本發(fā)明涉及軟管泵。本發(fā)明還涉及具有這種軟管泵的裝置或系統(tǒng)，并且特別地涉及用于對化學樣品或生物樣品、特別是生物源樣品——例如，包含核酸的生物樣品——進行分析的裝置或系統(tǒng)。此外，本發(fā)明涉及適用于“現(xiàn)場”和“即時照護”(poc)應用的“芯片實驗室”技術領域。

通過wo2010/003690a1，已知用于對樣品進行分析的裝置，已知所述裝置包括至少一個儲存腔室和至少一個處理腔室，而處理腔室集成在至少一個第一支承構件中并且儲存腔室集成在至少一個第二支承構件中，而所述支承構件被設置成使得處理腔室能夠通過第一支承構件和第二支承構件相對于彼此的相對運動而與儲存腔室連接。該裝置具有用于將裝置內的物質從一個腔室轉移至另一個腔室的泵元件，所述泵元件集成在支承構件中的一個支承構件中。

以高度復雜的化學、生物化學或分子生物學為基礎的分析，比如，核酸測試、nat以及特別是聚合酶鏈式反應(pcr)的所有修飾，在醫(yī)藥和保健以及包括農業(yè)、生物技術、化學和環(huán)境業(yè)務的幾乎所有工業(yè)領域都變得越來越有吸引力。存在下述大量需求：能夠滿足對關于例如治療結果或工業(yè)制造過程和成本的規(guī)劃和控制的日益增大的要求的分析方法。

大多數(shù)現(xiàn)有技術的分析系統(tǒng)非常復雜并且需要處理不穩(wěn)定的試劑、昂貴的實驗室設備以及經(jīng)專業(yè)訓練的人員來進行并解釋測試。因此，該分析通常既不具有時間效益也不具有成本效益，因為其涉及將樣品送到專門的實驗室，顯著延遲地獲得結果。因此，現(xiàn)場和即時照護檢測(poct)已經(jīng)變得特別需要，因為其顯著縮短了取樣到獲得結果的時間。在臨床診斷中，一些無癥狀患者可能對測試過程不耐煩而不能參加后續(xù)約診，因此應當在單次就診期間提供適當?shù)闹委熁虬残?。此外，還存在對其他現(xiàn)場應用——例如，法醫(yī)檢測(“犯罪現(xiàn)場”、“逮捕點”的法醫(yī)檢測)、食品檢測(轉基因生物檢測、食品假貨的檢測)、防御(生物線檢測)等等——的快速且易于執(zhí)行的檢測的需要。

到目前為止，實驗室處理的核酸測試(nat)總體上比通?；诓≡w免疫檢測的快速poc測試具有高得多的靈敏度。目前正在開發(fā)的大多數(shù)基于nat的平臺和技術都不能為樣品制備、分析和數(shù)據(jù)評估提供整體解決方案。通過wo2005/106040a2已知成功平臺的示例。然而，所述裝置需要手動裝載試劑，這對使用者來說可能是不方便的并且容易出錯。另外，數(shù)據(jù)評估還需要操作人員的干預。因此，其不適用于現(xiàn)場測試。此外，該裝置的復雜的盒式實驗室設計導致高成本的一次性裝置，其中，該裝置包括多個大型注射模制部件和其他若干安裝部件，比如，過濾器、螺釘和螺母等。

對于如從wo2010/003690a1已知的裝置而言，特別是在其將被用作一次性筒狀件的情況下，可以以成本效益的方式制造的軟管泵，而特別是以可靠的方式進行操作的軟管泵是有益的。

鑒于這種背景，本發(fā)明要解決的問題是提出可以以成本效益的方式生產的軟管泵，而特別是以可靠的方式進行操作的軟管泵是有益的。

該問題是由根據(jù)權利要求1所述的軟管泵、根據(jù)權利要求8所述的裝置以及/或者根據(jù)權利要求9所述的系統(tǒng)來解決的。優(yōu)選的實施方式形成從屬權利要求和下面的描述的一部分。

本發(fā)明基于下述總體構思：將行星齒輪架的行星齒輪用作軟管泵的滾動件。行星齒輪架中的行星齒輪在行星齒輪繞中心齒輪的周轉期間在環(huán)形齒輪內占據(jù)可精確限定的位置。這使得可以對由軟管泵泵送的流體量進行精確控制。另外，行星齒輪架可以以成本效益的方式來生產，從而使得軟管泵可以以成本效益的方式來生產。

使用行星齒輪架的行星齒輪而不是如現(xiàn)有技術的軟管泵中使用的被動式滾動件具有以下優(yōu)點：如果軟管布置在行星齒輪的周向位置處，則行星齒輪的圓周速度與其沿軟管行進的速度完全相同。這導致行星齒輪不會在軟管上產生拉力的正面效應。這導致更精確的泵送動作。

在優(yōu)選實施方式中，軟管的一部分設置成呈環(huán)形區(qū)段的形式。在優(yōu)選實施方式中，行星齒輪的齒在該軟管部分中接合軟管。在特別優(yōu)選的實施方式中，使得行星齒輪的若干齒在一個時刻接合軟管。在優(yōu)選實施方式中，行星齒輪沿軟管部分滾動。在如下優(yōu)選實施方式中：在第一個齒與軟管在該循環(huán)第一次接合之后在行星齒輪的齒與軟管接合的所有其他時間直到該循環(huán)最后一個齒脫離軟管為止使行星齒輪沿著軟管部分滾動，行星齒輪的至少一個齒在同一時刻與軟管接合。

盡管行星齒輪具有由齒限定的圓周形狀，但是行星齒輪將像滾動件那樣作用在軟管上，位于齒的梢端之間的間隙被軟管跨越。在優(yōu)選實施方式中，行星齒輪的齒的梢端被整平。這一方面使齒之間的間隙減小，從而使軟管需要跨越的間隙減小。另一方面，被整平的齒或包括具有較大內部脊角度的頂部脊部的齒使軟管上的磨損減小。而且，齒的梢端可以具有防滑效果，以防止行星齒輪在其沿著軟管滾動時滑動。

在優(yōu)選實施方式中，行星齒輪架具有多于三個的行星齒輪、特別優(yōu)選地具有多于四個的行星齒輪、特別優(yōu)選地具有多于五個或等于五個的行星齒輪。

在優(yōu)選實施方式中，在軟管泵的所有操作條件下，行星齒輪架的至少一個行星齒輪的至少一個齒與軟管接合以對軟管的一部分進行擠壓。這可以防止軟管中的流體往回流動。作為替代性方案，在與行星齒輪的齒接合的軟管部分的下游可以設置有閥。該閥在行星齒輪的齒與軟管接合并且通過擠壓軟管而使軟管中的流體移位時打開。閥打開將允許一部分流體流過閥，所述一部分流體與通過行星齒輪與軟管接合而移位的部分流體成比例。閥將在行星齒輪的齒與軟管斷開接合時被關閉以防止流體的回流。然而，如上所述，如果軟管泵被設計成使得行星齒輪架的行星齒輪中的至少一個行星齒輪的至少一個齒與軟管接合以對軟管的一部分進行擠壓，則在所有操作條件下，這種閥可以被去除，因為對軟管部分進行擠壓的齒可用于防止或減少流體的回流。

在根據(jù)本發(fā)明的軟管泵的情況下，行星齒輪架的齒中的至少一個齒與軟管接合以對軟管的一部分進行擠壓。在優(yōu)選實施方式中，術語“擠壓”應被理解為意味著軟管部分被擠壓成使得軟管內的通道在其延伸的一部分上被封閉。將軟管內的通道封閉完全防止了流體流過被擠壓的部分。然而，如果在替代性實施方式中，術語“擠壓”被理解為齒與軟管的接合僅部分地封閉軟管內的通道，則也可以實現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)點(可能在較小程度上)。余留的間隙在理論上允許流體回流經(jīng)過軟管的被擠壓的部分。然而，預期軟管的該部分中的流動阻力顯著增大，這使得向回流動經(jīng)過軟管的被擠壓的部分的流體量減小。

在優(yōu)選實施方式中，軟管泵具有支承表面；軟管的所述部分在行星齒輪的齒與所述支承表面之間被擠壓。在優(yōu)選實施方式中，支承表面具有彎曲形狀。在優(yōu)選實施方式中，軟管與彎曲的支承表面接觸使得軟管的與支承表面接觸的部分呈現(xiàn)環(huán)形區(qū)段的形狀。這提供了允許行星齒輪架的行星齒輪沿著該軟管部段滾動的同時將軟管的一部分壓靠在支承表面的一部分上的良好設計。

在優(yōu)選實施方式中，行星齒輪架的環(huán)形齒輪是環(huán)形區(qū)段，由此，該環(huán)形齒輪不具有將使環(huán)形齒輪變得完整以成為環(huán)狀件的另外的環(huán)形區(qū)段，而是具有開口，軟管的一部分布置在該開口內。這種設計使得可以以簡單的方式將行星齒輪架的行星齒輪與軟管接合以對軟管的一部分進行擠壓。

在優(yōu)選實施方式中，環(huán)形齒輪的環(huán)形區(qū)段跨越大于180°?？梢灶A期的是，行星齒輪的與軟管部分接合的運動的穩(wěn)定性和精確性也受行星齒輪架的保持行星齒輪的保持架的穩(wěn)定性的影響。在下述實施方式中可以使行星齒輪架的保持架的穩(wěn)定性增大，在該實施方式中，至少兩個行星齒輪被設置成行星齒輪架的一部分，并且行星齒輪中的至少一個行星齒輪與環(huán)形齒輪接合。這可以通過使環(huán)形齒輪跨越大于180°來實現(xiàn)。

在優(yōu)選實施方式中，環(huán)形齒輪的開口跨越大于封圍角度，該封圍角度通過下述公式計算：

封圍角度＝360°/行星齒輪架的行星齒輪的數(shù)目。

對于兩個行星齒輪而言，封圍角度因此將為180°，并且環(huán)形齒輪的環(huán)形區(qū)段的開口將跨越大于180°。對于行星齒輪架的三個行星齒輪而言，封圍角度將為120°，并且這種實施方式的環(huán)形齒輪的開口將優(yōu)選地跨越大于120°。在包括具有開口的環(huán)形齒輪的實施方式的優(yōu)選實施方式中，軟管的一部分布置在具有環(huán)形區(qū)段的形狀的開口內部，軟管的所述部分跨越環(huán)形齒輪具有開口而非環(huán)形區(qū)段的角度的至少40％、優(yōu)選地為至少50％、特別優(yōu)選地為75％。軟管的所述部分占據(jù)開口越大，行星齒輪繞中心齒輪的旋轉運動就可以被越多地用于沿著通道推動軟管通道內的流體。

在優(yōu)選實施方式中，在環(huán)形齒輪具有開口的實施方式中，開口的尺寸與行星齒輪架的行星齒輪的數(shù)目相關聯(lián)，使得在大多數(shù)時間內行星齒輪架的僅一個行星齒輪與軟管的一部分接合。優(yōu)選地，僅在一個行星齒輪與軟管斷開接合時，下一個行星齒輪才與軟管接合，以防止或減少流體的回流。這可以在軟管的呈環(huán)形區(qū)段的形狀的部分所跨越的角度等于或稍大于封圍角度的情況下實現(xiàn)。在這種實施方式中，環(huán)形區(qū)段將需要跨越小于(360°減封圍角度)。

在優(yōu)選實施方式中，行星齒輪沿行星齒輪的旋轉軸線方向延伸越過環(huán)形齒輪，由此，行星齒輪的延伸越過環(huán)形齒輪的部分接合到軟管中以對軟管的一部分進行擠壓。在這種實施方式中，軟管可以鄰近環(huán)形齒輪布置，并且環(huán)形齒輪可被設計成完整的環(huán)狀件。這將允許在行星齒輪架的行星齒輪與軟管的一部分接合的同時行星齒輪同時與環(huán)形齒輪接合。這可以使行星齒輪在其與軟管接合時的定位進一步穩(wěn)定。

在優(yōu)選實施方式中，軟管的布置成環(huán)形區(qū)段的形狀的部分具有與環(huán)形齒輪相同的半徑，并且該部分鄰近環(huán)形齒輪布置成使得行星齒輪的延伸超過環(huán)形齒輪的部分與軟管的所述部分接觸。

在優(yōu)選實施方式中，在行星齒輪或保持架處設置有位置傳感器，以確定行星齒輪在行星齒輪架中的旋轉位置。了解行星齒輪在行星齒輪架內的旋轉位置使得可以對軟管泵的泵送作用進行更好的控制。

根據(jù)本發(fā)明的裝置具有至少一個儲存腔室和至少一個處理腔室，處理腔室集成在至少一個第一支承構件中，并且儲存腔室集成在至少一個第二支承構件中，所述支承構件設置成使得處理腔室能夠通過第一支承構件和第二支承構件相對于彼此的相對運動而與儲存腔室連接，該裝置還包括用于將該裝置內的物質從一個腔室轉移至另一腔室的泵元件。該裝置具有如根據(jù)本發(fā)明的軟管泵的泵元件。

根據(jù)本發(fā)明的一種系統(tǒng)具有根據(jù)本發(fā)明的軟管泵或根據(jù)本發(fā)明的裝置以及基站，所述基站至少包括作用在軟管泵上以例如通過驅動中心齒輪來驅動行星齒輪繞中心齒輪旋轉的泵驅動裝置。替代性地，可以驅動保持行星齒輪的保持架。

在優(yōu)選實施方式中，在根據(jù)本發(fā)明的所述系統(tǒng)中，軟管泵或所述裝置以可拆卸的方式連接至基站。這允許例如將行星齒輪的驅動裝置制成基站的一部分。這意味著根據(jù)本發(fā)明的術語“軟管泵”應理解成其也是涉及未設置行星齒輪的驅動裝置的實施方式。

在優(yōu)選實施方式中，行星齒輪架具有多于兩個的行星齒輪。優(yōu)選地，行星齒輪架具有六個或少于六個的行星齒輪。

根據(jù)本發(fā)明的用于對樣品進行分析的裝置提供了簡單且不復雜的設計，并且特別地提供了可以以廉價方式生產的設計。因此，本發(fā)明還提供一種可適當?shù)匾淮涡允褂玫难b置，即“用后可棄式”的芯片實驗室。因此，本發(fā)明的裝置特別適用于現(xiàn)場和即時照護安置。此外，通過將泵元件集成到該裝置本身中，在分析期間將與物質接觸的所有元件被組合在優(yōu)選地為用后可棄式的單元中，這使得可以形成封閉的流體系統(tǒng)，其有助于防止物質或設備自身內部的任何污染。這種污染可能在設備將必須連接至“外部”泵時產生。

有利地，該裝置的腔室可以預填充有適于進行不同分析的試劑。因此，該裝置可以用作芯片實驗室的“即用型”形式。

在本發(fā)明的裝置中分析的樣品可以是任意源或任意性質的，例如，生物源、天然源、合成源或半合成源。因此，本發(fā)明不限于任何特定的樣品源。

優(yōu)選地，彈性軟管可以被設置為泵元件的一部分。彈性軟管可以通過被集成到支承構件中的相應的導管而連接至腔室。可以通過例如借助于沿著彈性軟管的長度移動的滾動元件使彈性軟管局部變形并由此可逆地對其進行密封來在彈性軟管中形成泵送壓力。這在彈性軟管內的位于滾動元件的面向移動方向的一側產生正壓。因此，在彈性軟管內的相反一側產生負壓。

根據(jù)本發(fā)明的術語“彈性軟管”可以覆蓋下述的所有元件，所述元件限定內部空間并具有圍繞所述內部空間的彈性外殼并且還具有至少一個入口和一個出口。根據(jù)本發(fā)明的彈性軟管不一定具有長形的管狀形狀，盡管該形狀是優(yōu)選的。

使用行星齒輪架的行星齒輪作為滾動件的優(yōu)點在于，僅需要在行星齒輪與支承表面之間對軟管進行擠壓的優(yōu)點。軟管不需要在其他元件之間進行穿行。因此，當軟管被置于軟管泵中時，不存在開放的流體界面。因此，污染的風險得以降低。

在本發(fā)明的另一優(yōu)選實施方式中，在支承構件處于使得腔室連接至彼此的相對位置的情況下，腔室連接至泵元件以便產生閉環(huán)回路。閉環(huán)流體回路一方面避免了腔室內物質的任何污染，并且進一步允許以簡單的方式使所述物質的流動方向反向。

為了允許對測試或分析結果進行視覺、光學或任何其他形式的與圖像相關的評估，本發(fā)明的裝置可以至少部分地由透明材料例如透明聚合物構成，從而允許對反應腔室或該裝置的其他部件(包括導管)進行觀察。

根據(jù)本發(fā)明的裝置可以有利地與基站一起使用，該基站可以包括用于使支承構件相對于彼此移動的至少一個驅動裝置。該基站還可以包括泵驅動裝置。至少包括基站和單獨的分析裝置的這種系統(tǒng)提供了可以將復雜且因此昂貴的技術裝置集成到基站中的優(yōu)點，而分析裝置可以被設計為便宜的一次性裝置。這使得使用分析裝置或相應的根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)所涉及的成本降低。

在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，該裝置的泵元件包括彈性軟管，并且基站的泵驅動裝置包括變形元件、優(yōu)選地包括沿著彈性軟管的長度移動從而使彈性軟管局部變形的滾動元件。該實施方式的優(yōu)點在于，泵(其包括該裝置的泵元件和基站的泵驅動裝置)的復雜且昂貴的部件位于基站中并且僅彈性軟管是(優(yōu)選地)一次性裝置的一部分。因此，該裝置的生產成本可以保持較低。

在基站還包括控制單元和評估單元的情況下，基站的驅動裝置的控制可以是自動化的。這使得在該裝置內執(zhí)行的分析過程可以完全自動化。

根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)還可以包括至少一個加熱裝置。所述加熱裝置可以在基站中產生不同的溫度區(qū)域。此外，該基站可以包括驅動裝置，通過該驅動裝置，所述溫度區(qū)域可以相對于該裝置移動。因此，可以將該裝置的不同腔室內的溫度調節(jié)成最適合于在所述腔室內進行的相應處理步驟的值。這允許產生適于在分析裝置內進行的連續(xù)處理步驟的溫度分布。

根據(jù)本發(fā)明的軟管泵、根據(jù)本發(fā)明的裝置和根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)優(yōu)選地用于即時照護應用領域、特別是核酸分析領域。

下面，參照僅示出特定實施方式的附圖對本發(fā)明進行說明。該唯一附圖以示意性側視圖示出了容置根據(jù)本發(fā)明的軟管泵的筒狀件。

圖中示出的軟管泵(1)具有用于抽吸待被泵送的流體的軟管(2)。軟管泵(1)還具有行星齒輪架(3)，行星齒輪架(3)具有環(huán)形齒輪(4)、中心齒輪(5)以及置于環(huán)形齒輪(4)與中心齒輪(5)之間且由保持架保持的五個行星齒輪(6)。

在圖中示出的操作時刻，行星齒輪(6)中的一個行星齒輪的齒中的六個齒(7)與軟管(2)接合并擠壓軟管的一部分。這可以從圖中觀察到；齒(7)與軟管的接合導致軟管(2)內的通道被完全堵塞。軟管的壁在該特定時刻處于點(8)處。

從圖中可以觀察到，環(huán)形齒輪為環(huán)形區(qū)段。環(huán)形齒輪(4)不具有將使環(huán)形齒輪(4)變得完整以成為環(huán)狀件的另外的環(huán)形區(qū)段，而是具有開口(9)。軟管(2)的一部分設置在該開口(9)內。該開口跨越角度α，該角度α在該圖中示出的實施方式中為約115°。因此，環(huán)形齒輪的環(huán)形區(qū)段跨越245°(360°-α)的角度。

軟管泵(1)設置有具有彎曲形狀的支承表面(10)。這允許軟管(2)的與支承表面(10)接觸的部分呈現(xiàn)環(huán)形區(qū)段的形狀。該環(huán)形區(qū)段跨越大約90°的角度β。

環(huán)形齒輪的開口和軟管的環(huán)形區(qū)段跨越的角度比封圍角度大，該封圍角度被定義為＝360°/行星齒輪架的行星齒輪的數(shù)目。該封圍角度在該圖中示出的行星齒輪架具有五個行星齒輪的實施方式中為72°。開口跨度為α＝115°。由于β等于90°并且因此大于72°，所以在圖中示出的設計確保在每個時刻，行星齒輪中的至少一個行星齒輪與軟管的一部分接合，并且確保對于β比封圍角度大的角度數(shù)(即，大約18°)而言，兩個行星齒輪與軟管的所述部分接合。這防止往回流動的流體被泵送通過軟管(2)的通道。

假定環(huán)形齒輪(4)的開口(9)跨越角度α＝115°，并且假定軟管(2)的環(huán)形區(qū)段的形狀跨越大約90°的角度，圖中示出的實施方式示出了如下實施方式：軟管(2)的成環(huán)形區(qū)段形狀的部分所占據(jù)的角度為開口(9)所占據(jù)的角度的約80％(β/α等于90°/115°＝80％)。