專利名稱：微流體的系統(tǒng)以及用于運(yùn)行這樣的系統(tǒng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種微流體的系統(tǒng)以及ー種用于運(yùn)行這樣的系統(tǒng)的方法。生物化學(xué)的過(guò)程的實(shí)施尤其基于液體的處理。這種處理典型地用輔助器件比如吸移管、反應(yīng)容器、活性的探測(cè)器表面或者實(shí)驗(yàn)室儀器來(lái)手動(dòng)地實(shí)施。通過(guò)吸移機(jī)械手或者專用儀器，這些過(guò)程已經(jīng)部分地自動(dòng)化。微流體的系統(tǒng)也部分地稱為所謂的芯片實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)(袖珍實(shí)驗(yàn)室或者芯片實(shí)驗(yàn)室)，所述芯片實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)將宏觀的實(shí)驗(yàn)室的全部功能安置在僅僅信用卡大小的塑料基片上。芯片實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)典型地包括兩個(gè)主要組件。測(cè)試載體或者一次性筒包括用于實(shí)施流體的基本操作的結(jié)構(gòu)和機(jī)構(gòu)(比如混合器)，所述機(jī)構(gòu)和結(jié)構(gòu)可以包括被動(dòng)的組件如通道、反 應(yīng)室、預(yù)存放的試劑或者也可以包括主動(dòng)的組件比如閥或者泵。所述第二主要組件是執(zhí)行、探測(cè)及控制單元。這樣的系統(tǒng)能夠全自動(dòng)化地實(shí)施生物化學(xué)的過(guò)程。
背景技術(shù)：
這樣的芯片實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)比如在公開(kāi)文獻(xiàn)DE 10 2006 003 532 Al中得到描述。該系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)子芯片，所述轉(zhuǎn)子芯片以能夠相對(duì)于定子芯片轉(zhuǎn)動(dòng)的方式來(lái)設(shè)置。所述轉(zhuǎn)子芯片能夠借助于流體的通道與所述定子芯片相耦合，用于裝填或者清空所述轉(zhuǎn)子芯片。

發(fā)明內(nèi)容
在權(quán)利要求I中所定義的系統(tǒng)以及在權(quán)利要求15中所定義的方法相對(duì)于傳統(tǒng)的解決方案具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即所述筒不是在離心機(jī)中或者在其它的カ場(chǎng)中離心分離。按照所述按本發(fā)明的系統(tǒng)的ー種設(shè)計(jì)方案，所述調(diào)節(jié)裝置包括以電氣、機(jī)械的方式和/或用壓カ運(yùn)行的執(zhí)行器，該執(zhí)行器使所述第一轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)動(dòng)并且/或者沿著中軸線運(yùn)動(dòng)。因而，作為所述旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的補(bǔ)充，可以設(shè)置軸向的運(yùn)動(dòng)并且所述軸向的運(yùn)動(dòng)優(yōu)選沿著所述筒的殼體的縱軸線進(jìn)行。按照所述按本發(fā)明的系統(tǒng)的ー種設(shè)計(jì)方案，所述執(zhí)行器具有ー根軸，該軸直接或者間接地與所述第一轉(zhuǎn)筒相連接，用于使其轉(zhuǎn)動(dòng)。由此可以使所述第一轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)動(dòng)，而其它的轉(zhuǎn)筒則不必轉(zhuǎn)動(dòng)。按照所述按本發(fā)明的系統(tǒng)的ー種設(shè)計(jì)方案，所述調(diào)節(jié)裝置包括第一斜面，該第一斜面與所述第一轉(zhuǎn)筒的第二斜面共同作用，用于將所述第一轉(zhuǎn)筒從第一位置沿著中軸線置于第二位置中，其中在所述第一位置中所述第一轉(zhuǎn)筒與所述筒的殼體沿圍繞著中軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)方向形狀配合連接地處于嚙合之中，并且其中在所述第二位置中取消所述形狀配合連接并且所述第一轉(zhuǎn)筒由于復(fù)位機(jī)構(gòu)或者其它執(zhí)行器的作用而圍繞著中軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。由此設(shè)置了ー種“圓珠筆機(jī)構(gòu)”。按照所述按本發(fā)明的系統(tǒng)的ー種設(shè)計(jì)方案，所述執(zhí)行器操縱用于與所述第二斜面共同作用的第一斜面，也就是說(shuō)所述執(zhí)行器操縱所述圓珠筆機(jī)構(gòu)。按照所述按本發(fā)明的系統(tǒng)的ー種設(shè)計(jì)方案，關(guān)于所述中軸線在所述第一轉(zhuǎn)筒的前面或者后面布置了第二轉(zhuǎn)筒和/或第三轉(zhuǎn)筒，其中所述執(zhí)行器為了使所述第一轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)動(dòng)而操縱所述第二和/或第三轉(zhuǎn)筒。也就是說(shuō)所述執(zhí)行器間接地作用于所述第一轉(zhuǎn)筒，用于使其轉(zhuǎn)動(dòng)。按照所述按本發(fā)明的系統(tǒng)的ー種設(shè)計(jì)方案，所述筒具有殼體，該殼體在其ー個(gè)端部上借助于轉(zhuǎn)接件來(lái)封閉，其中所述執(zhí)行器固定在所述轉(zhuǎn)接件上。由此將多個(gè)功能集成到所述轉(zhuǎn)接件中也就是一次性地尤其無(wú)菌地將所述殼體封閉并且此外接納著所述執(zhí)行器。優(yōu)選將所述執(zhí)行器集成到所述轉(zhuǎn)接件中。按照所述按本發(fā)明的系統(tǒng)的ー種設(shè)計(jì)方案，所述轉(zhuǎn)接件具有柔性的膜片，該膜片能夠在其一側(cè)上借助于所述執(zhí)行器來(lái)操縱并且在其另ー側(cè)上作用于所述第一、第二和/或第三轉(zhuǎn)筒。由此可以提供無(wú)菌的封閉結(jié)構(gòu)。所述執(zhí)行器優(yōu)選處于所述殼體的內(nèi)部空間的外部。按照所述按本發(fā)明的系統(tǒng)的ー種設(shè)計(jì)方案，所述第二腔室關(guān)于所述中軸線布置在 所述第一轉(zhuǎn)筒的前面或者后面并且構(gòu)造在所述第二轉(zhuǎn)筒和/或第三轉(zhuǎn)筒中。由于設(shè)置了多個(gè)具有尤其多個(gè)相對(duì)于彼此調(diào)節(jié)的腔室的轉(zhuǎn)筒，所以極為不同的過(guò)程可以借助于所述系統(tǒng)自動(dòng)地執(zhí)行。按照所述按本發(fā)明的筒的另ー種設(shè)計(jì)方案，所述第二腔室和/或第三腔室關(guān)于所述中軸線布置在所述第一轉(zhuǎn)筒的前面或后面，其中優(yōu)選所述第一腔室能夠借助于所述調(diào)節(jié)裝置選擇性地與所述第二腔室或者第三腔室進(jìn)行傳導(dǎo)的連接。所述混合室因而可以布置在所述第一轉(zhuǎn)筒的前面和/或后面或者也可以設(shè)置在所述第一轉(zhuǎn)筒本身中。此外，所述混合室可以優(yōu)選與其它不同的腔室-按需要-進(jìn)行可選的連接。按照所述按本發(fā)明的筒的另ー種設(shè)計(jì)方案，設(shè)置了具有所述第二腔室的第二轉(zhuǎn)筒和/或具有所述第三腔室的第三轉(zhuǎn)筒。但是，同樣比如所述第二轉(zhuǎn)筒也可以具有所述第二腔室和所述第三腔室。同樣的情況適用于所述第三轉(zhuǎn)筒。由于設(shè)置了多個(gè)尤其具有多個(gè)相對(duì)于彼此調(diào)節(jié)的腔室的轉(zhuǎn)筒，所以極為不同的過(guò)程可以借助于所述筒自動(dòng)地執(zhí)行。按照所述按本發(fā)明的系統(tǒng)的ー種設(shè)計(jì)方案，設(shè)置了多個(gè)第二腔室，所述第二腔室能夠借助于壓カ裝置來(lái)加載彼此不同的壓力，其中優(yōu)選相應(yīng)的第二腔室借助于所述轉(zhuǎn)接件中的相應(yīng)的壓力連接管路與所述壓カ裝置相連接或者所有的第二腔室借助于所述轉(zhuǎn)接件中的一條唯一的壓カ連接管路與所述壓カ裝置相連接，其中進(jìn)ー步優(yōu)選相應(yīng)的第二腔室借助于ー個(gè)唯一的閥與所述唯一的壓カ連接管路相連接。按照所述按本發(fā)明的系統(tǒng)的ー種設(shè)計(jì)方案，所述壓カ裝置驅(qū)動(dòng)著所述執(zhí)行器。由此有利地僅僅需要一個(gè)能源來(lái)用于所述執(zhí)行器及所述壓カ裝置。


本發(fā)明的實(shí)施例在附圖中示出并且在下面的描述中進(jìn)行詳細(xì)解釋。附圖示出如下
圖I是按本發(fā)明的一種實(shí)施例的系統(tǒng)，其中以剖面示出所述系統(tǒng)的筒并且示意性地示出壓カ裝置；
圖2A-2G是圖I的筒的不同的構(gòu)件的透視 圖3A-3E是圖I的筒的不同的運(yùn)行狀態(tài)；圖4A-4E是調(diào)節(jié)裝置的相應(yīng)于圖3A-3E的不同的運(yùn)行狀態(tài)的詳細(xì)視 圖5是按本發(fā)明的另ー種實(shí)施例的系統(tǒng)的示意性的剖視圖，該系統(tǒng)包括一個(gè)從轉(zhuǎn)接件中穿過(guò)的執(zhí)行器；
圖6是按本發(fā)明的另ー種實(shí)施例的系統(tǒng)的示意性的剖視圖，該系統(tǒng)包括一個(gè)在轉(zhuǎn)接件上布置在外側(cè)面上的執(zhí)行器；
圖7是按本發(fā)明的另ー種實(shí)施例的系統(tǒng)的示意性的剖視圖，該系統(tǒng)包括多條壓カ連接管路；并且
圖8是按本發(fā)明的另ー種實(shí)施例的系統(tǒng)的示意性的剖視圖，該系統(tǒng)包括一條壓カ連接管路和多個(gè)閥。
在附圖中，如未作相反的說(shuō)明，相同的附圖標(biāo)記則表示相同的或者功能相同的元件。
具體實(shí)施例方式圖I以剖視圖示出了筒100并且示意性地示出了壓カ裝置101，所述筒和壓カ裝置一起構(gòu)成按本發(fā)明的一種實(shí)施例的系統(tǒng)103。下面結(jié)合圖I到4E首先對(duì)所述筒100的構(gòu)造進(jìn)行詳細(xì)解釋。所述筒100包括小管的形式的殼體102。比如所述殼體102構(gòu)造為5到IOOmL尤其50mL的離心機(jī)小管、I. 5mL到2mL的Eppendorf小管或者作為替代方案構(gòu)造為微量滴定盤(pán)(比如每型腔20 μ L)。所述殼體102的縱軸線用104來(lái)表示。在所述殼體102中比如接納了第一轉(zhuǎn)筒108、第二轉(zhuǎn)筒106和第三轉(zhuǎn)筒110。所述轉(zhuǎn)筒106、108、110先后并且以其各自的中軸線與所述縱軸線104同軸地布置。所述殼體102在其第一端部112上構(gòu)造為封閉的結(jié)構(gòu)。在所述封閉的端部112與所述和該端部112相鄰地布置的第三轉(zhuǎn)筒110之間布置了彈簧114的形式的復(fù)位機(jī)構(gòu)。所述彈簧114可以構(gòu)造為螺旋彈簧或者聚合物尤其弾性體的形式。所述殼體102的另ー個(gè)端部116借助于蓋子118來(lái)封閉。優(yōu)選可以取下所述蓋子118，用于將所述轉(zhuǎn)筒106、108、110從所述殼體102中取出。作為替代方案，所述殼體102本身也能夠拆卸，用于取出所述轉(zhuǎn)筒106、108、110或者接近所述腔室比如腔室136。按照另一種實(shí)施例，所述彈簧114布置在所述蓋子118與所述第二轉(zhuǎn)筒106之間，從而將所述彈簧114拉長(zhǎng)以產(chǎn)生復(fù)位力。也可以設(shè)想所述彈簧114的其它布置方式。相應(yīng)的轉(zhuǎn)筒106、108、110可以具有一個(gè)或者多個(gè)腔室。因此比如所述第二轉(zhuǎn)筒106包括多個(gè)用于試劑的腔室120以及另一個(gè)用于接納試樣比如從病人身上提取的血樣的腔室122。布置在所述第二轉(zhuǎn)筒106后面的第一轉(zhuǎn)筒108包括混合室124，在該混合室124中將來(lái)自腔室120的試劑與來(lái)自腔室122的試樣相混合。此外，所述第一轉(zhuǎn)筒108比如包括另ー個(gè)腔室126，在該腔室126中來(lái)自所述混合室124的混合物128從固相130中流過(guò)。所述固相130可以是凝膠柱、硅基體或者過(guò)濾器。所述又布置在第一轉(zhuǎn)筒108后面的第三轉(zhuǎn)筒110包括用于接納來(lái)自所述腔室126的廢料134的腔室132。此外，所述第三轉(zhuǎn)筒110包括另ー個(gè)用于接納所期望的成品138的腔室136。
現(xiàn)在目的是，借助于執(zhí)行器139來(lái)控制所述筒100內(nèi)部的不同的過(guò)程。因此，比如所述混合室124首先應(yīng)該與所述腔室122進(jìn)行流體連接，用于接納來(lái)自所述腔室122的試樣。此后所述混合室124應(yīng)該與所述腔室120相連接，用于接納來(lái)自這些腔室120的試劑。隨后，所述試劑和所述試樣應(yīng)該在所述混合室124中相混合。所述腔室126、132和136中的過(guò)程應(yīng)該類似地受到控制。圖2A-2G透視地示出了圖I的筒100的不同的構(gòu)件。下面要借助于圖2A-2G尤其對(duì)包括所述執(zhí)行器139的調(diào)節(jié)裝置300 (參見(jiàn)圖3A)進(jìn)行解釋，該調(diào)節(jié)裝置能夠?qū)η懊嫣岬降倪^(guò)程進(jìn)行控制。
如在圖2A中示出的一祥，所述殼體102在其內(nèi)側(cè)面上具有凸起200。所述凸起200在徑向上從殼體內(nèi)壁202朝縱軸線104突出。所述凸起200在其之間形成縫隙204，所述縫隙204沿著縱軸線104延伸。所述凸起200在其一個(gè)端部上分別設(shè)有斜面206。所述斜面206指向第一方向207。按照當(dāng)前的實(shí)施例，所述斜面206指向所述殼體102的端部112的方向。圖2B示出了所述殼體102的端部112，該端部112按照這種實(shí)施例構(gòu)造為能夠拆下的罩子。該端部112在其里面的圓周上具有多條沿著所述縱軸線104延伸的槽208。圖2C示出了具有腔室120、122的第二轉(zhuǎn)筒106。該轉(zhuǎn)筒106在其外壁210上具有多個(gè)從所述外壁210在徑向上向外延伸的凸起212。在所述筒100的組裝的狀態(tài)中，所述轉(zhuǎn)筒106的凸起212嚙合到所述殼體102的縫隙204中。由此阻止所述轉(zhuǎn)筒106圍繞著所述縱軸線104轉(zhuǎn)動(dòng)。但是所述轉(zhuǎn)筒106能夠沿著所述縱軸線104在所述縫隙204中移動(dòng)。此夕卜，所述第二轉(zhuǎn)筒106在其外壁210上尤其在其朝向第一轉(zhuǎn)筒108的端部214上具有王冠狀的輪廓216，該輪廓216包括大量的斜面218、220。兩個(gè)斜面218、220分別構(gòu)成所述王冠狀的輪廓216的ー個(gè)齒ロ。所述斜面218、220同樣指向所述第一方向207。圖2D示出了圖2C的第二轉(zhuǎn)筒106的從下面看的視圖。所述第二轉(zhuǎn)筒106的分配給端部214的下側(cè)面222具有多個(gè)開(kāi)ロ 224，用于使所述腔室120、122與所述第一轉(zhuǎn)筒108的混合室124進(jìn)行液體傳導(dǎo)、氣體傳導(dǎo)和/或顆粒傳導(dǎo)的(下面稱為“傳導(dǎo)”)連接。作為替代方案或者補(bǔ)充方案，所述開(kāi)ロ 224也可以使所述腔室120、122與所述第一轉(zhuǎn)筒108的腔室126進(jìn)行傳導(dǎo)的連接。相應(yīng)的傳導(dǎo)的連接根據(jù)相應(yīng)的開(kāi)ロ 224的關(guān)于腔室124、126的位置來(lái)確定。如后面還要詳細(xì)解釋的一祥，這個(gè)位置通過(guò)所述第一轉(zhuǎn)筒108的相對(duì)于第二轉(zhuǎn)筒106的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)獲得。圖2E示出了未在圖I中示出的刺針裝置226。該刺針裝置226包括一塊設(shè)有一根或者多根頂針230的板228，所述頂針?lè)謩e在與開(kāi)ロ 232相鄰的情況下布置在所述板228中。所述頂針230用于借助于合適的控制通過(guò)所述執(zhí)行器139穿破所述第二轉(zhuǎn)筒106的下側(cè)面222中的相應(yīng)的開(kāi)ロ 224，隨后尤其來(lái)自相應(yīng)的腔室120、122的液體穿過(guò)所述開(kāi)ロ 232流入到所述腔室124或者126中。圖2F示出了所述具有腔室124、126的第一轉(zhuǎn)筒108。在所述腔室126的底部234上，比如設(shè)置了一個(gè)用于使所述腔室126與所述第三轉(zhuǎn)筒110的腔室132、136進(jìn)行傳導(dǎo)的連接的開(kāi)ロ 236。所述第一轉(zhuǎn)筒108在其外壁238上具有多個(gè)凸起240。所述凸起240設(shè)置用于嚙合到所述縫隙204中(就像所述第二轉(zhuǎn)筒106的凸起212 —祥)。只要所述凸起240與所述縫隙240處于嚙合之中，那就阻止所述第一轉(zhuǎn)筒108圍繞著所述縱軸線104轉(zhuǎn)動(dòng)。不過(guò)，所述凸起240連同所述第一轉(zhuǎn)筒108能夠沿著所述縱軸線104在所述縫隙204中運(yùn)動(dòng)。所述凸起240具有斜面242，所述斜面242指向與所述第一方向相反的第二方向243并且與構(gòu)造為與所述斜面206及220相一致的結(jié)構(gòu)。按照當(dāng)前的實(shí)施例，所述第二方向243指向所述蓋子118的方向。圖2G示出了所述具有腔室132、136的第三轉(zhuǎn)筒110。所述轉(zhuǎn)筒110具有凸起244，所述凸起244從所述轉(zhuǎn)筒110的外壁246上相應(yīng)地突出。所述凸起244設(shè)置用于插入到所述端部112的槽208中，使得所述轉(zhuǎn)筒110能夠沿縱向方向104在所述槽208中移動(dòng)。但是由此阻止了所述轉(zhuǎn)筒110的圍繞著縱軸線104的轉(zhuǎn)動(dòng)。圖3A-3E示出了多種在圖I的筒100運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的運(yùn)行狀態(tài)，其中示出了ー個(gè)額外的轉(zhuǎn)筒302，但是這在這里并不重要。圖4A-4E分別與圖3A-3E相對(duì)應(yīng)并且圖解了所述斜面206、218、220、242的相對(duì)于彼此的運(yùn)動(dòng)。但是在此要補(bǔ)充地指出，圖3B示出了所述筒 100的ー種運(yùn)行狀態(tài)，該運(yùn)行狀態(tài)先于在圖4B中示出的狀態(tài)。在圖3A-3E中所述殼體102部分透明地示出，以便釋放對(duì)其內(nèi)部的視線。所述執(zhí)行器139、凸起200、縫隙204、斜面206、凸起212、斜面218、220、凸起240以及斜面242在與復(fù)位彈簧114的共同作用中構(gòu)成前面提到的調(diào)節(jié)裝置300，所述調(diào)節(jié)裝置300用于以所定義的方式使所述第一轉(zhuǎn)筒108相對(duì)于其它的轉(zhuǎn)筒106、110圍繞著所述縱軸線104扭轉(zhuǎn)。圖3A和4A不出了第一位置,在所述第一位置中所述第一轉(zhuǎn)筒108的凸起240卩齒合到所述縫隙204中并且由此阻止所述第一轉(zhuǎn)筒108圍繞著所述縱軸線104轉(zhuǎn)動(dòng)。如果現(xiàn)在所述執(zhí)行器139間接或者直接擠壓到所述第二轉(zhuǎn)筒106上，那么所述第二轉(zhuǎn)筒106又借助于所述輪廓216的斜面220克服所述彈簧114的作用擠壓到所述第一轉(zhuǎn)筒108的斜面242上，其中所述彈簧114被壓縮。由此所述第一轉(zhuǎn)筒108如通過(guò)圖4A和4B中的相應(yīng)的箭頭表示的ー樣沿第一方向207運(yùn)動(dòng)。這種運(yùn)動(dòng)一直延續(xù)，直到所述凸起240與所述凸起200脫嚙。在這種第二位置中，如在圖4C中說(shuō)明的ー樣釋放所述第一轉(zhuǎn)筒108的圍繞著縱軸線104的轉(zhuǎn)動(dòng)。由于所述比如相對(duì)于所述縱軸線104分別以45°的角度來(lái)定向的斜面220和242的共同作用，產(chǎn)生ー個(gè)分力，該分力在所述第一轉(zhuǎn)筒108如通過(guò)圖4C中向左指向的箭頭表示的一祥到達(dá)所述第二位置中時(shí)使該第一轉(zhuǎn)筒108自動(dòng)地轉(zhuǎn)動(dòng)。如果現(xiàn)在所述執(zhí)行器139釋放所述第二轉(zhuǎn)筒106，那么所述彈簧114就借助于所述第三轉(zhuǎn)筒110又使所述第一轉(zhuǎn)筒108沿所述第二方向243移動(dòng)。由此所述第二轉(zhuǎn)筒106連同其斜面220同樣又沿方向243運(yùn)動(dòng)，由此所述第一轉(zhuǎn)筒108的斜面242朝所述殼體102的斜面206抵靠并且如在圖4D和4E中示出的ー樣沿著該斜面206在執(zhí)行所述第一轉(zhuǎn)筒108的進(jìn)ー步的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的情況下滑動(dòng)到第三位置中。在所述第三位置中，所述第一轉(zhuǎn)筒108的凸起240又布置在所述殼體102的縫隙204中，從而又阻止所述第一轉(zhuǎn)筒108進(jìn)ー步圍繞著所述縱軸線104轉(zhuǎn)動(dòng)。前面所描述的過(guò)程可以任意地多次重復(fù)，用于以所定義的方式使所述第一轉(zhuǎn)筒108相對(duì)于其它的轉(zhuǎn)筒106和110轉(zhuǎn)動(dòng)。也可以取代所述執(zhí)行器139而ー無(wú)既往地使用離心機(jī)。為此，所述筒100可以具有外部的幾何形狀，從而可以將該筒100裝入到所述離心機(jī)的轉(zhuǎn)子的固定座中尤其裝入到離心機(jī)的振蕩轉(zhuǎn)子或者固定角轉(zhuǎn)子的固定座。在離心分離的過(guò)程中，所述筒100圍繞著在圖I中示意性地示出的旋轉(zhuǎn)點(diǎn)140高速旋轉(zhuǎn)。所述旋轉(zhuǎn)點(diǎn)140在此處于所述縱軸線104上，使得相應(yīng)的離心力142沿著所述縱軸線104作用于所述筒100的每個(gè)組成部分。借助于轉(zhuǎn)速的適當(dāng)?shù)目刂疲?像在使用所述執(zhí)行器139的情況下一祥-可以控制所述筒100內(nèi)部的不同的過(guò)程。也可以進(jìn)一歩作為替代方案取代所述復(fù)位機(jī)構(gòu)114而使用其它的未示出的執(zhí)行
器。 原則上，所述執(zhí)行器139可以以電氣、機(jī)械的方式并且/或者用壓カ來(lái)運(yùn)行。尤其以壓電、靜電、半機(jī)械-手動(dòng)或者電磁的方式運(yùn)行的執(zhí)行器139是合適的?！斑\(yùn)行”在這里是指作用原理，所述執(zhí)行器139利用所述作用原理來(lái)產(chǎn)生用于操縱所述第二轉(zhuǎn)筒106 (或者按實(shí)施方式其它的轉(zhuǎn)筒108、110之一)的操縱力。比如所述執(zhí)行器139可以具有電磁體，該電磁體與布置在所述轉(zhuǎn)筒106、108、110之一中的金屬件共同作用，所述電磁體借助于對(duì)該電磁體的合適的觸發(fā)來(lái)吸引或者排斥所述金屬件，用于由此實(shí)現(xiàn)所述轉(zhuǎn)筒106、108、110的上面所解釋的相對(duì)于彼此的調(diào)節(jié)。借助于所述執(zhí)行器139施加到所述第二轉(zhuǎn)筒106上的壓カ典型地為O. 5-100N。優(yōu)選設(shè)置了一個(gè)合適的未示出的控制裝置，該控制裝置觸發(fā)所述執(zhí)行器139，使得所述轉(zhuǎn)筒106、108、110在所期望的時(shí)間占據(jù)相應(yīng)所期望的相對(duì)于彼此的位置。為此所述控制裝置可以具有定時(shí)器和/或集成的開(kāi)關(guān)電路。按照ー種設(shè)計(jì)方案，所述系統(tǒng)103可以在沒(méi)有所述凸起200、縫隙204、斜面206、凸起212、斜面218、220和復(fù)位彈簧的情況下構(gòu)成。換而言之，所述執(zhí)行器139具有直接與所述第一轉(zhuǎn)筒108相連接的軸。所述執(zhí)行器139而后在借助于所述控制裝置進(jìn)行合適的觸發(fā)的情況下使所述第一轉(zhuǎn)筒108相對(duì)于而后位置固定的其它轉(zhuǎn)筒106、110轉(zhuǎn)動(dòng)，用于使不同的腔室比如腔室120、124彼此進(jìn)行傳導(dǎo)的連接。為了能夠?qū)崿F(xiàn)所述轉(zhuǎn)筒106、108、110的相對(duì)于彼此的合適的運(yùn)動(dòng)(圍繞著所述縱軸線104的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和/或沿著所述縱軸線104沿第一和/或第二方向207、243的運(yùn)動(dòng))，也可以使用兩個(gè)或者更多個(gè)執(zhí)行器139。圖5以剖視圖示意性地示出了按本發(fā)明的另ー種實(shí)施例的系統(tǒng)103。在該實(shí)施例中，轉(zhuǎn)接件形式的蓋子118構(gòu)造用于支撐所述執(zhí)行器139。所述執(zhí)行器139穿過(guò)所述轉(zhuǎn)接件118來(lái)延伸并且由此直接作用在所述第二轉(zhuǎn)筒106上，用于使其沿所述第一方向207也就是在圖5中向下運(yùn)動(dòng)。比如所述執(zhí)行器139為此可以具有執(zhí)行機(jī)構(gòu)尤其連桿，這根連桿朝所述轉(zhuǎn)筒106擠壓。可以如上面所描述的一祥借助于所述復(fù)位機(jī)構(gòu)114進(jìn)行復(fù)位。作為替代方案，所述執(zhí)行器139比如所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以固定地與所述第二轉(zhuǎn)筒106相連接。由此所述轉(zhuǎn)筒106可以借助于所述執(zhí)行器139沿著所述縱向方向104快速地來(lái)回運(yùn)動(dòng)，由此可以設(shè)置用于將所述腔室120、122之一中的成分混合的混合室。如果將所述來(lái)回運(yùn)動(dòng)的幅度選擇得足夠小，那么這種運(yùn)動(dòng)可以在沒(méi)有所述轉(zhuǎn)筒106、108、110的相對(duì)于彼此的扭轉(zhuǎn)的情況下進(jìn)行，也就是說(shuō)沒(méi)有觸發(fā)“圓珠筆機(jī)構(gòu)”。所述壓カ裝置101擁有這樣的功能，即向至少ー種成分500尤其ー種液體比如試劑加載壓差，用于使其比如從所述腔室120轉(zhuǎn)移到所述腔室124中。為此，首先將所述腔室120、124彼此對(duì)置地布置(如上面所描述的一祥借助于所述第一轉(zhuǎn)筒108的轉(zhuǎn)動(dòng))并且此后使其氣密地彼此相連接。此外，所述第二轉(zhuǎn)筒106相對(duì)于所述轉(zhuǎn)接件118密封，使得所述轉(zhuǎn)接件118中的相應(yīng)的導(dǎo)引壓カ的通道氣密地與所述腔室120相連接。所述壓カ裝置101而后比如將高于外界壓カ的壓カ加載到所述腔室120的轉(zhuǎn)接件側(cè)的端部502上。所述腔室124比如朝周?chē)艢猓沟盟鰤亥珜⑺龀煞滞埔频剿銮皇?24中。作為替代方案，所述腔室124又可以與所述第一轉(zhuǎn)筒108和/或第三轉(zhuǎn)筒110中的其它的腔室126、132、136(參見(jiàn)圖I)進(jìn)行傳導(dǎo)的連接，其中僅僅對(duì)最后ー個(gè)腔室136排氣，使得所述壓カ將所述成分500或者所述成分500與其它成分的混合物或者僅僅將所述成分500的一個(gè)組成部分推移穿過(guò)所述腔室124、132、136。所述壓カ裝置101典型地產(chǎn)生O. 01_2bar的壓力。作為替代方案，所述壓カ裝置101也可以設(shè)置用于借助于真空的產(chǎn)生來(lái)提供壓差。所述壓カ裝置101比如構(gòu)造為泵。比如它可以是手控的泵或者以電氣方式運(yùn)行的
栗。 作為替代方案，所述壓カ裝置101可以構(gòu)造為蓄壓器。所述蓄壓器101比如可以構(gòu)造為彈簧蓄能器，所述彈簧蓄能器在ー開(kāi)始包含所述成分500本身并且尤其通過(guò)閥的操縱來(lái)將所述成分500通過(guò)腔室120輸送到腔室124中。此外存在著這樣的可能性，即所述壓カ裝置101將流體的輔助介質(zhì)儲(chǔ)存在壓カ之下。作為輔助介質(zhì)尤其考慮被壓縮的空氣。如果空氣膨脹，那么它就如上面所描述的一祥將所述成分500尤其液體從所述腔室120推移到腔室124中或者說(shuō)使其穿過(guò)大量的腔室。所述壓カ裝置101尤其設(shè)置在所述筒100的外部并且比如借助于壓カ連接管路504與所述筒100尤其轉(zhuǎn)接件118相連接。作為替代方案，所述尤其構(gòu)造為壓縮氣體儲(chǔ)罐的形式的壓カ裝置101也可以集成到所述筒100中尤其集成到所述腔室120、122、124、126、132、136 之一中。圖6以剖視圖示意性地示出了按本發(fā)明的另ー種實(shí)施例的系統(tǒng)103。按圖6的實(shí)施例與按圖5的實(shí)施例的區(qū)別在于，所述執(zhí)行器139在所述轉(zhuǎn)接件118上安置在外側(cè)面上，也就是說(shuō)所述執(zhí)行器139在這種情況下沒(méi)有穿過(guò)所述轉(zhuǎn)接件118。其實(shí)是所述執(zhí)行器139間接地并且更確切地說(shuō)比如借助于柔性的膜片來(lái)作用于所述第二轉(zhuǎn)筒106，用于沿第一方向207對(duì)其進(jìn)行操縱。尤其所述轉(zhuǎn)接件118的較薄的區(qū)段600構(gòu)成所述膜片，其中所述執(zhí)行器139的執(zhí)行機(jī)構(gòu)602使這個(gè)較薄的區(qū)段600發(fā)生彈性變形。圖7以剖視圖示意性地示出了按本發(fā)明的另ー種實(shí)施例的系統(tǒng)103。按圖7的實(shí)施例與按圖5的實(shí)施例的區(qū)別在于，所述第二轉(zhuǎn)筒106的相應(yīng)的腔室120、122借助于相應(yīng)所分配的壓カ連接管路504與相應(yīng)的壓力裝置101相連接。由此可以個(gè)別地控制加載在所述腔室120、122上的壓力。在一種實(shí)施方式中，所述轉(zhuǎn)接件118擁有插接裝置(未示出)，由此比如接觸所述殼體102、第二轉(zhuǎn)筒106和/或腔室120、122并對(duì)其進(jìn)行密封。所述插接裝置可以具有軸頸(未示出)，所述軸頸從上面嚙合到所述轉(zhuǎn)筒106腔室120、122或者其它的開(kāi)口中并且氣密地將其封閉。所述軸頸也可以在插接在一起時(shí)將比如前面封閉的腔室120、122或者其它的開(kāi)ロ打開(kāi)，尤其刺穿覆蓋膜。在相應(yīng)的軸頸本身中，又可以伸展著一條與壓カ連接管路504相連接的通道，該通道匯入到所配屬的腔室120、122中。圖8以剖視圖示意性地示出了按本發(fā)明的另ー種實(shí)施例的系統(tǒng)103。按圖8的實(shí)施例與按圖7的實(shí)施例的區(qū)別在于，所述第二轉(zhuǎn)筒106中的相應(yīng)的腔室120、122借助于閥700與一條唯一的壓カ連接管路504相連接。所述閥700可以集成到所述轉(zhuǎn)接件118中。此外,借助于圖8示范性地示出，在所述內(nèi)側(cè)面800上(也就是在朝向所述殼體102的內(nèi)部空間)可以設(shè)置一根或者多根頂針802。在借助于所述壓カ裝置101進(jìn)行壓カ加載之前，所述執(zhí)行器139首先沿所述第二方向243來(lái)操縱所述第二轉(zhuǎn)筒106，用于由此穿破將相應(yīng)的腔室120、122封閉的比如由鋁制成的覆蓋膜(未示出)。在所述穿破的步驟之前，使所述轉(zhuǎn)筒106、108、110如上面所解釋的ー樣相對(duì)于彼此傾斜地扭轉(zhuǎn)。作為替代方案，所述頂針802也可以設(shè)置為能夠移出來(lái)的結(jié)構(gòu)。由此而后可以在 不依賴于通過(guò)所述執(zhí)行器139來(lái)操縱的情況下穿破相應(yīng)的覆蓋膜。此外，存在著用壓カ運(yùn)行所述執(zhí)行器139的可能性，為此所述執(zhí)行器139與所述壓力裝置101進(jìn)行了壓カ傳導(dǎo)的連接(未示出)并且由此由該壓カ裝置101來(lái)驅(qū)動(dòng)。在最簡(jiǎn)單的情況下，所述轉(zhuǎn)接件118和第二轉(zhuǎn)筒106彼此形成一個(gè)腔室(未示出)，該腔室由所述壓カ裝置101來(lái)加載壓カ并且由此形成所述執(zhí)行器139。此外，所述執(zhí)行器139可以設(shè)置為波紋管的形式，該波紋管設(shè)置在所述轉(zhuǎn)接件118與所述第二轉(zhuǎn)筒106之間。所述執(zhí)行器139也可以設(shè)置在其它位置上，比如設(shè)置在所述第一轉(zhuǎn)筒108與所述第二或者第三轉(zhuǎn)筒106、110之間。在最簡(jiǎn)單的情況下，也可以省去所述執(zhí)行器139，其中而后所述轉(zhuǎn)筒106、108、110的相對(duì)于彼此的轉(zhuǎn)動(dòng)手動(dòng)進(jìn)行，尤其通過(guò)所述圓珠筆機(jī)構(gòu)的觸發(fā)來(lái)進(jìn)行。未示出的控制單元對(duì)所述執(zhí)行器139和所述壓カ裝置101的相互作用進(jìn)行調(diào)節(jié)，其中所述執(zhí)行器139預(yù)先給定所述轉(zhuǎn)筒106、108、110的空間的定位，并且所述壓カ裝置101控制著用于對(duì)所述成分500 (或者多種成分)進(jìn)行控制的壓力。此外，可以如此設(shè)計(jì)所述轉(zhuǎn)筒106、108、110或者說(shuō)所述腔室120、122、124、132、136，從而可以集成其它的過(guò)程步驟和結(jié)構(gòu)，比如用于傳遞并且連接液體的沉積結(jié)構(gòu)、混合結(jié)構(gòu)、通道或者虹吸結(jié)構(gòu)。所述殼體102和所述轉(zhuǎn)筒106、108、110可以由相同或者不同的聚合物制成。一種或者幾種聚合物尤其是熱塑性塑料、弾性體或者熱塑性的弾性體。比如環(huán)烯烴聚合物(C0P)、環(huán)烯烴共聚物(C0C)、聚碳酸酯(PC)、聚酰胺(PA)、聚氨酯(PU)、聚丙烯(PP)、聚對(duì)苯ニ甲酸こニ醇酯(PET)或者聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。一個(gè)或者兩個(gè)轉(zhuǎn)筒106、110可以與所述殼體102構(gòu)成一體的結(jié)構(gòu)。盡管在此借助于優(yōu)選的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明絕不局限于此，而是能夠以多種多樣的方式加以改動(dòng)。尤其要指出，在此為所述按本發(fā)明的系統(tǒng)所描述的設(shè)計(jì)方案和實(shí)施例能夠相應(yīng)地運(yùn)用到所述按本發(fā)明的方法上，并且反之亦然。此外要指出，“一”在此不排除大量數(shù)目的情況。
權(quán)利要求
1.微流體的系統(tǒng)(103)，具有 筒(100)，該筒(100)擁有第一轉(zhuǎn)筒(108)和調(diào)節(jié)裝置(300)，其中所述第一轉(zhuǎn)筒(108)具有第一腔室(124)并且所述調(diào)節(jié)裝置(300)設(shè)置用于使所述第一轉(zhuǎn)筒(108)圍繞著其中軸線(104)轉(zhuǎn)動(dòng)，以便由此使所述第一腔室(124)與第二腔室(120、122、132、136)進(jìn)行液體、氣體和/或顆粒傳導(dǎo)的連接，以及 壓力裝置(101 )，該壓力裝置(101)向至少一種成分(500)加載壓差，以便使所述成分由此在所述第一腔室(124)與所述第二腔室(120、122、132、136)之間轉(zhuǎn)移。
2.按權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中所述壓力裝置(101)構(gòu)造為泵和/或蓄壓器，其中所述泵和/或蓄壓器優(yōu)選借助于壓力連接管路(504)與所述筒(100)相連接或者集成到所述筒(100)中。
3.按權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述蓄壓器(101)將所述成分(500)本身儲(chǔ)存在壓力下并且輸送給所述第一腔室(124)或者第二腔室(120、122、132、136)或者將流體的輔助介質(zhì)儲(chǔ)存在壓力下，所述流體的輔助介質(zhì)則將所述至少一種成分(500)置于壓力之下。
4.按權(quán)利要求2或3所述的系統(tǒng)，其中所述筒(100)具有殼體(102)，該殼體(102)在其一個(gè)端部上借助于轉(zhuǎn)接件(118)來(lái)封閉，其中所述轉(zhuǎn)接件(118)具有壓力連接管路(504 )。
5.按前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述調(diào)節(jié)裝置(300)包括以電氣、機(jī)械的方式并且/或者用壓力運(yùn)行的執(zhí)行器(139)，該執(zhí)行器使所述第一轉(zhuǎn)筒(108)轉(zhuǎn)動(dòng)并且/或者沿著所述中軸線(104)運(yùn)動(dòng)。
6.按權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中所述執(zhí)行器(139)具有軸，該軸直接或者間接地與所述第一轉(zhuǎn)筒(108)相連接，以便使其轉(zhuǎn)動(dòng)。
7.按權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中所述調(diào)節(jié)裝置(300)包括第一斜面(220)，該第一斜面(220)與所述第一轉(zhuǎn)筒(108)的第二斜面(242)共同作用，以便將所述第一轉(zhuǎn)筒(108)從第一位置沿著所述中軸線(104)置于第二位置中，其中在所述第一位置中所述第一轉(zhuǎn)筒(108)與所述筒(100)的殼體(102)沿圍繞著所述中軸線(104)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向形狀配合連接地處于嚙合之中，并且其中在所述第二位置中取消所述形狀配合連接且所述第一轉(zhuǎn)筒(108)由于復(fù)位機(jī)構(gòu)(114)或者其它執(zhí)行器的作用而圍繞著所述中軸線(104)轉(zhuǎn)動(dòng)。
8.按權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述執(zhí)行器(139)操縱用于與所述第二斜面(242)共同作用的第一斜面(220)。
9.按前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中關(guān)于所述中軸線(104)在所述第一轉(zhuǎn)筒(108)的前面和/或后面布置了第二轉(zhuǎn)筒(106)和/或第三轉(zhuǎn)筒(110)，其中所述執(zhí)行器(139)為了使所述第一轉(zhuǎn)筒(108)轉(zhuǎn)動(dòng)而操縱所述第二轉(zhuǎn)筒(106)和/或第三轉(zhuǎn)筒(110)。
10.按權(quán)利要求5-9中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng),其中所述筒(100)具有殼體(102),該殼體(102)在其一個(gè)端部上借助于轉(zhuǎn)接件(118)來(lái)封閉，其中所述執(zhí)行器(139)固定在所述轉(zhuǎn)接件(118)上。
11.按權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述轉(zhuǎn)接件(118)具有柔性的膜片(600)，該膜片能夠在其一側(cè)上借助于所述執(zhí)行器(139)來(lái)操縱并且在其另一側(cè)上作用于所述第一轉(zhuǎn)筒(108)、第二轉(zhuǎn)筒(106)和/或第三轉(zhuǎn)筒(110)。
12.按前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述第二腔室(120、122、132、136)關(guān)于所述中軸線(104)布置在所述第一轉(zhuǎn)筒(108)的前面或者后面并且構(gòu)造在所述第二或第三轉(zhuǎn)筒(106、110)中。
13.按前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中除了所述第一腔室(124)和第二腔室(120)之外設(shè)置了至少一個(gè)另外的腔室(122)，所述至少一個(gè)另外的腔室(122)能夠借助于所述壓力裝置(101)來(lái)加載彼此各不相同的壓力，其中優(yōu)選相應(yīng)地所述第二腔室(120)和所述至少一個(gè)另外的腔室(120、122)借助于所述轉(zhuǎn)接件(118)中的相應(yīng)的壓力連接管路(504)與所述壓力裝置(101)相連接或者所述第二腔室(120)和所述至少一個(gè)另外的腔室(122)借助于所述轉(zhuǎn)接件(118)中的唯一的壓力連接管路(504)與所述壓力裝置(101)相連接，其中進(jìn)一步優(yōu)選相應(yīng)地所述第二腔室(120)和所述至少一個(gè)另外的腔室(122)借助于相應(yīng)的閥(700)與所述唯一的壓力連接管路(504)相連接。
14.按權(quán)利要求5-13中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述壓力裝置(101)驅(qū)動(dòng)所述執(zhí)行器(139)。
15.用于運(yùn)行微流體的系統(tǒng)(103)尤其按前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)(103)的方法，該方法具有以下步驟使包括第一腔室(124)的第一轉(zhuǎn)筒(108)圍繞著其中軸線(104)轉(zhuǎn)動(dòng)，以便由此使所述第一腔室(124)與第二腔室(120、122、132、136)進(jìn)行液體、氣體和/或顆粒傳導(dǎo)的連接，并且向至少一種成分(500)加載壓差，以便使所述成分由此在所述第一腔室(124)與第二腔室(120、122、132、136)之間轉(zhuǎn)移。
全文摘要
本發(fā)明涉及微流體的系統(tǒng)以及用于運(yùn)行這樣的系統(tǒng)的方法。微流體的系統(tǒng)(103)具有筒(100)以及壓力裝置(101)，其中所述筒(100)設(shè)有第一轉(zhuǎn)筒(108)及調(diào)節(jié)裝置(300)，其中所述第一轉(zhuǎn)筒(108)具有第一腔室(124)并且所述調(diào)節(jié)裝置(300)設(shè)置用于使所述第一轉(zhuǎn)筒(108)圍繞著其中軸線(104)轉(zhuǎn)動(dòng)，用于由此使所述第一腔室(124)與第二腔室(120、122、132、136)進(jìn)行傳導(dǎo)的連接，并且其中所述壓力裝置(101)向至少一種成分(500)加載壓差，用于使所述成分由此在所述第一腔室(124)與所述第二腔室(120、122、132、136)之間轉(zhuǎn)移。
文檔編號(hào)B01L3/00GK102814203SQ20121018406
公開(kāi)日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月7日
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