/弹性体用于提供回位力，该回位力使至少一个旋转部件10a，1b和1c返回到一个预先规定的初始位置/初始位置上。可压缩的材料，例如聚合物，也可以被用于此目的。替代可压缩的材料，也可以使用一种可伸展的材料，它产生拉力，该拉力作为回位力使至少一个旋转部件10a，1b和1c往回移动到一个初始位置/开始状态上。
[0073]作为可改变伸展范围的边界利用的气体26/气体容积也可以被封闭在两个旋转器10a，1b和1c/旋转部件之间。在驱动(促动)该系统时，作为可改变伸展范围的边界利用的气体26尤其可以被封闭在对应的旋转器10a，1b和1c之间。在两个旋转器10a，1b和1c之间的相对转动可以压缩气体26。在此情况下也可以使用专门的气体捕捉器结构，例如位置固定的旋转器10a，1b和1c的一个凹穴，它被可旋转的/可移动的旋转器10a，1b和1c的一个销子接触，其中，该设置在该凹穴中的气体26被压缩。由此也可以实现气动的/机械的执行机构。如果气体26被预贮存并且不在驱动期间被封闭，那么该气体可以以超压进行预贮存。这产生一种预张紧的弹性的元件。
[0074]图10示出用于说明用于离心分离一种材料的方法的一个实施方式的流程图。
[0075]在方法步骤SI中待离心分离的材料被填充到试剂容器中，其具有插入其中的旋转部件。该旋转部件配备了该有利的技术，该旋转部件也可以在填充材料之后被插入到试剂容器中。尤其地，上面描述的旋转部件可以用于实施该方法。但是在此处描述的方法的可实施性不限于这种旋转部件的使用。
[0076]在方法步骤S2中，离心分离机以相应于第一额定转速的当前转速运行，该转速对待离心分离的材料和/或被填充到试剂容器中的另一种液体产生第一离心力，它大于(旋转部件的)可改变伸展范围的边界的反力。如上所述，以这种方式，可改变伸展范围的边界被如此地可逆地变形和/或压缩，即待离心分离的材料和/或所述另一种液体至少部分地被吸入第一室中。
[0077]优选地，该方法也还包括方法步骤S2和S3，它们分别实施至少一次。在方法步骤S2中，该当前转速在此期间(在其间)被减小到第二额定转速，该第二额定转速产生小于可逆地被变形的和/或被压缩的可改变伸展范围的边界的反力的第二离心力，由此吸入到第一室中待离心分离的材料和/或所述另一种液体至少部分地被从第一室中压出。在接着的方法步骤S3中，该当前转速被升高到第三额定转速，它产生大于可改变伸展范围的边界的反力的第三离心力。
[0078]特别地，方法步骤S2和S3的重复实施可以被用来混合多种液体和/或用来逆着离心力地泵送液体。
[0079]图11示出用于上面用于压力处理一种材料的方法的一个实施方式的流程图。
[0080]借助于负压或超压待处理的材料，例如试样材料，被填充到具有插入其中的旋转部件的试剂容器中(方法步骤S10)。例如可以使用上面描述的旋转部件来实施该方法。但是在此处描述的方法的可实施性不限于这种旋转部件的使用。
[0081]在方法步骤Sll中，施加相应于第一额定压力的负压或超压，该第一额定压力在材料上和/或被填充到试剂容器中的另一种液体上产生第一压力，它大于可改变伸展范围的边界的反力。以这种方式，可改变伸展范围的边界被如此地可逆地变形和/或压缩，即待离心分离的材料和/或实施另一种液体至少部分地被吸入第一室中。
[0082]在一个有利的扩展方案中，该方法也具有方法步骤S12和S13，它们可任意地经常地被重复实施。在方法步骤S12中，在大气压力的方向上将负压或超压适配于(调整到)一个第二额定压力，它产生小于可逆地被变形的和/或被压缩的可改变伸展范围的边界的反力的第二压力，由此吸入第一室中的待离心分离的材料和/或实施另一种液体至少部分地被从第一室中压出来。接下来，在方法步骤S13中，负压或超压可以在背离大气压力的方向上被增大到第三额定压力，它产生大于可改变伸展范围的边界的反力的第三压力。在此之后方法步骤S12和S13可以重复至少一次。
[0083]在此处描述的方法的实施也保证了上面已经列举的优点。在此处放弃对这些优点的重复描述。
【权利要求】
1.用于试剂容器的旋转部件(10，10a，10b，10c)， 其中，在该旋转部件(10，10a，10b，1c)处构造至少一个用至少一种液体(16)至少部分地可填充的或已填充的第一室(14); 其特征在于， 该第一室(14)被如此构造或装配，即该第一室(14)的用至少一种液体(16)可填充的或已填充的填充容积可以借助于可改变伸展范围的边界(26，50)定界，其中，该可改变伸展范围的边界(26，50)在其空间上的伸展范围上可以这样地可逆地改变，即所述填充容积是可改变的。
2.根据权利要求1所述的旋转部件(10，10a，10b，10c)，其中，第一室(14)包括一种被封闭的气体(26),—种弹性的填充物和/或一种弹性的膜(50)作为所述可改变伸展范围的边界(26，50)。
3.根据权利要求1或2所述的旋转部件(10，10a，10b，10c)，其中，该旋转部件(10，10a, 10b, 1c)附加地具有一个带有填充口和/或压力平衡口(20)的第二室(18)，该第二室经由至少一个具有第一流体动力学的阻力的第一连接结构(22)与所述第一室(14)连接。
4.根据权利要求3所述的旋转部件(10，10a，10b，10c)，其中，在所述第一室(14)处附加地构造一个第二连接结构(36)，该第二连接结构具有比所述第一流体动力学的阻力较小的第二流体动力学的阻力，所述第一室(14)经由该第二连接结构与所述第二室(18)或一个第三室(52)连接。
5.根据权利要求3或4所述的旋转部件(10，10a，10b，10c)，其中，第一室(14)除了所述第一连接结构(22)或除了所述第一连接结构(22)和第二连接结构(36)以外被气密地如此构造，即借助于对所述第二室(18)的至少部分的充满可以将一种气体(26)封闭在所述第一室(14)中。
6.根据前述权利要求中任一项所述的旋转部件(10，10a,10b, 1c)，其中，该旋转部件(10，10a，10b，1c)具有旋转外壁(12)，该旋转外壁被如此构造，即该旋转部件(10，10a，10b, 10c)可以被插入一个用于离心分离机和/或用于压力改变装置的试剂容器中。
7.根据前述权利要求中任一项所述的旋转部件(10，10a,10b, 1c)，其中，该旋转部件(10,10a, 10b, 1c)可以插入到一个试剂容器-插入件(54)的插入件壳体(56)中，该插入件壳体被如此构造，即试剂容器-插入件(54)可以插入到用于离心分离机和/或用于压力改变装置的试剂容器中。
8.根据权利要求6或7所述的旋转部件(10，10a,10b, 1c)，其中，所述至少一种液体(16)借助于在所述离心分离机运行期间，在所述离心分离机的转子装置中布置带有插入其中的旋转部件(10，10a，10b，1c)的试剂容器，可产生的离心力和/或借助于在所述压力改变装置运行期间，在所述压力改变装置中布置带有插入其中的旋转部件(10，10a, 10b, 1c)的试剂容器，可产生的压力抵抗被变形的和/或被压缩的可改变伸展范围的边界(26，50)的反力(Fg)可被吸入到所述第一室(14)中。
9.根据权利要求8所述的旋转部件(10，10a，10b，10c)，其中，只要所述被变形的和/或被压缩的可改变伸展范围的边界(26，50)的所述反力(Fg)大于所述离心力和/或所述压力，所述至少一种借助于离心力和/或压力被吸入到所述第一室(14)中的液体(16)可以借助于所述反力(Fg)被从所述第一室(14)中挤压出来。
10.试剂容器-插入件(54)，具有: 插入件壳体(56)，它被如此构造，即试剂容器-插入件(54)可以插入到用于离心分离机和/或用于压力改变装置的试剂容器中；和 至少一个布置在所述插入件壳体(56)中的根据前述权利要求中任一项所述的旋转部件(10，10a,10b,1c)。
11.试剂容器-插入件(54)，具有: 插入件壳体(56)，它被如此构造，即试剂容器-插入件(54)可以插入到用于离心分离机和/或用于压力改变装置的试剂容器中；和 至少一个布置在所述插入件壳体(56)中的旋转部件(10,10a, 10b, 1c); 其中，在所述插入件壳体(56)中构造至少一个用至少一种液体(16)至少部分地可填充的或已填充的第一室(14); 其特征在于， 所述第一室(14)被如此构造或装配，即所述第一室(14)的用至少一种液体(16)可填充的或已填充的填充容积可以借助于可改变伸展范围的边界(26，50)定界，其中，所述可改变伸展范围的边界(26，50)在其空间上的伸展范围可以这样地可逆地变化，即所述填充容积是可改变的。
12.用于离心分离机和/或用于压力改变装置的试剂容器，具有: 至少一个布置在试剂容器中的、根据权利要求1至9中任一项所述的旋转部件(10，10a,10b,1c)。
13.试剂容器，具有: 外壁，它被如此构造，即所述试剂容器可以插入到离心分离机中和/或压力改变装置中；和 至少一个布置在所述试剂容器中的旋转部件(10，10a, 10b, 1c); 其中，在所述试剂容器中构造至少一个用至少一种液体(16)至少部分地可填充的或已填充的第一室(14); 其特征在于， 所述第一室(14)被如此构造或装配，即所述第一室(14)的用所述至少一种液体(16)可填充的或已填充的填充容积可以借助于可改变伸展范围的边界(26，50)定界，其中，所述可改变伸展范围的边界(26，50)在其空间上的伸展范围可以这样地可逆地改变，所述填充容积是可改变的。
14.用于离心分离材料的方法，具有步骤: 将待离心分离的材料填充到带有插入其中的、根据权利要求1至9中任一项所述的旋转部件(10，10a，10b，1c)的试剂容器中，填充到带有插入其中的、根据权利要求10或11所述的试剂容器-插入件(54)的试剂容器中和/或填充到根据权利要求12或13所述的试剂容器中(SI);和 至少以相应于第一额定转速的当前转速运行离心分离机，该第一额定转速产生作用在待离心分离的材料和/或另一种已填充到试剂容器中的液体(16)上的第一离心力，该第一离心力大于一个可改变伸展范围的边界(26，50)的反力(Fg)，由此所述可改变伸展范围的边界(26，50)被如此地可逆地变形和/或压缩，即所述待离心分离的材料和/或所述另一种液体(16)至少部分地被吸入到所述第一室(14)中(S2)。
15.根据权利要求14所述的方法，具有附加的步骤: 至少一次地在此期间将所述当前转速减小到一个第二额定转速，该第二额定转速产生小于所述可逆地被变形的和/或被压缩的可改变伸展范围的边界(26，50)的反力(Fg)的第二离心力，由此被吸入到所述第一室(14)中的待离心分离的材料和/或所述另一种液体(16)至少部分地被从所述第一室(14)中挤压出来(S3)，和将所述当前转速提高到第三额定转速，该第三额定转速产生大于所述可改变伸展范围的边界(26，50)的反力(Fg)的第三离心力(S4)。
16.用于压力处理材料的方法，具有步骤: 将待处理的材料填充到带有插入其中的、根据权利要求1至9中任一项所述的旋转部件(10，10a，10b，1c)的试剂容器中，填充到带有插入其中的、根据权利要求10或11所述的试剂容器-插入件(54)的试剂容器中和/或填充到根据权利要求12或13所述的试剂容器中(SlO);和 至少一次地施加上相应的负压或超压，所述第一额定压力产生作用于所述材料和/或另一种已填充到试剂容器中的液体(16)上的第一压力，该第一压力大于所述可改变伸展范围的边界(26,50)的反力(Fg),由此所述可改变伸展范围的边界(26,50)被如此地可逆地变形和/或压缩，即所述待离心分离的材料和/或所述另一种液体(16)至少部分地被吸入所述第一室(14)中(Sll)。
17.根据权利要求16所述的方法，具有附加的步骤: 至少一次地将所述负压或超压在朝着大气压力的方向上调节到一个第二额定压力，该第二额定压力产生一个小于所述可逆地被变形的和/或被压缩的可改变伸展范围的边界(26,50)的反力(Fg)的第二压力，由此被吸入到所述第一室(14)中的所述待离心分离的材料和/或所述另一种液体(16)至少部分地被从所述第一室(14)压出来(S12)，和在离开大气压力的方向上将所述负压或超压增大到一个第三额定压力，该第三额定压力产生一个大于所述可改变伸展范围的边界(26，50)的反力(Fg)的第三压力(S13)。
【文档编号】B01L3/00GK104284724SQ201380018387
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2013年2月21日 优先权日:2012年4月4日
【发明者】M.道布, G.罗特, A.克洛克, N.保斯特, J.施泰格特, F·冯施特滕 申请人:罗伯特·博世有限公司