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Hintergrund
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft das Auswerten von Bioflüssigkeiten
bzw. Biofluiden aus Tropfenauswurfeinheiten und betrifft insbesondere
Aktivierungsmechanismen, die zum Erreichen einer geeigneten Tropfenauswurferfassung
und Steuerung des Pegels einer Bioflüssigkeit einer Tropfenauswurfvorrichtungen
verwendet werden.
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Es
wurden diverse Gestaltungsformen für das Auswerten von Bioflüssigkeiten
vorgeschlagen, die ein Hochgeschwindigkeitsdrucken von Sequenzen
und Arrays aus Tropfen aus Bioflüssigkeiten
ermöglichen,
die in diversen Tests und Experimenten Verwendung finden. In der
vorliegenden Erläuterung ist
eine Bioflüssigkeit,
die auch als Reagenz bezeichnet wird, eine Substanz, die in einer
chemischen Reaktion verwendet wird, um andere Substanzen zu erkennen,
zu messen, zu untersuchen oder zu erzeugen, oder diese ist die Substanz,
die zu erkennen, zu messen oder zu untersuchen ist.
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Auswurfeinrichtungen
für Bioflüssigkeiten finden
insbesondere beim Abscheiden von Tropfen auf ein Substrat in Form
einer biologischen Reihenuntersuchung Verwendung. Beispielsweise
werden in aktuellen biologischen Verfahren für genetische Defekte und andere
biochemische Abweichungen Tausende einzelner Bioflüssigkeiten
auf einem Glassubstrat an unterschiedlichen gut definierten Plätzen angeordnet.
Danach werden weitere Abscheideflüssigkeiten an den gleichen
Plätzen
aufgebracht. Diese gedruckte biologische Probe wird dann mit einem
Laser abgetastet, um Änderungen
in den Bioflüssigkeitseigenschaften
zu beobachten.
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In
diesen Situationen ist es wesentlich, dass die Tropfenauswurfeinrichtung
nicht die Quelle einer Kontamination ist oder dass diese eine nicht
beabsichtigte Kreuzkontamination zwischen unterschiedlichen Bioflüssigkeiten
ermöglicht.
Ferner ist es auf Grund der hohen Kosten dieser Bioflüssigkeiten
und auf Grund der Wichtigkeit, geeignet hergestellte Tropfen mit
hoher Präzision
an den Positionen anzuordnen, äußerst wichtig,
dass die Tropfenauswurfvorrichtungen zu Beginn des Tropfenauswurfprozesses korrekt
arbeiten.
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Angesichts
der zuvor genannten Situation ist es wünschenswert, Aktivierungsmechanismen
vorzusehen, die eine geeignete Zufuhr von Bioflüssigkeiten zu einer Auswurfeinrichtung
in einer zeitgerechten, anwendbaren Weise sicherstellen.
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Überblick über die
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung löst
diese Aufgabe, indem eine Fluidtropfenauswurfeinheit und ein Aktivierungsmechanismus
bereitgestellt werden, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweisen.
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Die
Fluidtropfenauswurfeinrichtung besitzt eine Tropfenauswurföffnung,
die mit einem Auswurfreservoir verbunden ist. Der Aktivierungsmechanismus
umfasst eine Vakuumeinheit, die eine Vakuumkraft erzeugt, die mit
einer Vakuumdüse
in Verbindung steht. Die Vakuumdüse
ist über
der Tropfenauswurföffnung
angeordnet. Einer Austauschhülse
oder Leitung ist an der Vakuumdüse
angebracht und ist funktionsmäßig mit
der Tropfenauswurföffnung
verbunden. Ein Fluidhöhenerfassungssensor
ist so angeordnet, dass eine Fluidhöhe in der Austauschleitung
und/oder der Vakuumdüse
erfasst werden kann. Beim Erkennen einer vorbestimmten Flüssigkeitshöhe mittels
des Fluidhöhenerfassungssensors
ist der Aktivierungsvorgang abgeschlossen, und der Aktivierungsmechanismus
wird von der Tropfenauswurföffnung
entkoppelt.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist die Öffnung
eine Öffnung,
die mit einem Aktivierungsreservoir in Verbindung steht.
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In
einer weiteren Ausführungsform
wird die Vakuumeinheit gesteuert, um eine variable Vakuumkraft bereitzustellen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 zeigt
eine akustische Tropfenauswurfeinheit, die in der vorliegenden Erfindung
verwendet wird;
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2a und 2b zeigen
Flüssigkeitspegel in
einem Reagenzbehälter;
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3 zeigt
einen Laserbiofluidpegelerkennungsmechanismus;
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4a und 4b zeigen
eine Biofluidpegeldetektorkonfiguration mit akustischem Strahl;
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5 zeigt
einen Tropfenzahlerkennungsmechanismus;
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6 zeigt
eine erste Ausführungsform
zur Bewegung eines Reagenzbehälters
in einer zweistückigen
akustischen Tropfenauswurfeinheit;
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7 zeigt
eine zweite Ausführungsform
einer zusätzlichen
Zufuhr für
einen zweistückigen akustischen
Tropfenauswurfmechanismus;
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8 zeigt
einen akustischen einstückigen Tropfenauswurfmechanismus,
in welchem die Konzepte der vorliegenden Erfindung eingerichtet
sind;
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9 zeigt
eine erste Ausführungsform
zum Zuführen
einer zusätzlichen
Bioflüssigkeit
in einem einstückigen
System;
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10 zeigt
eine zweite Ausführungsform für einen
akustischen einstückigen
Tropfenauswurfmechanismus;
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11 zeigt
eine zweite Ausführungsform eines
akustischen einstückigen
Tropfenauswurfmechanismus;
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12 zeigt
eine piezoelektrischen einstückigen
Tropfenauswurfmechanismus mit einem sekundären Biofluidhaltegebiet;
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13 zeigt
einen zweistückigen
piezoelektrischen Tropfenauswurfmechanismus mit einem sekundären Biofluidhaltegebiet;
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14 zeigt
eine Aktivierungskonfiguration für
einen piezoelektrischen Tropfenauswurfmechanismus; und
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15 zeigt
einen modifizierten piezoelektrischen einstückigen Tropfenauswurfmechanismus mit
einem Aktivierungsreservoir.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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1 ist
eine Querschnittsansicht einer akustischen Tropfenauswurfeinheit 10 mit
einer Reagenzienkartusche 12 bzw. einem Reagenzbehälter 12,
der in einen akustischen Tropfenauswurfmechanismus 14 eingeführt ist.
Ein Wandler 16 wird mittels einer Leistungsversorgung 18 mit
Energie versorgt. Der Wandler 16 ist an einer Oberfläche eines
Substrats 20, etwa Glas, vorgesehen. An einer gegenüberliegenden
Oberfläche
des Glassubstrats 20 ist eine fokussierende Linsenkonfiguration 20,
etwa eine Fresnel-Linse, strukturiert oder angeordnet. Zu beachten
ist, dass andere Arten an fokussierenden Anordnungen anstelle der
Fresnel-Linse 22 eingesetzt werden können.
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Eine
Verbindungsschicht 24, etwa ein akustisches Kopplungsfluid,
ist zwischen der Fresnel-Linse 22 und
dem Reagenzbehälter 12 angeordnet.
Das akustischen Kopplungsfluid 24 ist so ausgewählt, dass
dieses eine geringe akustische Abschwächung besitzt. Zu einem Beispiel
eines akustischen Kopplungsfluids mit vorteilhaften akustischen
Eigenschaften für
diese Anwendung gehört
Wasser. In einer alternativen Ausführungsform ist die Verbindungsschicht 24 als
eine dünne
Schicht aus Schmiermittel vorgesehen. Die Schmiermittelverbindung
ist vorteilhaft, wenn die verbundenen Oberflächen relativ flach sind, um
damit die Wahrscheinlichkeit eingefangener Bläschen zu minimieren.
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Auf
der Oberseite des Glassubstrats 20 sind Wände 26, 28 ausgebildet,
die eine innere Kammer 30 definieren, in der der Reagenzbehälter 12 angeordnet
ist. Eine Seitenwand 31 des Behälters 12 enthält eine
Dichtung 32, die sich von der äußeren Oberfläche erstreckt.
Die Dichtung 32 verschließt den Behälter 12 innerhalb
der Kammer 30 und hält
das akustische Kopplungsfluid 24 unter der Dichtung 32. Ein
Stoppelement 34 mit präziser
Tiefenposition hält den
Behälter 12 an
einer gewünschten
Einschubposition. Eine dünne
Membran 36 ist an einer unteren Fläche 37 des Behälters 12 ausgebildet,
und ist im Wesentlichen über
der Fresnel-Linse 22 angeordnet. Die Membran 36 ist
eine akustisch dünne
Membran, wobei akustisch dünn
in diesem Zusammenhang so definiert ist, dass die Dicke der Membran
klein genug ist, so dass diese über
50 % der eintreffenden akustischen Energie zu der Bioflüssigkeit 38 innerhalb
des Behälters 12 durchlässt.
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Während des
Betriebs wird durch Energiebeaufschlagung des Wandlers 16 eine
akustische Welle ausgesendet, die durch das Glassubstrat 20 zu
der Fresnel-Linse 22 wandert. Die Linse erzeugt eine fokussierte
akustische Energiewelle 39, die durch das akustische Kopplungsfluid 24 und
die Membran 36 läuft,
und einen Scheitelpunkt an der Bioflüssigkeitsoberfläche 40 der
Bioflüssigkeit 38 erreicht.
Das Zuführen
der fokussierten Energie zu der Oberfläche 40 bewirkt Risse
in der Oberfläche,
die zu einem Auswurf eines Bioflüssigkeitstropfens 42 aus
dem Behälter 12 zu
dem Substrat 43, das aus Papier, Glas, Kunststoff oder
einem anderen geeigneten Material aufgebaut ist, führen. Die
ausgeworfene Bioflüssigkeit
kann im Durchmesser eine geringe Größe von ungefähr 15 μm aufweisen.
Jedoch beruht diese Größenbeschränkung auf
den verwendeten physikalischen Komponenten, und es ist zu beachten,
dass die von einer akustischen Tropfenauswurfeinheit ausgeworfenen
Tropfen kleiner oder größer sein
können
entsprechend den Entwurfsänderungen
an den physikalischen Komponenten.
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Die
Oberfläche,
aus der die Bioflüssigkeitstropfen 42 ausgeworfen
werden, kann entweder vollständig
offen sein oder kann durch eine Lochplatte oder einen Deckel 44 beschränkt sein.
Der Deckel 44 weist eine geeignet dimensionierte Öffnung 45 auf,
die größer ist
als die Größe des ausgeworfenen Tropfens,
um eine Störung
des Tropfenauswerfvorgangs zu vermeiden. Die Öffnung 45 muss so
dimensioniert sein, dass die Oberflächenspannung des Flüssigkeitsspiegels 40 über der Öffnung 45 in
ausreichender Weise die Schwerkraft auf die Bioflüssigkeit 38 übersteigt.
Diese Gestaltung verhindert, dass die Bioflüssigkeit 38 aus den
Reagenzbehälter 12 herausströmt, wenn
der Behälter 12 umgedreht
wird, wobei die Öffnung 45 nach
unten zeigt. Die Konfiguration mit der nach unten zeigenden Öffnung besitzt den
Vorteil, dass die Bioflüssigkeit 38 vor
Material geschützt
ist, das von dem Substrat 43 herabfällt.
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Die
Funktion des Wandlers 16, der Energieversorgung 18,
des Glassubstrats 20 und der Linse 22 sind ähnlich wie
bei zuvor erläuterten
Tropfenauswurfeinheiten, die auf dem Gebiet der akustischen Tintenstrahldrucktechnik
eingesetzt werden. Eine derartige Funktionswiese ist im Stand der
Technik gut bekannt.
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Die
vorhergehende Gestaltung führt
zu einer Isolierung der Bioflüssigkeit 38 innerhalb
des Reagenzbehälters 12,
wodurch eine Berührung
des Tropfenauswurfmechanismus 14 mit anderen möglichen Kontaminationsquellen,
etwa in der Luft befindliche Kontaminationsstoffe oder Kontaminationsstoffe
aus Bioflüssigkeiten,
die zuvor in dem Auswurfmechanismus verwendet wurden, verhindert
wird. Der Reagenzbehälter 12 ist
von dem akustischen Kopplungsfluid 24 durch die Membran 36 getrennt.
Der gesamte Behälter
kann aus einem biologisch inerten Material, etwa Polyethylen oder
Polypropylen, durch Spritzgussverfahren hergestellt sein. Der Behälter 12 ist funktionsmäßig mit
dem akustischen Tropfenauswurfmechanismus 14 mittels einer
Verbindungsgrenzfläche
gekoppelt, die die Membran 36 und das akustische Kopplungsfluid 24 enthält.
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In
einer speziellen Gestaltung der vorliegenden Erfindung beträgt die Breite
des Reagenzbehälters 12 ungefähr 300 μm und die
Membran 36 kann 3 μm
dick sein. In dieser speziellen Ausführungsform wird mit Entwurfsgrenzen
für die
lokale akustische Wellenlänge
von 300 μm
und mit einer Betriebsfrequenz, wie sie für akustische Tropfenauswurfmechanismen
bekannt ist, die Position des Flüssigkeitsspiegels
innerhalb von plus oder minus 5 μm
eines idealen Oberflächenpegels
gehalten.
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Die
Energieversorgung 18 ist eine steuerbare Variable. Durch Ändern der
Ausgangsleistung der Energieversorgung 18 wird die von
dem Wandler 16 erzeugte Energie eingestellt, die wiederum
verwendet werden kann, um das Volumen eines ausgesandten Bioflüssigkeitstropfens 42 zu ändern.
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Wie
zuvor erläutert
ist, muss für
eine korrekte Funktion der akustischen Tropfenauswurfeinrichtung 18 die
Position der Flüssigkeitsoberfläche 40 innerhalb
von Toleranzen gehalten werden, die durch die Gerätekonfiguration
vorgegeben ist. In der zuvor erläuterten
Ausführungsform
beträgt
auf Grund des speziellen verwendeten akustischen Tropfenauswurfmechanismus
diese Toleranz +/– 5
Mikrometer. Zu beachten ist, dass andere Bereiche für unterschiedlich
konfigurierte Geräte
auftreten.
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Das
Konzept des Beibehaltens der Bioflüssigkeitspegel eines Reagenzbehälters 12 innerhalb eines
festgelegten Bereichs an Parametern ist in den 2a und 2b gezeigt.
Beispielsweise zeigt 2a den Reagenzbehälter 12,
wenn dieser mit der Bioflüssigkeit 38 gefüllt ist.
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In 2b ist
der gleiche Behälter 12 in
einem leeren Zustand gezeigt. Zu beachten ist, dass in dieser Ausführungsform „leer" einen Zustand bezeichnet,
in welchem weniger Bioflüssigkeit 38 als der
vorbestimmten Parameterhöhe 46 entspricht,
d. h. in diesem Falle 10 μm.
Somit ist immer noch Bioflüssigkeit
innerhalb des Behälters 12 vorhanden. Auf
Grund der Funktionseigenschaften der akustischen Tropfenauswurfeinheit 10 können jedoch
Bioflüs sigkeitstropfen
nicht zuverlässig
ausgeworfen werden, sobald die Bioflüssigkeit 38 außerhalb
des vorbestimmten Pegels 46 liegt. Diese Situation entsteht
dadurch, dass der Scheitelpunkt der akustischen Welle 39 nicht
an der Oberfläche 40 der
Bioflüssigkeit 38 auftritt,
und es wird nicht ausreichend Energie übertragen, um die Oberfläche derart
zu stören,
dass ein Tropfen an diesem niedrigeren Pegel ausgeworfen wird.
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Für eine vorteilhafte
Funktionsweise der Bioflüssigkeitstropfenauswurfeinheit 10 ist
es daher wünschenswert,
eine Konfiguration bereitzustellen, die den Bioflüssigkeitspegel
erkennt, während
der Behälter 12 in
dem akustischen Tropfenmechanismus 14 angeordnet ist.
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3 zeigt
eine erste Ausführungsform
eines Bioflüssigkeitspegelerkennungsmechanismus 50,
der in Lage ist, den Pegel der Bioflüssigkeit 38 innerhalb
des Behälters 12 zu
messen, wenn der Behälter
sich in dem Auswurfmechanismus 14 befindet.
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Wenn
Bioflüssigkeitstropfen
aus dem Behälter 12 ausgeworfen
werden, ändert
sich der Pegel der Bioflüssigkeit 38.
Der Bioflüssigkeitspegelerkennungsmechanismus 50 umfasst
einen Laser 52, der so angeordnet ist, dass der davon ausgesandte
Laserstrahl 54 von der oberen Fläche 56 der Bioflüssigkeit 38 reflektiert
wird. Eine Lasererkennungsanordnung 58 umfasst einen ersten
Laserstrahldetektor 60 und einen zweiten Laserstrahldetektor 62.
Der erste Laserstrahldetektor 60 ist unter einem Winkel
relativ zu der akustischen Tropfenauswurfeinheit 10 so
angeordnet, dass, wenn der Behälter 12 Bioflüssigkeit innerhalb
der vorbestimmten Parameter aufweist, der Winkel des reflektierten
Laserstrahls 64 auf den Sensor 60 trifft. Der
Laserstrahldetektor 62 ist unter einem Winkel relativ zu
der akustischen Tropfenauswurfeinheit 10 so angeordnet,
dass dieser den reflektierten Laserstrahl 66 erkennt, der
unter einem Winkel auftrifft, der dem Zustand entspricht, dass die
Bioflüssigkeit 38 außerhalb
des akzeptablen Bereichs für
einen korrekten Betrieb ist.
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Die
Ausgangssignale des Sensordetektors 60 und des Sensordetektors 62 werden
einer Steuerung 68 zugeführt. Diese Information wird
zusammen mit der vorprogrammierten Information über die Lage des Lasers 52 und
der Detektoren 60, 62, verwendet, um den Bioflüssigkeitspegel
zu berechnen. Die von der Steuerung 68 erhaltene Information
kann dann für
eine weitere Steuerung des Bioflüssigkeitspegels verwendet
werden, wie dies nachfolgend detaillierter erläutert ist.
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4a und 4b zeigen
eine zweite Ausführungsform
für die
Pegelerkennung gemäß der vorliegenden
Erfindung. Insbesondere steuert die Steuerung 70 die Ausgangsleistung
einer Energieversorgung 72, um einen kurzen Impuls einer
akustischen Welle 76 zu bewirken, die von einer Fresnel-Linse 78 zu
der oberen Oberfläche 80 der
Bioflüssigkeit 38 übertragen
wird. Die Steuerung 70 steuert die Ausgabe aus der Energieversorgung 72 so,
dass der kurze akustische Wellenimpuls 76 nicht ausreicht,
um das Ausgeben oder Auswerten eines Bioflüssigkeitstropfens zu bewirken.
Stattdessen wird der kurze akustische Wellenimpuls 76 ausgegeben
und wird von der Linse 22 erkannt. Diese ausgegebene akustische Welle 76,
wie sie in 4a gezeigt ist, erreicht die Oberfläche 80 und
wird dann zur Linse 22 zurückreflektiert 84,
wobei ein RF-Signal erzeugt wird, das der Steuerung 70 zugeführt wird,
und das eine Angabe über
das Aussenden und Zurückkehren
der akustischen Welle 76 darstellt.
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Die
Zeit, die die akustische Welle 76 benötigt, um von der Oberfläche 80 zurück zur Linse 22 zu wandern,
wird verwendet, um zu bestimmen, ob die Bioflüssigkeit mit einem geeigneten
Pegel vorhanden ist. Diese Information wird verwendet, um den Fluidpegel
einzustellen, wie dies nachfolgend detaillierter beschrieben ist.
In einer alternativen Ausführungsform
ist es möglich,
die zugeführte
Frequenz zu variieren, um den Fokus zu verschieben, um damit die akustische
Welle an der Flüssigkeitsoberfläche zu halten.
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Die
Steuerung 70 ist so gestaltet, dass diese die Zeit vom
Aussenden der auslaufenden akustischen Welle 76 bis zum
Empfang der reflektierten Welle 84 bestimmt, wobei Parameter,
etwa die Geschwindigkeit der akustischen Welle, die Tiefe der Bioflüssigkeit
in dem Behälter 12 im
vollen Zustand, die Viskosität
der Bioflüssigkeit
sowie andere erforderliche Parameter vorprogrammiert wurden. Unter
Anwendung dieser Information berechnet die Steuerung 70 den
Bioflüssigkeitspegel
innerhalb des Behälters 12.
Diese Information wird dann im nachfolgenden Steuerungsmechanismus
für die
Flüssigkeitspegel verwendet,
die nachfolgend detaillierter erläutert sind.
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In
einer alternativen Ausführungsform
ist die Steuerung 70 so aufgebaut, dass eine Amplitude
der zurückkehrenden
Welle erfasst wird. Die erfasste Amplitude wird mit dem Bioflüssigkeitspegel
in Korrelation gesetzt. Insbesondere besitzt das Signal der zurückgekehrten
akustischen Welle 76 ihre Amplitudeninformation. Wenn die
Flüssigkeitshöhe nicht
einem geeigneten Pegel entspricht, also entweder zu hoch oder zu
tief ist, ist die Amplitude kleiner als erwartet. Die zurückgekehrte
Amplitude ist auf einem Maximalwert, wenn die Flüssigkeit sich auf einem geeigneten
Pegel für
das Auswerfen befindet. Um daher den geeigneten Pegel zu bestimmen,
wird das Volumen der Bioflüssigkeit
geändert
und es wird eine Messung durchgeführt, um zu bestimmen, ob die
zurückgekehrte
Amplitude näher
oder weiter weg ist von der maximalen Amplitude. In Abhängigkeit
davon, ob Flüssigkeit
hinzugefügt
oder entfernt wurde und abhängig
von der Reaktion der Amplitude kann bestimmt werden, ob mehr oder
weniger Bioflüssigkeit
erforderlich ist.
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5 zeigt
eine weitere Ausführungsform
einer Bioflüssigkeitspegelerkennung
gemäß der vorliegenden
Erfindung. Von der Linse 22 ausgesendete Schallimpulse
werden einer Steuerung 88 zugeführt. Die Steuerung 88 ist
ausgebildet, die empfangenen Impulse aufzusammeln und zu zählen, und
diesen Wert mit dem bekannten Durchschnittsvolumen an Bioflüssigkeit,
die in jedem Tropfen ausgeworfen wird, in Korrelation zu setzen.
Die Steuerung 88 berechnet dann diesbezüglich den Pegel der Bioflüssigkeit 38 innerhalb
des Behälters 12.
Diese Bioflüssigkeitspegelinformation
wird dann verwendet, um den Bioflüssigkeitspegel zu steuern.
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Zu
beachten ist, dass obwohl alternative Ausführungsformen für die Bioflüssigkeitspegelerkennung
in dem Behälter 12 in
Verbindung mit den 3, 4a, 4b und 5 offenbart
sind, andere Konfigurationen ebenso eingesetzt werden können.
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Wie
zuvor erwähnt
ist, kann durch Ändern der
Betriebsfrequenz unter Anwendung einer Fresnel-Linsengestaltung
die Amplitude der ausgesandten akustischen Welle geändert werden.
Unter Ausnutzung dieser Möglichkeit
kann der Spitzenwert der ausgesendeten akustischen Welle gesteuert
werden. Daher wird, wenn Bioflüssigkeit
ausgegeben wird, aber die Amplitude dennoch in einem akzeptablen Bereich
ist, diese so eingestellt, dass der neue Oberflächenpegel geeignet erfasst
wird. In dieser Konfiguration muss zusätzliche Bioflüssigkeit
nicht hinzugefügt
werden, bis ein unterer Oberflächenpegel
erfasst wird.
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In 6 ist
eine erste Ausführungsform
gezeigt, um die Position des Reagenzbehälters 12 zu ändern, der
in dem akustischen Tropfenauswurfmechanismus 14 angeordnet
ist. Die Positionsänderung wird
in Reaktion auf das Erkennen von Bioflüssigkeitspegeln mittels Ver fahren
durchgeführt,
die beispielsweise in Verbindung mit den 3, 4a, 4b oder 5 gezeigt
sind.
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Wenn
der Pegel der Bioflüssigkeit
als außerhalb
eines gewünschten
Bereiches erkannt wird, wird eine Einstellung des Pegels des Reagenzbehälters 12 durchgeführt. Insbesondere
ist eine Hilfsfluidkammer 90 vorgesehen, die funktionsmäßig mit
der Kammer 30 über
eine Kammerverbindung 92 in Verbindung steht. Wenn bestimmt
wird, dass der Bioflüssigkeitspegel
außerhalb
eines akzeptablen Bereichs liegt, wird ein weiteres akustisches
Verbindungsfluid 94 durch Aktivieren eines Kolbens 96 zugeführt. Der Kolben 96 kann
ein Hochpräzisionskolben
sein, der von einem computergesteuerten Aktuator 98 angesteuert
wird. Der computergesteuerte Aktuator 98 wird mit Signalen über eine
der Steuerungen 68, 70 oder 88 versorgt,
die zuvor in Verbindung mit den 3, 4a, 4b und 5 erläutert sind.
Der Kolben 96 wird nach innen bewegt, wodurch ergänzendes
akustisches Verbindungsfluid 94 in die Kammer 30 geführt wird,
so dass der Reagenzbehälter 12 um
einen ausreichenden Betrag angehoben wird, um sicherzustellen, dass
die Oberfläche 80 innerhalb des
akzeptablen Höhenbereichs
liegt.
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7 ist
eine Seitenansicht einer zweistückigen
Tropfenauswurfeinheit 100, in der eine alternative Anordnung
eines Reagenzbehälters 102 verwendet
ist. Zusätzlich
zu einem Auswurfreservoir 104, das Bioflüssigkeit 38 enthält, ist
ein Hauptreservoir 106 vorgesehen, um das Auswurfreservoir 104 zu
speisen. Ein Verbindungsweg zwischen dem Auswurfreservoir 104 und
dem Hauptreservoir 106 wird über eine Reservoirverbindung 108 eingerichtet.
In dieser Anordnung wird, wenn Bioflüssigkeit 38 aus den
Auswurfreservoir 104 abgegeben wird, zusätzliche
Bioflüssigkeit 38 über das
Hauptreservoir 106 und die Reservoirverbindung 108 zugeführt.
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Der
Reagenzbehälter 102 ist
funktionsmäßig mit
einem akustischen Tropfenauswurfmechanismus 110 verbunden.
Das Auswurfreservoir 104 ist mit der Linse 22,
dem Glassubstrat 20 und dem Wandler 16 so angeordnet,
dass eine Fokussierung akustischer Energie möglich ist, wobei diese dem
Auswurfreservoir 104 mit ausreichender Energie zugeführt wird, um
Bioflüssigkeitstropfen
auszusenden. Bei der Verwirklichung dieser zweistückigen Ausgestaltung
ist die Verbindungsschicht 24, etwa als eine akustische Kopplungsfluidschicht
vorgesehen, und ein unterer Bereich des Behälters 102 ist mit
der Membran 112 ausgebildet, die es ermöglicht, dass ausreichend akustische
Energie dem Auswurfreservoir 104 zugeführt wird.
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Das
Hauptreservoir 106 wird über einen Füllanschluss 114 gefüllt. Das
Hauptreservoir 106 und die Reservoirverbindung 108 beruhen
auf Kapillarwirkung, um ein anfängliches
Füllen
des Auswurfreservoirs 104 zu unterstützen, wenn dieses sich im leeren
Zustand befindet. Wenn danach Tropen aus dem Auswurfreservoir 104 ausgeworfen
werden, bewirkt die Oberflächenspannung,
dass die Bioflüssigkeit
von dem Hauptreservoir in das Auswurfreservoir gesaugt wird. Insbesondere
die Öffnung 45 des
Auswurfreservoirs 104 ist ausreichend kleiner dimensioniert
als der Füllanschluss 111 des
Hauptreservoirs 106 und ist ferner klein genug, um die
Gravitationskräfte
in Folge der Höhe
des Reservoirs zu kompensieren, so dass die Bioflüssigkeit
in dem Hauptreservoir 106 in das Auswurfreservoir 104 gezogen
wird.
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8 zeigt
eine akustische einstückige
Bioflüssigkeitsauswurfeinheit 120.
Zu Unterschieden zwischen der zweistückigen Bioflüssigkeitstropfenauswurfeinheit 10 und
der einstückigen
Einheit 120 gehören,
dass die Dichtung 32 des Reagenzbehälters 12 nicht mehr
verwendet ist. Vielmehr besitzt ein Reagenzbehälter 122 eine Seitenwand 124 mit
einer ebenen externen Oberfläche 126,
die direkt mit den Wänden 26, 28 des
Mechanismus 14 in Kontakt ist. Daher wird eine permanente
Verbindung zwischen den Wänden 26, 28 und
dem Reagenzbehälter 122 gebildet.
Eine derartige Verbindung kann während der
Herstellung des Bauelements mittels lithographischer Verfahren und/oder
durch Verwendung bekannter Adhesionstechnologien hergestellt werden.
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In
einer weiteren Ausführungsform
wird die untere Oberfläche 128 mit
der Membran 130 entfernt, wodurch die Bioflüssigkeit 38 direkt
mit der Linse 22 in Kontakt kommen kann. In einer noch
weiteren Ausführungsform
ist der Behälter 122 entfernt
und die Zufuhr der Bioflüssigkeit
erfolgt direkt in die Kammer 30, wobei die Kammer 30 als
ein nicht kontaminierter Bioflüssigkeitsspeicherbereich
dient. In dieser Ausführungsform
wird die Kammer 30 mit Bioflüssigkeit in einer kontaminationsfreien
Umgebung gefüllt.
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9 zeigt
eine Ausführungsform
zum Zuführen
zusätzlicher
Bioflüssigkeit
zu einem Reagenzbehälter 140,
um die Bioflüssigkeit 38 auf
einem gewünschten
Pegel zu halten. In die ser Ausführungsform
besitzt ein Hilfsfluidhaltebereich 142 eine balkförmige Konfiguration
mit einem Inneren 144, das mit der Bioflüssigkeit 38 gefüllt ist.
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Beim
Empfang eines Signals von einer pegelerfassenden Einrichtung (beispielsweise 3, 4a, 4b und 5),
das anzeigt, dass die Bioflüssigkeit
innerhalb des Auswurfreservoirs 146 unter einem gewünschten
Pegel liegt, wird ein Präzisionskolben 148,
der von einen Computer gesteuerten Aktuator 150 angesteuert
wird, nach innen bewegt, um die Hilfsbioflüssigkeitshaltekammer 142 zu
komprimieren. Dieser Vorgang bewirkt, dass eine vorbestimmte Menge
an Bioflüssigkeit 38 in
die Hauptkammer 146 geführt
wird, so dass der Bioflüssigkeitsspiegel 152 auf
einen akzeptablen nutzbaren Pegel gebracht wird.
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10 zeigt
eine zweite Ausführungsform zum
Zuführen
zusätzlicher
Bioflüssigkeit 38 zu
einer Reagenzienkammer 160. In diesem Beispiel ist der kollabierbare
Hilfsbereich oder Kammer 162 mit einem Auswurfreservoir 164 in
Fluidverbindung. Bei Erhalten eines Pegelsignals, das angibt, dass
der Pegel der Bioflüssigkeit 38 angehoben
werden muss, wird ein Druckmechanismus mittels eines computergesteuerten
Aktuators 168 aktiviert, um eine einwärtsgerichtete Kraft auf die
kollabierbare Kammer 162 auszuüben. Es wird Druck in ausreichendem
Betrage ausgeübt,
um erneut Bioflüssigkeit
in das Auswurfreservoir 164 bis zu einem akzeptablen nutzbaren
Pegel zuzuführen.
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In 11 ist
eine alternative Ausführungsform
für eine
akustische einstückige
Tropfenauswurfeinheit 170 dargestellt. In dieser Figur
sind ein Auswurfreservoir 172 und ein Hauptreservoir 174 in
Fluidverbindung mittels einer Reservoirverbindung 176 angeordnet.
Die Bioflüssigkeit 38 wird
von dem Hauptreservoir 174 zu dem Auswurfreservoir 172 auf Grund
der Oberflächenspannung
am Flüssigkeitsspiegel
zugeführt,
wie dies in Verbindung mit 7 erläutert ist.
Der Wandler 16 ist funktionsmäßig mit einem Substrat 178 auf
einer ersten Oberfläche 180 verbunden,
und die Linse 22 ist auf einer zweiten Oberfläche 182 angeordnet,
wobei diese Komponenten als Teil der Einzeleinheit 170 ausgebildet
sind. In dieser Ausführungsform
ist die Verbindungsschicht 24 aus 7 auf Grund
der Ausbildung als einzelne Komponente für eine begrenzte Verwendung
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
nicht erforderlich. In dem Auswurfreservoir 172 kommt die
Bioflüssigkeit
mit der Linse 22 direkt in Kontakt. Daher besteht kein
Bedarf für
das akustische Kopplungsfluid, das in 7 vorgesehen
ist. Das Hauptreservoir 174 wird über den Füllanschluss 183 gefüllt.
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12 ist
eine Seitenansicht einer piezoelektrischen einstückigen Tropfenauswurfeinheit 190. Ein
Auswurfreservoir 192 ist mit einem Hauptreservoir 194 über eine
Reservoirverbindung 196 verbunden. Bioflüssigkeit
wird dem Hauptreservoir 194 über den Füllanschluss 198 zugeführt. Ein
Piezoaktuator 200 ist funktionsmäßig mit einer unteren Fläche 202 des
Auswurfreservoirs 102 verbunden. Eine obere Fläche, die
das Auswurfreservoir 192 definiert, besitzt darin ausgebildet
eine Auswurfdüse 204.
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Während des
Betriebs wird der Piezoaktuator durch eine Energieversorgung 210 aktiviert,
die in Verbindung mit der unteren Fläche 202 eine unimorphe
Konfiguration definiert und in Abhängigkeit zu einer angelegten
Spannung eine Ablenkoperation durchführt. In diesem Falle wird eine
Kraft so ausgeübt,
dass die unimorphe Konfiguration sich in das Auswurfreservoir 192 bewegt,
wodurch das Volumen des Auswurfreservoirs 192 geändert wird,
was wiederum die Bioflüssigkeit
von dem Auswurfreservoir 202 durch die Düse 204 als
ausgeworfener Bioflüssigkeitstropfen
zwingt. Die Größe der Düse 204 ist ein
steuerbarer Faktor für
die Größe der ausgeworfenen
Tropfen.
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Wenn
Bioflüssigkeitstropfen
aus dem Auswurfreservoir 192 ausgeworfen werden, verursacht die
Oberflächenspannung
in dem Auswurfreservoir, dass in dem Hauptreservoir 194 angeordnete
Bioflüssigkeit
durch die Reservoirverbindung 169 in das Auswurfreservoir 192 gezogen
wird, wodurch der Bioflüssigkeitspegel
wieder aufgefrischt wird. In der vorliegenden Ausführungsform
besitzt das Hauptreservoir 194 eine innere Abmessung von
1 cm in der Länge
und 2,5 mm in Höhe.
Die Breite der gesamten piezoelektrischen Tropfenauswurfeinheit
beträgt
5 mm. In einer Ausführungsform
reicht das Volumen der Bioflüssigkeit
in einem vollen Hauptreservoir von 50 bis 150 Mikroliter und die
Bioflüssigkeit
in dem Auswurfreservoir beträgt
5 bis 25 Mikroliter. Das Verhältnis
von Bioflüssigkeit
in den Reservoirs liegt im Bereich 2 zu 1 bis 10 zu 1. In anderen
Situationen kann das Verhältnis
größer sein.
Das Volumen von Bioflüssigkeitstropfen
kann im Bereich von Picoliter liegen.
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Wie
in 12 gezeigt ist, ist die mit dem Piezoaktuator 200 verbundene
untere Fläche 202 in
die gesamte piezoelektrische Tropfenauswurfeinheit 190 integriert.
Bei diesem Aufbau kann die gesamte Einheit 190 entsorgt
werden, wenn die Bioflüssigkeit
der Einheit 190 verbraucht ist.
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13 zeigt
eine Seitenansicht einer piezoelektrischen zweistückigen Bioflüssigkeitstropfenauswurfeinheit 220 mit
einem Wegwerfbereich und einem wiederverwendbaren Bereich. Der nicht
wiederverwendbare Bereich umfasst ein Hauptreservoir 222 und
ein Auswurfreservoir 224, das darin integriert eine Auswurfdüse 226 aufweist.
Das Auswurfreservoir 224 ist mit dem Hauptreservoir 222 über eine
Reservoirverbindung 230 verbunden. Das Übertragen von Bioflüssigkeit
von dem Hauptreservoir 222 zu dem Auswurfreservoir 226 über die
Reservoirverbindung 230 tritt auf Grund der Oberflächenspannung
auf, die in dem Auswurfreservoir 224 besteht. Ferner ist
ein Füllanschluss 232 vorgesehen.
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Der
wiederverwendbare Bereich der Einheit 220 umfasst einen
Piezoaktuator 240, der von einer Energieversorgung 234 gespeist
wird. Der Piezoaktuator 240 wird von einem wiederverwendbaren
Rahmen 244 gehalten.
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Eine
untere Fläche
des Auswurfreservoirs 224 ist als eine Membran 246 ausgebildet
und ist mit einer oberen Fläche
oder einem Diafragma 248 des wiederverwendbaren Rahmens 244 verbunden.
Das Diafragma 248 ist mit dem Piezoaktuator 240 so
verbunden oder anderweitig an diesem angebracht, dass das Diafragma 248 als
ein Teil einer unimorphen Struktur dient, um eine erforderliche
Volumenänderung
innerhalb des Auswurfreservoirs 224 zu schaffen, um damit
einen Bioflüssigkeitstropfen
aus der Auswurfdüse 226 auszuwerten.
Die Membran 246 des Behälters 222 dient
dazu, die Volumenänderung
in dem wiederverwendbaren Bereich 244 in den nicht wiederverwendbaren
Bereich zu übertragen.
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In
einer weiteren Ausführungsform
besitzt der wiederverwendbare Bereich eine flexible Membran mit
einem Piezoaktuator auf einer Oberfläche, um die Volumenverlagerung
zu erzeugen, die notwendig ist, um einen Bioflüssigkeitstropfen auszugeben.
Ein Behälter
kann so hergestellt sein, dass eine Verbindungsflüssigkeit
mit dem Wandler/der Membran in Kontakt gebracht wird. Diese Flüssigkeit
hilft dabei, die durch den Wandler hervorgerufenen Volumenänderungen
auf eine zweite Membran auf einer anderen Behälteroberfläche zu übertragen. Die Behälterränder sind
so aufgebaut, dass diese eine hermetische Abdichtung zwischen dem
wiederverwendbaren und dem nicht wiederverwendbaren Teil bilden. Der
Behälter
besitzt eine Anordnung, um Luftbläschen aus der Verbindungsflüssigkeit
zu entfernen (auszusondern). Die gegenüberliegende Oberfläche ist
vor dem Anbringen des nicht wiederverwendbaren Teils offen.
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Eine
hermetische Dichtung ist zwischen dem nicht wiederverwendbaren und
dem wiederverwendbaren Bereich vorgesehen, und der wiederverwendbare
Bereich ist mit einer Verbindungsflüssigkeit gefüllt, um
die Volumenänderungen
von dem Wandler zu dem nicht wiederverwendbaren Bereich zu übertragen.
Um die Übereinstimmung
und Absorption von Volumenänderungen
zu minimieren, werden alle Luftbläschen in dieser Flüssigkeit
vor dem Betrieb entfernt, indem diese über einen Aussonderungsmechanismus
in dem wiederverwendbaren Bereich abgeführt werden.
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Der
Fachmann versteht, dass andere Piezoaktuatoranordnungen, etwa Volumen-
oder Scherungsmodusausführungsformen,
ebenso in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden
können.
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In
der vorhergehenden Erläuterung
sind Anordnungen offenbart, die so arbeiten, dass sichergestellt
wird, dass die notwendigen Bioflüssigkeitspegel in
einem System beibehalten werden. In einer alternativen Ausführungsform
werden die in Verbindung mit den 4a und 4b erläuterten
Konzepte in Systemen eingesetzt, in denen keine zusätzliche
Bioflüssigkeit
hinzugefügt
wird.
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In
einer Ausführungsform
wird das Einstellen der erzeugten akustischen Welle angewendet,
um das Leistungsvermögen
des Systems zu erweitern. Diese Ausführungsform ist sowohl auf eine
Fresnel-Linse als auch eine sphärische
Linse anwendbar.
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Mit
Bezug zu den 4a und 4b wird, anstelle
die Steuerung 70 zum selektiven Aktivieren eines Akutators
zu verwenden, die Steuerung 70 verwendet, um einen Signalgenerator 12 mit
einer Angabe zu versorgen, die ausgegebene Amplitude zu erhöhen oder
zu erniedrigen, wenn bestimmt wird, dass die Flüssigkeitshöhe nicht bei dem gewünschten
Pegel liegt. Durch diese Maßnahme
kann der Brennpunkt der akustischen Welle so eingestellt werden, dass
dieser bei der tatsächlichen
Flüssigkeitsspiegelhöhe liegt.
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In
einer weiteren Ausführungsform
werden wiederum die Konzepte der 4a und 4b verwendet,
um zu erkennen, dass die Flüssigkeitshöhe nicht
bei einem gewünschten
Pegel liegt. Wenn eine Fresnel-Linse verwendet wird, ist es danach
möglich, die
Betriebsfrequenz zu ändern,
um damit den Brennpunkt auf die exakte Flüssigkeitshöhe einzustellen, die zu einer
speziellen Zeit innerhalb des Bauelements besteht. Für eine Fresnel-Linse
ist die Brennpunktposition im Wesentlichen eine lineare Funktion
der Frequenz. Daher ist in den 4a und 4b der
erste Schritt das Messen des tatsächlichen Bioflüssigkeitspegels.
Anschließend
stellt die Steuerung 70 die Betriebsfrequenz so ein, dass
der Brennpunkt an die Stelle bewegt wird, an der der Flüssigkeitsspiegel
tatsächlich
liegt.
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Unter
Anwendung der vorhergehenden Ausgestaltung ist es möglich, ein
System bereitzustellen, dass die Verwendung eines Aktuators vermeidet. Stattdessen
erweitert die Verwendung einer Frequenzsteuerung und/oder einer
Amplitudensteuerung den Bereich des geeigneten Bioflüssigkeitspegels
für den
Betrieb des Bauelements. Beispielsweise liegt ohne Amplituden- oder
Frequenzsteuerung, wie sie zuvor beschrieben sind, der Bereich für eine geeignete
Nutzung bei +/– 5
Mikrometer in Bezug auf einen idealen Pegel. Durch Einrichten einer
Amplitudensteuerung kann dies jedoch auf ungefähr +/– 10 Mikrometer ausgedehnt
werden, und mittels Frequenzsteuerung auf +/– 30 Mikrometer.
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Die
Frequenzsteuerungskonzepte und akustischen Steuerungskonzepte können alleine
eingesetzt werden, ohne die Verwendung eines Aktuators, oder können in
Verbindung mit einem Aktuator eingesetzt werden, um eine noch bessere
Steuerung bereitzustellen.
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In
piezoelektrischen Auswurfeinheiten kann die anfängliche Inbetriebnahme unter
Umständen nicht
zu einem gewünschten
Auswurf von Tropfen führen.
Insbesondere wenn Luftbläschen
in dem Auswurfreservoir vorhanden sind, werden nicht sphärische Tropfen
oder Tropfen ausgeworfen, die keine geeignete Konsistenz oder Größe aufweisen, oder
was noch wahrscheinlicher ist, es werden keine Tropfen erzeugt.
Daher ist eine Aktivierung der Auswurfeinheit wünschenswert.
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14 zeigt
eine Aktivierungsverbindung oder einen Mechanismus 250,
der gemäß der vorliegenden
Erfindung eingesetzt wird. Wie in 14 gezeigt
ist, ist die Aktivierungsverbindung 250 über einer
Düse (204, 226)
angeordnet, die ausgebildet ist, Bioflüssigkeit aus einem Auswurfreservoir
(192, 224) auszugeben. Im Betrieb ist die Austauschaktivierungsverbindung 250 eine
durch Roboter betätigte Einrichtung,
die sich über
eine Auswurfdüse
(204, 226) bewegt. Die Aktivierungsverbindung 250 umfasst
eine permanente Vakuumdüse 252,
die mit einer Vakuumeinheit 254 verbunden ist. Eine nicht Austauschleitung
bzw. eine nicht wiederverwendbare Leitung oder Hülse 256, die aus Elasatomerstoff
oder einem anderen geeigneten Material hergestellt ist, ist um die
permanente Vakuumdüse 252 ange ordnet. Wenn
die Vakuumdüse 252 über der
Auswurfdüse (204, 224)
angeordnet ist, wird die Vakuumdüse
nach unten bewegt, wodurch die nicht wiederverwendbare Leitung 256 in
einen losen Kontakt mit der Düse
(204, 226) gebracht wird. Durch die Vakuumwirkung
wird Luft aus dem Auswurfreservoir (204, 226)
herausgezogen.
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Ein
durch Roboter gesteuerter oder Flüssigkeitshöhenerfassungssensor 258 bestimmt,
wenn das Biofluid einen Pegel erreicht hat, so dass Luft innerhalb
des Auswurfreservoirs entfernt wurde. Dieser Aktivierungsvorgang
ermöglicht
es, dass ein korrekter anfänglicher
Tropfenauswurfvorgang stattfindet. Sobald der Detektor 258 erkannt
hat, dass ein geeigneter Anfangspegel erreicht ist, wird der Aktivierungsvorgang
beendet, indem der Aktivierungsmechanismus aus der Funktionsverbindung
zu der Tropfenauswurfeinheit entkoppelt wird.
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Die
Roboter gesteuerte Aktivierungsverbindung 250 und der Flüssigkeitshöhenerfassungssensor 258 werden
durch eine Steuerung 259 angesteuert. Die Steuerung 259 erzeugt
die Betätigungssignale,
die die Bewegung dieser robotisch gesteuerten Elemente steuern.
Zu beachten ist, dass der Erfassungssensor 258 als Teil
der Aktivierungsverbindung 250 integriert ist. Eine Bewegung
der Aktivierungsverbindung 250 und des Erfassungssensors 258 wird durch
eine von vielen bekannten Anordnungen erreicht, und die mechanischen
Komponenten, die für eine
derartige Bewegung erforderlich sind, sind im Stand der Technik
gut bekannt.
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In
einer alternativen Ausführungsform
können
die Aktivierungsverbindung 250 und der Pegeldetektor 258 selbst
stationär
sein und die Tropfenauswurfeinheit ist in geeigneter Weise unterhalb
der Aktivierungsverbindung 250 bewegbar. In jedem Falle
ist zu beachten, dass die Aktivierungsverbindung 250 und
der Pegeldetektor 258 eine Vielzahl derartiger Konfigurationen
repräsentieren
können,
um ein Array aus Tropfenauswurfeinheiten in einem Einzeltropfenauswurfkopf
zu aktivieren. In ähnlicher Weise
ist die Ausführungsform,
die in Verbindung mit 15 erläutert wird, auch ein Repräsentant
eines derartigen Arrays aus Komponenten.
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Sobald
der Aktivierungsvorgang für
eine spezielle Tropfenauswurfeinheit ausgeführt ist, kann die nicht wiederverwendbare
Leitung 256 vor dem nächsten
Aktivierungsvorgang ausgetauscht werden.
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Zu
beachten ist, dass die Vakuumeinheit 254, die von der Steuerung 259 gesteuert
wird, in der Lage ist, eine steuerbare Vakuumkraft zu erzeugen, die
die Vakuumwirkung hervorruft, die zuvor beschrieben ist. Durch Bereitstellen
der steuerbaren Kraft können
Einstellungen in Abhängigkeit
von der Viskosität
des Biofluids bzw. der Bioflüssigkeit
berücksichtigt
werden. Beispielsweise kann eine größere Vakuumkraft bei einem
Biofluid ausgeübt
werden, das eine größere Viskosität aufweist
als ein Biofluid, das sich mehr wie eine Flüssigkeit verhält. Zu beachten
ist, dass die Vakuumdüse 252 als
permanent definiert ist. In dieser Erläuterung ist permanent so zu verstehen,
dass permanent zu vergleichen ist mit der nicht wiederverwendbaren
Leitung 256. Es ist jedoch zu beachten, dass in anderen
Ausführungsformen die
Verbindung zwischen der Vakuumeinheit 254 und der Vakuumdüse 252 auch
austauschbar sein kann. Beispielsweise kann die Vakuumdüse durch
eine Schnappverbindung, eine Einstellschraube oder eine andere Verbindungstechnik
angebracht sein, die das Entfernen der Düse ermöglicht.
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In 15 ist
eine modifizierte piezoelektrische einstückige Tropfenauswurfeinheit 260 gezeigt, die
in ähnlicher
Weise wie die Auswurfeinheit 190 gestaltet ist, die in 12 gezeigt
ist. Daher sind gleiche Elemente in der selben Weise bezeichnet.
Jedoch umfasst die betrachtete Einheit 260 auch ein Aktivierungsreservoir 262 mit
einer Aktivierungsöffnung 264.
Das Aktivieren wird erreicht, indem das Aktivierungssystem 250 auf
eine Position über
der Aktivierungsöffnung 264 gebracht
wird. Sobald die Hülse
bzw. Leitung 256 mit der Öffnung 264 im Eingriff
ist, wird ein Vakuumdruck ausgeübt,
um die Bioflüssigkeit
zum Zwecke des Aktivierens des Vorgangs anzuziehen. Während dieses
Vorgangs erzeugt die Energieversorgung 210 Impulse zum
Aktivieren des Piezoaktuators 200, um Bioflüssigkeit
von dem Auswurfreservoir 192 zur Düse 204 zu führen.
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Es
sollte beachtet werden, dass die in den vorhergehenden Ausführungsformen
erläuterten
Reagenzbehälter
einfache repräsentative
Gestaltungen eines derartigen Bauelements sind, und dass viele mögliche Variationen
an der Behälterkonfiguration möglich sind.
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Obwohl
die vorhergehende Beschreibung Ausführungsformen für akustische
Tropfenauswurfeinheiten und piezoelektrische Tropfenauswurfeinheiten
beschreibt, können
die Konzepte der vorliegenden Erfindung auch auf andere Tropfenauswurfmechanismen
und für andere
Fluide als Biofluide erweitert werden, für die eine Vermeidung einer
Kontamination vorteilhaft ist.