具有電滑動接觸的容器管以及方法
【專利說明】
【背景技術】
[0001 ] 執行生物化學過程尤其以處理液體為基礎。這種處理一般手動地通過輔助措施進行，例如移液器、反應罐、有源的探針表面或實驗儀器。通過移液機械手或專用設備已經使這些過程部分自動化。
[0002]芯片實驗室系統(也稱為威斯騰便攜實驗儀或芯片試驗儀)使宏觀實驗室的整個功能置于僅塑料卡大小的塑料襯底上。芯片實驗室系統一般由兩個主部分組成。測試載體含有結構和機構，用于履行流體的基本操作(例如混合)，它們可以由無源部分、例如通道、反應室和前置的試劑、或者也由有源的部分如閥門或泵組成。第二主部分是執行、檢測和控制單元。這種系統能夠全自動地執行生物化學過程。
[0003]例如在文獻DE 10 2006 003 532 Al中描述了芯片實驗室系統。這個系統包括轉子芯片，它可以相對于定子芯片旋轉。轉子芯片利用流體通道與定子芯片耦聯，用于充滿或排空轉子芯片。
【發明內容】
[0004]在權利要求1中定義的容器管以及在權利要求14中定義的方法與通常的解決方案相比的優點是，可以傳遞電源的電能到在容器管運行期間旋轉的滾筒中的耗電器。因此能夠在容器管離心期間運行許多裝置，例如加熱器、傳感器或半導體元器件，并因此對于要檢驗的組分實現不同的工藝步驟、測量和分析過程，其中根據各起作用的離心力實現裝置的接通和斷開。對此備選地也能夠使現有容器管的結構一致地轉移到外部的壓力致動系統上。本方法還具有優點，能夠不使用電纜地在容器管離心(處理)期間對旋轉的滾筒里面的耗電器(例如傳感器或加熱裝置)供電。此外按照本發明傳遞電源的電能一直到在滾筒中的消耗器能夠對于電流導線以及其在容器管外殼與滾筒之間的接口實現簡單的結構上的構造，由此可以有利地保持微少的容器管成本。
[0005]本容器管有利地與用于裝置運行的外部供電無關，因此所述容器管的擴展功能與裝置相結合還在現有的離心機中供使用，并因此再配備離心機是多余的。
[0006]如果所述容器管具有多于一個的滾筒，則在本容器管中可以使每個滾筒配有各自的裝置，它也被獨立地激活和控制。
[0007]本容器管有利地實現一種用于處理組分的自主系統，其中借助于裝置在滾筒里面執行各個運行的過程，并因此與供能和/或容器管外部的信息無關。
[0008]所述裝置在滾筒內部的布置負責組分的直接處理并因此負責組分的各個組成部分的快速變化。
[0009]因為所述控制單元準備用于容器管中的裝置，因此易于操作執行工藝，可以有利地省去預調整運行參數。
[0010]可以以簡單的方式在執行分析組分以后使電源容易地與容器管分開并且處理。
[0011]由從屬權利要求給出本發明的有利擴展結構。
[0012]“組分”在此指的是一種液體、氣體或一種(或多種)顆粒。“第一和第二組分”也可以只指的是同一種物質的兩種不同的狀態:例如第一組分由粘稠的含量構成，而第二組分由同一種物質的液體含量構成。
[0013]按照本發明的容器管的另一擴展結構，電接觸部件與電路板上的半導體元件導電連接，電路板與滾筒耦聯。所述電路板最好含有電功能結構，例如尤其蜿蜒形設置的加熱電阻或溫度依賴的電阻。所述半導體元件例如可以是溫度傳感器，它由用于執行溫度測量的閉合的電流回路通電。所述半導體元件也可以是化學FET或者電流傳感器。
[0014]按照本發明的容器管的另一擴展結構，所述半導體元件在電接觸部件與電導體帶的閉合狀態下借助于微控制器控制。對此備選地也可以使用微處理器或微芯片。所述微控制器、微處理器或微芯片都含有邏輯電路，用于在容器管內部在電流電路閉合期間執行半導體元件的控制和調節。
[0015]按照本發明的容器管的另一擴展結構，在電接觸部件與電導體帶的閉合狀態下所述半導體元件的控制通過微控制器實現可變化地輸出電能到半導體元件。因此電能在半導體元件上在電流回路閉合時不僅可以恒定地、而且受控地或者說觸發地供使用。
[0016]按照本發明的容器管的另一擴展結構，所述半導體元件是位于滾筒里面的、用于尤其循環加熱腔室的加熱裝置，它利用接觸電導體帶與電接觸部件可以控制加熱。由此所述加熱裝置例如可以在滾筒的腔室里面提供必需的溫度過程，由此在腔室里面可以在組分里面產生聚合酶-鏈反應。
[0017]按照本發明的容器管的另一擴展結構，所述電導體帶設置在外殼內側。在此電導體帶可以延伸地設置在外殼壁體內部或者在外殼內表面上。
[0018]按照本發明的容器管的另一擴展結構，所述電導體帶由注塑的電路載體(MID)在容器管外殼里面構成。MIDs (molded interconnect device)最好在外殼內側面上構成。此外，MIDs與電源連接，用于容器管供電。
[0019]按照本發明的容器管的另一擴展結構，其中，所述電路板還在端部具有至少兩個連接片，在其上分別構成電接觸部件，其中，所述電接觸部件可以與第一對電導體帶接觸。兩個連接片最好對置地設置在電路板的端部區域上。所述電接觸部件最好是在導體帶連接片區域中的導電覆層。
[0020]按照本發明的容器管的另一擴展結構，所述電路板具有其它連接片，在其上仍然分別構成電接觸部件，其中，這些電接觸部件可以與不同于第一對電導體帶的電導體帶接觸。使用多于兩個連接片能夠在同一電路板上在時間上不同地控制不同的功能。在此所述其它連接片最好與不同于第一對電導體帶的電導體帶接觸。
[0021]按照本發明的容器管的另一擴展結構，所述電導體帶可以與電源導線連接地或無導線地連接，用于在電接觸部件的閉合狀態下通過電導體帶產生通過導體帶的電流。無導線的解決方案可以在容器管中使用線圈、電池或蓄電池。
[0022]按照本發明的容器管的另一擴展結構，所述調整裝置包括第一傾斜面，它與滾筒的第二傾斜面共同作用，用于使滾筒從第一位置沿著中心軸線帶到第二位置，在第一位置第二傾斜面與容器管的外殼在圍繞中心軸線的旋轉方向上形狀鎖合地嚙合，在第二位置取消形狀鎖合并且滾筒圍繞中心軸線旋轉。這個機構在此也稱為“圓珠筆機構”。
[0023]按照本發明的容器管的另一擴展結構，所述電導體帶代替在容器管外殼上構成而在調整裝置上構成。在此，所述電導體帶最好設置在調整裝置的第一傾斜面區域，并且與電源電連接，用于容器管供電，由此使滾筒的電接觸部件在適合的滾筒位置閉合電流回路。
[0024]按照本發明的容器管的另一擴展結構，所述滾筒的電接觸部件是第二電導體帶，它們與電路板上的半導體元件導電連接。
【附圖說明】
[0025]在下面的附圖中示出本發明的實施例并且在下面的描述中詳細解釋。附圖示出: 圖1按照本發明一實施例的容器管立體圖，沒有滾筒；
圖2圖1中的容器管的開孔區域的立體圖；
圖3圖1的轉臺形式的容器管滾筒；
圖4圖3的滾筒側視圖；
圖5在電路板的電接觸部件與圖1的容器管之間的無接觸狀態的局部視圖；
圖6在電路板的電接觸部件與圖1的容器管之間的接觸狀態的局部視圖；
圖7用于按照本發明另一實施例的容器管的滑動接觸的示意圖；
圖8按照本發明另一優選實施例的容器管滑動接觸的示意圖；
圖9用于按照本發明的另一實施例的容器管的具有加熱裝置的電路板示意圖；
圖10用于按照本發明另一實施例的容器管的加熱裝置的具有調節器的電路板示意圖。
[0026]在附圖中相同的附圖標記示出相同或功能相同的部件，除非另外說明。
【具體實施方式】
[0027]圖1示出按照本發明一實施例的容器管100立體圖，沒有滾筒。
[0028].容器管100包括小管形式的外殼110。例如，外殼110可以由5至10mU尤其5OmL的離心小管、1.5mL或2mL的埃彭道夫吸管(Eppendorf )或備選地由微滴定板(例如每個穴20 μ L)構成。
[0029]在外殼102里面例如容納滾筒(未示出)。
[0030]外殼110在其一端112封閉地構成。外殼110的另一端116利用封蓋118封閉。優選封蓋118可以取下來，用于從外殼110里面取出滾筒。備選地也可以拆開外殼110本身，用于取出滾筒或者達到在滾筒里面的腔室(未示出)。
[0031]封蓋118最好設計成為滾筒供電，其中該供電源可以設計成可重復使用的零部件或儀器，它在容器管100運行中是容器管的組成部分。例如可以取下封蓋118，配有組合的蓄電池(未示出)或電池(未示出)。
[0032]外殼110和滾筒10可以由相同或不同的聚合物制成。一種或多種聚合物尤其是熱塑塑料、彈性體或熱塑的柔性體。例如環烯烴聚合物(C0P)、環烯烴共合物(C0C)、聚碳酸酯(PC)、聚酰胺(PA)、聚氨酯(PU)、聚丙烯(ΡΡ)、聚對苯二甲酸(PET)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)0
[0033]在容器管100外殼110內側區域中構成電導體帶50，60，最好以注塑的電路載體(MID)的形式。電導體帶50，60的區域分別在容器管100的敞開端部116的區域中延伸，并因此作為用于與封蓋118的供電源接觸的接口。在外殼110的圓柱形區域中電導體帶50，60基本在垂直方向在端部112—直延伸到給定長度，它通過許多在圓周側均勻間隔設置的調整裝置的齒35 (對此見圖5和6)確定。電導體帶50，60與調整裝置的選出的齒35電連接。齒35的底面分別具有第一傾斜面201。
[0034]電導體帶50，60最好在滾筒10的加工過程期間、例如在注塑工藝中一起注塑。電導體帶50，60也可以配有保護層。電導體帶50，60 一般具有幾納米(例如50nm)至幾毫米(例如3mm)的厚度，或者也可以設計成絲。電導體帶50，60的寬度可以從幾微米變化到幾毫米。電導體帶50，60可以具有金屬材料如銅、金、鋁、鉑、鈦、它們的合金，或者摻雜半導體原料如硅。
[0035]在旋上封蓋118在容器管100上時通過觸簧(未示出)在封蓋118和電導體帶50,60里面建立電流回路。
[0036]圖2示出圖1中的容器管100的開孔區域116的立體圖。
[0037]電導體帶50，60的區域51分別在容器管100的敞開端部116的區域中延伸，并因此作為用于與封蓋118的供電源的接口。
[0038]如圖2所示，齒35在容器管100的外殼110內側構成并且在外殼110的深度方向突出地構成。
[0039]圖3示出圖1的轉臺形式的用于容器管100的滾筒10。滾筒10是基本薄壁的容器，它在其內部區域中具有用于容納組分的腔室20，例如要檢驗的人的生物標本或者任意的化學物質。
[0040]在腔室20的內部圓周區域中設置電路板150，它是基本扁平的部件。電路板150具有大約矩形的中間區域，其中在上橫向端部區域中分別從中間區域延伸出連接片160，170。電路板150鏡像對稱地構成。在連接片160，170的縱向端部區域中分別構成電接觸部件30，40，它用于與容器管100的電導體帶(未示出)滑動電接觸。電路板150還具有電功能結構，它們例如可以加熱組分。
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