DE102023119100A1 - Process for producing a solid-state separator - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Festkörpertrenners (1) unter Verwendung des Spritzgussverfahrens mit den folgenden Verfahrensschritten:a) Einspritzen eines ersten Materials (5) in ein Formwerkzeug (55) unter Ausbildung eines ersten Bauteils (7).b) Einspritzen eines zweiten Materials (6) in dasselbe oder ein weiteres Formwerkzeug (55) unter Ausbildung eines zweiten Bauteils (8), wobei das zweite Material (6) zumindest teilweise durch einen Hohlraum (27) des ersten Bauteils (7) hindurchfließt, ohne eine stoffschlüssige Verbindung mit dem ersten Bauteil (7) auszubilden.The present application relates to a method for producing a solid-state separator (1) using the injection molding method with the following method steps: a) injecting a first material (5) into a mold (55) to form a first component (7). b) injecting a second material (6) into the same or another mold (55) to form a second component (8), wherein the second material (6) flows at least partially through a cavity (27) of the first component (7) without forming a material-locking connection with the first component (7).
Description
Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Festkörpertrenners unter Verwendung des Spritzgussverfahrens mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1.The present application relates to a method for producing a solid-state separator using the injection molding process with the features according to
Festkörpertrenner werden dazu eingesetzt, Bestandteile einer Körperflüssigkeit voneinander zu trennen. Dabei weist ein erster Bestandteil der Körperflüssigkeit eine erste Dichte und ein zweiter Bestandteil der Körperflüssigkeit eine zweite Dichte auf. Bei der Körperflüssigkeit kann es sich insbesondere um Blut handeln, wobei es sich bei den zu trennenden Bestandteilen um das Blutserum und das Blutplasma sowie um den Leukozytenfilm (engl. „Buffy Coat“) handelt. Ebenso kann jedoch auch jede andere Körperflüssigkeit in ihre Bestandteile zerlegt und mittels des Festkörpertrenners in einem getrennten Zustand erhalten bleiben. Beispielsweise kann der Festkörpertrenner zur Trennung von Urin, Speichel, Fruchtwasser und Darmflüssigkeit in die jeweiligen Bestandteile genutzt werden.Solid-state separators are used to separate components of a body fluid from one another. A first component of the body fluid has a first density and a second component of the body fluid has a second density. The body fluid can be blood in particular, with the components to be separated being the blood serum and blood plasma as well as the leukocyte film (buffy coat). However, any other body fluid can also be broken down into its components and kept in a separate state using the solid-state separator. For example, the solid-state separator can be used to separate urine, saliva, amniotic fluid and intestinal fluid into their respective components.
Der Festkörpertrenner weist dabei typischerweise ein erstes Material und ein zweites Material auf, wobei die beiden Materialien getrennt voneinander in dem Festkörpertrenner vorliegen. Zur Trennung der Bestandteile der Körperflüssigkeit voneinander wird in aller Regel ein Festkörpertrenner in Verbindung mit einer Zentrifuge genutzt. Der Festkörpertrenner wird dabei zusammen mit einer Körperflüssigkeit in einen Probebehälter, typischerweise ein Röhrchen, eingesetzt und anschließend zentrifugiert. Infolge einer auf die Körperflüssigkeit wirkenden Zentrifugalkraft und der verschiedenen Dichten der beiden Bestandteile der Körperflüssigkeit spalten sich die Bestandteile voneinander ab. Da dieser Zustand nur so lange erhalten bleibt, wie auch die Zentrifugalkraft auf die Körperflüssigkeit wirkt, wird der Festkörpertrenner benötigt. Ein Zielwert einer Gesamtdichte des Festkörpertrenners liegt dabei zwischen den Dichten der beiden Bestandteile, sodass sich der Festkörpertrenner beim Zentrifugieren zwischen den beiden Bestandteilen anordnet. Der Festkörpertrenner ist dabei typischerweise derart ausgebildet, dass ein Austausch der Bestandteile während des Zentrifugationsvorgangs ermöglicht ist, bei einem Wegfall der Zentrifugalkraft jedoch verhindert ist. Auf diese Weise bleiben die Bestandteile der Körperflüssigkeit auch nach dem Zentrifugationsvorgang, d.h. nach Wegfall der Zentrifugalkraft, in dem Probenbehälter voneinander getrennt.The solid separator typically has a first material and a second material, with the two materials being separate from one another in the solid separator. A solid separator in conjunction with a centrifuge is generally used to separate the components of the body fluid from one another. The solid separator is placed together with a body fluid in a sample container, typically a tube, and then centrifuged. As a result of a centrifugal force acting on the body fluid and the different densities of the two components of the body fluid, the components split off from one another. The solid separator is required because this state only lasts as long as the centrifugal force acts on the body fluid. A target value for the total density of the solid separator lies between the densities of the two components, so that the solid separator positions itself between the two components during centrifugation. The solid separator is typically designed in such a way that an exchange of components is possible during the centrifugation process, but is prevented if the centrifugal force is removed. In this way, the components of the body fluid remain separated from one another in the sample container even after the centrifugation process, i.e. after the centrifugal force is removed.
Da Festkörpertrenner in aller Regel lediglich einmalig zum Einsatz kommen, werden Festkörpertrenner typischerweise aus Kunststoff gebildet und daher in aller Regel unter Verwendung des Spritzgussverfahrens hergestellt.Since solid-state separators are usually only used once, solid-state separators are typically made of plastic and are therefore usually manufactured using the injection molding process.
Stand der TechnikState of the art
Verfahren zur Herstellung von Festkörpertrennern unter Verwendung des Spritzgussverfahrens sind in einer Vielzahl aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielhaft wird auf das europäische Patent
AufgabeTask
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein alternatives Verfahren zur Herstellung eines Festkörpertrenners bereitzustellen.The object of the present invention is to provide an alternative method for producing a solid-state separator.
LösungSolution
Ausgehend von dem eingangs genannten Verfahren zur Herstellung eines Festkörpertrenners wird die vorstehende Aufgabe durch ein Verfahren mit mindestens zwei Verfahrensschritten gelöst. In einem ersten Verfahrensschritt wird ein erstes Material in ein Formwerkzeug eingespritzt. In diesem Zuge wird ein erstes Bauteil ausgebildet. Das erste Bauteil weist dabei mindestens einen Hohlraum auf. In einem zweiten Verfahrensschritt wird ein zweites Material in dasselbe Formwerkzeug oder ein weiteres Formwerkzeug eingespritzt. Dabei wird ein zweites Bauteil ausgebildet. Beim Einspritzen des zweiten Materials fließt das zweite Material zumindest teilweise durch den Hohlraum des ersten Bauteils hindurch, ohne dabei eine stoffschlüssige Verbindung mit dem ersten Material auszubilden.Based on the method mentioned at the beginning for producing a solid-state separator, the above object is achieved by a method with at least two method steps. In a first method step, a first material is injected into a mold. In the process, a first component is formed. The first component has at least one cavity. In a second method step, a second material is injected into the same mold or another mold. In the process, a second component is formed. When the second material is injected, the second material flows at least partially through the cavity of the first component without forming a material-locking connection with the first material.
Im Sinne der vorliegenden Anmeldung wird unter einem „Bauteil“ ein Teil des Festkörpertrenners verstanden. Das Bauteil muss dabei nicht zwangsweise getrennt von einem anderen Bauteil oder anderen Elementen des Festkörpertrenners ausgebildet sein. Vielmehr kann das Bauteil auch integral mit weiteren Bauteilen und/oder Elementen des Festkörpertrenners verbunden sein.For the purposes of the present application, a "component" is understood to mean a part of the solid-state separator. The component does not necessarily have to be designed separately from another component or other elements of the solid-state separator. Rather, the component can also be integrally connected to other components and/or elements of the solid-state separator.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat viele Vorteile. Ein besonderer Vorteil des Verfahrens besteht darin, dass das zweite Bauteil bei Vorhandensein des ersten Bauteils hergestellt wird. Obwohl die beiden Bauteile in zeitlicher Hinsicht versetzt zueinander ausgebildet werden, ist das Verfahren gegenüber dem Stand der Technik verbessert, da das zweite Material besonders einfach durch den Hohlraum in dem ersten Bauteil hindurch in das Formwerkzeug fließen kann. Lediglich eine Überführung des ersten Bauteils in ein zweites Formwerkzeug kann hierbei notwendig werden. Zugleich wird sichergestellt, dass die beiden Bauteile auch nach dem Aushärten der Materialien relativ zueinander beweglich sind, da die Bauteile keine stoffschlüssige Verbindung miteinander eingehen.The method according to the invention has many advantages. A particular advantage of the method is that the second component is produced while the first component is present. Although the two components are formed offset from one another in terms of time, the method is improved compared to the prior art, since the second material can flow particularly easily through the cavity in the first component into the mold. Only a transfer of the first component into a second mold may be necessary in this case. At the same time, it is ensured that the two components are movable relative to each other even after the materials have hardened, since the components do not form a material bond with each other.
Sofern das zweite Material in dasselbe Formwerkzeug eingespritzt wird, ist ein Herauslösen des ersten Bauteils aus dem Formwerkzeug nicht nötig. Vielmehr kann das Bauteil in dem Formwerkzeug verbleiben und das zweite Material wird durch den Hohlraum in dem ersten Bauteil hindurch in dasselbe Formwerkzeug eingespritzt. In einem solchen Fall kann es allerdings notwendig sein, das Formwerkzeug nach Ausbilden des ersten Bauteils in eine von einer ersten Formstellung abweichende Formstellung zu überführen. Jedoch ist auch in einem solchen Fall ein Austausch des Formwerkzeugs nicht nötig. Auf diese Weise kann der Festkörpertrenner besonders einfach und schnell hergestellt werden.If the second material is injected into the same mold, it is not necessary to remove the first component from the mold. Instead, the component can remain in the mold and the second material is injected into the same mold through the cavity in the first component. In such a case, however, it may be necessary to transfer the mold into a mold position that differs from the first mold position after the first component has been formed. However, even in such a case, it is not necessary to replace the mold. In this way, the solid-state separator can be manufactured particularly easily and quickly.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die beiden zur Herstellung des Festkörpertrenners eingesetzten Materialien verschiedene Dichten aufweisen, wobei die Dichte des ersten Materials vorzugsweise größer ist als die Dichte des zweiten Materials. Ebenso ist der umgekehrte Fall denkbar.Preferably, the two materials used to produce the solid-state separator have different densities, with the density of the first material preferably being greater than the density of the second material. The reverse case is also conceivable.
Es ist gemäß einer vorzugsweisen Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das zweite Material ausgehend von einer Oberseite des ersten Bauteils durch den Hohlraum des ersten Bauteils hindurch zu einer Unterseite des ersten Bauteils in das Formwerkzeug eingespritzt wird. In besonders bevorzugter Weise kann dabei vorgesehen sein, dass das erste Material zunächst vollständig aushärtet, bevor das zweite Material durch den Hohlraum des ersten Bauteils in das Formwerkzeug eingespritzt wird. Das erste Bauteil befindet sich beim Einspritzen des zweiten Materials bereits in dem Formwerkzeug. Sofern das zweite Material in dasselbe Formwerkzeug wie das erste Material eingespritzt wird, kann das zweite Material besonders einfach durch den Hohlraum des ersten Bauteils hindurch in das Formwerkzeug geleitet werden.According to a preferred embodiment of the invention, the second material is injected into the mold starting from an upper side of the first component through the cavity of the first component to an underside of the first component. In a particularly preferred manner, it can be provided that the first material first hardens completely before the second material is injected into the mold through the cavity of the first component. The first component is already in the mold when the second material is injected. If the second material is injected into the same mold as the first material, the second material can be fed particularly easily through the cavity of the first component into the mold.
Vorzugsweise ist ferner vorgesehen, dass das zweite Material nach Erreichen eines Umkehrbereichs des ersten Bauteils ausgehend von dem Umkehrbereich zumindest einen Teil einer Außenseite des ersten Bauteils bis hin zu der Oberseite des ersten Bauteils umströmt, wobei der Umkehrbereich vorzugsweise eine Unterseite des ersten Bauteils ist. Mit anderen Worten wird das zweite Material durch den Hohlraum in dem ersten Bauteil hindurch eingespritzt und umströmt das erste Bauteil anschließend. Das erste Bauteil wird vorzugsweise vollständig von dem zweiten Material eingeschlossen, da sowohl der Hohlraum als auch eine Außenseite des ersten Materials von dem zweiten Material umströmt werden. Alternativ ist ebenfalls vorstellbar, dass das erste Bauteil nicht vollständig von dem zweiten Material umströmt wird, sondern lediglich teilweise, vorzugsweise in vorgegebenen Abschnitten.Preferably, it is further provided that after reaching a reversal region of the first component, the second material flows from the reversal region around at least part of an outer side of the first component up to the top of the first component, wherein the reversal region is preferably an underside of the first component. In other words, the second material is injected through the cavity in the first component and then flows around the first component. The first component is preferably completely enclosed by the second material, since the second material flows around both the cavity and an outer side of the first material. Alternatively, it is also conceivable that the first component is not completely flowed around by the second material, but only partially, preferably in predetermined sections.
Gemäß einer weiteren vorzugsweisen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das zweite Material den Hohlraum des ersten Bauteils in einem Endzustand des Festkörpertrenners zumindest teilweise ausfüllt. Das zweite Material fließt mithin nicht nur durch den Hohlraum in dem ersten Bauteil hindurch, sondern verbleibt auch nach Fertigstellen des zweiten Bauteils zumindest teilweise in dem Hohlraum. Ebenso kann auch vorgesehen sein, dass das zweite Material den Hohlraum des ersten Bauteils in dem Endzustand des Festkörpertrenners vollständig ausfüllt.According to a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the second material at least partially fills the cavity of the first component in a final state of the solid-state separator. The second material therefore not only flows through the cavity in the first component, but also remains at least partially in the cavity after the second component has been completed. It can also be provided that the second material completely fills the cavity of the first component in the final state of the solid-state separator.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung sieht ferner vor, dass das erste Material ein Thermoplast ist und das zweite Material ein thermoplastisches Elastomer ist. Die Verwendung der vorstehenden Materialien hat sich zur Nutzung des Spritzgussverfahrens zur Herstellung eines Festkörpertrenners als besonders von Vorteil erwiesen, da diese nicht aneinanderhaften. Vorzugsweise kann dabei vorgesehen sein, dass das erste Material einen höheren Schmelzpunkt aufweist als das zweite Material. Dabei hat sich ferner herausgestellt, dass eine Viskosität des zweiten Materials vorzugsweise so angepasst sein sollte, dass sichergestellt werden kann, dass das zweite Material Hohlräume in dem Formwerkzeug über enge Querschnitte sowie komplexe oder lange Fließwege in dem Formwerkzeug hinweg möglichst vollständig ausfüllen kann.A preferred embodiment further provides that the first material is a thermoplastic and the second material is a thermoplastic elastomer. The use of the above materials has proven to be particularly advantageous for using the injection molding process to produce a solid-state separator, since they do not stick to one another. Preferably, it can be provided that the first material has a higher melting point than the second material. It has also been found that a viscosity of the second material should preferably be adjusted in such a way that it can be ensured that the second material can fill cavities in the mold as completely as possible across narrow cross sections and complex or long flow paths in the mold.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das erste Bauteil zumindest zu einem überwiegenden Anteil einen Ballastkörper des Festkörpertrenners und/oder das zweite Bauteil zumindest zu einem überwiegenden Anteil einen Schwimmkörper des Festkörpertrenners ausmacht. Dabei kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass das zweite Material den Schwimmkörper des Festkörpertrenners sowie weitere Elemente des Festkörpertrenners ausbildet, während das erste Material den Ballastkörper ausbildet. Die weiteren Elemente des Festkörpertrenners können dabei integral mit dem Schwimmkörper ausgebildet sein. Der Schwimmkörper wird dabei lediglich durch seine Funktion von den weiteren Elementen abgegrenzt. Im Hinblick auf das eingesetzte Material besteht muss nicht zwingendermaßen ein Unterschied bestehen.An advantageous embodiment of the invention provides that the first component at least predominantly constitutes a ballast body of the solid-state separator and/or the second component at least predominantly constitutes a floating body of the solid-state separator. It can preferably be provided that the second material forms the floating body of the solid-state separator and other elements of the solid-state separator, while the first material forms the ballast body. The other elements of the solid-state separator can be formed integrally with the floating body. The floating body is only separated from the other elements by its function. There does not necessarily have to be a difference with regard to the material used.
Für den Fall, dass das erste Bauteil den Ballastkörper und das zweite Bauteil den Schwimmkörper ausmacht, kann bevorzugt sein, eine Viskosität und einen Schmelzpunkt der für die Bauteile eingesetzten Materialien entsprechend anzupassen.In the event that the first component constitutes the ballast body and the second component constitutes the floating body, it may be preferable to adapt a viscosity and a melting point of the materials used for the components accordingly.
Vorzugsweise kann dabei vorgesehen sein, dass das erste Material - und somit auch der Ballastkörper - eine gegenüber dem zweiten Material erhöhte Dichte aufweist. Eine auf den Ballastkörper einwirkende Zentrifugalkraft im Zuge eines Zentrifugationsvorgangs zur Trennung von Bestandteilen einer Körperflüssigkeit ist mithin größer als die auf den Schwimmkörper einwirkende Kraft. Als Folge entfernen sich Schwimmkörper und Ballastkörper voneinander.Preferably, it can be provided that the first material - and thus also the ballast body - has a higher density than the second material. A centrifugal force acting on the ballast body during a centrifugation process to separate components of a body fluid is therefore greater than the force acting on the floating body. As a result, the floating body and the ballast body move away from each other.
Eine besonders vorteilhafte Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass der Ballastkörper einen Zapfen aufweist, wobei der Zapfen in dem erstem Verfahrensschritt ausgebildet wird und den Hohlraum aufweist, sodass das zweite Material bei der Herstellung des Festkörpertrenners durch den Hohlraum in dem Zapfen hindurchfließt. Der Zapfen selbst kann dabei wiederum einen Innenzapfen aufweisen, der in den Hohlraum hineinragt. Das zweite Material kann vorzugsweise von einer Oberseite des Zapfens durch Ausnehmungen an der Oberseite in den Hohlraum eingelassen werden, wobei es den Innenzapfen umströmt und nach Fertigstellung des zweiten Bauteils vollständig umgibt.A particularly advantageous further development of the method according to the invention provides that the ballast body has a pin, wherein the pin is formed in the first method step and has the cavity, so that the second material flows through the cavity in the pin during the manufacture of the solid-state separator. The pin itself can in turn have an inner pin that protrudes into the cavity. The second material can preferably be let into the cavity from an upper side of the pin through recesses on the upper side, wherein it flows around the inner pin and completely surrounds it after completion of the second component.
Vorzugsweise kann der Schwimmkörper eine Durchgangsöffnung aufweisen, in die der Zapfen des Ballastkörpers einführbar ist, wobei die Durchgangsöffnung des Schwimmkörpers und der Zapfen des Ballastkörpers zusammen ein Ventil ausbilden. Vorzugsweise kann dabei vorgesehen sein, dass sich der Ballastkörpers bei Einwirken der Zentrifugalkraft von dem Schwimmkörper aufgrund der unterschiedlichen Dichten des Schwimmkörpers und des Ballastkörpers entfernt. In diesem Zuge wird der Zapfen aus der Durchgangsöffnung entfernt. Dabei kann es besonders von Vorteil sein, wenn der Zapfen dem Ballastkörper zugeordnet ist, während der Schwimmkörper die Durchgangsöffnung aufweist. Der umgekehrte Fall, dass der Ballastkörper die Durchgangsöffnung und der Schwimmkörper den Zapfen aufweist, ist ebenfalls denkbar. Ferner ist in diesem Fall besonders bevorzugt, wenn eine äußere Form des Festkörpertrenners derart angepasst ist, dass der Festkörpertrenner im Ruhezustand und nach Trennung der Bestandteile dichtend an einer Wandung eines die zu trennende Körperflüssigkeit enthaltenen Probenbehälters anliegt. Während des Zentrifugationsvorgangs kann vorgesehen sein, dass sich der Festkörpertrenner innerhalb des Probenbehälters bewegen kann, um sich zwischen den zu trennenden Bestandteilen der Körperflüssigkeit anordnen zu können. Ein Austausch der Bestandteile ist dabei insbesondere durch die Durchgangsöffnung hindurch ermöglicht.The floating body can preferably have a through-opening into which the pin of the ballast body can be inserted, the through-opening of the floating body and the pin of the ballast body together forming a valve. It can preferably be provided that the ballast body moves away from the floating body when the centrifugal force acts due to the different densities of the floating body and the ballast body. In this process, the pin is removed from the through-opening. It can be particularly advantageous if the pin is assigned to the ballast body, while the floating body has the through-opening. The opposite case, in which the ballast body has the through-opening and the floating body has the pin, is also conceivable. Furthermore, in this case it is particularly preferred if an external shape of the solid-state separator is adapted in such a way that the solid-state separator, in the resting state and after separation of the components, lies sealingly against a wall of a sample container containing the body fluid to be separated. During the centrifugation process, the solid separator can be designed to move within the sample container in order to position itself between the components of the body fluid to be separated. An exchange of the components is possible in particular through the through-opening.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Bauteile in einem Endzustand relativ zueinander beweglich sind. Eine Relativbewegung der beiden Bauteile ist dabei dadurch ermöglicht, dass die Bauteile keine stoffschlüssige Verbindung ausbilden. Dabei kann vorgesehen sein, dass der Festkörpertrenner neben dem Schwimmkörper und dem Ballastkörper mindestens ein elastisch verformbares Verbindungselement umfasst, welches eine Kraft übertragende Verbindung zwischen dem Schwimmkörper und dem Ballastkörper bildet, sodass - ausgehend von einem Ruhezustand - für eine Relativbewegung zwischen Schwimmkörper und Ballastkörper eine Kraft zum Überwinden einer durch das Verbindungselement definierten Rückstellkraft erforderlich ist. Aufgrund der elastischen Verformbarkeit des Verbindungselement stellt dieses dabei auch sicher, dass die Relativbewegung nach Wegfall der Kraft umgekehrt wird, sodass sich der Schwimmkörper und der Ballastkörper in entsprechende, bei Vorliegen in dem anfänglichen Ruhezustand eingenommene Positionen zurückbewegen. Sofern der Zapfen des Ballastkörpers zusammen mit dem Hohlraum des Schwimmkörpers ein Ventil ausbildet, kann vorgesehen sein, dass der Zapfen im Ruhezustand in den Hohlraum eingeführt ist. Unter Einwirkung der Kraft wird der Zapfen aus dem Hohlraum entfernt und das Ventil geöffnet. Nach Wegfall der Kraft führt das Verbindungselement den Zapfen wieder in den Hohlraum des Schwimmkörpers ein, sodass das Ventil wieder geschlossen wird.A further embodiment of the invention provides that the components are movable relative to one another in a final state. A relative movement of the two components is made possible by the fact that the components do not form a material connection. In this case, it can be provided that the solid body separator comprises at least one elastically deformable connecting element in addition to the floating body and the ballast body, which forms a force-transmitting connection between the floating body and the ballast body, so that - starting from a rest state - a force is required for a relative movement between the floating body and the ballast body to overcome a restoring force defined by the connecting element. Due to the elastic deformability of the connecting element, this also ensures that the relative movement is reversed after the force is removed, so that the floating body and the ballast body move back into corresponding positions that they assumed when they were in the initial rest state. If the pin of the ballast body forms a valve together with the cavity of the floating body, it can be provided that the pin is inserted into the cavity in the rest state. When the force is applied, the pin is removed from the cavity and the valve is opened. Once the force is removed, the connecting element reinserts the pin into the cavity of the float, so that the valve is closed again.
Ferner kann es besonders bevorzugt sein, wenn das Formwerkzeug im ersten Verfahrensschritt eine erste Formstellung einnimmt und im zweiten Verfahrensschritt in eine zweite Formstellung überführt wird. Auf diese Weise kann ein einziges Formwerkzeug verwendet werden. Das Formwerkzeug muss dann lediglich in seiner Formstellung verändert werden.Furthermore, it can be particularly preferred if the mold assumes a first mold position in the first process step and is transferred to a second mold position in the second process step. In this way, a single mold can be used. The mold then only needs to be changed in its mold position.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass ein von dem Formwerkzeug in der ersten Formstellung umschlossener Innenraum im Wesentlichen einer Endform des Ballastkörpers entspricht und dass ein von dem Formwerkzeug in der zweiten Formstellung umschlossener Innenraum im Wesentlichen einer Endform des Festkörpertrenners entspricht. Mit anderen Worten wird zunächst das erste Bauteil ausgebildet. Eine Endform, insbesondere eine äußere Kontur, des ersten Bauteils entspricht dabei einem Innenraum, den das Formwerkzeug in einer ersten Formstellung des umschließt. Das erste Material muss mithin lediglich in das Formwerkzeug eingelassen werden. Vorzugsweise nach dem Aushärten des ersten Materials wird das Formwerkzeug in eine zweite Formstellung überführt, die in ihrem Volumen gegenüber der ersten Formstellung vergrößert ist. Anschließend wird das zweite Material durch den Hohlraum in dem ersten Bauteil hindurch in das Formwerkzeug eingelassen. Der in der zweiten Formstellung von dem Formwerkzeug umschlossene Innenraum entspricht dabei der Endform des Festkörpertrenners. Nach Aushärten des zweiten Materials ist der Festkörpertrenner somit fertiggestellt und lediglich das Formwerkzeug muss von dem Festkörpertrenner entfernt werden. Vorteilhafter Weise ist die Verwendung eines zweiten Formwerkzeugs nicht nötig. Die Herstellung kann mithin besonders einfach und schnell mittels einer Überführung des Formwerkzeugs zwischen den Formstellungen erfolgen.An advantageous embodiment of the invention provides that an interior space enclosed by the mold in the first mold position essentially corresponds to a final shape of the ballast body and that an interior space enclosed by the mold in the second mold position essentially corresponds to a final shape of the solid body separator. In other words, the first component is formed first. A final shape, in particular an outer contour, of the first component corresponds to an interior space which the mold encloses in a first mold position. The first material therefore only has to be let into the mold. Preferably after the first material has hardened, the mold is tool is transferred to a second mold position, which is larger in volume than the first mold position. The second material is then let into the mold through the cavity in the first component. The interior space enclosed by the mold in the second mold position corresponds to the final shape of the solid separator. After the second material has hardened, the solid separator is finished and only the mold needs to be removed from the solid separator. Advantageously, the use of a second mold is not necessary. Production can therefore be carried out particularly easily and quickly by transferring the mold between the mold positions.
Ausführungsbeispieleimplementation examples
Die Erfindung ist nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels, das in den Figuren dargestellt ist, näher erläutert. Es zeigt:
-
1 : Einen vertikalen Schnitt durch einen Probenbehälter, wobei sich ein gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellter Festkörpertrenner in einer Ausgangsstellung in dem Probenbehälter befindet. -
2 : Eine perspektivische Ansicht eines Schwimmkörpers desFestkörpertrenners aus 1 . -
3 : Eine perspektivische Ansicht eines Ballastkörpers desFestkörpertrenners aus 1 . -
4 : Eine weitere perspektivische Ansicht des Ballastkörpers aus3 in einem vertikalen Schnitt. -
5 : Eine perspektivische Ansicht desFestkörpertrenners aus 1 . -
6 : Einen vertikalen Schnitt durchden Festkörpertrenner aus 1 . -
7 : Wie6 , wobei eine Zentrifugalkraft auf den Festkörpertrenner wirkt. -
8 : Einen horizontalen Schnitt durch einen Probenbehälter, wobei sich der Festkörpertrenner aus1 in einer Ausgangsstellung in dem Probenbehälter befindet. -
9 :Wie 1 , wobei verschiedene Bewegungsstadien des Festkörpertrenners gezeigt sind. -
10 : Eine Detailansicht des Festkörpertrenners während eines Zentrifugationsvorgangs. -
11 : Den Probenbehälter mitdem Festkörpertrenner aus 1 in einem Endzustand des Festkörpertrenners nach dem Zentrifugationsvorgang. -
12 : Den Ballastkörperdes Festkörpertrenners aus 1 während eines Herstellungsverfahrens. -
13 :Den Festkörpertrenner aus 1 während eines Herstellungsverfahrens. -
14 : Eine weitere Ansicht des Festkörpertrenners aus1 während eines Herstellungsverfahrens. -
15 : Einen weiteren Festkörpertrenner während eines Herstellungsverfahrens.
-
1 : A vertical section through a sample container, wherein a solid-state separator manufactured according to the method according to the invention is in an initial position in the sample container. -
2 : A perspective view of a floating body of the solid-state separator from1 . -
3 : A perspective view of a ballast body of the solid state separator from1 . -
4 : Another perspective view of the ballast body from3 in a vertical section. -
5 : A perspective view of the solid state separator from1 . -
6 : A vertical section through the solid state separator from1 . -
7 : How6 , whereby a centrifugal force acts on the solid separator. -
8 : A horizontal section through a sample container, with the solid separator consisting of1 in an initial position in the sample container. -
9 : How1 , showing different stages of motion of the solid-state separator. -
10 : A detailed view of the solid separator during a centrifugation process. -
11 : Remove the sample container with the solid separator from1 in a final state of the solid separator after the centrifugation process. -
12 : The ballast body of the solid state separator from1 during a manufacturing process. -
13 : The solid state separator from1 during a manufacturing process. -
14 : Another view of the solid state separator from1 during a manufacturing process. -
15 : Another solid separator during a manufacturing process.
Ein gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellter Festkörpertrenner 1 ist in den
Der Festkörpertrenner 1 weist zwei relativ zueinander bewegliche, miteinander verbundene Bauteile 7, 8 auf: einen Schwimmkörper 9 und einen Ballastkörper 10. Der Schwimmkörper 9 ist in
Weiterhin ist das zweite Material 6 weich und anschmiegsam ausgebildet und weist dabei Rückstelleigenschaften auf. Das erste Material 5 hingegen weist keine Rückstelleigenschaften auf und ist ohne elastische Eigenschaften ausgebildet.Furthermore, the second material 6 is soft and supple and has recovery properties. The first material 5, on the other hand, has no recovery properties and is designed without elastic properties.
Der Ballastkörper 10 weist einen ersten, im Wesentlichen halbkugelförmigen Abschnitt 21 und einen zweiten Abschnitt 22 auf, wobei letzterer in Form eines Zapfens 15 ausgebildet ist. Der erste Abschnitt 21 des Ballastkörpers 10 ist mit vier Nuten 23 versehen, welche in einem Winkel von 90° zueinander angeordnet sind. An einer Oberseite ist der erste Abschnitt 21 mit vier Verbindungselementen 24 in Form von Stegen 25 versehen. Die Stege 25 verbinden die Bereiche des ersten Abschnitts 21 des Ballastkörpers 10, welche keine Nut 23 aufweisen. Der Zapfen 15 des Ballastkörpers 10 ist - wie aus der
Der Schwimmkörper 9 ist in Form eines Trichters ausgebildet und weist an einem oberen Ende einen Abdichtungsbereich 28 auf. An dem Abdichtungsbereich 28 ist ein umlaufender Dichtrand 29 zur umlaufend dichtenden Anlage an einer Innenseite des Blutentnahmeröhrchens 20 ausgebildet. Ein Außendurchmesser 30 des Dichtrands 29 ist dabei größer als ein Innendurchmesser 31 des Blutentnahmeröhrchen 20, sodass der Festkörpertrenner 1 bei Vorliegen in einer Ausgangsstellung, welche insbesondere in
Die Durchgangsöffnung 16 des Schwimmkörpers 9 und der Zapfen 15 des Ballastkörpers 10 bilden zusammen ein Ventil 14 zum Öffnen oder Verschließen der Durchgangsöffnung 16 in dem Schwimmkörper 9 aus. Der Zapfen 15 des Ballastkörpers 10 ist in einem Ruhezustand des Festkörpertrenners 1, welcher in
Der Schwimmkörper 9 und der Ballastkörper 10 sind jedoch relativ zueinander beweglich. Bei Einwirken der Zentrifugalkraft auf den Festkörpertrenner 1 erfährt der Ballastkörper 10 eine größere Kraft als der Schwimmkörper 9, sodass sich der Ballastkörper 10 relativ zu dem Schwimmkörper 9 bewegt. In diesem Zuge wird der Zapfen 15 aus der Durchgangsöffnung 16 heraus bewegt. Um zu verhindern, dass sich die beiden Bauteile 7, 8 vollständig voneinander trennen und um sicherzustellen, dass sich das Ventil 14 bei Wegfall der Zentrifugalkraft wieder selbstständig schließt, weist der Schwimmkörper 9 des Festkörpertrenners 1 ein Verbindungselement 33 auf. Das Verbindungselement 33 weist dabei vier lappenförmig ausgebildete Abschnitte 48 auf, die aus dem zweiten Material 6 gebildet und jeweils in einem Winkel von 90° zueinander an einer Unterseite 29 des Schwimmkörpers 9 angeordnet sind. Die lappenförmig ausgebildeten Abschnitte 48 sind elastisch verformbar und stellen eine Kraft übertragende Verbindung zwischen dem Schwimmkörper 9 und dem Ballastkörper 10 her, sodass - ausgehend von einem Ruhezustand des Festkörpertrenners 1 - für eine Relativbewegung zwischen Schwimmkörper 9 und Ballastkörper 10 ein Kraftaufwand zum Überwinden einer durch das Verbindungselement 33 definierten Rückstellkraft erforderlich ist. Dieser Kraftaufwand wird durch das Einwirken der Zentrifugalkraft auf dem Festkörpertrenner 1 bereitgestellt.However, the floating body 9 and the ballast body 10 are movable relative to one another. When the centrifugal force acts on the solid-
Ferner überlappt das Verbindungselement 33 den Ballastkörper 10 in einem Überlappungsbereich 35. Im Überlappungsbereich 35 weist der Festkörpertrenner 1 Nuten 23 in dem ersten Abschnitt 21 des Ballastkörpers 10 auf. Ferner weist das Verbindungselement 33 vier Haltebügel 36 auf, die den Ballastkörper 10 umgreifen. Die Nuten 23 dienen dabei zur Aufnahme der Haltebügel 36. An einer Unterseite 51 des Festkörpertrenners 10 laufen die Haltebügel 36 zusammen. Die Haltebügel 36 sind ebenfalls aus dem zweiten Material 6 gebildet.Furthermore, the connecting element 33 overlaps the ballast body 10 in an overlapping area 35. In the overlapping area 35, the solid-
Das Verbindungselement 33 ist zudem in vier Verankerungsstellen 38 mittels vier Verankerungselementen 24 mit dem Ballastkörper 10 derart verbunden, dass bei einer Relativbewegung, insbesondere infolge einer Einwirkung einer Zentrifugalkraft auf den Festkörpertrenner 1, verhindert ist, dass sich der jeweilige Haltebügel 36 des Verbindungselements 33 in dem Überlappungsbereich 35 verformt. Die Stege 25 in dem Ballastkörper 10 dienen als Verankerungselemente 24. Die Stege 25 sind einerseits formschlüssig mit den Haltebügeln 36 und andererseits mit den lappenförmig ausgebildeten Abschnitten 48 des Verbindungselements 33 außerhalb des Überlappungsbereichs 35 verbunden.The connecting element 33 is also connected to the ballast body 10 in four
Der Schwimmkörper 9 und das Verbindungselement 33 sind aus demselben Material gebildet und sind einstückig ausgebildet. Die lappenförmig ausgebildeten Abschnitte 48 des Verbindungselements 33 verbinden die Haltebügel 36 dabei einstückig mit dem Abdichtungsbereich 28 des Festkörpertrenners 1, wie besonders gut aus
Der Festkörpertrenner 1 unter Einwirkung einer Zentrifugalkraft ist in der
Zugleich wird der Ballastkörper 10 jedoch derart von dem Schwimmkörper 9 wegbewegt, dass jeweils ein Kontakt zwischen den lappenförmig ausgebildeten Abschnitten 48 des Verbindungselements 33 und dem ersten Abschnitt 21 des Ballastkörpers 10 außerhalb der Verankerungsstelle 38 während der Dauer des Zentrifugationsvorgangs aufgehoben wird, wie insbesondere aus
Der Abdichtungsbereich 28 des Schwimmkörpers 9 wird beim Einsetzen in das Blutentnahmeröhrchen 20 derart gequetscht, dass der Festkörpertrenner 1 in dem Blutentnahmeröhrchen 20 untergebracht werden kann. Hierzu wird der Festkörpertrenner 1 mit seiner Längsachse 39 gegenüber einer Ausgangsstellung, die in den
Aufgrund einer auf den Festkörpertrenner 1 wirkenden Zentrifugalkraft überwindet der Festkörpertrenner 1 die Haftreibung. Der Festkörpertrenner 1 wandert in Richtung eines Bodens 41 des Blutentnahmeröhrchens 20 und dreht sich dabei, da die Zentrifugalkraft aufgrund der gegenüber der Dichte des Schwimmkörpers 9 vergrößerten Dichten des Ballastkörpers 10 auf letzteren stärker wirkt. Der Festkörpertrenner 1 richtet sich dabei derart aus, dass die Längsachse 39 des Festkörpertrenners 1 parallel zur Längsachse 40 des Blutentnahmeröhrchens 20 ausgerichtet ist. In diesem Zustand liegt der Dichtrand 29 dichtend an der Innenseite des Blutentnahmeröhrchens 20 an.Due to a centrifugal force acting on the
Gleichzeitig werden beim Zentrifugieren auch die Bestandteile 2, 3 der zu trennenden Körperflüssigkeit 4 aufgrund der Dichteunterschiede voneinander getrennt. Die Trennung der Bestandteile 2, 3 ist durch das Vorhandensein der Durchgangsöffnung 16 in dem Schwimmkörper 9 ermöglicht. Beim Zentrifugieren wird der Zapfen 15 des Ballastkörpers 10 aus der Durchgangsöffnung 16 herausbewegt, sodass ein Strömungsweg 42 für die Bestandteile 2, 3 des Bluts 11 freigegeben wird, wie insbesondere aus
Da die Gesamtdichte ρGesamt des Festkörpertrenners 1 zwischen einer Dichte des ersten Bestandteils 2 und einer Dichte des zweiten Bestandteils 3 der Körperflüssigkeit 4 liegt, ordnet sich der Festkörpertrenner 1 nach der Trennung der beiden Bestandteile 2, 3 an einer Grenze 43 zwischen den beiden Bestanteilen 2, 3 an, wie aus der
Die verschiedenen Stadien des Festkörpertrenners 1 bei seiner Bewegung sind in der
Die Rückstellkraft der lappenförmig ausgebildeten Abschnitte 48 des Verbindungselements 33 ist dabei derart gewählt, dass der Zapfen 15 des Ballastkörpers 10 bereits bei einer Verringerung der Zentrifugalkraft zurück in die Durchgangsöffnung 16 eingeführt wird und sich nicht erst dann zurück in die Durchgangsöffnung 16 bewegt, wenn die Zentrifugalkraft vollständig entfällt. Ein derartiger Zustand ist in der
Dass sich der Festkörpertrenner 1 auch bei Schwankungen in der Dichte ρ1, ρ2 der beiden eingesetzten Materialien an der Grenze 43 zwischen den Bestandteilen 2, 3 anordnet, wird im Zuge der Herstellung des Festkörpertrenners 1 mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Einstellung der Gesamtdichte ρGesamt des Festkörpertrenners 1 sichergestellt.The fact that the solid-
Die Gesamtdichte ρGesamt des Festkörpertrenners 1 berechnet sich wie folgt:
Aufgrund von Schwankungen in der Dichte ρ1 des ersten Materials 5 und/oder der Dichte ρ2 des zweiten Materials 6 kann es zu einer Abweichung eines Werts der Gesamtdichte ρGesamt des Festkörpertrenners 1 von einem für eine optimale Trennung der Bestandteile 2, 3 des Blut 11 benötigten Zielwert der Gesamtdichte ρGesamt des Festkörpertrenners 1 kommen. Um dies zu vermeiden, werden die Dichten ρ1, ρ2 der beiden Materialien 5, 6 in einem ersten Schritt bestimmt und mit jeweiligen Ziel-Dichten vergleichen. Die Ziel-Dichten sind diejenigen Dichten, die die Materialien 5, 6 aufweisen müssen, damit der Wert der Gesamtdichte ρGesamt des Festkörpertrenners 1 optimal eingestellt ist. In Abhängigkeit desjenigen Materials 5, 6 dessen Dichte ρ1, ρ2 von der Ziel-Dichte abweicht, wird ein eingesetztes Volumen V1, V2 des ersten Materials 5 und/oder des zweiten Materials 6 angepasst. Die Anpassung des Volumens V1, V2 erfolgt dabei beispielsweise über eine Verlängerung oder Verkürzung des Innenzapfens 17 des Zapfens 15 des Ballastkörpers 10 des Festkörpertrenners 1, wie in der
Für den Fall, dass die Dichte ρ1 des ersten Materials 5, das den Ballastkörper 10 ausbildet, gegenüber der Ziel-Dichte verringert ist, kann der Wert der Gesamtdichte ρGesamt mittels einer Verlängerung des Innenzapfens 17 angepasst werden. Umgekehrt kann der Wert der Gesamtdichte ρGesamt mittels einer Verkürzung des Innenzapfens 17 angepasst werden, sofern die Dichte ρ1 des ersten Materials 5 gegenüber der Ziel-Dichte vergrößert ist. Das zur Ausbildung des Festkörpertrenners 1 eingesetzte Volumen V1 des ersten Materials 5 kann dabei wie folgt bestimmt werden:
Der Festkörpertrenner 1 wird dabei wie in
Nach Aushärten des ersten Materials 5 wird das Formwerkzeug 55 ausgehend von einer ersten Formstellung in eine zweite Formstellung überführt. Ein von dem Formwerkzeug 55 in der zweiten Formstellung umschlossener Innenraum entspricht dabei im Wesentlichen einer Endform des Festkörpertrenners 1. Das zweite Material 6 wird schließlich in einem zweiten Verfahrensschritt durch die ringförmige Aussparung 49 des Ballastkörpers 10 hindurch in das Formwerkzeug 55 eingelassen, ohne hierbei eine stoffschlüssige Verbindung mit dem ersten Material 5 bzw. dem daraus gebildeten ersten Bauteil 7 einzugehen. Dabei fließt das zweite Material 6 wie in den
Um eine Länge 18 des Innenzapfens 17 im Zuge des Herstellungsverfahrens anpassen zu können und somit ein Volumen des ersten Bauteils 7 zu verändern, kann ein weiteres Werkzeug 54 verwendet werden, dass vor Einlassen des ersten Materials 5 in das Formwerkzeug 55 eingesetzt wird, wie insbesondere aus der
Der so mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellte Festkörpertrenner 1 kann somit bei gleichbleibender Gesamtdichte ρGesamt unterschiedlich lang ausgebildete Innenzapfen 17 aufweisen wie aus den
Bezugszeichenlistelist of reference symbols
- 11
- Festkörpertrennersolid-state separators
- 22
- erster Bestandteilfirst component
- 33
- zweiter Bestandteilsecond component
- 44
- Körperflüssigkeitbody fluid
- 55
- erstes Materialfirst material
- 66
- zweites Materialsecond material
- 77
- erstes Bauteilfirst component
- 88
- zweites Bauteilsecond component
- 99
- Schwimmkörperfloats
- 1010
- Ballastkörperballast body
- 1111
- Blutblood
- 1212
- Blutplasmablood plasma
- 1313
- Blutserumblood serum
- 1414
- Ventilvalve
- 1515
- Zapfencones
- 1616
- Durchgangsöffnungpassage opening
- 1717
- Innenzapfeninner tenon
- 1818
- Länge des Innenzapfenslength of the inner tenon
- 1919
- Probenbehältersample container
- 2020
- Blutentnahmeröhrchenblood collection tubes
- 2121
- Erster AbschnittFirst Section
- 2222
- Zweiter AbschnittSecond Section
- 2323
- NutNut
- 2424
- Verankerungselementanchoring element
- 2525
- Stegweb
- 2626
- Länge des Zapfenslength of the tenon
- 2727
- Hohlraumcavity
- 2828
- Abdichtungsbereichsealing area
- 2929
- Dichtrandsealing edge
- 3030
- Außendurchmesser des Dichtrandsouter diameter of the sealing edge
- 3131
- Innendurchmesser des Blutentnahmeröhrchensinner diameter of the blood collection tube
- 3232
- Längsachse des Schwimmkörperslongitudinal axis of the float
- 3333
- Verbindungselementconnecting element
- 3434
- Unterseite des Schwimmkörpersbottom of the float
- 3535
- Einbettungsbereichembedding area
- 3636
- Haltebügelhandlebar
- 3737
- Unterseite des Ballastkörpersbottom of the ballast body
- 3838
- Verankerungsstelleanchoring point
- 3939
- Längsachse des Festkörpertrennerslongitudinal axis of the solid-state separator
- 4040
- Längsachse des Blutentnahmeröhrchenslongitudinal axis of the blood collection tube
- 4141
- Boden des Blutentnahmeröhrchensbottom of the blood collection tube
- 4242
- Strömungswegflow path
- 4343
- GrenzeBorder
- 4444
- Hohlraumcavity
- 4545
- Oberseite des ersten Bauteilstop of the first component
- 4646
- Unterseite des ersten Bauteilsbottom of the first component
- 4747
- Umkehrbereichreversal area
- 4848
- AbschnittSection
- 4949
- Aussparungrecess
- 5050
- Verbindungsstelleconnection point
- 5151
- Unterseite des Festkörpertrennersbottom of the solid-state separator
- 5252
- Wandungwall
- 5353
- Drehrichtungdirection of rotation
- 5454
- WerkzeugTool
- 5555
- Formwerkzeugmold
- ρ1ρ1
- erste Dichtefirst density
- ρ2ρ2
- zweite Dichtesecond density
- ρGesamtρTotal
- Gesamtdichtetotal density
- V1V1
- erstes Volumenfirst volume
- V2V2
- zweites Volumensecond volume
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 232 6421 B1 [0005]EP 232 6421 B1 [0005]
Claims (11)
Priority Applications (2)
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| PCT/EP2024/070209 WO2025017049A1 (en) | 2023-07-19 | 2024-07-17 | Method for producing a separator for solid particles |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102023119100.4A DE102023119100A1 (en) | 2023-07-19 | 2023-07-19 | Process for producing a solid-state separator |
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