DE102013218978B3 - Device and method that allow conclusions about the viscosity of a sample - Google Patents

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Abstract

Eine Vorrichtung, die Rückschlüsse über die Viskosität einer Probe ermöglicht, weist ein Fluidikmodul auf, das um ein Rotationszentrum drehbar ist. Fluidikstrukturen sind in dem Fluidikmodul gebildet, die eine erste Fluidkammer, eine zweite Fluidkammer und einen ersten Fluidkanal, der einen fluidischen Widerstand darstellt und der fluidisch zwischen die erste Fluidkammer und die zweite Fluidkammer geschaltet ist, aufweisen. Eine Antriebseinrichtung, die konfiguriert ist, um das Fluidikmodul für eine definierte Zeit mit einer solchen Rotation zu beaufschlagen, dass zentrifugal induziert in der definierten Zeit ein Teil einer Probe aus der ersten Fluidkammer durch den ersten Fluidkanal in die zweite Fluidkammer gelangt, ist vorgesehen. Der Teil der Probe, der in der definierten Zeit in die zweite Fluidkammer gelangt, ist ein Maß für die Viskosität der Probe.A device that enables conclusions to be drawn about the viscosity of a sample has a fluidics module that can be rotated about a center of rotation. Fluidic structures are formed in the fluidic module, which have a first fluid chamber, a second fluid chamber and a first fluid channel which represents a fluidic resistance and which is fluidically connected between the first fluid chamber and the second fluid chamber. A drive device which is configured to subject the fluidics module to a rotation for a defined time such that centrifugally induced part of a sample from the first fluid chamber passes through the first fluid channel into the second fluid chamber is provided. The part of the sample that reaches the second fluid chamber in the defined time is a measure of the viscosity of the sample.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen und Verfahren, die Rückschlüsse über die Viskosität einer Probe ermöglichen, und insbesondere Vorrichtungen und Verfahren, die geeignet sind, um die Viskosität von Flüssigkeiten in einem Zentrifugenrotor zu bestimmen.The present invention relates to apparatus and methods that allow conclusions about the viscosity of a sample, and more particularly to apparatus and methods suitable for determining the viscosity of liquids in a centrifuge rotor.

Rotoren zur Prozessierung von Flüssigkeiten werden insbesondere in der zentrifugalen Mikrofluidik eingesetzt. Entsprechende Rotoren beinhalten Kammern zum Auffangen von Flüssigkeit und Kanäle für die Fluidführung. Unter zentripetaler Beschleunigung des Rotors wird die Flüssigkeit radial nach außen gedrückt und kann durch entsprechende Fluidführung somit zu einer radial äußeren Position gelangen. Ebenfalls unter geeigneter Fluidführung können kompressible Medien in Kammern eingeschlossen werden, wobei dadurch drehfrequenzgesteuert Überdrücke und Unterdrücke zur Aktuierung von Flüssigkeiten erzeugt werden können. Beispielsweise sind aus der DE 10 2012 202 775 A1 Vorrichtungen und Verfahren zum radial einwärts gerichteten Pumpen einer Flüssigkeit unter Verwendung eines in einer Kompressionskammer komprimierten Mediums unter Ausnutzung unterschiedlicher Drehfrequenzen bekannt.Rotors for the processing of liquids are used in particular in centrifugal microfluidics. Corresponding rotors include chambers for collecting liquid and channels for fluid guidance. Under centripetal acceleration of the rotor, the liquid is forced radially outwards and can thus pass through a corresponding fluid guide to a radially outer position. Also under suitable fluid management compressible media can be enclosed in chambers, thereby rotational frequency controlled overpressures and negative pressures for Aktuierung of liquids can be generated. For example, are from the DE 10 2012 202 775 A1 Devices and methods for radially inwardly pumping a liquid using a compressed in a compression chamber medium using different rotational frequencies known.

Viskositätsbestimmungen von Flüssigkeiten sind in vielen technischen Bereichen von großer Bedeutung. Dazu gehören die Nahrungsmittelproduktion, in der die Viskosität als Qualitätsfaktor dienen kann, ebenso wie die Lebenswissenschaften, in denen die Viskosität von Reagenzien einen wichtigen Parameter für die Prozessierbarkeit der Reagenzien in Laborabläufen darstellt. Auch im Pharmabereich ist eine genaue Charakterisierung flüssiger Reagenzien von essentieller Bedeutung. Ein wichtiger Parameter für die Prozessierbarkeit von Reagenzien ist die Viskosität auch auf Lab-on-Chip-Systemen.Viscosity determinations of liquids are of great importance in many technical areas. These include food production, where viscosity can serve as a quality factor, as well as life sciences, where the viscosity of reagents is an important parameter for the processability of reagents in laboratory operations. In the pharmaceutical industry too, accurate characterization of liquid reagents is of essential importance. An important parameter for the processibility of reagents is the viscosity also on lab-on-chip systems.

Verschiedene Methoden zur Bestimmung der Viskosität sind bekannt. Ein bekanntes Verfahren verwendet sogenannte Kugelfallviskosimeter, bei denen eine Kugel durch ein mit Probe gefülltes Rohr fallengelassen wird. Aus der Zeit, die die Kugel benötigt, um eine bestimmte Strecke zurückzulegen, kann auf die Viskosität der Probe rückgeschlossen werden. Kugelfallviskosimeter sind bereits erhältlich, wobei das Rohr jedoch jeweils mit der Probe gefüllt sein muss, was ein großes Probenvolumen voraussetzt. Die Firma Anton-Paar bietet beispielsweise Kugelfallviskosimeter mit Mindestprobenvolumen hinunter bis zu 100 μl an.Various methods for determining the viscosity are known. A known method uses so-called ball drop viscometers in which a ball is dropped through a tube filled with sample. From the time it takes the ball to travel a certain distance, the viscosity of the sample can be deduced. Falling ball viscometers are already available, but the pipe must always be filled with the sample, which requires a large sample volume. Anton Paar, for example, offers ball fall viscometers with minimum sample volumes down to 100 μl.

Ferner sind Rotations- und Oszillations-Viskosimeter bekannt, die aus zwei gegeneinander drehbaren Platten bestehen, wobei in einen Spalt zwischen den Platten eine Probe eingebracht wird. Die notwendige Kraft, um eine der Platten zu rotieren, lässt Rückschlüsse auf die Viskosität der Probe zu. Auch solche Viskosimeter sind bereits erhältlich, wobei für die Messung ein großes Probenvolumen typischerweise im Bereich von 1 ml benötigt wird.Furthermore, rotary and oscillatory viscometers are known, which consist of two mutually rotatable plates, wherein a sample is introduced into a gap between the plates. The force required to rotate one of the plates allows conclusions to be drawn about the viscosity of the sample. Even such viscometers are already available, with a large sample volume, typically in the range of 1 ml, being needed for the measurement.

Sogenannte Prozessviskosimeter sind dazu ausgelegt, die Viskosität kontinuierlich direkt während eines Prozesses zu messen. Dabei kann die Messung sowohl online als auch inline erfolgen. Eine einfache Ausführung eines Prozessviskosimeters misst beispielsweise den Druck am Eingang und am Ausgang einer durchflossenen Kapillare, um über den Druckverlust auf die Viskosität rückzuschließen. Hinsichtlich solcher Viskosimeter kann beispielsweise auf das Produkt „KV100 Capillary Viscometer” der Firma Brookfield (siehe Webseite http://www.brookfieldengineering.com/products/viscometers/process-kv-100.asp, aufgerufen am 17. September 2013) verwiesen werden. Aufgrund des Messprinzips im Durchfluss müssen auch hier größere Probenvolumen für eine Messung herangezogen werden.So-called process viscometers are designed to continuously measure the viscosity directly during a process. The measurement can be done both online and inline. A simple version of a process viscometer, for example, measures the pressure at the inlet and at the outlet of a capillary through which it flows in order to determine the viscosity via the pressure loss. With regard to such viscometers, reference may be made, for example, to Brookfield's "KV100 Capillary Viscometer" product (see http://www.brookfieldengineering.com/products/viscometers/process-kv-100.asp, accessed 17 September 2013) , Due to the measuring principle in the flow, larger sample volumes must also be used for a measurement.

Bei anderen bekannten Prozessviskosimetern wird die Probe mit einem Resonator in Schwingung versetzt und die Dämpfung des Resonators wird bestimmt. Solche Verfahren sind beispielsweise aus der US 4,920,787 und der US 5,837,885 bekannt. Die Eidgenössische Technische Hochschule Zürich hat basierend auf dieser Methode Prototypen gezeigt, die die Viskosität in Probenvolumen ab 6 μl bestimmen können (siehe www.zfm.ethz.ch/e/viscometry/recent_developments.htm, aufgerufen am 17. September 2013).In other known process viscometers, the sample is oscillated with a resonator and the attenuation of the resonator is determined. Such methods are for example from US 4,920,787 and the US 5,837,885 known. Based on this method, the Swiss Federal Institute of Technology Zurich has demonstrated prototypes that can determine the viscosity in sample volumes from 6 μl (see www.zfm.ethz.ch/e/viscometry/recent_developments.htm, accessed on 17 September 2013).

Bei G. F. Christopher u. a., „Development of a MEMS based dynamic rheometer”, Lab Chip 2010, 10, 2749–2757, sind MEMS-Viskosimeter beschrieben, die kleinste Viskosimeter darstellen, die aus Silizium hergestellt werden können. Durch die extrem kleine Bauweise können Probenvolumen von 5 nl untersucht werden. Allerdings ist der experimentelle Aufbau sehr komplex und erfordert sowohl genaueste Spritzenpumpen als auch eine Hochgeschwindigkeitskamera.In G. F. Christopher u. a, "Development of a MEMS based dynamic rheometer", Lab Chip 2010, 10, 2749-2757, describes MEMS viscometers that are the smallest viscometers that can be made of silicon. Due to the extremely small design, sample volumes of 5 nl can be examined. However, the experimental setup is very complex and requires both the most accurate syringe pumps and a high speed camera.

Schließlich ist es bekannt, die Viskosität in mikrofluidischen Kanälen zu bestimmen. Hierzu wird allerdings eine Referenzflüssigkeit bekannter Viskosität benötigt. Probe- und Referenzflüssigkeit werden in einem kontinuierlichen Fluss in einen mikrofluidischen Kanal eingeströmt, so dass sich eine Laminarströmung ausbildet. Bei bekannter Flussrate der beiden Flüssigkeiten lässt sich aus dem Ort der Phasengrenze im Kanal die Viskosität der Probe berechnen, wie bei P. Guillot u. a., „Viscosimeter on a Microfluidic Chip”, Langmuir, Vol. 22, Nr. 14, 2006, Seiten 6438–6445, beschrieben ist.Finally, it is known to determine the viscosity in microfluidic channels. For this purpose, however, a reference liquid of known viscosity is needed. Sample and reference liquid are flowed in a continuous flow into a microfluidic channel, so that a laminar flow is formed. With known flow rate of the two liquids can be calculated from the location of the phase boundary in the channel, the viscosity of the sample, as in P. Guillot u. a., "Viscosimeter on a Microfluidic Chip", Langmuir, Vol. 22, No. 14, 2006, pages 6438-6445.

Einen Überblick über Mikrovorrichtungen zur Rheometrie von elastischen Flüssigkeiten geringer Viskosität geben F. J. Galindo-Rosalis u. a., „Microdevices for extensional rheometry of low viscosity elastic liquids: a review”, Mikrofluid Nanofluid (2013), 14:1–19. For a review of micro-devices for the rheometry of low viscosity elastic fluids, see FJ Galindo-Rosalis et al., "Microdevices for extensional rheometry of low viscosity elastic fluids: a review", Microfluid Nanofluid (2013), 14: 1-19.

Bekannte Verfahren zur Viskositätsmessung weisen mehrere Nachteile auf, da sie entweder ein großes Probenvolumen von 100 μl bis 1 ml oder mehr benötigen, oder der Messaufbau bzw. die Messung sehr komplex sind, wobei teilweise eine Referenzflüssigkeit bekannter Viskosität benötigt wird. Häufig vereinen bekannte Verfahren sogar mehrere dieser Nachteile.Known methods for viscosity measurement have several disadvantages, since they either require a large sample volume of 100 μl to 1 ml or more, or the measurement setup or the measurement are very complex, whereby a reference liquid of known viscosity is sometimes required. Frequently, known methods even combine several of these disadvantages.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Vorrichtungen und Verfahren zu schaffen, die auf einfache und schnelle Weise Rückschlüsse über die Viskosität einer Probe ermöglichen.The object of the present invention is to provide devices and methods which allow a simple and fast way conclusions about the viscosity of a sample.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 13 gelöst.This object is achieved by a device according to claim 1 and a method according to claim 13.

Ausführungsbeispiele der Erfindung schaffen eine Vorrichtung, die Rückschlüsse über die Viskosität einer Probe ermöglicht, mit folgenden Merkmalen:
einem Fluidikmodul, das um ein Rotationszentrum drehbar ist;
Fluidikstrukturen in dem Fluidikmodul, die eine erste Fluidkammer, eine zweite Fluidkammer und einen ersten Fluidkanal, der einen fluidischen Widerstand darstellt und der fluidisch zwischen die erste Fluidkammer und die zweite Fluidkammer geschaltet ist, aufweisen; und
einer Antriebseinrichtung, die konfiguriert ist, um das Fluidikmodul für eine definierte Zeit mit einer solchen Rotation zu beaufschlagen, dass zentrifugal induziert in der definierten Zeit ein Teil einer Probe aus der ersten Fluidkammer durch den ersten Fluidkanal in die zweite Fluidkammer gelangt, wobei der Teil der Probe, der in der definierten Zeit in die zweite Fluidkammer gelangt, ein Maß für die Viskosität der Probe ist.Embodiments of the invention provide a device that allows conclusions about the viscosity of a sample, with the following features:
a fluidic module rotatable about a center of rotation;
Fluidic structures in the fluidic module having a first fluid chamber, a second fluid chamber and a first fluid channel, which forms a fluidic resistance and which is fluidly connected between the first fluid chamber and the second fluid chamber; and
a drive device configured to apply a rotation to the fluidic module for a defined time such that a part of a sample from the first fluid chamber is centrifugally induced to enter the second fluid chamber through the first fluid channel within the defined time, the part of the Sample entering the second fluid chamber in the defined time is a measure of the viscosity of the sample.

Ausführungsbeispiele der Erfindung schaffen ein Verfahren, das Rückschlüsse über die Viskosität einer Probe ermöglicht, mit folgenden Merkmalen:
in einer ersten Phase, Drehen eines Fluidikmodul, das um ein Rotationszentrum drehbar ist und das Fluidikstrukturen aufweist, die eine erste Fluidkammer, eine zweite Fluidkammer und einen ersten Fluidkanal, der einen fluidischen Widerstand darstellt und der fluidisch zwischen die erste Fluidkammer und die zweite Fluidkammer geschaltet ist, aufweisen, mit keiner oder einer solchen Drehfrequenz, dass keine Probe durch den ersten Fluidkanal in die zweite Fluidkammer gelangt;
in einer zweiten Phase, Drehen des Fluidikmoduls für eine definierte Zeit mit einer solchen Drehfrequenz, dass zentrifugal induziert in der definierten Zeit ein Teil einer Probe aus der ersten Fluidkammer durch den ersten Fluidkanal in die zweite Fluidkammer gelangt; und
in einer dritten Phase, Drehen des Fluidikmoduls nach der definierten Zeit mit keiner oder einer solchen Drehfrequenz, dass keine Probe durch den ersten Fluidkanal in die zweite Fluidkammer gelangt,
wobei der Teil der Probe, der in der zweiten Phase in der definierten Zeit in die zweite Fluidkammer gelangt, ein Maß für die Viskosität der Probe ist.Embodiments of the invention provide a method that allows conclusions about the viscosity of a sample, having the following features:
in a first phase, rotating a fluidic module that is rotatable about a center of rotation and having fluidic structures that include a first fluid chamber, a second fluid chamber, and a first fluid channel that forms a fluidic resistance and fluidly coupled between the first fluid chamber and the second fluid chamber is, have, with no or a rotational frequency such that no sample passes through the first fluid channel in the second fluid chamber;
in a second phase, rotating the fluidic module for a defined time at a rotational frequency such that a portion of a sample from the first fluid chamber, induced centrifugally induced in the defined time, passes through the first fluid channel into the second fluid chamber; and
in a third phase, rotating the fluidic module after the defined time with no or such a rotational frequency that no sample passes through the first fluid channel into the second fluid chamber,
wherein the portion of the sample entering the second fluid chamber in the defined time in the second phase is a measure of the viscosity of the sample.

Ausführungsbeispiele der Erfindung basieren auf der Erkenntnis, dass Rückschlüsse über die Viskosität einer Probe auf einfache und schnelle Weise möglich sind, indem eine Kraft, die benötigt wird, um eine Probe durch einen Fluidkanal aus einer ersten Kammer in eine zweite Kammer zu treiben, zentrifugal induziert wird. Der Fluidkanal stellt einen solchen Flusswiderstand dar, dass eine Flussrate durch denselben von der Viskosität der Probe abhängt, so dass der Teil der Probe, der in der zweiten Phase in der definierten Zeit in die Fluidkammer gelangt, ein Maß für die Viskosität der Probe ist. Unter dem Ausdruck „zentrifugal induziert” wird dabei hierin verstanden, dass sich eine Zentrifugalkraft, die auf die Probe wirkt, ändert, beispielsweise aufgrund einer Änderung einer Drehgeschwindigkeit des Fluidikmoduls. Bei Ausführungsbeispielen kann die Änderung der Zentrifugalkraft eine Zunahme der Zentrifugalkraft sein. Bei Ausführungsbeispielen kann die Änderung der Zentrifugalkraft eine Abnahme der Zentrifugalkraft sein, so dass nach der Abnahme eine andere Kraft größer ist als die Zentrifugalkraft, um den Teil der Probe durch den Fluidkanal zu treiben. Dadurch, dass erfindungsgemäß das Treiben der Probe durch den Fluidkanal zentrifugal induziert stattfindet, können erfindungsgemäße Vorrichtungen und Verfahren ohne Weiteres auf zentrifugalen Plattformen implementiert werden.Embodiments of the invention are based on the recognition that conclusions about the viscosity of a sample are possible in a simple and rapid manner by centrifugally inducing a force required to drive a sample from a first chamber into a second chamber through a fluid channel becomes. The fluid channel presents a flow resistance such that a flow rate therethrough depends on the viscosity of the sample so that the portion of the sample entering the fluid chamber in the defined time in the second phase is a measure of the viscosity of the sample. The term "centrifugally induced" is understood herein to mean that a centrifugal force acting on the sample changes, for example due to a change in a rotational speed of the fluidic module. In embodiments, the change in centrifugal force may be an increase in centrifugal force. In embodiments, the change in centrifugal force may be a decrease in centrifugal force, such that upon removal, a different force is greater than the centrifugal force to drive the portion of the sample through the fluid channel. By virtue of the fact that, according to the invention, the driving of the sample takes place centrifugally induced by the fluid channel, devices and methods according to the invention can be readily implemented on centrifugal platforms.

Bei Ausführungsbeispielen sind der Flusswiderstand des Fluidkanals und die definierte Zeit so aufeinander abgestimmt, dass sichergestellt ist, dass während der definierten Zeit für einen Messbereich (beispielsweise einen Bereich von Viskositäten, die eine Probe typischerweise annehmen kann) nicht die gesamte Probe aus ersten Kammer entleert wird, sondern nur ein Teil derselben.In embodiments, the flow resistance of the fluid channel and the defined time are matched to one another to ensure that during the defined time for a measurement range (eg, a range of viscosities that a sample can typically assume) not all of the sample is drained from the first chamber but only a part of it.

Bei Ausführungsbeispielen der Erfindung ist die zweite Kammer mit einer Skala versehen, die es ermöglicht, Informationen, die einen Rückschluss auf die Viskosität der Probe zulassen, abzulesen. Ein solches Ablesen kann beispielsweise durch einen Benutzer oder automatisiert durch eine optische Leseeinrichtung erfolgen. Eine Stroboskopeinrichtung kann vorgesehen sein, um einem Benutzer ein Ablesen während einer Drehung der Scheibe zu ermöglichen. Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens umfassen somit ein Ermitteln des Teils der Probe, der in der definierten Zeit in die zweite Fluidkammer gelangt ist, um die Viskosität der Probe zu bestimmen. Somit sind auf einfache und schnelle Weise Rückschlüsse über die Viskosität einer Probe möglich.In embodiments of the invention, the second chamber is provided with a scale which makes it possible to read information allowing a conclusion on the viscosity of the sample. Such reading can be done, for example, by a user or automated by an optical reading device. A stroboscopic device may be provided to allow a user to read during a rotation of the disc. Embodiments of the invention The method thus comprises determining the part of the sample which has entered the second fluid chamber in the defined time in order to determine the viscosity of the sample. Thus, conclusions about the viscosity of a sample are possible in a simple and fast way.

Bei Ausführungsbeispielen der Erfindung ist der erste Fluidkanal radial abfallend, wobei durch eine Erhöhung der Drehfrequenz der Teil der Probe durch Zentrifugalkraft aus der ersten Fluidkammer in die zweite Fluidkammer getrieben wird.In embodiments of the invention, the first fluid channel is radially sloping, wherein by increasing the rotational frequency of the part of the sample is driven by centrifugal force from the first fluid chamber into the second fluid chamber.

Bei alternativen Ausführungsbeispielen weisen die fluidischen Strukturen eine dritte Fluidkammer auf, wobei ein zweiter Fluidkanal fluidisch zwischen die dritte und die erste Fluidkammer geschaltet ist, so dass die Probe durch Zentrifugalkraft aus der dritten Fluidkammer in die erste Fluidkammer treibbar ist, um die Probe in die erste Fluidkammer einzubringen. In einer ersten Phase wird das Fluidikmodul mit einer Drehfrequenz gedreht, bei der die dadurch bewirkte Zentripetalkraft einen Überdruck in der ersten Fluidkammer kompensiert, wobei keine Probe durch den ersten Fluidkanal in die zweite Fluidkammer getrieben wird. Danach wird in einer zweiten Phase für die definierte Zeit die Drehfrequenz abgesenkt, so dass durch den Überdruck in der ersten Fluidkammer der Teil der Probe durch den ersten Fluidkanal in die zweite Fluidkammer getrieben wird. Danach wird in einer dritten Phase die Drehfrequenz erhöht, so dass nach der definierten Zeit keine Probe mehr durch den ersten Fluidkanal in die zweite Fluidkammer getrieben wird. Bei solchen Ausführungen wird somit durch das Absenken der Drehfrequenz die Bewegung des Teils der Probe in die zweite Fluidkammer dadurch zentrifugal induziert, dass die durch die Drehung bewirkte Zentrifugalkraft nicht mehr ausreicht, um zu verhindern, dass die Probe durch den ersten Fluidkanal in die zweite Fluidkammer gelangt.In alternative embodiments, the fluidic structures include a third fluid chamber, wherein a second fluid channel is fluidically connected between the third and first fluid chambers so that the sample is drivable by centrifugal force from the third fluid chamber into the first fluid chamber to transfer the sample into the first fluid chamber Introduce fluid chamber. In a first phase, the fluidic module is rotated at a rotational frequency at which the resulting centripetal force compensates for an overpressure in the first fluid chamber, with no sample being forced through the first fluid channel into the second fluid chamber. Thereafter, the rotational frequency is lowered in a second phase for the defined time, so that is driven by the pressure in the first fluid chamber, the portion of the sample through the first fluid passage in the second fluid chamber. Thereafter, the rotational frequency is increased in a third phase, so that after the defined time no sample is driven through the first fluid channel into the second fluid chamber. In such embodiments, lowering the rotational frequency thus centrifugally induces the movement of the portion of the sample into the second fluid chamber such that the centrifugal force caused by the rotation is insufficient to prevent the sample from passing through the first fluid channel into the second fluid chamber arrives.

Bei Ausführungsbeispielen kann der Überdruck auf unterschiedliche Weisen erreicht werden, beispielsweise dadurch, dass die Probe ein in der ersten Fluidkammer eingeschlossenes kompressibles Medium komprimiert. Bei Ausführungsbeispielen kann der Überdruck aufgrund einer chemischen Reaktion oder durch eine Temperaturerhöhung erzeugt werden.In embodiments, the overpressure can be achieved in different ways, for example, by the sample compressing a compressible medium trapped in the first fluid chamber. In embodiments, the overpressure may be generated due to a chemical reaction or an increase in temperature.

Bei Ausführungsbeispielen weist der erste Fluidkanal einen radial nach innen verlaufenden Abschnitt auf und mündet an einer solchen radialen Position in die zweite Fluidkammer, dass beim Einbringen der Probe von der dritten Kammer in die erste Kammer die Probe nicht die zweite Fluidkammer erreicht. Somit kann eine erhöhte Genauigkeit erreicht werden.In embodiments, the first fluid channel has a radially inwardly extending portion and opens at such a radial position in the second fluid chamber, that when introducing the sample from the third chamber into the first chamber, the sample does not reach the second fluid chamber. Thus, increased accuracy can be achieved.

Bei Ausführungsbeispielen der Erfindung sind der erste Fluidkanal und der zweite Fluidkanal derart ausgelegt, dass die Flussrate in dem ersten Fluidkanal während der zweiten Phase im Mittel höher ist als die Flussrate in dem zweiten Fluidkanal, so dass in der zweiten Phase ein größerer Teil der Probe in die zweite Fluidkammer gelangt als in die dritte Fluidkammer. Beispielsweise kann der erste Fluidkanal einen geringeren Flusswiderstand aufweisen als der zweite Fluidkanal. Alternativ kann auch die hydrostatische Höhe des ersten Kanals geringer sein als die des zweiten Kanals, so dass in der zweiten Phase ein größerer Teil der Probe in die zweite Fluidkammer gelangt als in die dritte Fluidkammer.In embodiments of the invention, the first fluid channel and the second fluid channel are designed such that the flow rate in the first fluid channel during the second phase is on average higher than the flow rate in the second fluid channel, so that in the second phase, a larger portion of the sample in the second fluid chamber passes as into the third fluid chamber. For example, the first fluid channel may have a lower flow resistance than the second fluid channel. Alternatively, the hydrostatic height of the first channel may be smaller than that of the second channel, so that in the second phase, a larger part of the sample enters the second fluid chamber than in the third fluid chamber.

Bei Ausführungsbeispielen weisen die fluidischen Strukturen eine vierte Fluidkammer und einen dritten Fluidkanal auf, der fluidisch zwischen die erste Fluidkammer und die vierte Fluidkammer geschaltet ist, wobei der dritte Fluidkanal einen Flusswiderstand aufweist, der höher ist als der Flusswiderstand des ersten Fluidkanals. Solche Ausführungsbeispiele ermöglichen eine vollständige Entleerung der ersten Fluidkammer nach oder in der dritten Phase, so dass anschließend die Rotation gestoppt werden kann, um beispielsweise ein Ablesen einer Skala zu ermöglichen, ohne die Gefahr einer Verfälschung des Ergebnisses, die auftreten könnte, wenn beim Anhalten der Rotation ein weiterer Teil der Probe aus der ersten Fluidkammer in die zweite Fluidkammer gelangen würde.In embodiments, the fluidic structures include a fourth fluid chamber and a third fluid channel fluidly connected between the first fluid chamber and the fourth fluid chamber, the third fluid channel having a flow resistance that is higher than the flow resistance of the first fluid channel. Such embodiments allow complete emptying of the first fluid chamber after or in the third phase, so that rotation can then be stopped to allow, for example, reading of a scale without the risk of falsification of the result that might occur when stopping Rotation, a further portion of the sample would pass from the first fluid chamber into the second fluid chamber.

Bei Ausführungsbeispielen der Erfindung ist die Antriebseinrichtung konfiguriert, um in oder nach der dritten Phase das Fluidikmodul mit einer solchen Drehfrequenz zu drehen, dass die erste Fluidkammer durch den dritten Fluidkanal in die vierte Fluidkammer entleert wird.In embodiments of the invention, the drive means is configured to rotate the fluidic module at or below the third phase at a rotational frequency such that the first fluid chamber is emptied into the fourth fluid chamber through the third fluid channel.

Bei Ausführungsbeispielen wird die erste Fluidkammer in der dritten Phase über den dritten Fluidkanal in die vierte Fluidkammer entleert. Der dritte Fluidkanal kann während der zweiten oder dritten Phase vollständig befüllt werden, um dann in der dritten Phase die erste Fluidkammer in die vierte Fluidkammer vollständig zu entleeren.In embodiments, in the third phase, the first fluid chamber is emptied into the fourth fluid chamber via the third fluid channel. The third fluid channel can be completely filled during the second or third phase, in order then to completely empty the first fluid chamber into the fourth fluid chamber in the third phase.

Bei Ausführungsbeispielen weist der dritte Fluidkanal einen Siphon auf, dessen radial innerster Abschnitt radial weiter außen angeordnet ist als eine radiale Position, an der der erste Fluidkanal in die zweite Fluidkammer mündet, wobei der dritte Fluidkanal an einer Position in die vierte Fluidkammer mündet, die radial weiter außen angeordnet ist als die erste Fluidkammer. Bei Ausführungsbeispielen kann nach oder in der dritten Phase die Druckkammer durch diesen Siphon entleert werden. Bei Ausführungsbeispielen kann dabei der Siphon in der zweiten Phase befüllt werden, so dass sich die erste Fluidkammer in der dritten Phase bei der Drehung der erhöhten Drehfrequenz durch den Siphon entleert. Bei alternativen Ausführungsbeispielen kann nach der dritten Phase die Drehfrequenz langsam vermindert werden, um den Überdruck in der ersten Fluidkammer langsam abzubauen, wobei Reibungskräfte in der Probe einen geringen Einfluss auf die Fluiddynamik und die Füllstände in dem ersten Fluidkanal und dem dritten Fluidkanal haben und die erste Fluidkammer über den dritten Fluidkanal entleert wird, ohne dass Probe nach der dritten Phase in die zweite Fluidkammer gelangt.In embodiments, the third fluid channel has a siphon, the radially innermost portion of which is arranged radially further outward than a radial position at which the first fluid channel opens into the second fluid chamber, wherein the third fluid channel opens into the fourth fluid chamber at a position which is radial is arranged further outside than the first fluid chamber. In embodiments, after or in the third phase, the pressure chamber can be emptied by this siphon. In embodiments, the siphon can be filled in the second phase, so that the first fluid chamber in the third phase during rotation the increased rotational frequency through the siphon emptied. In alternative embodiments, after the third phase, the rotational frequency may be slowly decreased to slowly reduce the overpressure in the first fluid chamber, with frictional forces in the sample having little effect on the fluid dynamics and levels in the first fluid channel and the third fluid channel, and the first Fluid chamber is emptied via the third fluid channel, without sample passes into the second fluid chamber after the third phase.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ermöglichen somit Vorrichtungen und Verfahren, die Rückschlüsse über die Viskosität von Flüssigkeiten in Zentrifugenrotoren ermöglichen, durch eine Kombination drehfrequenzgesteuerter Drücke mit viskositätsabhängigen Flusswiderständen. Die viskositätsabhängigen Flusswiderstände können dabei abhängig von den Gegebenheiten speziell abgestimmt sein, beispielsweise abhängig von dem erwarteten Viskositätsbereich der zu messenden Probe, dem Probenvolumen, auf das die entsprechenden Kräfte bzw. Drücke wirken, und dergleichen.Embodiments of the present invention thus provide devices and methods that allow conclusions about the viscosity of liquids in centrifuge rotors through a combination of rotational frequency controlled pressures with viscosity dependent flow resistances. Depending on the circumstances, the viscosity-dependent flow resistances can be specially coordinated, for example, depending on the expected viscosity range of the sample to be measured, the sample volume to which the corresponding forces or pressures act, and the like.

Ausführungsbeispiele der Erfindung kommen ohne eine Referenzflüssigkeit aus, sind einfach in der Handhabung, da die Messung beispielsweise mit bloßem Auge durch Ablesen einer Skala durchgeführt werden kann, und können auch mit kleinen Probenvolumina im Nanoliterbereich betrieben werden.Embodiments of the invention operate without a reference liquid, are easy to handle, since the measurement can be performed for example with the naked eye by reading a scale, and can also be operated with small sample volumes in the nanoliter range.

Somit eignen sich Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung insbesondere für die eingangs beschriebenen Anwendungen, beispielsweise die Nahrungsmittelindustrie, bei der einfache und schnelle Viskositätsmessungen ohne teure oder schwer zu transportierende Ausrüstung benötigt werden. Ferner eignen sich Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung somit auch für Lebenswissenschaften, bei denen die Viskositätsmessung häufig aufgrund der sehr hohen Reagenzienkosten teuer ist, so dass dort ein großer Bedarf für Viskositätsmessungen mit geringen Probenvolumina besteht.Thus, embodiments of the present invention are particularly useful for the applications described above, for example the food industry, where simple and fast viscosity measurements are needed without expensive or difficult to transport equipment. Furthermore, embodiments of the present invention are therefore also suitable for life sciences, where the viscosity measurement is often expensive due to the very high reagent costs, so that there is a great need for viscosity measurements with small sample volumes.

1 schematische Darstellungen zur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels mit einem abfallenden Fluidkanal; 1 schematic representations for explaining an embodiment with a sloping fluid channel;

2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels mit einer Druckkammer; 2 a schematic representation for explaining an embodiment with a pressure chamber;

3 einen vergrößerten Ausschnitt des in 2 gezeigten Ausführungsbeispiels; 3 an enlarged section of the in 2 shown embodiment;

4 schematische Darstellungen eines Verfahrens unter Verwendung eines Fluidikmoduls, wie es in 2 gezeigt ist; 4 schematic representations of a method using a fluidic module, as in 2 is shown;

5 und 6 schematische Ansichten von zentrifugalen Plattformen zur Erläuterung der Erfindung. 5 and 6 schematic views of centrifugal platforms to illustrate the invention.

Ausführungsbeispiele der Erfindung erlauben die Messung der Viskosität einer Probe in Zentrifugenrotoren durch einen zeitlich definierten, zentrifugal induzierten, viskositätsabhängigen Fluss der Probe durch einen fluidischen Widerstand. Die Menge an Flüssigkeit, die den Widerstand nach Ablauf der definierten Zeit passiert hat, kann zur Bestimmung der Viskosität der Flüssigkeit herangezogen werden. Bei allen Realisierungen können die Geometrien der Kammern und des fluidischen Widerstands so gewählt werden, dass ein definierter Zusammenhang zwischen der Viskosität der Probe (Flüssigkeit) und der transportierten Probenmenge besteht.Embodiments of the invention allow the measurement of the viscosity of a sample in centrifuge rotors by a time-defined, centrifugally induced, viscosity-dependent flow of the sample through a fluidic resistance. The amount of liquid that has passed the resistor after the defined time has elapsed can be used to determine the viscosity of the liquid. In all implementations, the geometries of the chambers and the fluidic resistance can be selected so that there is a defined relationship between the viscosity of the sample (liquid) and the amount of sample transported.

Bei einer Implementierung kann die Flüssigkeit durch eine zeitlich begrenzt auftretende Zentrifugalkraft von einer radial innen liegenden Kammer durch einen fluidischen Widerstand in eine radial weiter außen liegende Kammer gelangen. Die zeitliche Begrenzung gewährleistet dabei, dass während der Dauer der wirkenden Zentrifugalkraft nicht die gesamte Flüssigkeit von der radial innen liegenden in die radial außen liegende Kammer transportiert wird.In one implementation, the liquid may enter a radially outward chamber from a radially inward chamber through a fluidic resistance by a centrifugal force that occurs for a limited time. The time limit ensures that during the duration of the acting centrifugal force, not all the liquid is transported from the radially inner to the radially outer chamber.

Bei einer alternativen Implementierung wird die Flüssigkeit von einer radial innen liegenden Kammer in eine radial weiter außen liegende, geschlossene (d. h. nicht entlüftete) Druckkammer geleitet. Die Flüssigkeit schließt dabei ein kompressibles Medium ein, so dass der Druck in dieser Kammer steigt. Die Druckkammer ist über einen fluidischen Widerstand mit einer entlüfteten Auffangkammer verbunden. Durch Verringern der Drehfrequenz des Rotors wird das kompressible Medium in der Druckkammer entspannt, wobei der Überdruck einen Teil der Flüssigkeit aus der Druckkammer über den fluidischen Widerstand in die Auffangkammer transportiert. Bei dieser Implementierung ist die Verringerung der Drehfrequenz zeitlich begrenzt, so dass nicht die gesamte Flüssigkeit bei verringerter Drehfrequenz aus der Druckkammer transportiert wird.In an alternative implementation, the fluid is directed from a radially inner chamber into a radially outer, closed (i.e., not vented) pressure chamber. The liquid encloses a compressible medium, so that the pressure in this chamber rises. The pressure chamber is connected via a fluidic resistance with a vented collecting chamber. By reducing the rotational frequency of the rotor, the compressible medium is expanded in the pressure chamber, wherein the excess pressure transports a portion of the liquid from the pressure chamber via the fluidic resistance in the collecting chamber. In this implementation, the reduction in the rotational frequency is limited in time, so that not all the liquid is transported from the pressure chamber at a reduced rotational frequency.

Ausführungsbeispiele der Erfindung weisen geometrische Strukturen im Zusammenhang mit einem zugehörigen Verfahren zur Prozessierung von Probenmengen im Nanoliter- bis Milliliterbereich auf. Die geometrischen Strukturen und das Verfahren sind dazu geeignet, die Viskosität von Flüssigkeiten durch Variation der Drehfrequenz in Zentrifugenrotoren zu bestimmen.Embodiments of the invention have geometric structures associated with an associated method for processing sample quantities in the nanoliter to milliliter range. The geometric structures and method are suitable for determining the viscosity of liquids by varying the rotational frequency in centrifuge rotors.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung finden insbesondere auf dem Gebiet der zentrifugalen Mikrofluidik Anwendung, bei der es um die Prozessierung von Proben im Nanoliter- bis Milliliterbereich geht. Entsprechend können die Fluidikstrukturen geeignete Abmessungen im Mikrometerbereich für die Handhabung entsprechender Probenvolumina aufweisen. Bei Ausführungsbeispielen ist die Probe eine Flüssigkeit. Die Probe kann auch eine Suspension oder Dispersion sein. Die Fluidikstrukturen (geometrischen Strukturen) sowie die zugehörigen Verfahren sind dafür konfiguriert und angepasst, um die beschriebenen Funktionalitäten zu erreichen, wobei sich die genaue Dimensionierung und Ausgestaltung der Fluidikstrukturen abhängig vom jeweiligen Anwendungsfall ohne weiteres für Fachleute ergibt.Embodiments of the present invention find particular application in the field of centrifugal microfluidics, which involves the processing of samples in the nanoliter to milliliter range. Accordingly, the Fluidic structures have suitable dimensions in the micrometer range for the handling of corresponding sample volumes. In embodiments, the sample is a liquid. The sample may also be a suspension or dispersion. The fluidic structures (geometric structures) as well as the associated methods are configured and adapted to achieve the described functionalities, wherein the exact dimensioning and design of the fluidic structures depending on the particular application readily results for those skilled in the art.

Wird hierein der Ausdruck radial verwendet, so ist jeweils radial bezüglich des Rotationszentrums, um das das Fluidikmodul bzw. der Rotor drehbar ist, gemeint. Im Zentrifugalfeld ist somit eine radiale Richtung von dem Rotationszentrum weg radial abfallend und eine radiale Richtung zu dem Rotationszentrum hin ist radial ansteigend. Ein Fluidkanal, dessen Anfang näher am Rotationszentrum liegt als dessen Ende, ist somit radial abfallend, während ein Fluidkanal, dessen Anfang weiter vom Rotationszentrum entfernt ist als dessen Ende, radial ansteigend ist.If the expression is used radially here, then in each case radial with respect to the center of rotation about which the fluidic module or the rotor is rotatable is meant. Thus, in the centrifugal field, a radial direction is radially sloping away from the center of rotation and a radial direction toward the center of rotation is radially increasing. A fluid channel, the beginning of which is closer to the center of rotation than the end, is thus radially sloping, while a fluid channel, the beginning of which is farther from the center of rotation than its end, is radially increasing.

5 zeigt ein Rotationssystem mit einem Fluidikmodul 10 in Form eines Rotationskörpers, der ein Substrat 12 und einen Deckel 14 aufweist. Das Substrat 12 und der Deckel 14 können in Draufsicht kreisförmig sein, mit einer mittigen Öffnung, über die der Rotationskörper 10 über eine übliche Befestigungseinrichtung 16 an einem rotierenden Teil 18 einer Antriebsvorrichtung angebracht sein kann. Das rotierende Teil 18 ist drehbar an einem stationären Teil 22 der Antriebsvorrichtung 20 gelagert. Bei der Antriebsvorrichtung kann es beispielsweise um eine herkömmliche Zentrifuge mit einstellbarer Drehgeschwindigkeit oder auch ein CD- oder DVD-Laufwerk handeln. Die Antriebseinrichtung 20 ist konfiguriert oder programmiert, um den Rotationskörper 10 mit Rotationen zu beaufschlagen, die zur Implementierung der Erfindung erforderlich sind. Bei Ausführungsbeispielen kann eine Steuereinrichtung 24 als Teil der Antriebseinrichtung oder separat vorgesehen sein. Wie für Fachleute offensichtlich ist, kann die Steuereinrichtung beispielsweise durch eine entsprechend programmierte Recheneinrichtung oder eine anwenderspezifische integrierte Schaltung implementiert sein. Die Steuereinrichtung 24 kann ferner ausgelegt sein, um auf manuelle Eingaben durch einen Benutzer hin die Antriebsvorrichtung 20 zu steuern, um die erforderlichen Rotationen des Rotationskörpers zu bewirken. In jedem Fall ist die Steuereinrichtung 24 konfiguriert, um die Antriebsvorrichtung 20 zu steuern, um den Rotationskörper mit den erforderlichen Rotationen zu beaufschlagen, um die Erfindung, wie sie hierin beschrieben ist, zu implementieren. Als Antriebsvorrichtung 20 kann eine herkömmliche Zentrifuge mit nur einer Drehrichtung verwendet werden. 5 shows a rotation system with a fluidic module 10 in the form of a body of revolution, which is a substrate 12 and a lid 14 having. The substrate 12 and the lid 14 may be circular in plan view, with a central opening through which the body of revolution 10 via a conventional fastening device 16 on a rotating part 18 a drive device may be attached. The rotating part 18 is rotatable on a stationary part 22 the drive device 20 stored. The drive device can be, for example, a conventional centrifuge with adjustable rotational speed or even a CD or DVD drive. The drive device 20 is configured or programmed to the rotation body 10 to impose rotations required to implement the invention. In embodiments, a control device 24 be provided as part of the drive device or separately. As will be apparent to those skilled in the art, the controller may be implemented by, for example, a suitably programmed computing device or custom integrated circuit. The control device 24 may be further configured to respond to manual inputs by a user, the drive device 20 to control to cause the required rotations of the rotating body. In any case, the controller is 24 configured to the drive device 20 to control the rotational body with the required rotations to implement the invention as described herein. As a drive device 20 a conventional centrifuge with only one direction of rotation can be used.

Der Rotationskörper 10 weist die erforderlichen geometrischen Strukturen bzw. Fluidikstrukturen auf. Die erforderlichen Fluidikstrukturen können durch Kavitäten und Kanäle in dem Deckel 14, dem Substrat 12 oder in dem Substrat 12 und dem Deckel 14 gebildet sein. Bei Ausführungsbeispielen können beispielsweise Fluidikstrukturen in dem Substrat 12 abgebildet sein, während Einfüllöffnungen und Entlüftungsöffnungen in dem Deckel 14 gebildet sind.The rotation body 10 has the required geometric structures or fluidic structures. The required fluidic structures may be through cavities and channels in the lid 14 , the substrate 12 or in the substrate 12 and the lid 14 be formed. In embodiments, for example, fluidic structures in the substrate 12 be pictured while filling openings and vents in the lid 14 are formed.

Bei einem alternativen in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel sind Fluidikmodule 32 in einen Rotor 30 eingesetzt und bilden zusammen mit dem Rotor 30 den Rotationskörper 10. Die Fluidikmodule 32 können jeweils ein Substrat und einen Deckel aufweisen, in denen wiederum entsprechende Fluidikstrukturen gebildet sein können. Der durch den Rotor 30 und die Fluidikmodule 32 gebildete Rotationskörper 10 ist wiederum durch eine Antriebsvorrichtung 20, die durch die Steuereinrichtung 24 gesteuert wird, mit einer Rotation beaufschlagbar. Es ist somit offensichtlich, dass bei Ausführungsbeispielen das Rotationszentrum außerhalb des Fluidikmoduls angeordnet sein kann.For an alternative in 6 shown embodiment are fluidic modules 32 in a rotor 30 inserted and form together with the rotor 30 the rotation body 10 , The fluidic modules 32 can each have a substrate and a lid, in which in turn corresponding fluidic structures can be formed. The one by the rotor 30 and the fluidic modules 32 formed rotational body 10 is in turn by a drive device 20 by the control device 24 is controlled, acted upon with a rotation. It is thus apparent that in embodiments the rotation center may be located outside the fluidic module.

Bei Ausführungsbeispielen der Erfindung können das Fluidikmodul bzw. der Rotationskörper, das bzw. der die Fluidikstrukturen aufweist, aus einem beliebigen geeigneten Material gebildet sein, beispielsweise einem Kunststoff, wie PMMA (Polymethylmethacrylat, Polycarbonat, PVC, Polyvinylchlorid) oder PDMS (Polydimethylsiloxan) Glas, Silizium oder anderen mikrostrukturierbaren Materialien, die gegenüber der zu messenden Probe chemisch inert sind. Der Rotationskörper 10 kann als eine zentrifugal-mikrofluidische Plattform betrachtet werden. Bei Ausführungsbeispielen können die fluidischen Widerstände durch Kanäle mit engen Querschnitten realisiert werden. Typische Dimensionen solcher Kanäle können zwischen 1 mm × 1 mm und 0.5 μm × 0.5 μm liegen. Das Fluidikmodul kann als ein Rotor ausgebildet sein, der einen reinen Träger aus einem beliebigen Material darstellt, auf den Mikrostrukturen aufgebracht sind, die die Fluidikstrukturen zur Viskositätsmessung darstellen. Die Fluidikstrukturen zur Viskositätsmessung können vermittels Mikrofräsen oder durch lithographische Techniken erzeugt werden. Die Proben können newtonsche Flüssigkeiten darstellen und Viskositäten zwischen 0,1 und 10000 mPas aufweisen. Bei Ausführungsbeispielen kann der Rotationskörper ausgebildet sein, um Rotationsfrequenzen von mehr als 70 Hz zu widerstehen und Winkelbeschleunigungen von mehr als 20 Hz/s zu erlauben.In embodiments of the invention, the fluidic module or body having the fluidic structures may be formed of any suitable material, for example, a plastic such as PMMA (polymethylmethacrylate, polycarbonate, PVC, polyvinylchloride) or PDMS (polydimethylsiloxane) glass, Silicon or other microstructurable materials that are chemically inert to the sample to be measured. The rotation body 10 can be considered as a centrifugal microfluidic platform. In embodiments, the fluidic resistances can be realized by channels with narrow cross-sections. Typical dimensions of such channels may be between 1 mm × 1 mm and 0.5 μm × 0.5 μm. The fluidic module may be formed as a rotor constituting a pure support of any material on which are applied microstructures representing the fluidic structures for measuring viscosity. The fluidic structures for viscosity measurement can be produced by micro-milling or by lithographic techniques. The samples may represent Newtonian fluids and have viscosities between 0.1 and 10,000 mPas. In embodiments, the rotational body may be configured to withstand rotational frequencies greater than 70 Hz and allow angular accelerations greater than 20 Hz / s.

Ein Ausführungsbeispiel für fluidische Strukturen, die in einem entsprechenden Fluidikmodul bzw. Rotationskörper gebildet sein können, wird nun Bezug nehmend auf 1, die Abschnitte a) bis e) aufweist, erläutert. 1d) zeigt eine schematische Draufsicht auf Fluidikstrukturen 100, die eine Einlasskammer 102, eine Auffang/Messkammer 104 und einen Fluidkanal 106, der fluidisch zwischen die Einlasskammer 102 und die Auffang/Messkammer 104 geschaltet ist, aufweisen. Entlüftungen 108 sind für die Einlasskammer 102 und die Auffang/Messkammer 104 vorgesehen. Die Einlasskammer 102 stellt eine erste Fluidkammer dar, die Auffang/Messkammer 104 stellt eine zweite Fluidkammer dar und der Fluidkanal 106 stellt einen ersten Fluidkanal dar, Der Fluidkanal 106 stellt einen fluidischen Widerstand dar. Wie in 1d) gezeigt ist, ist eine Flüssigkeit 110 in die Einlasskammer 102 eingebracht. Der Fluidkanal 106 ist bezüglich eines Rotationszentrums 112 radial abfallend, das heißt ein Einlassende desselben, das in die Einlasskammer 102 mündet, ist radial weiter innen angeordnet, als ein Auslassende desselben, das in die Auffang/Messkammer 104 mündet, ungeachtet dessen, dass der Fluidkanal 106 vor der Mündung in die Auffang/Messkammer 104 einen radial ansteigenden Bereich aufweist.An embodiment of fluidic structures that may be formed in a corresponding fluidic module or body of revolution will now be described with reference to FIG 1 which has sections a) to e) explained. 1d ) shows a schematic Top view of fluidic structures 100 that has an inlet chamber 102 , a collection / measuring chamber 104 and a fluid channel 106 fluidly between the inlet chamber 102 and the collecting / measuring chamber 104 is switched on. vents 108 are for the inlet chamber 102 and the collecting / measuring chamber 104 intended. The inlet chamber 102 represents a first fluid chamber, the collecting / measuring chamber 104 represents a second fluid chamber and the fluid channel 106 represents a first fluid channel, the fluid channel 106 represents a fluidic resistance. As in 1d ) is a liquid 110 in the inlet chamber 102 brought in. The fluid channel 106 is with respect to a center of rotation 112 radially sloping, that is, an inlet end thereof into the inlet chamber 102 is located radially further inward than an outlet end thereof into the collection / measuring chamber 104 opens, notwithstanding that the fluid channel 106 in front of the mouth into the collecting / measuring chamber 104 has a radially rising portion.

Nachfolgend wird der Betrieb einer entsprechenden Vorrichtung beschrieben, wobei offensichtlich ist, dass durch die dabei durchgeführten Schritte ein entsprechendes Verfahren durchgeführt wird, so dass die entsprechenden Erläuterungen auch jeweils zur Erläuterung von Ausführungsbeispielen eines erfindungsgemäßen Verfahrens dienen.The operation of a corresponding device is described below, wherein it is obvious that a corresponding method is carried out by the steps carried out in this case, so that the corresponding explanations also serve to explain exemplary embodiments of a method according to the invention.

Bei der Realisierung, die in 1 gezeigt ist, ist die radial innen liegende Einlasskammer 102 durch den fluidischen Widerstand in Form des engen Kanals 106 mit der radial weiter außen liegenden Auffang/Messkammer 104 verbunden. Die Einlasskammer 102 wird mit der Probe, d. h. der Flüssigkeit 110, befüllt. Die Einlasskammer 102 kann auf eine beliebige Weise, beispielsweise zentrifugal, befüllt werden. Ausgehend von dem in 1d) gezeigten Zustand oder zum Erreichen dieses Zustands wird das Fluidikmodul, in dem die Fluidikstrukturen 100 gebildet sind, mit einer Drehfrequenz f1 gedreht, wie in 1a) gezeigt ist. Die geringe Drehfrequenz f1 ist auch in dem Frequenzprotokoll in 1e) zu sehen. Die durch die Drehung mit der Frequenz f1 auf die Flüssigkeit 100 erzeugte Zentrifugalkraft ist nicht ausreichend, um die Flüssigkeit aus der Einlasskammer 102 durch den fluidischen Widerstand 106 in die Auffang/Messkammer 104 zu treiben. Genauer gesagt ist die durch die Drehung mit der Drehfrequenz f1 erzeugte Zentrifugalkraft nicht ausreichend, um die Oberflächenspannung der Flüssigkeit an der Mündung zu der Auffang/Messkammer 104 zu überwinden, so dass bei dieser Drehung keine Flüssigkeit in die Auffang/Messkammer 104 gelangt.In the realization, in 1 is shown, is the radially inner inlet chamber 102 through the fluidic resistance in the form of the narrow channel 106 with the radially outer collecting / measuring chamber 104 connected. The inlet chamber 102 becomes with the sample, ie the liquid 110 , filled. The inlet chamber 102 can be filled in any manner, for example centrifugally. Starting from the in 1d ) state or to achieve this state becomes the fluidic module, in which the fluidic structures 100 are formed, rotated at a rotational frequency f 1 , as in 1a ) is shown. The low rotational frequency f 1 is also in the frequency log in 1e to see). The by the rotation with the frequency f 1 on the liquid 100 generated centrifugal force is insufficient to remove the liquid from the inlet chamber 102 through the fluidic resistance 106 into the collecting / measuring chamber 104 to drive. More specifically, the centrifugal force generated by the rotation at the rotational frequency f 1 is insufficient to increase the surface tension of the liquid at the mouth to the collecting / measuring chamber 104 to overcome, so that during this rotation, no liquid in the collecting / measuring chamber 104 arrives.

Für eine definierte Zeit ΔT wird dann kurzfristig eine höhere Drehfrequenz f2 angewendet, so dass eine hydrostatische Druckdifferenz zwischen der Flüssigkeitsoberfläche in der Einlasskammer 102 und dem Auslassende des Fluidkanals 106 erzeugt wird. Die Flüssigkeit, die durch diesen Druck angetrieben durch den fluidischen Widerstand fließt, reißt am radial außen liegenden Auslass des Flüssigkeitskanals 106 ab und wird in der Auffang/Messkammer gesammelt, wie in 1b) gezeigt ist. Nachfolgend wird die Drehfrequenz wieder auf eine niedrige Drehfrequenz f3 abgesenkt, bei der der Druck wiederum nicht ausreicht, um Flüssigkeit in die Auffangkammer zu treiben. Dieser Zustand ist bei 1c) gezeigt. Die Drehfrequenz f3 kann dabei der Drehfrequenz f1 entsprechen oder einer davon verschiedenen Drehfrequenz.For a defined time ΔT, a higher rotational frequency f 2 is then applied in the short term, so that a hydrostatic pressure difference between the liquid surface in the inlet chamber 102 and the outlet end of the fluid channel 106 is produced. The fluid, which flows through the fluidic resistance driven by this pressure, breaks at the radially outer outlet of the fluid channel 106 and is collected in the collecting / measuring chamber, as in 1b ) is shown. Subsequently, the rotational frequency is lowered again to a low rotational frequency f 3 , in which the pressure in turn is not sufficient to drive fluid into the collecting chamber. This condition is included 1c ). The rotational frequency f 3 can correspond to the rotational frequency f 1 or one of them different rotational frequency.

Die definierte Zeit ΔT ist dabei so gewählt, dass durch die kurze Anwendung der Zentrifugalkraft nur ein Teil der Flüssigkeitsmenge von der Einlasskammer 102 in die Auffangkammer 104 transportiert wird, so dass aus der Flüssigkeitsmenge in der Auffangkammer 104 auf die Viskosität der Probe geschlossen werden kann. Die Quantifizierung der Viskosität kann beispielsweise durch einen Vergleich mit einem Standard erfolgen. Dazu kann der Standard in einer identischen Struktur parallel zu der zu messenden Flüssigkeit prozessiert werden. Um einen auf einen solchen Standard verzichten zu können, kann es vorteilhaft sein, vorher eine Kalibrierung durchzuführen, so dass bei bekanntem Frequenzprotokoll und bekanntem fluidischen Widerstand die Flüssigkeitsmenge auch direkt als Maß für die Viskosität herangezogen werden kann. Zu diesem Zweck können vorab Flüssigkeiten bekannter Viskosität entsprechend prozessiert werden, so dass basierend darauf beispielsweise eine Skala an der Auffang/Messkammer angebracht werden kann, von der die Viskosität direkt ablesbar ist. Ein Ablesen kann beispielsweise bei angehaltener Drehung oder während einer Drehung unter Verwendung eines Stroboskop-Setups erfolgen. Eine entsprechende Vorgehensweise kann für alle beschriebenen Ausführungsbeispiele verwendet werden.The defined time .DELTA.T is chosen so that due to the short application of the centrifugal force only a part of the amount of liquid from the inlet chamber 102 into the collection chamber 104 is transported, so that from the amount of liquid in the collecting chamber 104 can be concluded on the viscosity of the sample. The quantification of the viscosity can be done, for example, by comparison with a standard. For this purpose, the standard can be processed in an identical structure parallel to the liquid to be measured. To be able to do without such a standard, it may be advantageous to carry out a calibration beforehand, so that, given a known frequency protocol and known fluidic resistance, the amount of liquid can also be used directly as a measure of the viscosity. For this purpose, liquids of known viscosity can be processed in advance in advance, so that, for example, a scale can be attached to the collecting / measuring chamber based on which the viscosity can be read directly. For example, reading may be performed while the rotation is stopped or during rotation using a stroboscope setup. A corresponding procedure can be used for all described embodiments.

Bei Ausführungsbeispielen der Erfindung können die Drehfrequenzen f1 und f3 Null sein.In embodiments of the invention, the rotational frequencies f 1 and f 3 may be zero.

Fluidikstrukturen 198 eines weiteren Ausführungsbeispiels, die in einem entsprechenden Fluidikmodul bzw. Rotationskörper gebildet sein können, werden nun Bezug nehmend auf 2 beschrieben. Die Fluidikstrukturen weisen eine Einfüllkammer 200 mit einem Probeneinlass 202 auf. Die Einfüllkammer 200 ist über einen radial abfallenden Einfüllkanal 204 mit einer Fluidkammer 206 verbunden, die eine Messkammer 208 und eine Überschusskammer 210 aufweist, Eine Entlüftung 212 ist für die Fluidkammer 206 vorgesehen. Radial innere Enden der Messkammer 208 und der Überschusskammer 210 sind über einen Kanalbereich 214 gekoppelt, so dass ein definiertes Flüssigkeitsvolumen in die Messkammer 208 einbringbar ist, während überschüssige Flüssigkeit über den Kanalbereich 214 in die Überschusskammer 210 gelangt.fluidic 198 Another embodiment which may be formed in a corresponding fluidic module or body of revolution will now be referred to 2 described. The fluidic structures have a filling chamber 200 with a sample inlet 202 on. The filling chamber 200 is via a radially sloping filling channel 204 with a fluid chamber 206 connected to a measuring chamber 208 and a surplus chamber 210 has, a vent 212 is for the fluid chamber 206 intended. Radial inner ends of the measuring chamber 208 and the surplus chamber 210 are over a channel area 214 coupled so that a defined volume of liquid in the measuring chamber 208 can be introduced while surplus Liquid over the channel area 214 into the surplus chamber 210 arrives.

Ein Einlasskanal 216 ist fluidisch zwischen ein radial äußeres Ende der Messkammer 208 und mithin der Fluidkammer 206 und eine Druckkammer 218 geschaltet. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel mündet der Einlasskanal 216 in einen Kanalabschnitt 220, der in die Druckkammer 218 mündet. Bei alternativen Ausführungsbeispielen könnte der Einlasskanal 216 direkt in die Druckkammer 218 münden. Die Fluidikstrukturen 198 weisen ferner einen Fluidkanal 222 auf, der fluidisch zwischen die Druckkammer 218 und eine Überlaufkammer 224 geschaltet ist. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel mündet ein radial äußeres Ende des Kanals 222 in den Kanalabschnitt 220, während ein radial inneres Ende des Kanals 222 in der Überlaufkammer 224 mündet. Bei alternativen Ausführungsbeispielen könnte der Kanal 222 direkt in der Druckkammer 218 münden. Die Überlaufkammer 224 weist eine Entlüftung 226 auf. Ferner ist die Überlaufkammer 224 mit einer Skala 228 versehen, die ein Ablesen von die Viskosität einer Flüssigkeit betreffenden Informationen ermöglicht.An inlet channel 216 is fluidly between a radially outer end of the measuring chamber 208 and hence the fluid chamber 206 and a pressure chamber 218 connected. In the embodiment shown, the inlet channel opens 216 into a canal section 220 in the pressure chamber 218 empties. In alternative embodiments, the inlet channel 216 directly into the pressure chamber 218 lead. The fluidic structures 198 also have a fluid channel 222 on, fluidly between the pressure chamber 218 and an overflow chamber 224 is switched. In the embodiment shown, a radially outer end of the channel opens 222 in the canal section 220 while a radially inner end of the channel 222 in the overflow chamber 224 empties. In alternative embodiments, the channel could 222 directly in the pressure chamber 218 lead. The overflow chamber 224 has a vent 226 on. Furthermore, the overflow chamber 224 with a scale 228 provided that allows a reading of the viscosity of a fluid information information.

Die Druckkammer weist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel einen Abschnitt 218a für ein kompressibles Medium und einen Bereich 218b für Flüssigkeit auf.The pressure chamber has a section in the embodiment shown 218a for a compressible medium and a range 218b for liquid.

Die Fluidikstrukturen 198 weisen ferner optional eine Ablaufkammer 230 und einen Ablaufkanal 232, der fluidisch zwischen die Druckkammer 218 und die Ablaufkammer 230 geschaltet ist, auf. Eine Entlüftung 234 ist für die Ablaufkammer 230 vorgesehen. Der Ablaufkanal 232 weist einen Siphon 232a (3) auf, dessen radial inneres Ende radial weiter außen angeordnet ist als die Position, an der der Messkanal 222 in die Überlaufkammer 224 mündet.The fluidic structures 198 further optionally have a drain chamber 230 and a drain channel 232 fluidly between the pressure chamber 218 and the drainage chamber 230 is switched on. A vent 234 is for the drainage chamber 230 intended. The drainage channel 232 has a siphon 232a ( 3 ), the radially inner end of which is arranged radially further outward than the position at which the measuring channel 222 in the overflow chamber 224 empties.

3 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt von 2, wobei in 3 schematisch ein Kapillarventil 240 gezeigt ist, das verwendet wird, um ein vorbestimmtes Volumen der Flüssigkeit in der Messkammer 208 abzumessen. Beispielsweise kann das Kapillarventil bis zu einer bestimmten Drehfrequenz geschlossen sein und ab dieser Drehfrequenz öffnen. 3 shows an enlarged section of 2 , where in 3 schematically a capillary valve 240 shown used to a predetermined volume of the liquid in the measuring chamber 208 gauge. For example, the capillary valve may be closed up to a certain rotational frequency and open from this rotational frequency.

Ferner ist in 3 ein Bereich, in dem der Messkanal 222 in die Überlaufkammer 224 mündet, in nochmaliger Vergrößerung X gezeigt. Wie gezeigt ist, weist der Messkanal an seinem radial inneren Ende, das in die Überlaufkammer 224 mündet, einen aufgeweiteten Abschnitt 222a auf. Der Bereich 222a kann somit als eine sich in Flussrichtung radial nach innen erstreckende Aufweitung des Messkanals 222 betrachtet werden, die ausgelegt ist, um Kapillareffekte zu kompensieren. In anderen Worten stellt der Abschnitt 222a eine Vergrößerung des Kanalquerschnitts vor der Abrisskante der Flüssigkeit dar, wobei der Ort der Abrisskante der Flüssigkeit in 3 durch eine mit dem Bezugszeichen 250 bezeichnete Ablaufkante definiert ist.Furthermore, in 3 an area in which the measuring channel 222 in the overflow chamber 224 opens, shown in a renewed magnification X. As shown, the measuring channel has at its radially inner end that in the overflow chamber 224 opens, a widened section 222a on. The area 222a can thus as an in the flow direction radially inwardly extending widening of the measuring channel 222 considered to be designed to compensate for capillary effects. In other words, the section presents 222a an enlargement of the channel cross-section in front of the trailing edge of the liquid, wherein the location of the trailing edge of the liquid in 3 by one with the reference numeral 250 designated run-off edge is defined.

Bei Ausführungsbeispielen der Erfindung kann der Fluidkanal 222 einen geringeren Flusswiderstand aufweisen als der Einlasskanal 216. Ein geringerer Flusswiderstand kann dabei jeweils durch einen größeren Strömungsquerschnitt und/oder eine geringere Länge implementiert werden. Bei Ausführungsbeispielen besitzt der Ablaufkanal 232 einen größeren Flusswiderstand als der Fluidkanal 222. Dies kann beispielsweise durch einen geringen Flussquerschnitt implementiert sein, wie durch einen Abschnitt 232c des Ablaufkanals 232 in 3 angedeutet ist.In embodiments of the invention, the fluid channel 222 have a lower flow resistance than the inlet channel 216 , A lower flow resistance can be implemented in each case by a larger flow cross-section and / or a shorter length. In embodiments, the drainage channel has 232 a larger flow resistance than the fluid channel 222 , This may be implemented, for example, by a small flow area, such as a section 232c of the drainage channel 232 in 3 is indicated.

Die Druckkammer 218 ist geschlossen, das heißt nicht entlüftet, so dass durch eine Flüssigkeit, die zentrifugal über den Einlasskanal 216 in die Druckkammer 218 eingebracht wird, ein in der Druckkammer 218 angeordnetes kompressibles Medium, beispielsweise Luft, komprimiert werden kann.The pressure chamber 218 is closed, that is not vented, so that through a liquid that is centrifugally over the inlet duct 216 in the pressure chamber 218 is introduced, one in the pressure chamber 218 arranged compressible medium, such as air, can be compressed.

Nachfolgend wird der Betrieb einer entsprechenden Vorrichtung beschrieben, wobei offensichtlich ist, dass durch die dabei durchgeführten Schritte ein entsprechendes Verfahren durchgeführt wird, so dass die entsprechenden Erläuterungen auch jeweils zur Erläuterung von Ausführungsbeispielen eines erfindungsgemäßen Verfahrens dienen.The operation of a corresponding device is described below, wherein it is obvious that a corresponding method is carried out by the steps carried out in this case, so that the corresponding explanations also serve to explain exemplary embodiments of a method according to the invention.

Bezug genommen wird dabei auch auf 4, die in den Abschnitten a) bis e) Phasen während des Durchführens des Verfahrens zeigt und im Abschnitt f) ein zugehöriges Frequenzprotokoll zeigt.Reference is also made to this 4 which shows phases during the execution of the method in sections a) to e) and shows an associated frequency protocol in section f).

Bei einem Ausführungsbeispiel wird zunächst die Probe in die radial innen liegende Einfüllkammer 200 gefüllt. Durch Drehung bei einer ersten geringen Drehfrequenz wird die Flüssigkeit aus der Einfüllkammer 200 durch Zentrifugalkraft in die Fluidkammer 206 überführt. In der Fluidkammer 206 wird eine definierte Flüssigkeitsmenge in der Messkammer 208 abgemessen, während überschüssige Anteile der Flüssigkeit in die Überschusskammer 210 gelangen. Die auf diese Weise definierte Probenmenge wird durch schnelle Erhöhung der Rotationsfrequenz und dadurch bedingtes Öffnen des Kapillarventils 240 von der radial weiter innen liegenden Messkammer 208 in die radial weiter außen liegende Druckkammer 218 transferiert, wobei in der Druckkammer 218 durch Verdrängung des kompressiblen Mediums, im Allgemeinen Luft, ein Überdruck aufgebaut wird. Diese Phase ist in den 4a) und 4b) dargestellt, die die Flüssigkeitsfüllstände zu aufeinander folgenden Zeitpunkten zeigen. In 4a wird die Flüssigkeit durch Drehen mit einer ersten Frequenz f4 in die Druckkammer 218 eingebracht, wobei gleichzeitig der Pegel in dem Messkanal 222 ansteigt. Dadurch wird die Luft in der Druckkammer 218 komprimiert, wie in 4b) gezeigt ist, wobei der Pegelstand in dem Messkanal 222 den erweiterten Abschnitt 222a erreicht, siehe 4b). Der andere Teil des Messkanals 222 (also der Teil mit dem geringeren Flussquerschnitt) stellt den fluidischen Widerstand dar, der gemäß dem beschriebenen Funktionsprinzip die Flüssigkeitsmenge in der Überlaufkammer 224 nach Ablauf der Prozessierung bestimmt. Der Messkanal 22 mit dem radial nach innen verlaufenden Teil wird während des Transfers der Probe aus der Mischkammer 208 in die Druckkammer 218 befüllt. Der dadurch entstehende hydrostatische Druck gewährleistet, dass während dieser Phase noch keine Flüssigkeit in die Überlaufkammer 224 gelangt. Um Einflüsse der Kapillarkraft auf die nachfolgenden Schritte zu verringern, enthält, wie oben beschrieben wurde, der Messkanal 222 eine Aufweitung 222a, in der der Meniskus der Flüssigkeit nach Ablauf des Transfers bei konstant hoher Drehfrequenz f4 steht.In one embodiment, the sample is first in the radially inner filling chamber 200 filled. By rotation at a first low rotational frequency, the liquid from the filling chamber 200 by centrifugal force into the fluid chamber 206 transferred. In the fluid chamber 206 becomes a defined amount of liquid in the measuring chamber 208 Measured while excess portions of the liquid in the excess chamber 210 reach. The amount of sample defined in this way is due to rapid increase in the rotational frequency and consequent opening of the capillary valve 240 from the radially inner measuring chamber 208 in the radially outer pressure chamber 218 transferred, taking in the pressure chamber 218 By displacing the compressible medium, generally air, an overpressure is built up. This phase is in the 4a ) and 4b ), which show the liquid levels at successive times. In 4a the liquid is turned into the pressure chamber by turning at a first frequency f 4 218 brought in, at the same time the level in the measuring channel 222 increases. This will cause the air in the pressure chamber 218 compressed, as in 4b ), wherein the level in the measuring channel 222 the extended section 222a reached, see 4b ). The other part of the measuring channel 222 (ie, the part with the smaller flow cross-section) represents the fluidic resistance, according to the described operating principle, the amount of liquid in the overflow chamber 224 determined after the end of the processing. The measuring channel 22 with the radially inward extending portion, during the transfer of the sample from the mixing chamber 208 in the pressure chamber 218 filled. The resulting hydrostatic pressure ensures that during this phase, no liquid in the overflow chamber 224 arrives. In order to reduce the influence of the capillary force on the subsequent steps, as described above, the measuring channel contains 222 an expansion 222a in which the meniscus of the fluid at the end of the transfer is at a constant high rotational frequency f 4 .

Nach dieser ersten Phase, in der die Flüssigkeit in die Druckkammer 218 geleitet wurde, wird die Rotationsfrequenz für eine definierte Zeit ΔT auf eine relativ zu der Frequenz f4 geringere Frequenz f5 stark verringert, so dass der Überdruck in der Druckkammer 218 nicht mehr durch den hydrostatischen Druck in den Verbindungskanälen, d. h. den Kanälen 216 und 222 kompensiert wird. Dies ist in dem Frequenzdiagramm von 4f) dargestellt. Zu diesem Zeitpunkt laufen drei dynamische Vorgänge gleichzeitig ab. Erstens steigt der Flüssigkeitsstand im Messkanal 222 zur Überlaufkammer 224 bis über die Ablaufkante 250 der Überlaufkammer 224, so dass die Flüssigkeit, die durch den Messkanal 222 gepumpt wird, sich in der Überlaufkammer 224 sammelt. Zweitens wird eine geringe Menge der Flüssigkeit von der Druckkammer 218 wieder in Richtung der Messkammer 208 zurückgepumpt. Die zurückgepumpte Menge hängt vom Verhältnis der Flusswiderstände der Kanäle 216 und 222 ab. Drittens sinkt die Flüssigkeitsmenge in der Druckkammer 218 ab, wodurch auch der Überdruck in der Druckkammer abfällt. Diese dynamischen Vorgänge sind in 4c) dargestellt.After this first phase, in which the liquid enters the pressure chamber 218 was passed, the rotational frequency for a defined time .DELTA.T is reduced to a relatively lower frequency f 5 relative to the frequency f 4 , so that the pressure in the pressure chamber 218 no longer by the hydrostatic pressure in the connecting channels, ie the channels 216 and 222 is compensated. This is in the frequency diagram of 4f ). At this time, three dynamic processes occur simultaneously. First, the liquid level in the measuring channel increases 222 to the overflow chamber 224 to beyond the drainage edge 250 the overflow chamber 224 so that the liquid passing through the measuring channel 222 is pumped in the overflow chamber 224 collects. Second, a small amount of liquid from the pressure chamber 218 again in the direction of the measuring chamber 208 pumped back. The amount pumped back depends on the ratio of the flow resistances of the channels 216 and 222 from. Third, the amount of fluid in the pressure chamber decreases 218 which also causes the overpressure in the pressure chamber to drop. These dynamic processes are in 4c ).

Bevor die gesamte Flüssigkeitsmenge die Druckkammer 218 verlassen hat, erfolgt eine dritte Phase, in der die Rotationsfrequenz wieder erhöht wird. Dadurch wird der Transfer von der Druckkammer 218 in die Überlaufkammer 224 abgebrochen, da der hydrostatische Druck im Messkanal 222 zwischen der Druckkammer 218 und der Überlaufkammer 224 den verbleibenden Überdruck in der Druckkammer 218 ausgleichen kann. Die in der Überlaufkammer gesammelte Flüssigkeitsmenge kann nun als Maß für die Viskosität der Probe ausgewertet werden. Dieser Zustand ist in 4d) gezeigt, wobei die Drehfrequenz auf die niedrige Frequenz f6 abgesenkt wurde. Die Drehfrequenz f6 kann beispielsweise der Drehfrequenz f4 entsprechen oder kann sich von dieser unterscheiden.Before the entire amount of liquid the pressure chamber 218 has left, there is a third phase in which the rotational frequency is increased again. This will transfer from the pressure chamber 218 in the overflow chamber 224 aborted because the hydrostatic pressure in the measuring channel 222 between the pressure chamber 218 and the overflow chamber 224 the remaining pressure in the pressure chamber 218 can compensate. The amount of liquid collected in the overflow chamber can now be evaluated as a measure of the viscosity of the sample. This condition is in 4d ), wherein the rotational frequency has been lowered to the low frequency f 6 . The rotational frequency f 6 may for example correspond to the rotational frequency f 4 or may differ from this.

Wie oben bereits dargelegt wurde, weisen die Fluidikstrukturen bei diesem Ausführungsbeispiel eine zusätzliche Struktur auf, die die Handhabung verbessern kann. Diese zusätzliche Struktur besteht in der im Vergleich zur Druckkammer 218 radial weiter außen liegenden Ablaufkammer 230, die durch einen vergleichsweise hohen fluidischen Widerstand, der durch den Fluidkanal 232 gebildet ist, mit der Druckkammer 218 verbunden ist. Bei einer Ausführung wird der Fluidkanal 232 zwischen Druckkammer und Ablaufkammer während des Transfers der Flüssigkeit von der Messkammer 208 in die Druckkammer 218 befüllt. Dadurch beginnt Flüssigkeit ab diesem Zeitpunkt in die Ablaufkammer 230 zu fließen. Aufgrund des vergleichsweise hohen fluidischen Widerstands ist die Flüssigkeitsmenge in der Ablaufkammer 230 zum Zeitpunkt der Verringerung der Drehfrequenz im Vergleich zur Flüssigkeitsmenge in der Druckkammer 218 gering. Nachdem die Drehfrequenz zum Beenden des Transports der Probe aus der Druckkammer 218 in die Überlaufkammer 224 wieder erhöht wurde (Übergang von der Frequenz f5 zur Frequenz f6 in 4f), kann die erhöhte Drehfrequenz über einen ausreichend langen Zeitraum aufrechterhalten werden, um die verbliebende Flüssigkeitsmenge aus der Druckkammer über den Ablaufkanal 232 in die Ablaufkammer 230 zu transferieren. Dadurch kann das Fluidikmodul bzw. der Rotationskörper angehalten werden, ohne dass weitere Flüssigkeit in die Überlaufkammer 224 gelangt, wodurch sich auch der Füllstand der Probe in der Überlaufkammer bei Stillstand des Fluidikmoduls bzw. des Rotationskörpers bestimmen lässt.As stated above, the fluidic structures in this embodiment have an additional structure that can improve handling. This additional structure exists in comparison to the pressure chamber 218 radially outward drain chamber 230 caused by a comparatively high fluidic resistance passing through the fluid channel 232 is formed, with the pressure chamber 218 connected is. In one embodiment, the fluid channel 232 between the pressure chamber and the drain chamber during the transfer of the liquid from the measuring chamber 208 in the pressure chamber 218 filled. As a result, liquid begins from this point in the drain chamber 230 to flow. Due to the relatively high fluidic resistance, the amount of liquid in the drain chamber 230 at the time of reducing the rotational frequency compared to the amount of fluid in the pressure chamber 218 low. After the rotation frequency to stop the transport of the sample from the pressure chamber 218 in the overflow chamber 224 was again increased (transition from the frequency f 5 to the frequency f 6 in 4f ), the increased rotational frequency may be maintained for a sufficiently long period of time to retain the remaining amount of fluid from the pressure chamber via the drain passage 232 in the drainage chamber 230 to transfer. As a result, the fluidic module or the rotational body can be stopped without any additional liquid in the overflow chamber 224 whereby the level of the sample in the overflow chamber can also be determined when the fluidic module or the rotating body is at a standstill.

Bei der dargestellten Ausführungsform enthält der Verbindungskanal zwischen der Druckkammer 218 und der Ablaufkammer 230 einen radial nach innen verlaufenden Abschnitt, durch den die Siphonstruktur 232a realisiert ist. Dadurch lässt sich die Befüllung dieses Verbindungskanals – bis hin zum Zeitpunkt der Verringerung der Drehfrequenz – hinauszögern. Dies verringert den Flüssigkeitsverlust von der Druckkammer 218 in die Ablaufkammer 230 während des Flüssigkeitstransfers von der Messkammer 208 in die Druckkammer 218 und erlaubt die Wahl eines geringeren fluidischen Widerstands zwischen der Druckkammer 218 und der Ablaufkammer 230, ohne die Funktionalität zu beeinträchtigen.In the illustrated embodiment, the connection channel between the pressure chamber 218 and the drainage chamber 230 a radially inwardly extending portion through which the siphon structure 232a is realized. This allows the filling of this connection channel - up to the time of reducing the rotational frequency - delay. This reduces the fluid loss from the pressure chamber 218 in the drainage chamber 230 during fluid transfer from the measuring chamber 208 in the pressure chamber 218 and allows the choice of a lower fluidic resistance between the pressure chamber 218 and the drainage chamber 230 without compromising functionality.

Bei einer wiederum alternativen Ausführungsform kann die Drehfrequenz nach der dritten Phase ausgehend von der Drehfrequenz f6 langsam vermindert werden, um den Überdruck in der Druckkammer 218 langsam abzubauen, wobei Reibungskräfte in der Probe einen geringen Einfluss auf die Fluiddynamik und die Füllstände in dem Messkanal 222 und dem Ablaufkanal 232 haben. Somit kann die Druckkammer 218 über den Ablaufkanal 232 entleert werden, ohne dass Probe nach der dritten Phase durch den Messkanal 222 in die Ablaufkammer 224 gelangt. Dies kann gewährleistet werden, da der innerste Punkt des Siphons 232a radial weiter außen angeordnet ist als die radiale Position, an der der Messkanal 222 in die Überlaufkammer 224 mündet.In yet another alternative embodiment, the rotational frequency after the third phase, starting from the rotational frequency f 6 can be slowly reduced to the overpressure in the pressure chamber 218 slowly, with frictional forces in the sample have a small influence on the fluid dynamics and the levels in the measuring channel 222 and the drainage channel 232 to have. Thus, the pressure chamber 218 over the drainage channel 232 be discharged without sample after the third phase through the measuring channel 222 in the drainage chamber 224 arrives. This can be ensured as the innermost point of the siphon 232a is arranged radially further out than the radial position at which the measuring channel 222 in the overflow chamber 224 empties.

Bei Ausführungsbeispielen der Erfindung hat der Messkanal 222 den kleinsten Flusswiderstand der Fluidkanäle 216, 222 und 232, während der Ablaufkanal 232 den größten Flusswiderstand dieser Fluidkanäle aufweist.In embodiments of the invention, the measurement channel has 222 the smallest flow resistance of the fluid channels 216 . 222 and 232 while the drainage channel 232 having the largest flow resistance of these fluid channels.

Somit wird, wie oben erläutert wurde, bei Ausführungsbeispielen der Erfindung nur für einen definierten Zeitraum ermöglicht, dass die Probe durch den Fluidkanal, der einen fluidischen Widerstand darstellt, aus der ersten Fluidkammer in die zweite Fluidkammer läuft, wobei durch die kurze Zeitdauer ΔT sichergestellt ist, dass nicht die gesamte Probemenge aus der ersten Fluidkammer in die zweite Fluidkammer läuft.Thus, as discussed above, in embodiments of the invention, only for a defined period of time, the sample is allowed to pass from the first fluid chamber into the second fluid chamber through the fluid channel, which is a fluidic resistance, and is ensured by the short duration ΔT in that the entire sample quantity does not run from the first fluid chamber into the second fluid chamber.

Bei dem oben Bezug nehmend auf die 2 bis 4 beschriebenen Ausführungsbeispiel stellt die Druckkammer 218 eine erste Fluidkammer dar, stellt die Überlaufkammer 224 eine zweite Fluidkammer dar, stellt die Fluidkammer 210 eine dritte Fluidkammer dar und stellt der Ablaufkanal 230 eine vierte Fluidkammer dar. Der Messkanal 222 stellt einen ersten Fluidkanal dar, der Einlasskanal 216 stellt einen zweiten Fluidkanal dar und der Ablaufkanal 232 stellt einen dritten Fluidkanal dar.In the above with reference to FIGS 2 to 4 described embodiment, the pressure chamber 218 a first fluid chamber, represents the overflow chamber 224 a second fluid chamber, represents the fluid chamber 210 a third fluid chamber and represents the drainage channel 230 a fourth fluid chamber. The measuring channel 222 represents a first fluid channel, the inlet channel 216 represents a second fluid channel and the drainage channel 232 represents a third fluid channel.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ermöglichen somit die Bestimmung der Viskosität von Proben, wobei gleichzeitig zahlreiche Vorteile erhalten werden können. Es wird nur eine Probenmenge von wenigen nl bis 100 μl benötigt, wobei der erfindungsgemäße Lösungsansatz mit einem einfachen Messaufbau und einem einfachen Messablauf auskommt. Die Viskosität kann einfach abgelesen werden. Der Lösungsansatz ist günstig und in Massenproduktion herstellbare Fluidikmodule bzw. Rotationskörper oder Rotoren können für die Viskositätsmessung verwendet werden.Embodiments of the present invention thus allow the determination of the viscosity of samples, while at the same time many advantages can be obtained. It is only a sample amount of a few nl to 100 ul required, the inventive approach with a simple measurement setup and a simple measurement process requires. The viscosity can be read easily. The approach is favorable and can be produced in mass production fluidic modules or rotary bodies or rotors can be used for the viscosity measurement.

Diese Vorteile ermöglichen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung erstmals durch die Implementierung einer Viskositätsmessung auf einer zentrifugalen Plattform, wobei eine einfache Auswertung durch Ablesen mit bloßem Auge bei einem geringen Probenvolumenbereich möglich ist.These advantages enable embodiments of the present invention for the first time by the implementation of a viscosity measurement on a centrifugal platform, wherein a simple evaluation by reading with the naked eye is possible with a small sample volume range.

Ausführungsbeispiele der Erfindung schaffen mit anderen Worten geometrische Strukturen und Methoden, die die Bestimmung der Viskosität einer Probe auf einem zentrifugalen Rotor erlauben, wobei der Rotor mindestens eine erste und eine zweite Kammer besitzt, die durch einen fluidischen Widerstand miteinander verbunden sind, und zwischen diesen Kammern zeitlich definiert und zentrifugal induziert ein Fluss der Probe auftritt, welcher zur Viskositätsbestimmung herangezogen wird. Bei solchen geometrischen Strukturen und Methoden kann das integrale Volumen des zeitlich begrenzten Flusses durch den fluidischen Widerstand für die Viskositätsbestimmung herangezogen werden. Bei solchen Strukturen und Methoden kann die erste Kammer radial weiter innen als die zweite Kammer liegen und der Fluss der Probe von der ersten Kammer zu der zweiten Kammer kann durch ein Erhöhen der Rotationsfrequenz induziert werden. Bei Ausführungsbeispielen kann die erste Kammer eine volumendefinierende Funktion besitzen. Bei Ausführungsbeispielen solcher geometrischer Strukturen und Methoden kann die zweite Kammer eine geeignete Geometrie besitzen, um vermittels einer angebrachten zusätzlichen Skala ein Ablesen der Viskosität der Probe nach Abschluss der Messung zu erlauben. Bei Ausführungsbeispielen solcher geometrischer Strukturen und Methoden können die erste und/oder zweite Kammer entlüftet sein. Bei Ausführungsbeispielen solcher geometrischer Strukturen und Methoden kann zumindest eine dritte Kammer vorhanden sein, die radial weiter innen liegt als die nicht entlüftete erste Kammer und mit dieser verbunden ist, so dass die Probe durch Zentrifugation von der dritten Kammer in die erste Kammer gelangt und dort einen Überdruck erzeugt, wodurch dieser Überdruck, bei Verringerung der den Überdruck kompensierenden Zentripetalkraft, den Fluss der Probe von der ersten Kammer in die zweite Kammer induziert. Der Überdruck kann, unter anderem, durch ein von der Probe verdrängtes kompressibles Medium, durch Gasentwicklung aufgrund einer chemischen Reaktion oder durch eine Temperaturerhöhung erzeugt werden.In other embodiments, embodiments of the invention provide geometric structures and methods that permit the determination of the viscosity of a sample on a centrifugal rotor, the rotor having at least first and second chambers interconnected by fluidic resistance and between these chambers temporally defined and centrifugally induced flow of the sample occurs, which is used for viscosity determination. In such geometric structures and methods, the integral volume of the time-limited flow through the fluidic resistance can be used for the viscosity determination. In such structures and methods, the first chamber may be located radially further inward than the second chamber, and the flow of the sample from the first chamber to the second chamber may be induced by increasing the rotational frequency. In embodiments, the first chamber may have a volume defining function. In embodiments of such geometric structures and methods, the second chamber may have a suitable geometry to allow, by means of an attached additional scale, a reading of the viscosity of the sample after completion of the measurement. In embodiments of such geometric structures and methods, the first and / or second chamber may be vented. In embodiments of such geometric structures and methods, at least one third chamber may be present, which lies radially further inward than the non-vented first chamber and is connected thereto, so that the sample passes from the third chamber into the first chamber by centrifugation and there Overpressure is generated, whereby this overpressure induces the flow of the sample from the first chamber into the second chamber, reducing the overpressure compensating centripetal force. The overpressure can be generated, inter alia, by a displaced by the sample compressible medium, by gas evolution due to a chemical reaction or by an increase in temperature.

Bei Ausführungsbeispielen solcher geometrischer Strukturen und Methoden kann die Druckerzeugung in der ersten Kammer durch Verdrängung eines kompressiblen Mediums geschehen. Bei weiteren Ausführungsbeispielen kann die dritte Kammer entlüftet sein. Bei Ausführungsbeispielen solcher geometrischer Strukturen und Methoden kann der fluidische Widerstand zwischen der ersten Kammer und der zweiten Kammer eine radial nach innen verlaufende Komponente beinhalten. Bei Ausführungsbeispielen solcher geometrischer Strukturen und Methoden kann der Füllstand der Probe im fluidischen Widerstand zwischen der ersten Kammer und der zweiten Kammer, während die Probe im Wesentlichen von der dritten Kammer in die erste Kammer transferiert wird, nicht den Einlasspunkt der zweiten Kammer erreichen, Bei Ausführungsbeispielen solcher geometrischer Strukturen und Methoden kann die Geometrie des fluidischen Widerstands geeignet sein, um den Einfluss von Kapillarkräften auf den Füllstand im fluidischen Widerstand, nach Abschluss des Transfers von der dritten Kammer in die erste Kammer, zu verringern. Bei Ausführungsbeispielen kann mindestens eine vierte Kammer vorhanden sein, die mit der ersten Kammer über einen fluidischen Widerstand verbunden ist und deren Einlass sich im Bezug auf die erste Kammer radial weiter außen befindet. Bei Ausführungsbeispielen solcher geometrischer Strukturen und Methoden kann der fluidische Widerstand zwischen der ersten und vierten Kammer größer sein als der fluidische Widerstand jeder anderen Verbindung zwischen den ersten bis vierten Kammern. Bei Ausführungsbeispielen solcher geometrischer Strukturen und Methoden kann der fluidische Widerstand zwischen der ersten und vierten Kammer die Form eines Siphons annehmen. Bei Ausführungsbeispielen solcher geometrischer Strukturen und Methoden ist die vierte Kammer entlüftet.In embodiments of such geometric structures and methods, the pressure generation in the first chamber can be done by displacement of a compressible medium. In other embodiments, the third chamber may be vented. In embodiments of such geometric structures and methods, the fluidic resistance between the first chamber and the second chamber may include a radially inwardly extending component. In embodiments of such geometric structures and methods, the fluid level of the sample in fluidic resistance between the first chamber and the second chamber while the sample is substantially transferred from the third chamber to the first chamber may not reach the inlet point of the second chamber. In embodiments In such geometrical structures and methods, the geometry of the fluidic resistor may be suitable to reduce the influence of capillary forces on fluid level fluid level after completion of the transfer from the third chamber to the first chamber. In embodiments, at least one fourth chamber may be present, which is connected to the first chamber via a fluidic resistance and whose inlet is located radially further outward with respect to the first chamber. In embodiments of such geometric structures and methods, the fluidic resistance between the first and fourth chambers may be greater than the fluidic resistance of any other connection between the first to fourth chambers. In embodiments of such geometric structures and methods, the fluidic resistance between the first and fourth chambers may take the form of a siphon. In embodiments of such geometric structures and methods, the fourth chamber is vented.

Ausführungsbeispiele der Erfindung stützen sich somit auf die Nutzung von Zentripetalkraft zur direkten oder indirekten Aktuierung einer Probe zur Viskositätsmessung. Ausführungsbeispiele ermöglichen ferner durch den Einsatz von Lithographietechniken das Erreichen sehr geringer Probenmengen, die sich mit bekannten Verfahren zumindest nicht nachstehen.Embodiments of the invention thus rely on the use of centripetal force for direct or indirect actuation of a sample for viscosity measurement. Embodiments also allow the use of lithographic techniques to achieve very small amounts of sample, which are at least not inferior with known methods.

Ausführungsbeispiele der Erfindung nutzen eine direkte zentripetale Flüssigkeitsaktuierung, wobei eine zeitlich beschränkte Zentripetalkraft durch eine kurze Erhöhung der Rotationsfrequenz des Rotors und eine nachfolgende Verringerung der Rotationsfrequenz, um den Fluss der Probe zu stoppen, verwendet werden kann. Ausführungsbeispiele der Erfindung nutzen eine indirekte Flüssigkeitsaktuierung durch einen zentripetal induzierten Überdruck in einer Kammer, wobei dieses Überdruckprinzip für die Viskositätsmessung genutzt wird, indem für eine kurze Zeitdauer eine Rotation bereitgestellt wird, während der der Überdruck nicht durch den zentripetal erzeugten hydrostatischen Druck kompensiert wird. Ausführungsbeispiele weisen ferner eine vierte Ablaufkammer auf, so dass die Möglichkeit besteht, die Viskosität anhand des Füllstandes bei Stillstand des Fluidikmoduls bzw. des Rotationskörpers (disk) zu bestimmen. Ausführungsbeispiele der Erfindung schaffen die Möglichkeit, die Viskosität ohne Referenzstandard zu bestimmen und besitzen eine einfache Ablesemöglichkeit. Abschließend ist festzuhalten, dass die benötigten Fluidikmodule für die Messung mittels Massenproduktionstechniken kostengünstig herstellbar sind.Embodiments of the invention utilize direct centripetal fluid actuation wherein a temporally limited centripetal force may be utilized by a brief increase in the rotational frequency of the rotor and a subsequent decrease in rotational frequency to stop the flow of the sample. Embodiments of the invention utilize indirect liquid actuation by centripetally induced positive pressure in a chamber, this overpressure principle being used for viscosity measurement by providing rotation for a short period of time during which the overpressure is not compensated by the centripetally generated hydrostatic pressure. Embodiments also have a fourth drain chamber, so that it is possible to determine the viscosity based on the level at standstill of the fluidic module or the rotating body (disk). Embodiments of the invention provide the ability to determine the viscosity without reference standard and have a simple reading capability. Finally, it should be noted that the required fluidic modules for the measurement by mass production techniques can be produced inexpensively.

Claims (20)

Vorrichtung, die Rückschlüsse über die Viskosität einer Probe ermöglicht, mit folgenden Merkmalen: einem Fluidikmodul (10; 32), das um ein Rotationszentrum (112) drehbar ist; Fluidikstrukturen (100; 198) in dem Fluidikmodul (10; 32), die eine erste Fluidkammer (102; 218), eine zweite Fluidkammer (104; 224) und einen ersten Fluidkanal (106; 222), der einen fluidischen Widerstand darstellt und der fluidisch zwischen die erste Fluidkammer (102; 218) und die zweite Fluidkammer (104; 224) geschaltet ist, aufweisen; und einer Antriebseinrichtung (20), die konfiguriert ist, um das Fluidikmodul (10; 32) für eine definierte Zeit mit einer solchen Rotation zu beaufschlagen, dass zentrifugal induziert in der definierten Zeit ein Teil einer Probe aus der ersten Fluidkammer (102; 218) durch den ersten Fluidkanal (106; 222) in die zweite Fluidkammer (104; 224) gelangt, wobei der Teil der Probe, der in der definierten Zeit in die zweite Fluidkammer (104; 224) gelangt, ein Maß für die Viskosität der Probe ist.Device for determining the viscosity of a sample, comprising: a fluidic module ( 10 ; 32 ) around a rotation center ( 112 ) is rotatable; Fluidic structures ( 100 ; 198 ) in the fluidic module ( 10 ; 32 ), which is a first fluid chamber ( 102 ; 218 ), a second fluid chamber ( 104 ; 224 ) and a first fluid channel ( 106 ; 222 ), which constitutes a fluidic resistance and which is fluidically connected between the first fluid chamber ( 102 ; 218 ) and the second fluid chamber ( 104 ; 224 ); and a drive device ( 20 ) configured to hold the fluidic module ( 10 ; 32 ) for a defined time with such a rotation that centrifugally induced in the defined time a part of a sample from the first fluid chamber ( 102 ; 218 ) through the first fluid channel ( 106 ; 222 ) into the second fluid chamber ( 104 ; 224 ), wherein the part of the sample which in the defined time in the second fluid chamber ( 104 ; 224 ), which is a measure of the viscosity of the sample. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die zweite Fluidkammer (104; 224) mit einer Skala versehen ist, die es ermöglicht, Informationen, die einen Rückschluss auf die Viskosität der Probe zulassen, abzulesen.Apparatus according to claim 1, wherein the second fluid chamber ( 104 ; 224 ) is provided with a scale which makes it possible to read information allowing a conclusion on the viscosity of the sample. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der der erste Fluidkanal (106) von der ersten Fluidkammer (102) zu der zweiten Fluidkammer (104) radial abfällt, wobei die Antriebseinrichtung (20) konfiguriert ist, um die Drehfrequenz des Fluidikmoduls (10; 32) ausgehend von einer Drehfrequenz, die keine ausreichende Zentrifugalkraft bewirkt, um die Probe aus der ersten Fluidkammer (102) in die zweite Fluidkammer (104) zu treiben, für die definierte Zeit so zu erhöhen, dass der Teil der Probe durch Zentrifugalkraft in die zweite Fluidkammer (104) getrieben wird.Apparatus according to claim 1 or 2, wherein the first fluid channel ( 106 ) from the first fluid chamber ( 102 ) to the second fluid chamber ( 104 ) radially decreases, wherein the drive device ( 20 ) is configured to determine the rotational frequency of the fluidic module ( 10 ; 32 ) starting from a rotational frequency which does not cause sufficient centrifugal force to move the sample from the first fluid chamber ( 102 ) into the second fluid chamber ( 104 ), for the defined time to increase so that the part of the sample by centrifugal force in the second fluid chamber ( 104 ) is driven. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Fluidikstrukturen (198) eine dritte Fluidkammer (206) aufweisen, wobei ein zweiter Fluidkanal (216) fluidisch zwischen die dritte (206) und die erste Fluidkammer (218) geschaltet ist, so dass die Probe durch Zentrifugalkraft aus der dritten Fluidkammer (206) in die erste Fluidkammer (218) treibbar ist, um die Probe in die erste Fluidkammer (218) einzubringen, wobei die Antriebseinrichtung (20) konfiguriert ist, um in einer ersten Phase das Fluidikmodul (10; 32) mit einer Drehfrequenz zu drehen, bei der die dadurch bewirkte Zentripetalkraft einen Überdruck in der ersten Fluidkammer (218) kompensiert, wobei keine Probe durch den ersten Fluidkanal (222) in die zweite Fluidkammer (224) getrieben wird, danach in einer zweiten Phase für die definierte Zeit die Drehfrequenz abzusenken, so dass durch den Überdruck in der ersten Fluidkammer (218) der Teil der Probe durch den ersten Fluidkanal (222) in die zweite Fluidkammer (224) getrieben wird, und danach in einer dritten Phase die Drehfrequenz zu erhöhen, so dass nach der definierten Zeit keine Probe mehr durch den ersten Fluidkanal (222) in die zweite Fluidkammer (224) getrieben wird.Device according to claim 1 or 2, in which the fluidic structures ( 198 ) a third fluid chamber ( 206 ), wherein a second fluid channel ( 216 ) fluidly between the third ( 206 ) and the first fluid chamber ( 218 ) is switched so that the sample by centrifugal force from the third fluid chamber ( 206 ) in the first fluid chamber ( 218 ) is drivable to the sample in the first fluid chamber ( 218 ), wherein the drive device ( 20 ) is configured in a first phase, the fluidic module ( 10 ; 32 ) with a rotational frequency at which the centripetal force caused thereby overpressures in the first fluid chamber ( 218 ), whereby no sample through the first fluid channel ( 222 ) into the second fluid chamber ( 224 ) is driven, then in a second phase for the defined time to lower the rotational frequency, so that by the positive pressure in the first fluid chamber ( 218 ) the part of the sample through the first fluid channel ( 222 ) into the second fluid chamber ( 224 ) is driven, and then in a third phase to increase the rotational frequency, so that after the defined time no more sample through the first fluid channel ( 222 ) into the second fluid chamber ( 224 ) is driven. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der der Überdruck dadurch bewirkt wird, dass die Probe ein in der ersten Fluidkammer (218) eingeschlossenes kompressibles Medium komprimiert. Apparatus according to claim 4, wherein the overpressure is effected by causing the sample to enter the first fluid chamber. 218 ) compressed compressible medium. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der der Überdruck aufgrund einer chemischen Reaktion oder durch eine Temperaturerhöhung erzeugt wird.Apparatus according to claim 4, wherein the overpressure is generated due to a chemical reaction or by a temperature increase. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei der der erste Fluidkanal (222) einen radial nach innen verlaufenden Abschnitt aufweist und an einer solchen radialen Position in die zweite Fluidkammer (224) mündet, dass beim Einbringen der Probe von der dritten Fluidkammer (206) in die erste Fluidkammer (218), die Probe nicht die zweite Fluidkammer (224) erreicht.Device according to one of claims 4 to 6, wherein the first fluid channel ( 222 ) has a radially inwardly extending portion and at such a radial position in the second fluid chamber ( 224 ), that upon introduction of the sample from the third fluid chamber ( 206 ) in the first fluid chamber ( 218 ), the sample is not the second fluid chamber ( 224 ) reached. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, bei der der erste Fluidkanal (222) und der zweite Fluidkanal (216) derart ausgelegt sind, dass die Flussrate in dem ersten Fluidkanal (222) während der zweiten Phase im Mittel höher ist als die Flussrate in dem zweiten Fluidkanal.Device according to one of claims 4 to 7, wherein the first fluid channel ( 222 ) and the second fluid channel ( 216 ) are designed such that the flow rate in the first fluid channel ( 222 ) during the second phase is on average higher than the flow rate in the second fluid channel. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, bei der die Fluidikstrukturen (198) eine vierte Fluidkammer (230) und einen dritten Fluidkanal (232) aufweisen, der fluidisch zwischen die erste Fluidkammer (218) und die vierte Fluidkammer (230) geschaltet ist, wobei der dritte Fluidkanal (232) einen Flusswiderstand aufweist, der höher ist als der Flusswiderstand des ersten Fluidkanals (222).Device according to one of claims 4 to 8, in which the fluidic structures ( 198 ) a fourth fluid chamber ( 230 ) and a third fluid channel ( 232 ), which fluidly between the first fluid chamber ( 218 ) and the fourth fluid chamber ( 230 ), wherein the third fluid channel ( 232 ) has a flow resistance that is higher than the flow resistance of the first fluid channel ( 222 ). Vorrichtung nach Anspruch 9, bei der die Antriebseinrichtung (20) konfiguriert ist, um in oder nach der dritten Phase das Fluidikmodul (10; 32) mit einer solchen Drehfrequenz zu drehen, dass die erste Fluidkammer (218) durch den dritten Fluidkanal (232) in die vierte Fluidkammer (230) entleert wird,Device according to Claim 9, in which the drive device ( 20 ) is configured in or after the third phase, the fluidic module ( 10 ; 32 ) with a rotational frequency such that the first fluid chamber ( 218 ) through the third fluid channel ( 232 ) into the fourth fluid chamber ( 230 ) is emptied, Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, bei der der dritte Fluidkanal (232) einen Siphon (232a) aufweist, dessen radial innerster Abschnitt radial weiter außen angeordnet ist als eine radiale Position, an der der erste Fluidkanal (222) in die zweite Fluidkammer (224) mündet, wobei der dritte Fluidkanal (232) an einer Position in die vierte Fluidkammer (230) mündet, die radial weiter außen angeordnet ist als die erste Fluidkammer (218).Apparatus according to claim 9 or 10, wherein the third fluid channel ( 232 ) a siphon ( 232a ), the radially innermost portion of which is arranged radially further outward than a radial position, at which the first fluid channel ( 222 ) into the second fluid chamber ( 224 ), wherein the third fluid channel ( 232 ) at a position in the fourth fluid chamber ( 230 ), which is arranged radially further outward than the first fluid chamber ( 218 ). Vorrichtung nach Anspruch 11, bei der die Antriebseinrichtung (20) konfiguriert ist, um nach der dritten Phase die Drehfrequenz langsam zu vermindern, um den Überdruck in der ersten Fluidkammer (218) langsam abzubauen, wobei Reibungskräfte in der Probe einen geringen Einfluss auf die Fluiddynamik und die Füllstände in dem ersten Fluidkanal (222) und dem dritten Fluidkanal (232) haben und die erste Fluidkammer (218) über den dritten Fluidkanal (232) entleert wird, ohne dass die Probe nach der dritten Phase in die zweite Fluidkammer (224) gelangt.Device according to Claim 11, in which the drive device ( 20 ) is configured to slowly decrease the rotational frequency after the third phase to reduce the overpressure in the first fluid chamber ( 218 ), with frictional forces in the sample having a small influence on the fluid dynamics and the fill levels in the first fluid channel (FIG. 222 ) and the third fluid channel ( 232 ) and the first fluid chamber ( 218 ) via the third fluid channel ( 232 ) is discharged without the sample after the third phase in the second fluid chamber ( 224 ). Verfahren, das Rückschlüsse über die Viskosität einer Probe ermöglicht, mit folgenden Merkmalen: in einer ersten Phase, Drehen eines Fluidikmodul (10; 32), das um ein Rotationszentrum (112) drehbar ist und das Fluidikstrukturen (100; 198) aufweist, die eine erste Fluidkammer (102; 218), eine zweite Fluidkammer (104; 224) und einen ersten Fluidkanal (106; 222), der einen fluidischen Widerstand darstellt und der fluidisch zwischen die erste Fluidkammer (102; 218) und die zweite Fluidkammer (104; 224) geschaltet ist, aufweisen, mit keiner oder einer solchen Drehfrequenz, dass keine Probe durch den ersten Fluidkanal (106; 222) in die zweite Fluidkammer (104; 224) gelangt; in einer zweiten Phase, Drehen des Fluidikmoduls (10; 32) für eine definierte Zeit mit einer solchen Drehfrequenz, dass zentrifugal induziert in der definierten Zeit ein Teil einer Probe aus der ersten Fluidkammer (102; 218) durch den ersten Fluidkanal (106; 222) in die zweite Fluidkammer (104; 224) gelangt; und in einer dritten Phase, Drehen des Fluidikmoduls (10; 32) nach der definierten Zeit mit keiner oder einer solchen Drehfrequenz, dass keine Probe durch den ersten Fluidkanal (106; 222) in die zweite Fluidkammer (104; 224) gelangt, wobei der Teil der Probe, der in der zweiten Phase in der definierten Zeit in die zweite Fluidkammer (104; 224) gelangt, ein Maß für die Viskosität der Probe ist.Method allowing conclusions to be drawn about the viscosity of a sample, having the following features: in a first phase, rotating a fluidic module ( 10 ; 32 ) around a rotation center ( 112 ) is rotatable and the fluidic structures ( 100 ; 198 ) having a first fluid chamber ( 102 ; 218 ), a second fluid chamber ( 104 ; 224 ) and a first fluid channel ( 106 ; 222 ), which constitutes a fluidic resistance and which is fluidically connected between the first fluid chamber ( 102 ; 218 ) and the second fluid chamber ( 104 ; 224 ), with no or such a rotational frequency, that no sample through the first fluid channel ( 106 ; 222 ) into the second fluid chamber ( 104 ; 224 ); in a second phase, turning the fluidic module ( 10 ; 32 ) for a defined time with such a rotational frequency that centrifugally induced in the defined time a portion of a sample from the first fluid chamber ( 102 ; 218 ) through the first fluid channel ( 106 ; 222 ) into the second fluid chamber ( 104 ; 224 ); and in a third phase, rotating the fluidic module ( 10 ; 32 ) after the defined time with no or such a rotational frequency that no sample through the first fluid channel ( 106 ; 222 ) into the second fluid chamber ( 104 ; 224 ), wherein the portion of the sample which in the second phase in the defined time in the second fluid chamber ( 104 ; 224 ), which is a measure of the viscosity of the sample. Verfahren nach Anspruch 13, das ferner ein Ermitteln des Teils der Probe, die in der definierten Zeit in die zweite Fluidkammer (104; 224) gelangt ist, aufweist, um die Viskosität der Probe zu bestimmen.The method of claim 13, further comprising determining the portion of the sample that is in the defined time in the second fluid chamber ( 104 ; 224 ) to determine the viscosity of the sample. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, bei dem der erste Fluidkanal (106) von der ersten Fluidkammer (102) zu der zweiten Fluidkammer (104) radial abfällt, wobei die Drehfrequenz in der zweiten Phase für die definierte Zeit so erhöht wird, dass der Teil der Probe durch Zentrifugalkraft in die zweite Fluidkammer (104) getrieben wird.Method according to Claim 13 or 14, in which the first fluid channel ( 106 ) from the first fluid chamber ( 102 ) to the second fluid chamber ( 104 ) radially decreases, wherein the rotational frequency in the second phase for the defined time is increased so that the part of the sample by centrifugal force in the second fluid chamber ( 104 ) is driven. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, bei dem die Fluidikstrukturen (198) eine dritte Fluidkammer (206) aufweisen, wobei ein zweiter Fluidkanal (216) fluidisch zwischen die dritte und die erste Fluidkammer (218, 206) geschaltet ist, so dass die Probe durch Zentrifugalkraft aus der dritten Fluidkammer (206) in die erste Fluidkammer (218) treibbar ist, um die Probe in die erste Fluidkammer (218) einzubringen, wobei in der ersten Phase das Fluidikmodul (10; 32) mit einer Drehfrequenz gedreht wird, bei der die dadurch bewirkte Zentripetalkraft einen Überdruck in der ersten Fluidkammer (218) kompensiert und keine Probe durch den ersten Fluidkanal (222) in die zweite Fluidkammer (224) getrieben wird, danach in der zweiten Phase für die definierte Zeit die Drehfrequenz abgesenkt wird, so dass durch den Überdruck in der ersten Fluidkammer (218) der Teil der Probe durch den ersten Fluidkanal (222) in die zweite Fluidkammer (224) getrieben wird, und danach in der dritten Phase die Drehfrequenz erhöht wird, so dass nach der definierten Zeit keine Probe mehr durch den ersten Fluidkanal (222) in die zweite Fluidkammer (224) getrieben wird.Method according to Claim 13 or 14, in which the fluidic structures ( 198 ) a third fluid chamber ( 206 ), wherein a second fluid channel ( 216 ) fluidly between the third and the first fluid chamber ( 218 . 206 ) is switched so that the sample by centrifugal force from the third fluid chamber ( 206 ) in the first fluid chamber ( 218 ) is drivable to the sample in the first fluid chamber ( 218 ), wherein in the first phase the fluidic module ( 10 ; 32 ) is rotated at a rotational frequency at which the centripetal force caused thereby overpressures in the first fluid chamber ( 218 ) and no sample through the first fluid channel ( 222 ) into the second fluid chamber ( 224 ) is driven, then in the second phase for the defined time, the rotational frequency is lowered, so that by the positive pressure in the first fluid chamber ( 218 ) the part of the sample through the first fluid channel ( 222 ) into the second fluid chamber ( 224 ) is driven, and then in the third phase, the rotational frequency is increased, so that after the defined time no more sample through the first fluid channel ( 222 ) into the second fluid chamber ( 224 ) is driven. Verfahren nach Anspruch 16, bei dem der Überdruck dadurch bewirkt wird, dass die Probe ein in der ersten Fluidkammer (218) eingeschlossenes kompressibles Medium komprimiert.The method of claim 16, wherein the over-pressure is effected by causing the sample to enter the first fluid chamber. 218 ) compressed compressible medium. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem der Überdruck aufgrund einer chemischen Reaktion oder durch eine Temperaturerhöhung erzeugt wird.The method of claim 17, wherein the overpressure is generated due to a chemical reaction or by a temperature increase. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, bei dem die Fluidikstrukturen (198) eine vierte Fluidkammer (230) und einen dritten Fluidkanal (232) aufweisen, der fluidisch zwischen die erste Fluidkammer (218) und die vierte Fluidkammer (230) geschaltet ist, wobei der dritte Fluidkanal (232) einen Flusswiderstand aufweist, der höher ist als der Flusswiderstand des ersten Fluidkanals (222), und wobei in oder nach der dritten Phase das Fluidikmodul (10; 32) mit einer solchen Drehfrequenz gedreht wird, dass die erste Fluidkammer (218) durch den dritten Fluidkanal (232) in die vierte Fluidkammer (230) entleert wird.Method according to one of Claims 16 to 18, in which the fluidic structures ( 198 ) a fourth fluid chamber ( 230 ) and a third fluid channel ( 232 ), which fluidly between the first fluid chamber ( 218 ) and the fourth fluid chamber ( 230 ), wherein the third fluid channel ( 232 ) has a flow resistance that is higher than the flow resistance of the first fluid channel ( 222 ), and wherein in or after the third phase, the fluidic module ( 10 ; 32 ) is rotated at a rotational frequency such that the first fluid chamber ( 218 ) through the third fluid channel ( 232 ) into the fourth fluid chamber ( 230 ) is emptied. Verfahren nach Anspruch 19, bei dem der dritte Fluidkanal (232) einen Siphon (232a) aufweist, dessen radial innerster Abschnitt radial weiter außen angeordnet ist als eine radiale Position, an der der erste Fluidkanal (222) in die zweite Fluidkammer (224) mündet, wobei der dritte Fluidkanal (232) an einer Position in die vierte Fluidkammer (230) mündet, die radial weiter außen angeordnet ist als die erste Fluidkammer (218), und bei dem nach der dritten Phase die Drehfrequenz langsam vermindert wird, um den Überdruck in der ersten Fluidkammer (218) langsam abzubauen, wobei Reibungskräfte in der Probe einen geringen Einfluss auf die Fluiddynamik und die Füllstände in dem ersten Fluidkanal (222) und dem dritten Fluidkanal (232) haben und die erste Fluidkammer (218) über den dritten Fluidkanal (232) entleert wird, ohne dass die Probe nach der dritten Phase in die zweite Fluidkammer (224) gelangt.The method of claim 19, wherein the third fluid channel ( 232 ) a siphon ( 232a ), the radially innermost portion of which is arranged radially further outward than a radial position, at which the first fluid channel ( 222 ) into the second fluid chamber ( 224 ), wherein the third fluid channel ( 232 ) at a position in the fourth fluid chamber ( 230 ), which is arranged radially further outward than the first fluid chamber ( 218 ), and in which after the third phase, the rotational frequency is slowly reduced to the overpressure in the first fluid chamber ( 218 ), with frictional forces in the sample having a small influence on the fluid dynamics and the fill levels in the first fluid channel (FIG. 222 ) and the third fluid channel ( 232 ) and the first fluid chamber ( 218 ) via the third fluid channel ( 232 ) is discharged without the sample after the third phase in the second fluid chamber ( 224 ).
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