EP4680391A1 - Behälter, mischungsvorrichtung und verfahren zur verwendung einer mischungsvorrichtung - Google Patents

Behälter, mischungsvorrichtung und verfahren zur verwendung einer mischungsvorrichtung

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Publication number
EP4680391A1
EP4680391A1 EP23711046.5A EP23711046A EP4680391A1 EP 4680391 A1 EP4680391 A1 EP 4680391A1 EP 23711046 A EP23711046 A EP 23711046A EP 4680391 A1 EP4680391 A1 EP 4680391A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
container
sealing
opening
sealing surface
mixing device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23711046.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Konstantin Lutze
Esteban WEBER
Ricardo TARNUTZER
Janic SCHNEIDER
Nicola SCALISI
David KÄLIN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hombrechtikon Systems Engineering AG
Original Assignee
Hombrechtikon Systems Engineering AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hombrechtikon Systems Engineering AG filed Critical Hombrechtikon Systems Engineering AG
Publication of EP4680391A1 publication Critical patent/EP4680391A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/508—Rigid containers without fluid transport within
    • B01L3/5082—Test tubes per se
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F31/00—Mixers with shaking, oscillating, or vibrating mechanisms
    • B01F31/20—Mixing the contents of independent containers, e.g. test tubes
    • B01F31/24—Mixing the contents of independent containers, e.g. test tubes the containers being submitted to a rectilinear movement
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/508—Rigid containers without fluid transport within
    • B01L3/5082—Test tubes per se
    • B01L3/50825—Closing or opening means, corks, bungs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/06—Fluid handling related problems
    • B01L2200/0689—Sealing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0403—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces
    • B01L2400/043—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces magnetic forces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/06—Valves, specific forms thereof
    • B01L2400/0605—Valves, specific forms thereof check valves
    • B01L2400/0611—Valves, specific forms thereof check valves duck bill valves

Definitions

  • DNA extraction in which the DNA is precipitated in a non-polar environment.
  • DNA can also be purified by centrifugation, e.g. after cell disruption, or by electrophoretic methods.
  • Biomolecules can also be synthesized and purified by immobilization on an insoluble support.
  • Common substrates for immobilizing biomolecules are glass and other less common substrates such as gold, platinum, oxides, semiconductors and various polymer substrates.
  • Magnetic beads magnetic particles play a major role in the automation of laboratory methods.
  • Magnetic bead-based clean-up and “magnetic bead-based normalization” are widely used methods for immobilization, purification and concentration adjustment of nucleic acids. Typical areas of application for these methods are sample preparation in the context of DNA sequencing or DNA detection (e.g. using PCR, polymerase chain reaction).
  • the magnetic particles were developed in 1995 at the Whitehead Institute for the purification of PCR products.
  • the magnetic particles are usually paramagnetic and can consist of polystyrene coated with iron, for example.
  • Various molecules with carboxyl groups can then be attached to the iron. These carboxyl groups can reversibly bind the DNA molecules. This immobilizes the DNA molecules.
  • Processes using magnetic particles include the following steps, for example. First, the PCR products are bound to the magnetic particles. This usually involves mixing the liquid and the magnetic particles in it. The magnetic particles with the attached PCR products are then separated from impurities (this step is carried out, for example, by pipetting the solution from the solid/from the container). The magnetic particles with the attached PCR products are then washed. After washing, the PCR products are eluted from the magnetic particles and transferred to a new plate.
  • the necessary reagents are automatically pipetted to the sample and then removed again in an isolation process after the starting material has been introduced.
  • the magnetic particle-bound nucleic acids are collected at the bottom and edge of the containers and, depending on the routine, are dissolved again by optimized pipetting up and down. Finally, the DNA or RNA is eluted into separate containers with lids for direct storage or further applications.
  • One of the most important methods for the synthesis, normalisation and purification of biomolecules is the method using magnetic particles.
  • the biomolecules are bound to the surface of the magnetic particles.
  • the magnetic particles are then fixed using a magnet and the solution, which contains byproducts and impurities, can be easily separated. This means that the biomolecules can be cleaned and isolated quickly and easily.
  • the advantage of magnetic beads is that the beads can move freely in the test setup, which is important for the binding steps. If you now want to remove the liquid from the container, e.g. in a washing step, you simply hold a magnet to the container and can then separate the liquid.
  • the magnetic particles are small paramagnetic or ferromagnetic beads that are coated with various materials that provide the required properties. Nickel particles coated with a plastic are often used.
  • bioreactors in which the magnetic particles and the liquid are mixed with biomolecules in order to ensure that the biomolecules bind as completely as possible to the magnetic particles.
  • bioreactors or mixing devices can also be used for processing and mixing other biological or chemical substances such as cells.
  • a corresponding mixing device is known from US 2022/0135924 A1.
  • the mixing device of US 2022/0135924 A1 is intended to provide optimal conditions with regard to mixing a reaction liquid.
  • the mixing is based on a change in the internal volume of the reaction container, which triggers a movement of the liquid.
  • the change in the internal volume is based in particular on a change in the shape of the reaction container, for which the reaction container has at least one flexible area/region.
  • the flexible area is a flexible base, which is moved by a magnetic drive element that is connected to the base. This creates a mixing movement.
  • such mixing devices do not guarantee efficient or complete mixing.
  • the container of the mixing device must be attached to a surface and leakage of liquid during mixing cannot be prevented.
  • the object of the invention is therefore to provide a container, a mixing device and a method for using a mixing device which avoid the disadvantageous effects known from the prior art, in particular enabling rapid, complete and efficient mixing.
  • a withdrawn volume of fluid/liquid it should be possible for a withdrawn volume of fluid/liquid to always contain a reproducible concentration/amount of in particular cells, magnetic particles, molecules or other particles or components, whereby leakage of fluid/liquid during mixing and withdrawal is prevented.
  • a mixing device which comprises a container with an interior for receiving a content.
  • the container comprises an opening and a closure element arranged at the opening for closing the opening.
  • the mixing device further comprises a movement device which is connected to the container in such a way that the container can be moved along a movement path by the movement device.
  • the closure element comprises a first sealing element with a first sealing surface and a second sealing element with a second sealing surface opposite the first sealing surface.
  • the first sealing surface and the second sealing surface run along the movement path and the first and/or
  • the second sealing element is movable in such a way that the opening can be opened and closed by a relative movement of the sealing surfaces to one another.
  • first sealing surface and the second sealing surface run along the movement path (or movement axis), it is possible for the interior of the container to be accessed via the opening while the container is being moved by the movement device without risking uncontrolled leakage of the contents.
  • a corresponding device such as a pipette or syringe, can be guided between the sealing surfaces in order to access the contents. Since the sealing surfaces run along the movement path, the corresponding device can remain static while the container is moving.
  • the sealing elements can act as a type of splash guard.
  • the movement path can be a linear path/straight line. Alternatively or additionally, the movement path can be curved, i.e. form a curve (or comprise differently shaped sections).
  • the movement takes place in particular in at least one direction of the movement path, particularly preferably in both directions, so that the container is moved back and forth along the movement path, preferably shaken along the movement path.
  • the movement path can have a length that is coordinated with the length of the sealing surfaces.
  • the movement path can have a length of up to 50 cm, particularly preferably 1 to 25 cm, in particular 5 to 15 cm.
  • the length of the sealing surfaces can be 0.5 to 4 times as long as the length of the movement path, in particular 1 to 3 times as long, particularly preferably 1.5 to 2.5 times as long.
  • the fact that the first and/or second sealing element are movable in such a way that the opening can be opened and closed by a relative movement of the sealing surfaces to one another means in particular that the opening can be closed by the sealing surfaces moving towards one another and can be opened by the sealing surfaces moving away from one another.
  • the opening can be opened/closed by moving just one of the two sealing surfaces (e.g. the first) and the other sealing surface (e.g. the second) remaining stationary. When opening, the moving sealing surface can move towards the container wall to which it is attached and away from the opposite sealing surface (and vice versa when closing). Alternatively and preferably, however, both sealing surfaces can move.
  • the sealing surfaces can be moved by a drive. However, it is particularly preferred that the sealing surfaces are moved away from each other by applying a force to the sealing elements/sealing surfaces.
  • closed/sealed with reference to the opening can be understood in particular as follows.
  • the opening is closed when the sealing surfaces are arranged in such a way that no or hardly any contents can escape from the interior or no corresponding device is inserted between the sealing surfaces that pushes the sealing surfaces apart.
  • the sealing surfaces can lie against one another (the opening could therefore be closed by placing the first sealing surface against the second sealing surface), but the sealing surfaces can also have a small distance between them, which prevents leakage.
  • a small distance can mean in particular 0 to 10 mm, in particular 1 to 5 mm.
  • the container in particular a
  • Storage container for a mixing device (in particular for A container for use in a container (introduction into and/or for use with) is proposed, wherein the container comprises the interior for receiving the contents such as the fluid, in particular the liquid.
  • the container comprises the opening (through which contents can be added and removed) and the closure element arranged on the opening for closing the opening.
  • the closure element comprises the first sealing element with the first sealing surface and the second sealing element with the second sealing surface opposite the first sealing surface.
  • the first sealing surface and the second sealing surface extend (in particular parallel) opposite one another and the first and/or second sealing element is movable in such a way that the opening can be opened and closed by the relative movement of the sealing surfaces to one another.
  • the contents of the container can be mixed flexibly and efficiently, while the opening with the sealing surfaces allows access to the interior of the container during movement of the container.
  • first sealing surface and the second sealing surface can run parallel to the movement path, in particular the first sealing surface and the second sealing surface can extend parallel to each other along the movement path.
  • running parallel can refer to an open and/or closed state of the opening, preferably at least to the closed state.
  • the opening can form a slot in the closed state of the closure element, the slot running parallel to the movement path.
  • the closure element can be a valve, in particular a lip check valve. If the closure element is designed as a lip check valve, the first and second sealing elements serve as check valves, in particular in the form of lips which taper in a beak shape (preferably into the interior of the container). The lips prevent the contents from escaping from the container, while the corresponding device such as the pipette can easily penetrate into the interior.
  • the first sealing element can be designed as a first closure wall and the second sealing element can be designed as a second closure wall, wherein the first closure wall and/or the second closure wall can be movable.
  • the first and second closure walls can each have a first and second end and can each be fastened with the first end to a container wall of the container (preferably to opposite container walls) and have the first sealing surface or the second sealing surface at their second end.
  • the closure walls can converge from their first ends (preferably into the interior of the container) so that the first sealing surface and the second sealing surface run towards each other and abut against each other/have the slight
  • the first sealing element and the second sealing element lie against one another (or are only slightly spaced apart), i.e. in particular the first sealing surface and the second sealing surface, so that the opening is closed and the first sealing element and/or second sealing element are elastic and/or bendable in such a way that the opening can be opened by bending the first sealing element and/or second sealing element.
  • the sealing surfaces can be moved away from one another, thereby opening the opening. The bending puts the sealing elements under tension, so that the sealing elements move towards one another again (after removing the corresponding Device such as the pipette between the sealing surfaces) so that the sealing surfaces lie against each other again / or have the small distance.
  • a deformation/bending of the sealing element is therefore preferably carried out by a force exerted by the corresponding device.
  • the deformation/bending of the sealing elements changes the shape of the sealing elements in such a way that the opening is opened.
  • Deformable or deforming means in particular that a shape (of at least a section) of at least one sealing element can be changed.
  • one or all of the sealing elements can be so elastic that their shape can be reversibly changed by an exerted force.
  • the mixing device can comprise an instrument/device for supplying and/or removing the contents (i.e. the corresponding device), which can be moved between the first and second sealing surfaces in such a way that the opening can be opened (by pushing the sealing surfaces apart) and the contents can be supplied and/or removed.
  • the instrument can be a pipette or a syringe, i.e. an instrument for removing the liquid, which can in particular also be designed as a robot and can comprise a plurality of pipettes and/or syringes.
  • the container or the mixing device can comprise a holding element with which the container can be connected to the movement device so that the container can be moved by the movement device.
  • the movement device can comprise a drive, in particular a motor (such as an electric motor, in particular a servo motor), which is coupled to the container.
  • the mixing device can comprise a rail in which the container is arranged so that a movement of the container (and thus also the movement distance) is predetermined by the rail.
  • the container can be arranged on an element/support/holder which is moved by the drive.
  • the container can be designed in particular as a "consumable", i.e. as a consumable material that is introduced into the mixing device and can be disposed of after a corresponding process or method has been carried out. A new container can then be introduced into the mixing device.
  • the container is therefore preferably replaceable.
  • the container according to the invention is particularly preferably chemically resistant, pH-resistant and temperature-resistant.
  • the container can be designed to hold at least 10 ml of liquid/content, preferably 10 ml to 500 ml or 20 ml to 100 ml, particularly preferably 20 ml to 50 ml of liquid/content.
  • the container can in particular comprise a polymer, particularly preferably consist of a polymer. Examples of polymers are polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate and/or polyetheretherketone.
  • the liquid and a large number of magnetic particles/cells/molecules, other particles or components that sink in a liquid can be arranged as contents in the interior of the container.
  • the liquid and the large number of magnetic particles/cells/molecules, other particles or components that sink can be mixed by the movement of the container.
  • a container pre-filled in this way can be provided and sold in particular as a "consumable”.
  • the mixability ensures in particular that a concentration of magnetic particles/cells/molecules, other particles or components that sink is the same for each volume of the liquid/contents that is removed, which can then be used in further steps or processes for processing e.g. biomolecules.
  • the mixing device/container can in particular be a mixing device/container for providing a liquid with magnetic particles / cells / molecules, other particles or sinking components.
  • the mixing device can further comprise a magnet, wherein the magnet can be arranged on the container in such a way that magnetic particles that can be introduced into the interior can be fixed in the container.
  • the magnet can be a permanent magnet and/or an electromagnet.
  • the instrument for removing the liquid such as the pipette, can be used to drain (or add) the liquid, so that the liquid can be removed from the container after molecules have been immobilized on the surface of the magnetic particles. This can be done via the opening of the container.
  • the instrument for removing the liquid can also be the syringe or another suitable instrument.
  • the container according to the invention and the mixing device are preferably used to provide liquid with magnetic particles for other processes such as processes for processing biomolecules (in this case, an equal / reproducible concentration of magnetic particles can be provided for each volume of liquid withdrawn).
  • the container according to the invention can be a reaction container and the mixing device a bioreactor in which biomolecules are processed with magnetic particles.
  • the magnet When used as a reaction container, the magnet can be arranged on the container/in the mixing device in such a way that the magnetic particles can move freely in the container during a reaction step and are fixed in the container during a washing step by changing the magnet position.
  • the magnet can be movable in such a way that the magnet is arranged in a first position on the container and the magnetic particles are fixed and by moving the magnet into a second Position, the magnetic particles become movable.
  • the container can also be moved relative to the magnet to achieve the same effect.
  • a method for using the mixing device comprises the following steps.
  • the container is moved along the movement path by means of the movement device, whereby part of the contents are removed from the container during the movement of the container along the movement path.
  • the device/instrument for supplying and/or removing the contents can be moved between the first and second sealing surfaces so that the opening is opened.
  • the first sealing element and the second sealing element can lie against one another (have a small distance between them) so that the opening is closed and the first sealing element and/or second sealing element can be bent by the device for supplying and/or removing the contents so that the opening is opened.
  • the content can also optionally be introduced into the interior of the container first.
  • the content can, for example, comprise magnetic particles and the liquid, and the magnetic particles and the liquid can be mixed in the interior by the movement of the container, so that the magnetic particles are prevented from sinking.
  • the method may be a method for providing a liquid with magnetic particles/cells/molecules, other particles or sinking components, in which magnetic particles/cells/molecules, other particles or sinking components and the liquid (as contents) are introduced into the interior of the mixing device and the liquid and magnetic particles/cells/molecules, other particles or sinking components in the interior are mixed.
  • a predefined volume of liquid/contents can be removed from the container, particularly preferably while the mixing/movement of the container is taking place.
  • the method can be a method for processing biomolecules in a mixing device according to the invention, in which magnetic particles and a liquid with biomolecules (as contents) are introduced into the interior of the mixing device and the liquid and magnetic particles are mixed in the interior.
  • the method can further comprise that the magnetic particles are fixed in the container by arranging a magnet on the container and/or the liquid with magnetic particles is removed from the interior with the instrument for removing the liquid.
  • the magnetic particles (also magnetic particles) / cells / molecules, other particles or sinking components and the liquid are mixed by interaction of the container and the movement device in order to obtain a liquid with magnetic particles / cells / molecules, other particles or sinking components, which has a uniform concentration of magnetic particles / cells / molecules, other particles or sinking components.
  • the movement of the container is designed to keep the particles, cells, molecules or sinking components contained in the interior in suspension in such a way that sedimentation at the bottom of the container can be prevented.
  • a mixing or swirling process is improved by keeping the particles in the vessel free-floating and/or preventing or reducing coagulation of beads. Allowing the magnetic particles to float freely and/or avoiding Sedimentation of the magnetic particles biochemical reactions in the mixing device, namely the biomolecule immobilization.
  • biomolecule can be understood as DNA, RNA, nucleic acids, proteins, start sequences, monomers or other biologically active molecules.
  • Such biomolecules can be processed in the mixing device according to the invention and introduced into the container according to the invention (preferably in a liquid).
  • the processing can include other washing steps and/or reaction steps and can be carried out with magnetic particles.
  • a washing step is a process step in which the liquid is removed from the container after mixing and in particular the impurities are separated from the magnetic particles with the attached biomolecules.
  • a washing step can also include rinsing with a rinsing fluid.
  • a reaction step is a process step in which the biomolecules bound to the magnetic particles are converted, bound to the particles or extended (chain extension, e.g. PCR "polymerase chain reaction").
  • chain extension e.g. PCR "polymerase chain reaction”
  • a contamination is to be understood in particular as a substance which has not fully reacted or is not bound to the magnetic particles, the solvent, by-products and contaminants as well as a mixture of two or more of the above-described.
  • a liquid or the content can be a solution or suspension, in particular a mixture of liquid and magnetic particles or a reaction mixture of biomolecules and/or reagents and/or impurities.
  • «magnetic particle» (also called «magnetic bead») can be understood as a particle in the micrometer or millimeter range.
  • the magnetic particles can be porous.
  • a biomolecule can be bound to the surface of the magnetic particles in particular via thiol groups and/or amino groups and/or hydroxyl groups and/or carboxyl groups and/or carbonyl groups and/or ester groups and/or nitrile groups and/or amine groups and/or any other functional groups or other interactions.
  • Magnetic particles can also be coated nickel particles or any other ferromagnetic or paramagnetic particles.
  • Magnetic particles typically have a diameter of approximately 1 micrometer. In the context of the invention, approximately 1 micrometer is understood to mean 0.5 to 1.5 micrometers, in particular 0.7 to 1.3 micrometers, particularly preferably 0.9 to 1.1 micrometers.
  • the magnetic particles mentioned above can therefore be functionalized magnetic particles that bind biomolecules such as DNA in a sample material. They can then be immobilized using magnetic force and thus separated from a reagent liquid. This is removed and the biomolecules can then be detached from the particles.
  • the magnetic particles should preferably be added in a precise amount. This is made possible by the devices and the method according to the invention.
  • the mixing device can be used for the preparation of or in any enzymatic process that involves nucleic acids (e.g. polymerase chain reaction (PCR), isothermal DNA amplification, reverse transcription).
  • PCR polymerase chain reaction
  • the biomolecules bound to the magnetic particles can be detached from the surface of the magnetic particles and then reused.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a first embodiment of a container according to the invention
  • Fig. 2A is a schematic representation of a first embodiment of a closure element according to the invention
  • Fig. 2B is a schematic representation of a second embodiment of a closure element according to the invention.
  • Fig. 3 is a perspective view of a first embodiment of a mixing device according to the invention.
  • Fig. 4 is a representation of an embodiment of a container according to the invention with a lip check valve
  • Fig. 5 is a side view of an embodiment of a container according to the invention.
  • Fig. 6 is a side view of an embodiment of a container according to the invention with bulges
  • Fig. 7 is a schematic representation of a pipetting process according to the invention.
  • Fig. 8 is a perspective view of a second embodiment of a mixing device according to the invention.
  • Fig. 9 is a schematic representation of an embodiment of a mixing device according to the invention with an instrument for removing the liquid and a magnet.
  • a mixing device is in particular a device with a container in which liquids with magnetic particles can be provided under adjustable and thus optimal conditions.
  • the operation A mixing device is therefore in particular an application of chemistry, biochemistry or biotechnology, which enables chemical and biological processes or provides reactants for them.
  • Factors that can be controlled or regulated in mixing devices are the composition of the contents, the gas supply, temperature, pH value, sterility and others.
  • the mixing device can be used to provide a liquid with a predeterminable concentration of magnetic particles / cells / molecules / other particles and / or sinking components or to extract and process biomolecules.
  • the processing and degradation of chemical compounds can also take place in mixing devices.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a first embodiment of a container 2 according to the invention for a mixing device.
  • the container 2 comprises an interior space 3 which is suitable for receiving a content such as a fluid 31.
  • the container 2 further comprises an opening 4 and a closure element arranged at the opening 4 for closing the opening 4.
  • the closure element comprises a first sealing element 10 with a first sealing surface 11 and a second sealing element 20 with a second sealing surface 21 opposite the first sealing surface 11.
  • the first sealing surface 11 and the second sealing surface 21 extend parallel to one another.
  • the first sealing element 10 and second sealing element 20 are movable, so that the opening 4 can be opened or closed by a movement of the sealing surfaces 11, 21.
  • FIG. 2A shows a schematic representation of a first embodiment of the closure element 100 according to the invention.
  • the closure element 100 comprises the first sealing element 10 with the first sealing surface 11 and the second sealing element 20 with the second sealing surface 21 opposite the first sealing surface 11.
  • the first sealing surface 11 and the second sealing surface 21 extend on the left side of Fig. 2, i.e. in a closed state of the opening 4, parallel opposite each other and parallel to a linear / straight movement path S.
  • the interior of the container can be accessed via the opening 4 while the container is moved/shaken back and forth along the movement path S by a movement device (not shown here).
  • the opening 4 is open because a corresponding device 8, such as a pipette or syringe, is arranged between the sealing surfaces 11, 21.
  • a corresponding device 8 exerts a force on the sealing elements 10, 20, these are bent apart and the sealing surfaces 11, 21 are consequently moved apart. Since the sealing surfaces 11, 21 run along the movement path S, the corresponding device 8 can remain static while the container moves, with the corresponding device 8 sliding along the sealing surfaces 11, 21 and pressing them apart.
  • the sealing elements 10, 20 are so elastic that the sealing surfaces 11, 21 are only completely pressed apart in the area in which the corresponding device 8 is currently located.
  • Fig. 2B shows a schematic representation of a second embodiment of the closure element 100 according to the invention.
  • the closure element 100 comprises the first sealing element 10 with the first sealing surface 11 and the second Sealing element 20 with the second sealing surface 21 opposite the first sealing surface 11.
  • the first sealing surface 11 and the second sealing surface 21 extend in the closed state (left side Fig. 2B) and in an open state (right side Fig. 2B) of the opening 4, parallel opposite each other and parallel to a curved / curved movement path S.
  • the interior of the container can be accessed via the opening 4 while the container is moved/shaken back and forth along the movement path S by a movement device (not shown here).
  • the opening 4 is open because the corresponding device 8, such as the pipette or syringe, is arranged between the sealing surfaces 11, 21.
  • the force exerted by the corresponding device 8 on the sealing elements 10, 20 causes these to be bent apart and consequently the sealing surfaces 11, 21 to move apart. Since the sealing surfaces 11, 21 run along the movement path S, the corresponding device 8 can remain static while the container moves, with the corresponding device 8 sliding along the sealing surfaces 11, 21 and pressing them apart. The sealing surfaces 11, 21 are thereby completely pressed apart over their entire length as long as the corresponding device 8 is arranged between the sealing surfaces 11, 21.
  • Fig. 3 shows a perspective view of a first embodiment of a mixing device 1 according to the invention, which comprises the container 2, which is shown here without a closure element.
  • the mixing device 1 further comprises the movement device 5, which is fastened to the container 2 via a fastening element 6 in such a way that the container 2 can be moved along the movement path S by the movement device 5.
  • the movement device 5 is designed as a roller 5 which rolls over the surface 51 and thus moves the container 2 back and forth in a rail 50.
  • the interior space 3 can contain, for example, a liquid and a plurality of magnetic particles, wherein the liquid and the plurality of magnetic particles can be mixed by moving the container 2 back and forth.
  • the closure element (not shown here) serves to prevent the contents from spilling during the movement of the container 2 along the movement path S.
  • Fig. 4 shows a representation of an embodiment of a container 2 according to the invention with the closure element 100, which is designed as a lip check valve 100.
  • the first sealing element 10 and the second sealing element 20 serve as check valves in the form of lips, which taper in a beak-like manner into the interior 3 of the container 2.
  • the lips 10, 20 touch each other at the sealing surfaces 11, 21.
  • Fig. 5 shows a side view of an embodiment of the container 2 according to the invention.
  • the liquid 31 is arranged in the interior 3 of the container 2, which is mixed by the movement of the container 2 indicated in the left and right illustrations of Fig. 5 with the arrows F1, F2.
  • the closure element 100 prevents the liquid 31 from escaping from the container 2 while it is being mixed by the movement of the container 2.
  • the closure element 100 is a separate element from the container 2, which is plugged onto the container 2 and is thus arranged on a container wall of the container 2.
  • Fig. 6 shows a side view of an embodiment of the container 2 according to the invention with bulges 30. These bulges 30 reduce the rippling of the liquid 31 during the movement indicated by the arrow F1, since the bulges 30 act as a kind of breakwater, the curved edges of which reflect the liquid 31 back into the center.
  • Fig. 7 shows a schematic representation of a pipetting process according to the invention and thus a method for using the mixing device.
  • the container is moved.
  • the pipette 8 is pressed into the lip check valve 100, whereby the sealing surfaces 11, 21 are moved apart because the sealing elements 10, 20 bend outwards.
  • the opening 4 is thus opened and the pipette 8 can penetrate into the interior 3 and access the liquid 31.
  • the pipette 8 takes up a portion of the liquid 31 from the container 2, which can then be drained from the interior 3.
  • the insertion of the pipette 8 is coordinated with the movement of the container 2 in such a way that the pipette 8 is not inserted into the closure element 100 at the point marked by the cross (left side of Fig. 7 and also shown in Fig. 5 on the right side).
  • Fig. 8 shows a perspective view of a second embodiment of the mixing device 1 according to the invention, which comprises the container 2 with closure element 100.
  • the mixing device 1 further comprises the movement device 5, which is connected to the container 2 via a fastening element in the form of the container holder 52 in such a way that the container 2 can be moved back and forth by the movement device 5.
  • the movement device 5 is a motor 5 which sets the container holder 52 in motion via a gear 53.
  • Fig. 9 shows a schematic representation of an embodiment of a mixing device 1 according to the invention with the pipette 8 and a magnet 7.
  • the mixing device 1 comprises the magnet 7, wherein the magnet 7 is arranged on the container 2 in such a way that magnetic particles 32 are fixed in the container 2. This allows the liquid 31 to be removed by means of a pipette 8 without magnetic particles 22 after the pipette 8 has been introduced via the closure element 100 into the interior 3 of the container 2. If no magnet 7 is used, the liquid 31 can be removed with a predeterminable concentration of magnetic particles 32.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Mischungsvorrichtung (1) umfassend einen Behälter (2) mit einem Innenraum (3) zur Aufnahme eines Inhalts (31, 32), wobei der Behälter (2) eine Öffnung (4) und ein an der Öffnung (4) angeordnetes Verschlusselement (100) zum Verschliessen der Öffnung (4) umfasst; und eine Bewegungsvorrichtung (5), welche derart mit dem Behälter (2) verbunden ist, dass der Behälter (2) durch die Bewegungsvorrichtung (5) entlang einer Bewegungsstrecke (S) bewegbar ist. Dabei umfasst das Verschlusselement (100) ein erstes Dichtelement (10) mit einer ersten Dichtfläche (11) und ein zweites Dichtelement (20) mit einer der ersten Dichtfläche (11) gegenüberliegenden zweiten Dichtfläche (21), wobei die erste Dichtfläche (11) und die zweite Dichtfläche (21) entlang der Bewegungsstrecke (S) verlaufen und das erste Dichtelement (10) und / oder zweite Dichtelement (20) derart bewegbar ist, dass die Öffnung (4) durch eine relative Bewegung der Dichtflächen (10, 20) zueinander geöffnet und verschlossen werden kann.

Description

Hombrechtikon Systems Engineering AG, Garstliqweq 6, CH-8634
Hombrechtikon
Behälter, Mischunqsvorrichtunq und Verfahren zur Verwendung einer Mischunqsvorrichtunq
Die Erfindung betrifft einen Behälter für eine Mischungsvorrichtung, eine Mischungsvorrichtung sowie ein Verfahren zur Verwendung einer Mischungsvorrichtung gemäss Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.
Im Stand der Technik sind viele Methoden zur Aufreinigung und Verarbeitung von Zellen, DNS und anderen Biomolekülen bekannt. Eine Art der Aufreinigung ist die DNS-Extraktion, bei welcher die DNS in unpolarer Umgebung ausgefällt wird. Auch kann DNS über Zentrifugation, z. B. nach einem Zellaufschluss gereinigt werden oder über elektrophoretische Methoden.
Biomoleküle können auch durch Immobilisierung auf einem unlöslichen Träger synthetisiert und gereinigt werden. Übliche Substrate, um Biomoleküle zu immobilisieren, sind Glas sowie andere, weniger verbreitete Substrate wie Gold, Platin, Oxide, Halbleiter und diverse Polymersubstrate.
Da eine manuelle Aufreinigung und Verarbeitung bei zahlreichen Arbeitsgängen zu viel Zeit erfordert, erfolgen die Prozesse heutzutage vollautomatisiert. So spielen für die Automatisierung von Labormethoden sogenannte „magnetic beads“ (magnetische Partikel / Magnetpartikel) eine grosse Rolle.
“Magnetic bead-based clean-up” und “magnetic bead-based normalization” sind weitverbreitete Verfahren zur Immobilisierung, Aufreinigung und Konzentrationsanpassung von Nukleinsäuren. Typische Anwendungsgebiete dieser Verfahren sind die Probenvorbereitung im Kontext von DNS- Sequenzierung oder DNS-Detektion (z. B. mittels PCR, englisch polymerase chain reaction, deutsch Polymerase-Kettenreaktion). Die magnetischen Partikel wurden 1995 am Whitehead Institute zur Aufreinigung von PCR Produkten entwickelt. Die magnetischen Partikel sind meist paramagnetisch und können z. B. aus Polystyrol bestehen, welches mit Eisen beschichtet ist. Auf dem Eisen können dann verschiedene Moleküle mit Carboxylgruppen angebracht sein. Diese Carboxylgruppen können die DNS- Moleküle reversibel binden. Dadurch werden die DNS-Moleküle immobilisiert.
Verfahren mit magnetischen Partikeln umfassen zum Beispiel folgende Schritte. Zuerst werden die PCR-Produkte an die magnetischen Partikel gebunden. Hierbei erfolgt in der Regel eine Durchmischung der Flüssigkeit und der darin befindlichen magnetischen Partikel. Anschliessend werden die magnetischen Partikel mit den angehefteten PCR-Produkten von Verunreinigungen getrennt (dieser Schritt wird z. B. durch Abpipettieren der Lösung vom Feststoff / aus dem Behälter realisiert). Dann werden die magnetischen Partikel mit den angehefteten PCR-Produkten gewaschen. Nach dem Waschen werden die PCR-Produkte von den magnetischen Partikeln eluiert und auf eine neue Platte transferiert.
Bei vollautomatisierten Prozessen werden die notwendigen Reagenzien nach dem Einbringen des Ausgangsmaterials in einem Isolationsprozess automatisch zur Probe pipettiert und wieder entfernt. Die Magnetpartikel-gebundenen Nukleinsäuren werden am Boden und am Rand der Behälter gesammelt und in Abhängigkeit der Routine durch optimiertes Auf- und Abpipettieren wiederum in Lösung gebracht. Final werden die DNS oder die RNS für eine direkte Lagerung oder weitere Anwendungen in separate Gefässe mit Deckel eluiert.
So ist eines der wichtigsten Verfahren zur Synthese, Normalisierung und zum Reinigen von Biomolekülen das Verfahren mit magnetischen Partikeln. Hierbei werden die Biomoleküle an die Oberfläche von den magnetischen Partikeln gebunden. Die magnetischen Partikel werden dann mittels eines Magneten fixiert und die Lösung, in welcher sich Nebenprodukte und Verunreinigungen befinden, können einfach abgetrennt werden. So können die Biomoleküle einfach und schnell gereinigt und isoliert werden. Der Vorteil der magnetischen Kügelchen liegt darin, dass sich die Kügelchen im Versuchsansatz frei bewegen können, was wichtig für die Bindungsschritte ist. Will man nun, z. B. in einem Waschschritt die Flüssigkeit aus dem Gefäss entfernen, hält man einfach einen Magneten an den Behälter und kann dann die Flüssigkeit abtrennen.
Bei den magnetischen Partikeln handelt es sich um kleine para- oder ferromagnetische Kügelchen, welche mit verschiedenen Materialien beschichtet werden, welche die benötigten Eigenschaften vermitteln. Oft werden Nickel parti kel verwendet, welche mit einem Kunststoff beschichtet sind.
Im Stand der Technik erfolgen die vorangehend genannten Schritte in der Regel in Bioreaktoren, in welchen eine Durchmischung der magnetischen Partikel und der Flüssigkeit mit Biomolekülen durchgeführt wird, um eine möglichst vollständige Anbindung der Biomoleküle an die magnetischen Partikel zu gewährleisten. Derartige Bioreaktoren beziehungsweise Mischungsvorrichtungen können jedoch auch bei der Prozessierung und Durchmischung von anderen biologischen oder chemischen Substanzen wie zum Beispiel Zellen verwendet werden.
Eine entsprechende Mischungsvorrichtung ist aus der US 2022/0135924 A1 bekannt. Die Mischungsvorrichtung der US 2022/0135924 A1 soll optimale Bedingungen mit Bezug auf eine Durchmischung einer Reaktionsflüssigkeit bereitstellen. Die Durchmischung basiert dabei auf einer Änderung des internen Volumens des Reaktionsbehälters, wodurch eine Bewegung der Flüssigkeit ausgelöst wird. Die Änderung des internen Volumens beruht insbesondere auf einer Formänderung des Reaktionsbehälters, wofür der Reaktionsbehälter mindestens einen flexiblen Bereich / eine flexible Region aufweist. Der flexible Bereich ist dabei ein flexibler Boden, welcher durch ein magnetisches Antriebselement bewegt wird, welches mit dem Boden verbunden ist. Hierdurch wird eine Durchmischungsbewegung erzeugt. Derartige Mischungsvorrichtungen gewährleisten jedoch keine effiziente oder vollständige Durchmischung. Ausserdem muss der Behälter der Mischungsvorrichtung an einen Untergrund befestigt werden und ein Austreten der Flüssigkeit bei der Durchmischung kann nicht verhindert werden.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Behälter, eine Mischungsvorrichtung und ein Verfahren zur Verwendung einer Mischungsvorrichtung bereitzustellen, welche die aus dem Stand der Technik bekannten nachteiligen Wirkungen vermeiden, insbesondere eine schnelle, vollständige und effiziente Durchmischung ermöglichen. Im speziellen soll es möglich sein, dass in einem entnommenen Volumen von Fluid / Flüssigkeit immer eine reproduzierbare Konzentration / Menge von insbesondere Zellen, magnetischen Partikeln, Molekülen oder anderen Partikeln oder Bestandteilen vorhanden ist, wobei ein Austreten von Fluid / Flüssigkeit bei der Durchmischung und Entnahme verhindert wird.
Die Aufgabe wird durch einen Behälter, durch eine Mischungsvorrichtung und durch ein Verfahren zur Verwendung einer Mischungsvorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Erfindungsgemäss wird eine Mischungsvorrichtung vorgeschlagen, welche einen Behälter mit einem Innenraum zur Aufnahme eines Inhalts umfasst. Dabei umfasst der Behälter eine Öffnung und ein an der Öffnung angeordnetes Verschlusselement zum Verschliessen der Öffnung. Die Mischungsvorrichtung umfasst weiter eine Bewegungsvorrichtung, welche derart mit dem Behälter verbunden ist, dass der Behälter durch die Bewegungsvorrichtung entlang einer Bewegungsstrecke bewegbar ist.
Hierbei umfasst das Verschlusselement ein erstes Dichtelement mit einer ersten Dichtfläche und ein zweites Dichtelement mit einer der ersten Dichtfläche gegenüberliegenden zweiten Dichtfläche. Die erste Dichtfläche und die zweite Dichtfläche verlaufen entlang der Bewegungsstrecke und das erste und / oder zweite Dichtelement sind derart bewegbar, dass die Öffnung durch eine relative Bewegung der Dichtflächen zueinander geöffnet und verschlossen werden kann.
Da die erste Dichtfläche und die zweite Dichtfläche entlang der Bewegungsstrecke (beziehungsweise Bewegungsachse) verlaufen, ist es möglich, dass auf den Innenraum des Behälters über die Öffnung zugegriffen werden kann, während der Behälter durch die Bewegungsvorrichtung bewegt wird, ohne ein unkontrolliertes Austreten des Inhalts zu riskieren. Hierfür kann eine entsprechende Vorrichtung, wie zum Beispiel eine Pipette oder Spritze zwischen die Dichtflächen geführt werden, um so auf den Inhalt zuzugreifen. Da die Dichtflächen entlang der Bewegungsstrecke verlaufen, kann die entsprechende Vorrichtung statisch bleiben, während sich der Behälter bewegt. Die Dichtelemente können als eine Art Spritzschutz fungieren.
Durch das Bewegen des Behälters mittels der Bewegungsvorrichtung wird eine Bewegung des Inhalts, insbesondere des Fluids / der Flüssigkeit erzeugt, sodass eine Durchmischungsbewegung / eine Strömung in dem Fluid / der Flüssigkeit induziert wird, welche zu der Durchmischung führt. Durch Hin- und Herbewegen wird also insbesondere die Strömung im Behälter erzeugt , durch die eine homogene Vermischung des Inhaltes stattfindet. Dabei kann die Bewegungsstrecke eine lineare Strecke / Gerade sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Bewegungsstrecke gebogen sein, also eine Kurve bilden (respektive verschieden ausgeformte Abschnitte umfassen). Die Bewegung erfolgt dabei insbesondere in mindestens einer Richtung der Bewegungsstrecke, besonders bevorzugt in beide Richtungen, sodass der Behälter entlang der Bewegungsstrecke hin- und herbewegt wird, vorzugsweise entlang der Bewegungsstrecke geschüttelt wird. Die Bewegungsstrecke kann dabei eine auf die Länge der Dichtflächen abgestimmte Länge aufweisen. Insbesondere kann die Bewegungsstrecke eine Länge von bis zum 50 cm aufweisen, besonders bevorzugt 1 bis 25 cm, im speziellen 5 bis 15 cm. Dabei kann die Länge der Dichtflächen 0,5- bis 4-mal so lang sein wie die Länge der Bewegungsstrecke, insbesondere 1- bis 3-mal so lang, besonders bevorzugt 1 ,5- bis 2,5-mal so lang. Dass das erste und / oder zweite Dichtelement derart bewegbar sind, dass die Öffnung durch eine relative Bewegung der Dichtflächen zueinander geöffnet und verschlossen werden kann, bedeutet insbesondere, dass die Öffnung durch ein aufeinander Zubewegen der Dichtflächen verschlossen werden kann und durch ein voneinander Wegbewegen der Dichtflächen geöffnet werden kann. Die Öffnung kann geöffnet / verschlossen werden, indem sich eine einzige der beiden Dichtflächen (z.B. die erste) bewegt und die andere Dichtfläche (z.B. die zweite) stationär bleibt. Dabei kann sich die bewegende Dichtfläche beim Öffnen in Richtung der Behälterwand bewegen, an welcher sie befestig ist und von der gegenüberliegenden Dichtfläche wegbewegen (und beim Verschliessen umgekehrt). Alternativ und bevorzugt können sich jedoch beide Dichtflächen bewegen.
Dabei können die Dichtflächen durch einen Antrieb bewegt werden. Besonders bevorzugt werden die Dichtflächen jedoch durch eine Krafteinwirkung auf die Dichtelemente / Dichtflächen voneinander wegbewegt.
Im Rahmen der Erfindung kann unter «geschlossen/verschlossen» mit Bezug auf die Öffnung insbesondere Folgendes verstanden werden. Die Öffnung ist verschlossen, wenn die Dichtflächen derart zueinander angeordnet sind, dass keine oder kaum Inhalt aus dem Innenraum austreten kann beziehungsweise keine entsprechende Vorrichtung zwischen den Dichtflächen eingebracht ist, welche die Dichtflächen auseinander drückt. Hierfür können die Dichtflächen aneinander anliegen (die Öffnung wäre also durch Anlegen der ersten Dichtfläche an die zweite Dichtfläche verschliessbar), jedoch können die Dichtflächen auch einen geringen Abstand aufweisen, welcher ein Austreten verhindert. Ein geringer Abstand kann dabei insbesondere 0 bis 10 mm, im speziellen 1 bis 5 mm bedeuten.
Erfindungsgemäss wird ausserdem der Behälter, insbesondere ein
Vorratsbehälter für eine Mischungsvorrichtung (also insbesondere zu Einbringung in und / oder zur Verwendung mit) vorgeschlagen, wobei der Behälter den Innenraum zur Aufnahme des Inhalts wie des Fluids, insbesondere der Flüssigkeit umfasst. Ausserdem umfasst der Behälter die Öffnung (über welche Inhalt zu und abgeführt werden kann) und das an der Öffnung angeordnete Verschlusselement zum Verschliessen der Öffnung. Dabei umfasst das Verschlusselement das erste Dichtelement mit der ersten Dichtfläche und das zweite Dichtelement mit der der ersten Dichtfläche gegenüberliegenden zweiten Dichtfläche. Die erste Dichtfläche und die zweite Dichtfläche erstrecken sich (insbesondere parallel) gegenüberliegend zueinander und das erste und / oder zweite Dichtelement ist derart bewegbar, dass die Öffnung durch die relative Bewegung der Dichtflächen zueinander geöffnet und verschlossen werden kann.
Durch das Bewegen des Behälters kann der Inhalt des Behälters flexibel und effizient durchmischt werden, wobei über die Öffnung mit den Dichtflächen ein Zugriff auf den Innenraum des Behälters während der Bewegung des Behälters ermöglicht wird.
Wie vorangehend erwähnt, können die erste Dichtfläche und die zweite Dichtfläche parallel zur Bewegungsstrecke verlaufen, insbesondere sich die erste Dichtfläche und die zweite Dichtfläche parallel gegenüberliegend zueinander entlang der Bewegungsstrecke erstrecken. Hierbei kann sich das «parallel verlaufen» auf einen offenen und / oder geschlossenen Zustand der Öffnung beziehen, vorzugsweise zumindest auf den geschlossenen Zustand.
In Ausführung der Erfindung kann die Öffnung im geschlossenen Zustand des Verschlusselementes einen Schlitz bilden, wobei der Schlitz parallel zur Bewegungsstrecke verläuft. Ausserdem kann das Verschlusselement ein Ventil, insbesondere ein Lippenrückschlagventil sein. Ist das Verschlusselement als Lippenrückschlagventil ausgestaltet, dienen das erste und zweite Dichtelement als Rückschlagklappen, insbesondere in Form von Lippen, welche schnabelförmig (vorzugsweise in den Innenraum des Behälters) zulaufen. Die Lippen verhindern dabei ein Austreten des Inhalts aus dem Behälter, während die entsprechende Vorrichtung wie die Pipette einfach in den Innenraum eindringen kann.
Das erste Dichtelement kann als eine erste Verschlusswand und das zweite Dichtelement kann als eine zweite Verschlusswand ausgestaltet sein, wobei die erste Verschlusswand und / oder die zweite Verschlusswand beweglich sein können. Dabei können die erste und zweite Verschlusswand jeweils ein erstes und zweites Ende aufweisen und jeweils mit dem ersten Ende an einer Behälterwand des Behälters befestigt sein (vorzugsweise an gegenüberliegenden Behälterwänden) und an ihrem zweiten Ende die erste Dichtfläche beziehungsweise die zweite Dichtfläche aufweisen. Dabei können die Verschlusswände von ihren ersten Enden konvergieren (vorzugsweise in den Innenraum des Behälters), sodass die erste Dichtfläche und die zweite Dichtfläche zueinander zulaufen und aneinander anliegen / den geringen
Abstand aufweisen. In der Praxis kann eine Dicke der Verschlusswände von dem ersten bis zum zweiten Enden abnehmen. Ausserdem können die Dichtflächen eine im Wesentlichen rechteckige Fläche aufweisen.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform liegen das erste Dichtelement und das zweite Dichtelement aneinander an (beziehungsweise weisen nur den geringen Abstand auf), also insbesondere die erste Dichtfläche und die zweite Dichtfläche, sodass die Öffnung verschlossen ist und das erste Dichtelement und / oder zweite Dichtelement sind derart elastisch und / oder biegbar, dass die Öffnung durch Verbiegen des ersten Dichtelements und / oder zweiten Dichtelements geöffnet werden kann. Durch ein Verbiegen der Dichtelemente aus einer Ruheposition (insbesondere aufgrund einer Krafteinwirkung der entsprechenden Vorrichtung wie der Pipette) können die Dichtflächen also voneinander wegbewegt werden, wodurch die Öffnung geöffnet wird. Durch das Verbiegen stehen die Dichtelemente unter Spannung, sodass die Dichtelemente sich wieder aufeinander zubewegen (nach Entfernen der entsprechenden Vorrichtung wie der Pipette zwischen den Dichtflächen), sodass die Dichtflächen wieder aneinander anliegen / beziehungsweise den geringen Abstand aufweisen.
Eine Deformation / das Verbiegen der Dichtelement erfolgt also vorzugsweise durch eine von der entsprechenden Vorrichtung ausgeübte Kraft. Durch die Deformation / das Verbiegen der Dichtelemente wird eine Form der Dichtelemente derart verändert, dass die Öffnung geöffnet wird. Deformierbar beziehungsweise deformieren bedeutet dabei insbesondere, dass eine Form (zumindest eines Abschnittes) mindestens eines Dichtelementes verändert werden kann. Hierfür kann ein oder alle Dichtelemente derart elastisch sein, dass ihre Form durch eine ausgeübte Kraft reversibel verändert werden kann.
In Ausführung der Erfindung kann die Mischungsvorrichtung ein Instrument / eine Vorrichtung zum Zu- und / oder Abführen des Inhalts umfassen (also die entsprechenden Vorrichtung), welche derart zwischen die erste und zweite Dichtfläche bewegbar ist, dass die Öffnung (durch ein Auseinanderdrücken der Dichtflächen) geöffnet werden kann und der Inhalt zu- und / oder abgeführt werden kann. Hierbei kann das Instrument die Pipette oder eine Spritze sein, also ein Instrument zum Entfernen der Flüssigkeit, welche insbesondere auch als Roboter ausgestaltet sein kann und eine Vielzahl von Pipetten und / oder Spritzen umfassen kann.
Der Behälter beziehungsweise die Mischungsvorrichtung kann ein Halterungselement umfassen, mit welchem der Behälter mit der Bewegungsvorrichtung verbindbar ist, sodass der Behälter durch die Bewegungsvorrichtung bewegt werden kann. Hierfür kann die Bewegungsvorrichtung einen Antrieb, insbesondere einen Motor (wie einen Elektro-, insbesondere Servomotor) umfassen, welcher mit dem Behälter gekoppelt ist. Dabei kann die Mischungsvorrichtung eine Schiene umfassen, in welcher der Behälter angeordnet ist, sodass eine Bewegung des Behälters (und somit auch die Bewegungsstrecke) durch die Schiene vorgegeben wird. Alternativ kann der Behälter auf einem Element / einer Stütze / einer Halterung angeordnet sein, welche durch den Antrieb bewegt wird. In der Praxis kann der Behälter insbesondere als ein «Consumable» ausgestaltet sein, also als Verbrauchsmaterial, welches in die Mischungsvorrichtung eingebracht wird und nach Durchführung eines entsprechenden Prozesses beziehungsweise Verfahrens entsorgt werden kann. Anschliessend kann dann ein neuer Behälter in die Mischungsvorrichtung eingebracht werden. Der Behälter ist also vorzugsweise austauschbar.
Der erfindungsgemässe Behälter ist besonders bevorzugt chemisch beständig, pH-beständig sowie temperaturbeständig. Ausserdem kann der Behälter für eine Aufnahme von mindestens 10 ml Flüssigkeit / Inhalt, vorzugsweise 10 ml bis 500 ml oder 20 ml bis 100 ml, besonders bevorzugt 20 ml bis 50 ml Flüssigkeit / Inhalt ausgelegt sein. Dabei kann der Behälter insbesondere ein Polymer umfassen, besonders bevorzugt aus einem Polymer bestehen. Beispiele für Polymere sind dabei Polyethylen, Polypropylen, Polyethylenterephthalat und / oder Polyetheretherketon.
Ausserdem können im Innenraum des Behälters die Flüssigkeit und eine Vielzahl von magnetischen Partikeln / Zellen / Molekülen, anderen Partikeln oder in einer Flüssigkeit absinkende Bestandteile als Inhalt angeordnet sein. Dabei sind die Flüssigkeit und die Vielzahl von magnetischen Partikeln / Zellen / Molekülen, anderen Partikeln oder absinkenden Bestandteilen durch die Bewegung des Behälters durchmischbar. Ein derartig vorbefüllter Behälter kann insbesondere als «Consumable» bereitgestellt und vertrieben werden. Durch die Durchmischbarkeit wird insbesondere gewährleistet, dass eine Konzentration von magnetischen Partikeln / Zellen / Molekülen, anderen Partikeln oder absinkenden Bestandteilen bei jedem entnommen Volumen der Flüssigkeit / des Inhalts gleich ist, welches dann in weiteren Schritten beziehungsweise Verfahren zur Verarbeitung von z.B. Biomolekülen verwendet werden kann. Die Mischungsvorrichtung / der Behälter kann dabei insbesondere eine Mischungsvorrichtung / ein Behälter zur Bereitstellung einer Flüssigkeit mit magnetischen Partikeln / Zellen / Molekülen, anderen Partikeln oder absinkenden Bestandteilen sein.
In einer Ausführungsform kann die Mischungsvorrichtung weiter einen Magnet umfassen, wobei der Magnet derart am Behälter angeordnet werden kann, dass in den Innenraum einbringbare magnetische Partikel im Behälter fixierbar sind. Dies erlaubt ein Abführen der Flüssigkeit und ein Zuführen einer neuen Flüssigkeit, ohne die magnetischen Partikel aus dem Innenraum zu entfernen. Dabei kann der Magnet ein Permanentmagnet und/oder ein Elektromagnet sein. Zum Abführen (oder auch Zuführen) der Flüssigkeit kann das Instrument zum Entfernen der Flüssigkeit, wie zum Beispiel die Pipette verwendet werden, sodass die Flüssigkeit nach dem Immobilisieren von Molekülen an der Oberfläche der magnetischen Partikel aus dem Behälter entfernt werden kann. Dies kann über die Öffnung des Behälters erfolgen. Das Instrument zum Entfernen der Flüssigkeit kann ausserdem die Spritze oder ein anderes geeignetes Instrument sein.
In der Praxis wird der erfindungsgemässe Behälter und die Mischungsvorrichtung bevorzugt dafür verwendet, Flüssigkeit mit magnetischen Partikeln für andere Verfahren wie Verfahren zur Verarbeitung von Biomolekülen bereitzustellen (dabei kann eine gleiche / reproduzierbare Konzentration von magnetischen Partikeln bei jedem entnommen Volumen der Flüssigkeit bereitgestellt werden). Alternativ kann der erfindungsgemässe Behälter ein Reaktionsbehälter und die Mischungsvorrichtung ein Bioreaktor sein, in welchen Biomoleküle mit magnetischen Partikeln verarbeitet werden.
Bei Verwendung als Reaktionsbehälter kann der Magnet derart beweglich am Behälter / in der Mischungsvorrichtung angeordnet sein, dass die magnetischen Partikel, während einem Reaktionsschritt frei bewegbar im Behälter sind und während eines Waschschritts, durch Ändern der Magnetposition im Behälter fixiert werden. Insbesondere kann der Magnet derart bewegbar sein, dass der Magnet in einer ersten Position am Behälter angeordnet ist und die magnetischen Partikel fixiert und durch Bewegung des Magneten in eine zweite Position, die magnetischen Partikel bewegbar werden. Selbstverständlich kann z. B. in einer automatisierten Vorrichtung auch der Behälter relativ zum Magneten bewegt werden und den gleichen Effekt zu erzielen.
Erfindungsgemäss wird weiter ein Verfahren zur Verwendung der Mischungsvorrichtung vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst dabei folgende Schritte. Der Behälter wird mittels der Bewegungsvorrichtung entlang der Bewegungsstrecke bewegt, wobei während der Bewegung des Behälters entlang der Bewegungsstrecke ein Teil des Inhalts aus dem Behälter entnommen wird.
Zur Entnahme des Teils des Inhaltes kann die Vorrichtung / das Instrument zum Zu- und / oder Abführen des Inhalts zwischen die erste und zweite Dichtfläche bewegt werden, sodass die Öffnung geöffnet wird. Ausserdem können das erste Dichtelement und das zweite Dichtelement aneinander anliegen (den geringen Abstand aufweisen), sodass die Öffnung verschlossen ist und das erste Dichtelement und / oder zweite Dichtelement durch die Vorrichtung zum Zu- und / oder Abführen derart verbogen werden, dass die Öffnung geöffnet wird.
Im erfindungsgemässen Verfahren kann auch zuerst optional der Inhalt in den Innenraum des Behälters eingebracht werden. Der Inhalt kann zum Beispiel magnetische Partikel und die Flüssigkeit umfassen und die magnetischen Partikel und die Flüssigkeit können im Innenraum durch die Bewegung des Behälters durchmischt werden, sodass ein Absinken der magnetischen Partikel verhindert wird.
Insbesondere kann das Verfahren ein Verfahren zur Bereitstellung einer Flüssigkeit mit magnetischen Partikeln / Zellen / Molekülen, anderen Partikeln oder absinkenden Bestandteilen sein, bei welchem magnetische Partikel / Zellen / Moleküle, andere Partikel oder absinkende Bestandteile und die Flüssigkeit (als Inhalt) in den Innenraum der Mischungsvorrichtung eingebracht werden und die Flüssigkeit und magnetischen Partikel / Zellen / Moleküle, andere Partikel oder absinkenden Bestandteile im Innenraum durchmischt werden. Dabei kann dem Behälter ein vorgebbares Volumen an Flüssigkeit / Inhalt entnommen werden, besonders bevorzugt während die Durchmischung / die Bewegung des Behälters stattfindet.
Alternativ kann das Verfahren ein Verfahren zur Verarbeitung von Biomolekülen in einer erfindungsgemässen Mischungsvorrichtung sein, bei welchem magnetische Partikel und eine Flüssigkeit mit Biomolekülen (als Inhalt) in den Innenraum der Mischungsvorrichtung eingebracht werden und die Flüssigkeit und magnetischen Partikel im Innenraum durchmischt werden. Weiter kann das Verfahren umfassen, dass die magnetischen Partikel im Behälter durch Anordnen eines Magneten am Behälter fixiert werden und / oder die Flüssigkeit mit magnetischen Partikeln mit dem Instrument zum Entfernen der Flüssigkeit aus dem Innenraum entfernt wird.
Im erfindungsgemässen Verfahren erfolgt insbesondere ein Mischen der magnetischen Partikel (auch Magnetpartikel) / Zellen / Moleküle, anderen Partikel oder absinkenden Bestandteile und der Flüssigkeit durch Zusammenwirken des Behälters und der Bewegungsvorrichtung, um eine Flüssigkeit mit Magnetpartikeln / Zellen / Molekülen, anderen Partikeln oder absinkenden Bestandteilen zu erhalten, welche eine gleichmässige Konzentration an Magnetpartikeln / Zellen / Molekülen, anderen Partikeln oder absinkenden Bestandteilen aufweist.
Zusätzlich oder alternativ ist die Bewegung des Behälters dazu ausgebildet, die im Innenraum enthaltenen Partikel, Zellen, Moleküle oder absinkende Bestandteile derart in Schwebe zu halten, dass eine Sedimentation am Boden des Behälters verhindert werden kann. Ferner wird ein Misch- oder Verwirbelungsprozess verbessert, indem die Teilchen in dem Gefäss freischwebend gehalten werden und/oder dass eine Koagulation von Kügelchen verhindert oder verringert wird. Vorteilhafterweise verbessert das Freischwebenlassen der Magnetpartikel und / oder das Vermeiden einer Sedimentation der Magnetpartikel biochemische Reaktionen in der Mischungsvorrichtung, nämlich die Biomolekül-Immobilisierung.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann unter dem Begriff Biomolekül DNS, RNS, Nukleinsäuren, Proteine, Startsequenzen, Monomere oder andere biologisch aktive Moleküle verstanden werden. Derartige Biomoleküle können in der erfindungsgemässen Mischungsvorrichtung verarbeitet und in den erfindungsgemässen Behälter (vorzugsweise in einer Flüssigkeit) eingebracht werden. Das Verarbeiten kann unter andere Waschschritte und / oder Reaktionsschritte aufweisen und mit magnetischen Partikeln durchgeführt werden. Ein Waschschritt ist im Rahmen der Erfindung ein Verfahrensschritt, bei welchem die Flüssigkeit nach Durchmischung aus dem Behälter entfernt wird und insbesondere so die Verunreinigungen von den magnetischen Partikeln mit den angehafteten Biomolekülen abgetrennt werden. Zu einem Waschschritt kann auch das Spülen mit einem Spülfluid gehören. Ein Reaktionsschritt ist im Rahmen der Erfindung ein Verfahrensschritt, bei welchem die an die magnetischen Partikel gebundenen Biomoleküle umgesetzt, an die Partikel gebunden oder verlängert (Kettenverlängerung, z. B. PCR „Polymerase- Kettenreaktion“) werden. Eine Verunreinigung ist dabei insbesondere als ein Stoff zu verstehen, welcher nicht vollständig reagiert ist, beziehungsweise nicht an die magnetischen Partikel gebunden ist, das Lösungsmittel, Nebenprodukte und Kontaminationen sowie ein Gemisch von zwei oder mehrerer der vorangehend beschriebenen.
Eine Flüssigkeit beziehungsweise der Inhalt kann im Rahmen der Erfindung eine Lösung oder Suspension sein, insbesondere ein Gemisch aus Flüssigkeit und Magnetpartikeln oder ein Reaktionsgemisch aus Biomolekülen und / oder Reagenzien und / oder Verunreinigungen sein.
Unter «magnetischer Partikel» (auch „magnetic bead“) kann im Rahmen der Erfindung ein Partikel im Mikrometer oder im Millimeterbereich verstanden werden. Weiter können die magnetischen Partikel porös sein. Ein Biomolekül kann insbesondere über Thiolgruppen und / oder Aminogruppen und / oder Hydroxygruppen und / oder Carboxylgruppen und / oder Carbonylgruppen und / oder Estergruppen und / oder Nitrilgruppen und / oder Amingruppen und / oder irgendwelchen anderen funktionellen Gruppen oder andere Wechselwirkungen an die Oberfläche der magnetischen Partikel gebunden werden. Magnetische Partikel können ausserdem beschichtete Nickelpartikel sein, oder irgendwelche anderen ferro- oder paramagnetischen Partikel. Magnetische Partikel haben typischerweise einen Durchmesser von ungefähr 1 Mikrometer. Unter ungefähr 1 Mikrometer ist im Rahmen der Erfindung 0,5 bis 1 ,5 Mikrometer, insbesondere 0,7 bis 1 ,3 Mikrometer, besonders bevorzugt 0,9 bis 1 ,1 Mikrometer zu verstehen.
Die vorangehend genannten magnetischen Partikel können also funktionalisierte Magnetpartikel sein, welche in einem Probenmaterial Biomoleküle wie DNS binden. Anschliessend können sie mit Magnetkraft immobilisiert werden und so von einer Reagenzflüssigkeit getrennt werden. Diese wird entfernt und anschliessend können die Biomoleküle von den Partikeln abgelöst werden. Die Magnetpartikel sollten bevorzugt in einer genauen Menge zugegeben werden. Dies wird durch die erfindungsgemässen Vorrichtungen und das erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht. Die Mischungsvorrichtung kann zur Vorbereitung von oder in jedem enzymatischen Verfahren verwendet werden, das Nukleinsäuren beinhaltet (z. B. Polymerase-Kettenreaktion (PCR), isothermische DNA-Amplifikation, reverse Transkription). Die an den magnetischen Partikeln gebundenen Biomoleküle können von der Oberfläche der magnetischen Partikel abgelöst werden und anschliessend weiterverwendet werden.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemässen Behälters; Fig. 2A eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemässen Verschlusselementes;
Fig. 2B eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemässen Verschlusselementes;
Fig. 3 eine perspektivische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemässen Mischungsvorrichtung;
Fig. 4 eine Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemässen Behälters mit Lippenrückschlagventil;
Fig. 5 eine Seitenansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemässen Behälters;
Fig. 6 eine Seitenansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemässen Behälters mit Ausbuchtungen;
Fig. 7 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemässen Pipettiervorgangs;
Fig. 8 eine perspektivische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemässen Mischungsvorrichtung;
Fig. 9 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemässen Mischungsvorrichtung mit einem Instrument zum Entfernen der Flüssigkeit und einem Magneten.
Eine Mischungsvorrichtung ist insbesondere eine Vorrichtung mit einem Behälter, in dem Flüssigkeiten mit magnetischen Partikeln unter einstellbaren und somit möglichst optimalen Bedingungen bereitgestellt werden können. Der Betrieb einer Mischungsvorrichtung ist somit insbesondere eine Anwendung der Chemie, Biochemie oder Biotechnologie, welche chemische und biologische Prozesse ermöglicht beziehungsweise Edukte dafür bereitstellet.
Faktoren, die in Mischungsvorrichtungen steuerbar oder kontrollierbar sein können, sind die Zusammensetzung des Inhalts, die Gaszufuhr, Temperatur, pH- Wert, Sterilität und andere. Die Mischungsvorrichtung kann der Bereitstellung einer Flüssigkeit mit einer vorgebbaren Konzentration von Magnetpartikeln / Zellen / Molekülen / anderen Partikeln und/oder absinkenden Bestandteilen oder der Gewinnung und Verarbeitung von Biomolekülen dienen. Auch die Verarbeitung und der Abbau von chemischen Verbindungen kann in Mischungsvorrichtungen stattfinden.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemässen Behälters 2 für eine Mischungsvorrichtung. Der Behälter 2 umfasst einen Innenraum 3, welcher zur Aufnahme eines Inhaltes wie eines Fluids 31 geeignet ist. Dabei umfasst der Behälter 2 weiter eine Öffnung 4 und ein an der Öffnung 4 angeordnetes Verschlusselement zum Verschliessen der Öffnung 4.
Hierbei umfasst das Verschlusselement ein erstes Dichtelement 10 mit einer ersten Dichtfläche 11 und ein zweites Dichtelement 20 mit einer der ersten Dichtfläche 11 gegenüberliegenden zweiten Dichtfläche 21. Die erste Dichtfläche 11 und die zweite Dichtfläche 21 erstrecken sich parallel gegenüberliegend zueinander. Das erste Dichtelement 10 und zweite Dichtelement 20 sind bewegbar, sodass die Öffnung 4 durch eine Bewegung der Dichtflächen 11 , 21 geöffnet beziehungsweise verschlossen werden kann.
Auf der rechten Seite der Fig. 1 ist die Öffnung 4 verschlossen und bildet einen Schlitz 4, da die Dichtflächen 11 , 21 aneinander anliegen beziehungsweise einen geringen Abstand aufweisen. Auf der linken Seite der Fig. 1 sind die Dichtflächen 11 , 21 weiter auseinander und somit die Öffnung 4 geöffnet. Fig. 2A zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verschlusselementes 100. Das Verschlusselement 100 umfasst das erste Dichtelement 10 mit der ersten Dichtfläche 11 und das zweite Dichtelement 20 mit der der ersten Dichtfläche 11 gegenüberliegenden zweiten Dichtfläche 21 . Die erste Dichtfläche 11 und die zweite Dichtfläche 21 erstrecken sich auf der linken Seite von Fig. 2, also in einem geschlossenen Zustand der Öffnung 4, parallel gegenüberliegend zueinander und parallel zu einer linearen / geraden Bewegungsstrecke S.
Da die erste Dichtfläche 11 und die zweite Dichtfläche 21 entlang der Bewegungsstrecke S verlaufen, kann über die Öffnung 4 auf den Innenraum des Behälters zugegriffen werden, während der Behälter durch eine Bewegungsvorrichtung (hier nicht dargestellt) entlang der Bewegungsstrecke S hin- und herbewegt wird / geschüttelt wird.
Auf der rechten Seite von Fig. 2A ist die Öffnung 4 geöffnet, da eine entsprechende Vorrichtung 8, wie zum Beispiel eine Pipette oder Spritze zwischen den Dichtflächen 11 , 21 angeordnet ist. Durch eine Krafteinwirkung der entsprechenden Vorrichtung 8 auf die Dichtelemente 10, 20 werden diese auseinandergebogen und folglich die Dichtflächen 11 , 21 auseinander bewegt. Da die Dichtflächen 11 , 21 entlang der Bewegungsstrecke S verlaufen, kann die entsprechende Vorrichtung 8 statisch bleiben, während sich der Behälter bewegt, wobei die entsprechende Vorrichtung 8 entlang der Dichtflächen 11 , 21 gleitet und diese auseinander drückt. Dabei sind die Dichtelemente 10, 20 derart elastisch, dass die Dichtflächen 11 , 21 nur in dem Bereich vollständig auseinander gedrückt werden, in welchem sich die entsprechende Vorrichtung 8 gerade befindet.
Fig. 2B zeigt eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verschlusselementes 100. Das Verschlusselement 100 umfasst das erste Dichtelement 10 mit der ersten Dichtfläche 11 und das zweite Dichtelement 20 mit der der ersten Dichtfläche 11 gegenüberliegenden zweiten Dichtfläche 21 . Die erste Dichtfläche 11 und die zweite Dichtfläche 21 erstrecken sich in dem geschlossenen Zustand (linkte Seite Fig. 2B) und in einem offenen Zustand (rechte Seite Fig. 2B) der Öffnung 4, parallel gegenüberliegend zueinander und parallel zu einer gebogenen / kurvenförmigen Bewegungsstrecke S.
Da die erste Dichtfläche 11 und die zweite Dichtfläche 21 entlang der Bewegungsstrecke S verlaufen, kann über die Öffnung 4 auf den Innenraum des Behälters zugegriffen werden, während der Behälter durch eine Bewegungsvorrichtung (hier nicht dargestellt) entlang der Bewegungsstrecke S hin- und herbewegt wird / geschüttelt wird.
Auf der rechten Seite von Fig. 2B ist die Öffnung 4 geöffnet, da die entsprechende Vorrichtung 8, wie zum Beispiel die Pipette oder Spritze zwischen den Dichtflächen 11 , 21 angeordnet ist. Durch die Krafteinwirkung der entsprechenden Vorrichtung 8 auf die Dichtelemente 10, 20 werden diese auseinandergebogen und folglich die Dichtflächen 11 , 21 auseinander bewegt. Da die Dichtflächen 11 , 21 entlang der Bewegungsstrecke S verlaufen, kann die entsprechende Vorrichtung 8 statisch bleiben, während sich der Behälter bewegt, wobei die entsprechende Vorrichtung 8 entlang der Dichtflächen 11 , 21 gleitet und diese auseinander drückt. Dabei werden die Dichtflächen 11 , 21 über ihre gesamte Länge vollständig auseinander gedrückt, solange die entsprechende Vorrichtung 8 zwischen den Dichtflächen 11 , 21 angeordnet ist.
Fig. 3 zeigt eine perspektivische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemässen Mischungsvorrichtung 1 , welche den Behälter 2 umfasst, welcher hier ohne Verschlusselement dargestellt ist. Die Mischungsvorrichtung 1 umfasst weiter die Bewegungsvorrichtung 5, welche derart über ein Befestigungselement 6 an dem Behälter 2 befestigt ist, dass der Behälter 2 durch die Bewegungsvorrichtung 5 entlang der Bewegungsstrecke S bewegbar ist. Dabei ist Bewegungsvorrichtung 5 als eine Walze 5 ausgestaltet, welche über die Fläche 51 abrollt und den Behälter 2 so in einer Schiene 50 hin- und herbewegt.
Im Innenraum 3 können als Inhalt zum Beispiel eine Flüssigkeit und eine Vielzahl von magnetischen Partikeln angeordnet sein, wobei die Flüssigkeit und die Vielzahl von magnetischen Partikeln durch das Hin- und Herbewegen des Behälters 2 durchmischt werden können. Das hier nicht dargestellte Verschlusselement dient dabei dazu, das Verschütten des Inhalts während der Bewegung des Behälters 2 entlang der Bewegungsstrecke S zu verhindern.
Fig. 4 zeigt eine Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemässen Behälters 2 mit dem Verschlusselement 100, welches als Lippenrückschlagventil 100 ausgestaltet ist.
Dabei dienen das erste Dichtelement 10 und das zweite Dichtelement 20 als Rückschlagklappen in Form von Lippen, welche schnabelförmig in den Innenraum 3 des Behälters 2 zulaufen. Die Lippen 10, 20 berühren sich dabei an den Dichtflächen 11 , 21.
Fig. 5 zeigt eine Seitenansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemässen Behälters 2. Im Innenraum 3 des Behälters 2 ist dabei die Flüssigkeit 31 angeordnet, welche durch die in der linken und rechten Abbildung der Fig. 5 mit den Pfeilen F1 , F2 angedeutet Bewegung des Behälters 2 durchmischt wird.
Das Verschlusselement 100 verhindert ein Austreten der Flüssigkeit 31 aus dem Behälter 2, während diese durch die Bewegung des Behälters 2 durchmischt wird. Dabei ist das Verschlusselement 100 ein vom Behälter 2 separates Element, welches auf den Behälter 2 aufgesteckt ist und somit an einer Behälterwand des Behälters 2 angeordnet ist. Fig. 6 zeigt eine Seitenansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemässen Behälters 2 mit Ausbuchtungen 30. Durch diese Ausbuchtungen 30 wird ein Wellenschlägen der Flüssigkeit 31 bei der durch den Pfeil F1 angedeuteten Bewegung verringert, da die Ausbuchtungen 30 als eine Art Wellenbrecher fungieren, deren gewölbte Ränder die Flüssigkeit 31 zurück in die Mitte reflektieren.
Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemässen Pipettiervorgangs und somit ein Verfahren zur Verwendung der Mischungsvorrichtung.
In den drei Darstellungen der Fig. 7 wird der Behälter bewegt. Während der Bewegung des Behälters 2 wird die Pipette 8 in das Lippenrückschlagventil 100 gedrückt, wodurch die Dichtflächen 11 , 21 auseinander bewegt werden, da sich die Dichtelemente 10, 20 nach aussen biegen. So wird die Öffnung 4 geöffnet und die Pipette 8 kann in den Innenraum 3 eindringen und auf die Flüssigkeit 31 zugreifen.
Die Pipette 8 nimmt einen Teil der Flüssigkeit 31 aus dem Behälter 2 auf, welcher so aus dem Innenraum 3 abgeführt werden kann.
Das Einbringen der Pipette 8 ist dabei derart auf die Bewegung des Behälters 2 abgestimmt, dass die Pipette 8 nicht an der durch das Kreuz (linke Seite Fig. 7 sowie auch in Fig. 5 auf der rechten Seite dargestellt) markierten Stelle in das Verschlusselement 100 eingebracht wird.
Fig. 8 zeigt eine perspektivische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemässen Mischungsvorrichtung 1 , welche den Behälter 2 mit Verschlusselement 100 umfasst. Die Mischungsvorrichtung 1 umfasst weiter die Bewegungsvorrichtung 5, welche derart über ein Befestigungselement in Form der Behälterhalterung 52 mit dem Behälter 2 verbunden ist, dass der Behälter 2 durch die Bewegungsvorrichtung 5 hin- und her bewegt werden kann. Dabei ist Bewegungsvorrichtung 5 ein Motor 5, welcher die Behälterhalterung 52 über ein Zahnrad 53 in Bewegung versetzt.
Fig. 9 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemässen Mischungsvorrichtung 1 mit der Pipette 8 und einem Magneten 7.
Die Mischungsvorrichtung 1 umfasst den Magnet 7, wobei der Magnet 7 derart am Behälter 2 angeordnet ist, dass im Behälter 2 magnetische Partikel 32 fixiert sind. Dies erlaubt ein Abführen der Flüssigkeit 31 mittels Pipette 8 ohne magnetische Partikel 22 nach Einbringen der Pipette 8 über das Verschlusselement 100 in den Innenraum 3 des Behälters 2. Wird kein Magnet 7 verwendet, kann die Flüssigkeit 31 mit einer vorgebbaren Konzentration von magnetischen Partikeln 32 entnommen werden.
Während die Erfindung in den Zeichnungen und der vorstehenden Beschreibung im Detail dargestellt und beschrieben wurde, sind eine solche Darstellung und Beschreibung als veranschaulichend oder beispielhaft und nicht als einschränkend anzusehen.
Die Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt. Andere Variationen der offenbarten Ausführungsformen können von Fachleuten beim Praktizieren einer beanspruchten Erfindung aus einem Studium der Zeichnungen, der Offenbarung und der abhängigen Ansprüche verstanden und bewirkt werden. In den Ansprüchen schliesst das Wort „umfassend“ keine anderen Elemente oder Schritte aus, und der unbestimmte Artikel „ein“ oder „eine“ schliesst keine Vielzahl aus. Die blosse Tatsache, dass bestimmte Massnahmen in voneinander verschiedenen abhängigen Ansprüchen wiederholt werden, bedeutet nicht, dass eine Kombination dieser Massnahmen nicht vorteilhaft verwendet werden kann. Jegliche Bezugszeichen in den Ansprüchen sollten nicht als Einschränkung des Umfangs ausgelegt werden.

Claims

1. Mischungsvorrichtung umfassend einen Behälter (2) mit einem Innenraum (3) zur Aufnahme eines Inhalts (31 , 32), wobei der Behälter (2) eine Öffnung (4) und ein an der Öffnung (4) angeordnetes Verschlusselement (100) zum Verschliessen der Öffnung (4) umfasst; und eine Bewegungsvorrichtung (5), welche derart mit dem Behälter (2) verbunden ist, dass der Behälter (2) durch die Bewegungsvorrichtung (5) entlang einer Bewegungsstrecke (S) bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (100) ein erstes Dichtelement (10) mit einer ersten Dichtfläche (11 ) und ein zweites Dichtelement (20) mit einer der ersten Dichtfläche (11) gegenüberliegenden zweiten Dichtfläche (21) umfasst, wobei die erste Dichtfläche (11) und die zweite Dichtfläche (21) entlang der Bewegungsstrecke (S) verlaufen und das erste Dichtelement (10) und / oder zweite Dichtelement (20) derart bewegbar ist, dass die Öffnung (4) durch eine relative Bewegung der Dichtflächen (10, 20) zueinander geöffnet und verschlossen werden kann.
2. Mischungsvorrichtung nach Anspruch 1 , wobei die erste Dichtfläche (11) und die zweite Dichtfläche (21) parallel zur Bewegungsstrecke (S) verlaufen, insbesondere sich die erste Dichtfläche (11) und die zweite Dichtfläche (21) parallel gegenüberliegend zueinander entlang der Bewegungsstrecke (S) erstrecken.
3. Mischungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Öffnung (4) im geschlossenen Zustand des Verschlusselementes (100) einen Schlitz bildet, wobei der Schlitz parallel zur Bewegungsstrecke (S) verläuft.
4. Mischungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Verschlusselement (100) ein Ventil (100), insbesondere ein Lippenrückschlagventil (100) ist.
5. Mischungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das erste Dichtelement (10) als eine erste Verschlusswand und das zweite Dichtelement (20) als eine zweite Verschlusswand ausgestaltet ist.
6. Mischungsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die erste und zweite Verschlusswand jeweils ein erstes und zweites Ende aufweisen und jeweils mit dem ersten Ende an einer Behälterwand des Behälters (2) befestigt sind und an ihrem zweiten Ende die erste Dichtfläche (11) beziehungsweise die zweite Dichtfläche (21) aufweisen, wobei die Verschlusswände von ihren ersten Enden konvergieren, sodass die erste Dichtfläche (11) und die zweite Dichtfläche (21) aneinander anliegen.
7. Mischungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei eine Dicke der Verschlusswände von dem ersten bis zum zweiten Enden abnimmt.
8. Mischungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Dichtflächen (11 , 21) eine im Wesentlichen rechteckige Fläche aufweisen.
9. Mischungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das erste Dichtelement (10) und das zweite Dichtelemente (20) aneinander anliegen, sodass die Öffnung (4) verschlossen ist und das erste Dichtelement (10) und / oder zweite Dichtelemente (20) derart verbiegbar sind, dass die Öffnung (4) durch Verbiegen des ersten Dichtelements (10) und / oder zweiten Dichtelements (20) geöffnet werden kann.
10. Mischungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche umfassend eine Vorrichtung zum Zu- und / oder Abführen des Inhalts (8), welche derart zwischen die erste Dichtfläche (11) und zweite Dichtfläche (21) bewegbar ist, dass die Öffnung (4) geöffnet werden kann und der Inhalt (31 , 32) zu- und / oder abgeführt werden kann.
11. Mischungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche umfassend einen Magnet (7), wobei der Magnet (7) derart am Behälter (2) angeordnet werden kann, dass in den Innenraum (3) einbringbare magnetische Partikel (32) im Behälter (2) fixierbar sind.
12. Mischungsvorrichtung nach Anspruch 11 , wobei der Magnet (7) ein Permanentmagnet und / oder ein Elektromagnet ist.
13. Behälter für eine Mischungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche umfassend einen Innenraum (3) zur Aufnahme eines Inhalts (31 , 32); eine Öffnung (4); und ein an der Öffnung (4) angeordnetes Verschlusselement (100) zum Verschliessen der Öffnung (4), wobei das Verschlusselement (100) ein erstes Dichtelement (10) mit einer erste Dichtfläche (11) und ein zweites Dichtelement (20) mit einer der ersten Dichtfläche (11) gegenüberliegenden zweiten Dichtfläche
(20) umfasst, wobei sich die erste Dichtfläche (11) und die zweite Dichtfläche
(21) gegenüberliegend zueinander erstrecken und das erste Dichtelement (10) und / oder zweite Dichtelement (20) derart bewegbar ist, dass die Öffnung (4) durch eine relative Bewegung der Dichtflächen (10, 20) zueinander geöffnet und verschlossen werden kann.
14. Behälter nach Anspruch 13, wobei das erste Dichtelement (10) und / oder das zweite Dichtelement (20) derart verbiegbar sind, dass die Öffnung (4) durch Verbiegen des ersten Dichtelements (10) und / oder des zweiten Dichtelements (20) geöffnet werden kann.
15. Behälter nach Anspruch 13 oder 14, wobei das Verschlusselement (100) ein Ventil (100), insbesondere ein Lippenrückschlagventil (100) ist.
16. Behälter nach einem der Ansprüche 13 bis 15 umfassend ein Halterungselement (6, 52) mit welchem der Behälter (2) mit einer Bewegungsvorrichtung (5) verbindbar ist.
17. Behälter nach einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei im Innenraum (3) eine Flüssigkeit (31) und eine Vielzahl von magnetischen Partikeln (32) oder Zellen angeordnet ist.
18. Verfahren zur Verwendung einer Mischungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: a) Bewegen des Behälters (2) mittels der Bewegungsvorrichtung (5) entlang der Bewegungsstrecke (S); b) Entnahme eines T eils des Inhalts (31 , 32) während der Bewegung des Behälters (2) entlang der Bewegungsstrecke (S).
19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei zur Entnahme des Teils des Inhaltes (31 , 32) eine Vorrichtung zum Zu- und / oder Abführen des Inhalts (31 , 32) zwischen die erste Dichtfläche (11) und zweite Dichtfläche (21) bewegt wird, sodass die Öffnung (4) geöffnet wird.
20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei das erste Dichtelement (10) und das zweite Dichtelemente (20) aneinander anliegen, sodass die Öffnung (4) verschlossen ist und das erste Dichtelement (10) und / oder zweite Dichtelemente (20) durch die Vorrichtung zum Zu- und / oder Abführen (8) derart verbogen werden, dass die Öffnung (4) geöffnet wird.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, wobei der Inhalt (31 , 32) magnetische Partikel (32) und eine Flüssigkeit (31) umfasst und die magnetischen Partikel (32) und die Flüssigkeit (31) im Innenraum (3) durchmischt werden.
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