专利名称：粉碎团块，特别是通过容器中的活塞运动破碎微粒的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于粉碎在悬浮体中存在的颗粒结块的装置。
背景技术：
悬浮体被用于各种技术领域，且特别是用于化学领域中。因此例如微粒悬浮体，即所谓的珠粒在医疗诊断领域中被用于分析目的，其中捕获的分子例如脱氧核糖核酸(DNA)在所述微粒悬浮体表面上被固定住，所述捕获的分子与可通过测试系统检测出的待检测样品的某些分析物相结合。然而，在悬浮体的这些诊断和分析应用以及其他应用领域中，问题在于分散在相应的液体中的固体微粒形成团块。这种情况特别是通过微粒间存在的静电力和范德华力的相互作用而产生的。该团块的存在可损害悬浮体在相应应用中的最优化利用。
旨在对抗团块形成和粉碎已存在的团块装置和方法是已公知的。其中传统混合装置例如搅拌器被用于这一目的。因为存在抵抗微粒间吸引力的搅拌运动，所以搅拌所述悬浮体在所述微粒的团块上施加力。特别是搅拌运动产生剪切流，而该剪切流又产生作用在所述团块且减小所述团块尺寸的剪切力。
先前已公知的装置和方法的缺点在于这些装置和方法在某些应用中不能将悬浮体中的团块粉碎至足够程度。使用已公知的搅拌装置，要么不得不等待非常长的搅拌时间，要么必须使用非常高的搅拌速度。特别是由于时间效率低且专用于可与所述颗粒结合的应用中的试剂在搅拌过程中可与所述微粒分离，所以在某些应用中以上两种情况都是不利的。
从在1990年9月19-22日在日本京都举办的第二届颗粒技术世界年会的会议论文集中由K.Higashitani所撰写“应用化学可分散性”(“Dispersibility of Applied Chemistry”)一文中可知可利用具有流动加速度的拉伸流动和纵向流动粉碎团块。由拉伸流动所导致的作用在所述团块上的流体动力显著改善了团块的粉碎。为了产生拉伸流动，悬浮体例如应通过开口，即在悬浮体流动通路中的收敛通道。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种相对于现有技术改进的装置，所述装置可被用于更加有效地减小悬浮体中的团块的尺寸。
根据本发明的用于粉碎悬浮体中颗粒团块的装置包括用于容纳所述悬浮体的容器和至少一个优选以活塞形式存在的流体移动装置，为使所述悬浮体在所述容器中的中空空间布置的两个空间区域之间移动，所述流体移动装置可在容器内进行移动，所述两个空间区域通过至少一条限定收敛通道的悬浮体流动通路连接在一起。
由于活塞移动导致的悬浮体的移动造成当悬浮体流过所述收敛通道时强烈加速。在该过程中，在K.Higashitani所写文章中提到的所述流体张力和拉伸力作用在悬浮体中的团块上。这样导致有效粉碎团块，此外使悬浮体充分混合。根据本发明所述的装置使最小可能的团块在所述悬浮体中在相对较短的时间内达到所谓的稳定状态。此后，不再可能在合理的努力的条件下进一步显著减小所述团块的尺寸。
根据本发明的优选实施例，所述流体移动装置为活塞，所述活塞在所述空间区域之间形成边界，所述活塞可以在包括所述两个空间区域的圆筒内腔中轴向向后和向前移动，其中当活塞在所述圆筒内腔中向后和向前移动时，所述活塞可交替地将所述被保持的悬浮体从一个空间区域通过所述收敛通道移动进入另一个空间区域中。可以简单的方式实现和操作根据本发明所述的装置的这样一种实施例。因此，限定了收敛通道的所述流动通路例如可由轴向通过所述活塞的孔形成。然后，当所述活塞在所述圆筒内腔中移动时，从所述空间区域移动出的变小的悬浮体可流动通过在所述活塞中的轴向孔进入到扩大的空间区域中，以在所述收敛通道区域中产生高流速和使所述团块破裂的所述高速流动。同样在所述悬浮体中由此引起的紊流确保颗粒在所述液体中快速传输，并由此使悬浮体良好混合或均质化。所述活塞的往复运动使所述悬浮体在所述两个空间区域之间向后和向前移动，在该过程中，由于在所述粉碎装置的工作过程中所述圆筒内腔朝向外侧是基本上封闭的，因此所述悬浮体每次必定流经所述收敛通道。
结果是，在相对较短的时间后原先存在的较大的团块被尽可能地粉碎并被完全混合。随后从所述圆筒内腔或者从所述容器上通过如打开的并设置用于预期用途的阀除去以这种方式制备出的悬浮体。
根据本发明所述的一个实施例，少量悬浮体通过非常小的开口从所述容器中被排放，且相应量的待进行处理的悬浮体通过另一个小开口在每一次活塞冲程中被引入到所述容器中。
当然，多个较小的轴向孔等可被设置在所述活塞中，其可形成用于所述移动的悬浮体的流动通路。
根据另一个实施例，限定了收敛通道的所述流动通路由在所述活塞的周向壁和所述圆筒内腔壁之间的环形间隙形成。在这种情况下，由于所述活塞不受所述圆筒内腔的周向壁的引导，因此合理的是以轴向方式在向外引出的活塞杆上可移动地引导所述活塞。
根据另一个实施例，限定了收敛通道的所述流动通路由在所述活塞的周向壁中的至少一个径向凹进部形成。
根据本发明所述的另一个实施例提出所述两个空间区域通过流体管线被连接在一起，所述流体管线形成流出所述圆筒内腔的所述悬浮体的流动通路。在这种情况下，所述活塞可基本上密封地分隔开所述两个空间区域，使得所述被移动的悬浮体仅能从一个空间区域经过外部流体管线流入另一个空间区域中。
根据本发明所述的一个实施例，可手动操作所述活塞。在根据本发明所述的另一个实施例中，设置驱动马达用于往复移动所述活塞。
根据本发明所述的优选实施例，用于粉碎团块的所述装置被整合到一个用于对分子，特别是对生物分子进行化学分析的自动分析系统中。在这种情况下，所述悬浮体的固体相优选包括珠粒，即带有固定于其上的捕获分子的微粒，所述捕获的分子与待检测样品的特定分析物相结合，所述分析物被加入到所述悬浮体例如生命体的体液中，其中这种结合可使用所述分析系统的技术测定装置例如光谱分析装置检测出来。
在这种意义上，根据本发明所述的装置非常适于减小附着有医疗诊断试剂的微粒(珠粒)团块的尺寸。由于最大可能地避免形成团块而使暴露于所述样品材料中的珠粒的可结合表面减少，因此在这种医疗诊断应用中对悬浮体具有特别高的要求。
以下结合附图对本发明的实施例进行描述，其中
图1a和1b示出了在所述装置的工作过程中的根据本发明的一个实施例的两幅瞬态侧视示意图；图2a是根据本发明的装置的第二实施例的侧视示意图；图2b示出了从下面观察的图2a所示装置中的活塞的视图；图3a是第三实施例的侧视示意图；图3b示出了图3a所示装置中的活塞的视图；和图4是根据本发明的第四实施例的侧视示意图。
具体实施例方式
如图1a和1b所示的用于粉碎悬浮体中颗粒团块的装置具有圆筒容器2，活塞6位于所述圆筒容器的圆筒内腔4中，使得所述活塞能够以往复的方式进行运动。所述活塞6具有活塞杆10，所述活塞杆被密封地引导通过所述圆筒容器2的上部前端8，其中可手动操作活塞，使所述活塞6在圆筒内腔4中作往复轴向移动。在如图1a和1b所示的实施例的变型中，为使活塞6产生冲程运动，驱动马达例如电机可与所述活塞杆驱动连接。
图1a和1b中基本上径向居中的活塞6的直径略小于圆筒内腔4的内径，使得在活塞周部和圆筒内腔4的内周面之间存在一个小的环形间隙12。该环形间隙12是限定了保持在所述圆筒内腔4内的悬浮体14的收敛通道的流动通路。因此，悬浮体14可流动通过在由活塞6分开的圆筒内腔4的两个空间区域16和18之间的该环形间隙12。
图1a示出了活塞6向下移动的瞬态图。在该过程中，活塞6将悬浮体从空间区域18排出通过环形间隙12进入到空间区域16中。施加在所述活塞6上的驱动力的大小使得所述悬浮流体以高流速通过该收敛通道12，该悬浮流在快进入所述收敛通道12前时明显被加速。该明显被加速的拉伸流动在可能在该区域中存在的悬浮体中的团块上施加拉伸力，由此破碎所述团块。
如在简化了的流动行为的定性图示中所画出的流向20所示，当所述悬浮体进入到扩大的空间区域16中时，其高流速会产生紊流。其具有混合效果并且有助于所述悬浮体的均质化。
图1b示出了活塞6向上移动的瞬态图，在该过程中，悬浮体14从当前正在缩小的空间区域16通过该环形间隙12移动进入到正在扩大的空间区域18中。在进入并且通过该环形间隙12之后，可能存在于所述悬浮体中的团块在加速拉伸流动中受到前述拉伸力。
在所述活塞6进行过适当次轴向往复运动后一旦所述悬浮体14最终充分分散开，为进一步应用所述悬浮体，位于引出管线中的止回阀22可被打开。
参考标号24表示在引流至所述圆筒2的管线中的止回阀。在该止回阀24被打开后，由此新的悬浮体可流入圆筒内腔4，用于在根据本发明所述的装置中进行处理。
为了说明在相关图中所示的本发明的其他实施例，使用相同的参考标记标注与所述第一实施例中的功能性和/或结构性元件相对应的元件。
如图2a和图3a所示的本发明的第二实施例与所述第一实施例的区别仅在于在第二实施例中的所述活塞6具有更大的直径D，使得在其进行轴向往复运动过程中，所述活塞滑动地被直接引导在所述圆筒内腔4的内壁上。然而，特别是如图2b所示，所述活塞6具有径向和轴向通槽12，在所述悬浮体受力在所述活塞6往复运动的作用下向后和向前在空间区域16和18之间流动时，所述径向和轴向通槽与所述圆筒内腔4的内壁一同形成变窄的所述悬浮体的流动通路。
如图3a和图3b所示的第三实施例也是已结合图1a和图1b进行说明的所述第一实施例的变型。在该第三实施例中，所述活塞6的周向壁滑动地被引导贴靠在所述圆筒内腔4的内壁上。当所述悬浮体在所述两个空间区域16和18之间流动时，所述活塞6中的轴向通孔12用作悬浮体的流动通路。在图3b所示的实例中示出了四个通孔12。当然，取决于具体应用，还可以存在更少的通孔。
如图4所示的第四实施例具有活塞6，所述活塞基本上密封地将所述两个空间区域16和18相互分隔开。连接所述圆筒内腔4中的所述空间区域16和18的外部流体管线12被设置为具有收敛通道或较大流阻的流动通路。
权利要求
1.用于粉碎悬浮体中颗粒团块的装置，包括用于容纳所述悬浮体的容器(2)；和至少一个流体移动装置，为使所述悬浮体在所述容器(2)中的中空空间布置(4)的两个空间区域(16，18)之间移动，所述流体移动装置可在容器(2)内进行移动，所述两个空间区域(16，18)通过至少一条限定收敛通道的悬浮体流动通路(12)连接在一起。
2.根据权利要求1所述的用于粉碎团块的装置，其中所述流体移动装置(6)为活塞(6)，所述活塞在所述空间区域(16，18)之间形成边界，所述活塞可以在包括所述两个空间区域(16，18)的圆筒内腔(4)中轴向向后和向前移动，其中当活塞在所述圆筒内腔中向后和向前移动时，所述活塞(6)可交替地将所述被保持的悬浮体从一个空间区域(16，18)通过所述收敛通道(12)移动进入另一个空间区域(16，18)中。
3.根据权利要求2所述的用于粉碎团块的装置，其中限定了所述收敛通道(在图3a和3b中标号为12)的所述流动通路由通过所述活塞(6)的孔，特别是轴向通孔(图3a，3b)形成。
4.根据权利要求2所述的用于粉碎团块的装置，其中限定了收敛通道(12)的所述流动通路由在所述活塞的周向壁和所述圆筒内腔壁之间的间隙(12)形成。
5.根据权利要求4所述的用于粉碎团块的装置，其中所述间隙是围绕所述活塞周向壁的环形间隙(在图1a和1b中标号为12)。
6.根据权利要求4所述的用于粉碎团块的装置，其中所述间隙由在所述活塞的周向壁中的径向凹进部(在图2a和2b中标号为12)形成。
7.根据权利要求2所述的用于粉碎团块的装置，其中所述两个空间区域(16，18)通过流体管线(在图4中标号为12)被连接在一起，所述流体管线形成流出所述圆筒内腔(4)的所述悬浮体的流动通路。
8.根据前述权利要求中任一项所述的用于粉碎团块的装置，其特征在于用于使所述流体移动装置进行往复运动的驱动马达。
9.根据前述权利要求中任一项所述的用于粉碎团块的装置，其中所述流体移动装置(6)可手动在所述容器(2)中作往复移动。
10.根据前述权利要求中任一项所述的用于粉碎团块的装置，其中所述用于粉碎团块的装置被整合到一个用于对分子，特别是对生物分子进行化学分析的自动分析系统中。
全文摘要
文中对用于粉碎悬浮体中颗粒团块的装置进行了描述。所述装置具有用于容纳所述悬浮体的容器(2)和至少一个活塞(6)，为使所述悬浮体在所述容器(2)中的圆筒内腔(4)的两个空间区域(16，18)之间移动，所述活塞可在容器(2)内特别是以往复的方式进行移动，所述两个空间区域(16，18)通过至少一条限定收敛通道的悬浮体流动通路(12)连接在一起。
文档编号G01N1/10GK1621155SQ20041009539
公开日2005年6月1日 申请日期2004年11月24日 优先权日2003年11月24日
发明者H·利恩哈特, F·杜尔斯特, O·埃尔顿克, L·特伦蒂夫, R·劳布 申请人:霍夫曼-拉罗奇有限公司