Titel

VORRICHTUNG ZUM DURCHFUHREN EINES ZENTRIFUGIERPROZESSES ,

BEHÄLTNISEINRICHTUNG UND VERFAHREN Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Durchführen eines Zentrifugierprozesses, eine Behältniseinrichtung und ein Verfahren zum Durchführen eines Zentrifugierprozesses.

Stand der Technik Die Aufreinigung biologischer Proben, wie gegebenenfalls für eine DNA-Analyse erforderlich, wird durch zahlreiche händische Schritte im Labor vorgenommen. Dabei sind neben dem Umgang mit vielen unterschiedlichen Reagenzien eine große Anzahl von manuellen Verfahrensschritten wie beispielsweise Pipettieren, Filtern, Reinigen und Auflösen in Lösungsmittel erforderlich.

Die WO 2008 014 1 17 A2 beschreibt ein System zur Identifikation von Gefäßen in Geräten für automatisierte Laboranalysen durch eine Funkfrequenzidentifikation.

Die EP 2 080 556 A1 beschreibt eine Laborvorrichtung zum Verarbeiten von Proben, ein entsprechendes Reagenzglasgestell und eine entsprechende Halterungsanordnung.

Die WO 2008 028 028 A2 beschreibt einen Probensammelbehälter mit einem Etikett, das sich auf dem Probensammelbehälter befindet, wobei das Etikett zwei Strichcodes umfasst, wobei die gesamte Information, die im ersten Strichcode codiert ist, mit der gesamten Information, die im zweiten Strichcode codiert ist, identisch ist.

Offenbarung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung schafft gemäß einem Aspekt eine Vorrichtung zum

Durchführen eines Zentrifugierprozesses mit: mindestens einer Behältniseinrichtung, welche mindestens ein Stoffreservoir zum Vorhalten mindestens eines chemischen Stoffes und eine Datenspeichereinrichtung zum Abspeichern von Prozessdaten des Zentrifugierprozesses aufweist; einer Ausleseeinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, die Prozessdaten aus der Datenspeichereinrichtung auszulesen und an eine Steuerungseinrichtung zu übermitteln; und der Steuerungseinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, in Abhängigkeit der übermittelten Prozessdaten den Zentrifugierprozess mit dem mindestens einen chemischen Stoff unter Verwendung einer die Behältniseinrichtung aufnehmenden Zentrifugeneinrichtung durchzuführen.

Ferner schafft die vorliegende Erfindung eine Behältniseinrichtung zum Durchführen eines Zentrifugierprozesses, wobei die Behältniseinrichtung mindestens ein Stoffreservoir zum Vorhalten mindestens eines chemischen Stoffes und eine Datenspeichereinrichtung zum Abspeichern von Prozessdaten des Zentrifugierprozesses aufweist.

Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Durchführen eines Zentrifugierprozesses mit den Schritten: Abspeichern von

Prozessdaten des Zentrifugierprozesses in einer Datenspeichereinrichtung einer

Behältniseinrichtung, welche mindestens ein Stoff reservoir zum Vorhalten mindestens eines chemischen Stoffes aufweist; Auslesen der Prozessdaten aus der

Datenspeichereinrichtung und Übermitteln der Prozessdaten an eine

Steuerungseinrichtung; und Durchführen des Zentrifugierprozesses in Abhängigkeit der übermittelten Prozessdaten mit dem mindestens einen chemischen Stoff in der

Behältniseinrichtung unter Verwendung einer Zentrifugeneinrichtung.

Vorteile der Erfindung

Eine Idee der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kombination der Behältniseinrichtung, d.h. eines Tube-Kits, umfassend einen mikrofluidischen Prozessor und die zugehörigen Reagenzien mit den zugehörigen Prozessdaten bereitzustellen. Dies erfolgt durch eine Verwendung eines 2-dimensionalen Barcodes oder eines RFID-Chips zur Speicherung aller nötigen Informationen über das Ablaufprogramm des Zentrifugierprozesses auf der Behältniseinrichtung.

Wesentlicher Vorteil ist dabei eine einfache, schnelle und fehlerfreie Übertragung des entsprechenden Ablaufprogramms des Zentrifugierprozesses auf die den

Zentrifugierprozess anschließend durchführende Zentrifugeneinrichtung. Weitere Vorteile sind dadurch gegeben, dass Änderungen und Weiterentwicklungen als digital codierte Information in einer nicht offensichtlich für jede Person lesbaren Form mitgegeben werden. Durch das programmgesteuerte, automatische Verfahren reduziert sich die Fehleranfälligkeit der Vorrichtung durch manuelle Bedienungsfehler. Gemäß einer Ausführungsform der Vorrichtung weist die Zentrifugeneinrichtung eine Temperaturkontrolleinrichtung zur Regelung einer Prozesstemperatur des

Zentrifugierprozesses auf.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung ist die Datenspeichereinrichtung als ein Hinweisschild ausgebildet, wobei die Prozessdaten auf dem Hinweisschild als ein Datencode aufgedruckt sind. Zur Qualitätssicherung kann vorteilhafterweise ein

Verfallsdatum im Code mit untergebracht sein und somit ein Starten des Ablaufs verhindert werden, sobald der einwandfreie Zustand vorgelagerter Reagenzien nicht mehr garantiert werden kann.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung ist die Ausleseeinrichtung als eine optische Kamera ausgebildet.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung ist die Datenspeichereinrichtung als ein RFID-Transponder ausgebildet, wobei die Prozessdaten in dem RFID- Transponder abgespeichert sind.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung ist die Ausleseeinrichtung als ein RFI D-Lesegerät ausgebildet.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung weist der Zentrifugierprozess einen oder mehrere Prozessschritte auf.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung umfassen die Prozessdaten Daten zu dem mindestens einen chemischen Stoff und/oder zu einer Zeitdauer und/oder zu einer Drehzahl der Zentrifugeneinrichtung und/oder zu Parametern eines zeitlichen Verlaufs einer Drehzahländerung der Zentrifugeneinrichtung und/oder zu einer von der Temperaturkontrolleinrichtung einzustellenden Prozesstemperatur für den einen oder die mehreren Prozessschritte.

Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen. Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die beschriebenen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte

Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung.

Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht

notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Durchführen eines

Zentrifugierprozesses gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Durchführen eines

Zentrifugierprozesses gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; und

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Flussdiagramms eines Verfahrens zum Durchführen eines Zentrifugierprozesses gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Die Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Durchführen eines Zentrifugierprozesses gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

Eine Vorrichtung 100 zum Durchführen eines Zentrifugierprozesses umfasst mindestens eine Behältniseinrichtung 10, eine Ausleseeinrichtung 60, eine Steuerungseinrichtung 70 und eine Zentrifugeneinrichtung 80.

Die Vorrichtung 100 ist beispielsweise in der Form einer Laborzentrifuge ausgebildet und kann eine Mehrzahl von Behältniseinrichtungen 10 aufnehmen. Die Vorrichtung 100 kann mit der Ausleseeinrichtung 60 und der Steuerungseinrichtung 70 und der Zentrifugeneinrichtung 80 in einem gemeinsamen Gehäuse integriert sein.

Ebenso denkbar ist jedoch auch eine Ausbildung der Ausleseeinrichtung 60, der

Steuerungseinrichtung 70 und der Zentrifugeneinrichtung 80 als separate technische Geräte in jeweils autonomen Gehäusen, wobei die einzelnen technischen Geräte dann über drahtlose oder drahtgebundene Kommunikationsschnittstellen miteinander gekoppelt sind. Ferner kann die Steuerungseinrichtung 70 mit der Zentrifugeneinrichtung 80 oder mit der Ausleseeinrichtung 60 in einem gemeinsamen Gehäuse integriert sein.

Die Behältniseinrichtung 10 ist beispielsweise als ein mikrofluidisches System in Form eines Zentrifugierröhrchens ausgeführt. Die Behältniseinrichtung 10 umfasst

beispielsweise ein oder eine Mehrzahl von Stoffreservoirs 20, 30, 40, welche

beispielsweise drehbar gelagert sind und über Verbindungsleitungen 25, 35 miteinander gekoppelt sind. Beispielsweise können die Stoffreservoirs 20, 30, 40 weitere,

untergeordnete Stoffreservoirs 21 , 22, 31 , 32, 41 , 42 aufweisen. Ferner können durch Mikropumpen und/oder durch von der Zentrifugeneinrichtung 80 erzeugte Zentrifugalkräfte Flüssigkeiten aus den untergeordneten Stoff reservoirs 21 , 22, 31 , 32, 41 , 42 und/oder den Stoff reservoirs 20, 30, 40 gefördert oder dosiert werden, wobei Mikroventile die Richtung bzw. den Bewegungsmodus der gepumpten Medien bestimmen und Mikromischer ein gezieltes Vermengen von Fluidvolumina ermöglichen.

Beispielsweise sind auch als Labor-auf-dem-Chip Systeme, englisch„lab-on-a-chip device", bezeichnete Mikrosysteme in der Behältniseinrichtung 10 integriert.

Die Zentrifugeneinrichtung 80 kann ferner eine Temperaturkontrolleinrichtung 90 zur Regelung einer Prozesstemperatur des Zentrifugierprozesses aufweisen. Die

Prozesstemperatur kann beispielsweise für die gesamte Zentrifugeneinrichtung 80 oder für einzelne Behältniseinrichtungen 10 eingestellt werden. Der Zentrifugierprozess kann durch die Verwendung der Temperaturkontrolleinrichtung 90 eine Vielzahl von

Prozessparametern aus der chemischen und biochemischen Verfahrenstechnik umfassen.

Ferner weist die Behältniseinrichtung 10 eine Datenspeichereinrichtung 50 zum

Abspeichern von Prozessdaten des Zentrifugierprozesses auf. Die Datenspeichereinrichtung 50 ist beispielsweise als ein Hinweisschild ausgebildet, wobei die Prozessdaten auf dem Hinweisschild als ein Datencode aufgedruckt oder aufgebracht sind. Beispielsweise kann der Datencode auch mittels Lasermaterialbearbeitung auf die Behältniseinrichtung 10 aufgebracht werden.

Der Datencode kann als ein Strichcode, als ein Balkencode oder als ein Barcode, englisch„bar" für„Balken", oder als ein sonstiger optoelektronisch lesbarer Datencode ausgeführt sein, welcher verschieden breite, parallele Strichen oder Lücken oder Flächen aufweist.

Die Ausleseeinrichtung 60 ist dazu ausgelegt, die Prozessdaten aus der

Datenspeichereinrichtung 50 auszulesen und an die Steuerungseinrichtung 70 zu übermitteln. Die Steuerungseinrichtung ist 70 dazu ausgelegt, in Abhängigkeit der übermittelten

Prozessdaten den Zentrifugierprozess mit dem mindestens einen chemischen Stoff unter Verwendung der Zentrifugeneinrichtung 80 durchzuführen.

Die Prozessdaten umfassen beispielsweise Daten zu dem mindestens einen chemischen Stoff, wobei ein Haltbarkeits- oder ein Verwendungsdatum des chemischen Stoffes gespeichert sein kann.

Der Zentrifugierprozess kann beispielsweise durch die Prozessdaten in einen oder in mehrere Prozessschritte unterteilt sein. Die Daten können beispielsweise eine Zeitdauer und/oder eine Drehzahl der Zentrifugeneinrichtung 80 und/oder Parameter eines zeitlichen Verlaufs einer Drehzahländerung der Zentrifugeneinrichtung 80 und/oder eine von der Temperaturkontrolleinrichtung 90 einzustellende Prozesstemperatur beschreiben. Beispielsweise beschreiben die Parameter des zeitlichen Verlaufs einer

Drehzahländerung der Zentrifugeneinrichtung 80 eine anzuwendende Drehzahlrampe der Zentrifugeneinrichtung 80.

Die Ausleseeinrichtung 60 ist beispielsweise als eine optische Kamera oder als ein 2D- Barcodescanner ausgebildet. Die Ausleseeinrichtung 60 kann als ein Barcodeleser oder als ein sonstiges Datenerfassungsgerät ausgebildet sein, das verschiedene Barcodes lesen und weitergeben kann. Die Erkennung dieser Strichcodes erfolgt dabei

beispielsweise optisch mit Rot- oder Infrarotlicht. Die Ausleseeinrichtung 60 kann ferner als ein CCD-Scanner ausgelegt sein. Beispielsweise kann der Barcode durch

Leuchtdioden der Ausleseeinrichtung 60 beleuchtet werden. Der Barcode reflektiert je nach Helligkeit oder Dunkelheit auf eine CCD- oder Fotodiodenzeile der Ausleseeinrichtung 60.

Beispielsweise können auch mehrere Behältniseinrichtungen 10 in der

Zentrifugeneinrichtung 80 vorgesehen sein. Ferner kann der ausgelesene Datencode der Behältniseinrichtung 10 Angaben zu einem Haltbarkeitsdatum oder zu einem

Prozessierdatum für die in den Stoffreservoirs 20, 30, 40 befindlichen chemischen Stoffe aufweisen. Die Steuerungseinrichtung 70 kann auch dazu ausgelegt sein, zu überprüfen, ob alle in der Vorrichtung 100 eingebrachten bzw. befindlichen Behältniseinrichtungen 10 für den folgenden Zentrifugierprozess auch vorgesehen sind. Dabei kann eine Signaleinrichtung dazu verwendet werden, um dem Benutzer das Vorhandensein einer für den

nachfolgenden Zentrifugierprozess nicht vorgesehenen Behältniseinrichtung 10 anzuzeigen.

Die Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Durchführen eines Zentrifugierprozesses gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Abweichend von der Figur 1 ist die in der Figur 2 dargestellte Vorrichtung 100 mit einem RFI D-System ausgestattet.

Dabei kann die Datenspeichereinrichtung 50 als ein RFI D-Transponder ausgebildet sein, wobei der RFI D-Transponder einen die Behältniseinrichtung 10 kennzeichnenden Code enthält und beispielsweise ferner noch Prozessdaten in dem RFI D-Transponder abgespeichert sind.

Beispielsweise ist die Ausleseeinrichtung 60 als ein RFI D-Lesegerät zum Auslesen des Codes als Kennung der Behältniseinrichtung 10 und/oder zum Auslesen der

Prozessdaten ausgebildet.

Die Kopplung zwischen RFI D-Transponder und RFI D-Lesegerät kann durch vom RFID- Lesegerät erzeugte magnetische Wechselfelder geringer Reichweite erfolgen oder durch hochfrequente Radiowellen. Damit können nicht nur Daten übertragen werden, sondern es kann auch der RFID-Transponder und die Behältniseinrichtung 10 von dem RFID- Lesegerät mit Energie versorgt werden. Der RFID-Transponder ist beispielsweise in einem Deckel am oberen Bereich der Behältniseinrichtung 10 angeordnet. Die weiteren in der Figur 2 dargestellten Bezugszeichen sind bereits in der Figurenbeschreibung der Figur 1 beschrieben und werden daher nicht weiter erläutert.

Die Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Flussdiagramms eines Verfahrens zum Durchführen eines Zentrifugierprozesses gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Das Verfahren weist in einem ersten Schritt ein Abspeichern S1 von Prozessdaten des Zentrifugierprozesses in einer Datenspeichereinrichtung 50 einer Behältniseinrichtung 10 auf, welche mindestens ein Stoffreservoir 20, 30, 40 zum Vorhalten mindestens eines chemischen Stoffes aufweist.

Ferner erfolgt ein Auslesen S2 der Prozessdaten aus der Datenspeichereinrichtung 50 und ein Übermitteln der Prozessdaten an eine Steuerungseinrichtung 70.

In einem weiteren Schritt des Verfahrens erfolgt ein Durchführen S3 des

Zentrifugierprozesses in Abhängigkeit der übermittelten Prozessdaten mit dem

mindestens einen chemischen Stoff in der Behältniseinrichtung 10 unter Verwendung einer Zentrifugeneinrichtung 80.