CN102065970A - 用于移动流体中颗粒的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种装置，特别用于移动流体中雷诺数大于0.5的颗粒，其包括容器部分，适于容纳该流体，并且适于执行包括该容器部分的多次重复位移的位移过程；包括至少一个驱动设备，适于进行该位移；至少一个连接该容器部分和该驱动设备的连接构件，该位移包括该容器部分从第一位置到第二位置的第一运动和该容器部分从该第二位置返回该第一位置的第二运动，其中，在该第一过程中，该容器部分至少暂时以第一速度移动，并且其中，在该第二运动过程中，该容器部分至少暂时以不同于第一速度的第二速度移动，并且其中，通过该位移过程，能够引起该颗粒关于该容器部分定向运动的力作用在流体的该颗粒上，其中该容器部分的该第一和第二速度控制，即影响或确定颗粒的该运动。本发明还涉及一种特别用于移动流体中雷诺数大于0.5的颗粒的方法。

Description

用于移动流体中颗粒的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种用于移动流体中的特别是雷诺数大于0.5的颗粒的装置和方法。

背景技术

这种装置已知为例如在实验室使用转动的离心机对液体溶液中悬浮颗粒执行离心过程。在离心过程中，颗粒和溶液质量密度之间的差引起作用在质量上的惯性力。特别地，产生了作用在颗粒上的离心力，颗粒的质量密度高于溶液的并且通过驱使它们离开旋转中心而将它们从溶液分离。但是，离心机需要昂贵的机械和笨重的设备，这占据了生产或研究实验室很大的空间，并因此特别在小型的自动化实验室或机器人系统中更难于实施。而且，当以典型的每分钟几百或几千转旋转时，离心机的转子提供高动能，该转子必须是坚固的金属结构。由材料缺陷或操作误差引起的可能的操作误差将该动能释放到环境中，因而造成了对手动控制离心机使用者的高潜在危险性。

用于从流体分离颗粒的其它装置使用基于声学分离的技术。US5,164,094的装置是这种示例，其中流体中的颗粒凝聚在静止声场的节点区域或凸出区域。在凝聚之后，颗粒通过沉淀从流体中分离。因此，使用两个过程从流体分离颗粒。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于移动流体中特别是雷诺数大于0.5的颗粒的有效装置和有效方法。本发明的优选改进是从属权利要求的内容。拣设备和根据权利要求37的检测设备，其实施根据权利要求1的装置、根据权利要求54的计算机代码和根据权利要求55的存储用于操作该装置或方法的操作数据的存储介质。

本发明的装置，用于移动流体中特别是雷诺数大于0.5的颗粒，包括：容器部分，适于容纳该流体并且适于执行包括该容器部分的多次重复位移的位移过程；包括至少一个驱动设备，适于产生该位移，该位移包括该容器部分从第一位置到第二位置的第一运动和该容器部分从该第二位置返回该第一位置的第二运动，其中，在该第一运动中，该容器部分至少暂时以第一速度移动，并且其中，在该第二运动过程中，该容器部分至少暂时以不同于该第一速度的第二速度移动，并且其中，通过该位移过程，能够引起该颗粒相对于该容器部分定向运动的力作用在流体的该颗粒上，其中该容器部分的该第一和第二速度控制，即影响或确定颗粒的该运动。

该装置能够移动该颗粒是基本基于其重复位移该容器部分的特性，其中，在单一的位移过程中，对包含流体的该容器部分施加两个不同的速度。可以用于移动颗粒以将其从流体中分离或混合入流体而产生的力是流体中颗粒的流体动态阻力F_rp的结果，这将在下面的描述中得出。

在本发明的内容中，术语流体指无论施加的应力有多小，在施加的剪切应力下连续变形的物质。因此，流体优选为液体但不限于液体，并且流体也可以包括具有流体性质的气体、凝胶以及特别是粉末，和其它可流动的固体材料。优选地，液体流体是生物溶液，例如细胞培养基或血清，或包含溶液的营养物(例如基于牛奶，果汁等)，或化学溶液，基于有机(例如，包含碳)或无机(例如，水)溶液和混合物，其可以还包括化学品、药物、药品或化妆品。所述流体也可以是共存相或流体的混合物。根据本发明的装置和方法优选使用基本不可压缩的流体，例如研究实验室中使用的类似于水的液体或其它液体。

本发明内容中的颗粒优选为固体或包括固相。它们也可以至少部分是凝胶状或液体。这种颗粒可以是基于塑料、树脂、玻璃、硅、陶瓷、金属或半导体的颗粒或基于这些材料的混合物的珠子(bead)。该颗粒可以特别从化学溶液或其它固体材料化合物中沉淀出(其必须从溶液中分离或混合入溶液中)，或者可以是特别的材料。优选地，该颗粒是生物酵母、细菌、细胞、类似人体血细胞、神经元、造骨细胞等。该颗粒的尺寸优选范围从0.5μm至5μm，从5μm至100μm，以及从100μm至1mm，但也可以在1mm至10mm之间或不同的范围。至少一种流体中的颗粒混合物(特别涉及不同的雷诺数)也可以是适合的。与流体中的颗粒的系统相关的雷诺数(下面为‘Re_p’)应该特别至少暂时大于0.5，其中雷诺数是流体中的该颗粒的惯性力与粘滞力的比率，并因此对于给定的流动条件量化了这两种类型力的相对重要性。液体中理想化的球状颗粒的雷诺数一般定义为

Re_p＝D_p*x′_p/(μ₁/ρ₁)，

其中，D_p是颗粒直径，x′_p(也就是′v_p′)是流体中颗粒的典型速度(特别是相对于包含伴随流体的颗粒的容器C的位置)，μ₁是流体的动态粘滞力并且ρ₁是流体的特定密度。对于非球形的颗粒，特定形状对速度x′_p有贡献，并因而对该雷诺数有贡献。

参考图1，沿x-轴上下移动的容器(C)中的液体(1)中颗粒(p)的运动受颗粒的重量F_p、提升力F_a、液体摩擦力F_D和加速的容器产生的力F_C的影响。没有容器的运动，重力将引起溶液中的颗粒向下缓慢沉淀，其中，颗粒具有比溶液更高的质量密度。

正在移动的容器中的液体(l)中颗粒(p)的运动方程推导为

x″_rel/g＝1-ρ_l/ρ_p-x_C″/g-(ρ_l/ρ_p＊3/4＊1/D_p＊1/g＊x′_rel ²＊C_D)，

    (方程1)

其中

x_rel是颗粒相对于容器的位置，x′_rel是颗粒相对于容器的速度，x″_rel是颗粒相对于容器的加速度，g是重力加速度(＝-9.81m/s²)，ρ₁是流体的特定密度，ρ_p是颗粒的特定密度，x_C、x′_C和x″_C分别是容器关于静止坐标系统的位置、速度和加速度，其中x表示向上的方向，D_p是颗粒直径并且C_D是阻力系数，其中

对于Re_p＜1000，C_D＝24/Re_p+4*Re_p ^-1/3并且

对于1000＜Re_p＜2*10⁵(牛顿区(Newton region))，C_D＝0.44。

对于Re_p＜0.5，斯托克斯区(stokes region)，根据C_D＝24/Re_p，C_D与Re_p成反比。在流体中位置x的具有横截面积A的颗粒的流体动态阻值F_rp(F_D)定义为F_rp＝1/2*ρ_l*x′²*A*C_D。对于球状颗粒，横截面积是A＝(π/4*D_p ²)。因此对于斯托克斯区，流体动态阻力F_rp(stokes)＝3*π*μ*D_p*x′_p与溶液中的颗粒速度成比例，其中，μ是流体的动态粘滞力。

正在移动的容器中溶液(1)中的球形颗粒(p)的替代运动方程可以由下式给定

$\frac{4\mathrm{\π}}{3}{r_p}^3\·{\mathrm{\ρ}}_p\frac{{\mathrm{dv}}_p}{{\mathrm{dt}}_p}=$

$\frac{4\mathrm{\π}}{3}{r_p}^3\·{\mathrm{\ρ}}_p\·\frac{3}{8}{C}_w\frac{{\mathrm{\ρ}}_l}{{\mathrm{\ρ}}_p}\frac{1}{r_p}|v_l-v_p|\·(v_l-v_p)$

$+F_a$

$+C_{\mathrm{vm}}\·\frac{4\mathrm{\π}}{3}{r_p}^3\·{\mathrm{\ρ}}_l\frac{d}{d{t}_p}(v_l-v_p)$

$+6r_p^2\sqrt{\mathrm{\π}{\mathrm{\ρ}}_l{\mathrm{\μ}}_l}\underset{t_{p0}}{\overset{t_p}{\∫}}\frac{d/\mathrm{d\τ}(v_l-v_p)}{\sqrt{t_p-\mathrm{\τ}}}\mathrm{d\τ}$

(方程2)

与方程1相比，方程2考虑了方程2的右侧的最后两项，实际质量项和巴塞特项(Basset term)。在方程2中，描述了关于静止坐标系统的液体的运动v_l和颗粒的运动v_p。特别地，在时间t_p，所考虑的不是颗粒相对于容器的运动(x_rel)，而是在静止坐标系统中该颗粒的绝对位置x_p和速度v_p(或x′_p)。在方程2中，r_p是颗粒半径，ρ_p是颗粒质量密度，C_D是如上面所述的阻力系数，ρ_l是液体质量密度，μ_l是液体粘滞力，F_a是颗粒的提升力，且C_vm是实际质量的建模因子并且对于球体被认为是1/2。方程2没有考虑因周围液体中可能的压力梯度所产生的对颗粒的可能效应和因颗粒的可能旋转所产生的效应。

方程2右侧的第三项指实际的或增加的质量并代表使围绕着颗粒并随之移动的该质量的流体加速所需的力；流体发生位移的一半质量是球体的增量(C_vm)。方程2右侧的第四项指巴塞特历史积分(basset history integral)。积分项考虑了稳定状态的流体图案的偏差并解释为附加的流体阻力。有关实际质量项和巴塞特项的进一步信息可以例如从中的Thomas，Peter J.公开的Experiments in Fluids23(1997)的第48-53页中找到。该文章的公开内容以引用的方式并入本说明书。

无论是方程1还是方程2都没有准确地描述流体中颗粒的实际行为。它们仅是对可以用于实施本发明的“实时”条件的近似。该运动方程1或2可以用作确定随时间的推移，颗粒相对于容器的位置或颗粒的绝对位置的数值的基础。运动方程的数值解可以用于确定参数，特别是确定作为时间函数的近似x′_C，其随时间的推移以期望的方式(例如，引起颗粒的快速运动)影响颗粒相对于容器的运动。而且，数值解可以是用于特别是在不需要测量流体中的颗粒位置的情况下，通过预测流体中颗粒的运动，对根据本发明的装置提供控制的基础。

包含具有颗粒的流体的容器的正弦周期位移沿着作为时间的正弦周期函数的路径x_C，其暗示随时间的推移，作用在流体上的所有外力的积分是零，其描述为

∫x″_C＝0。

因此，作用于颗粒上的重力方向上的外力和与重力方向相反的外力相同。

使容器执行非正弦运动，该非正弦运动是在x方向的具有第一速度的重复运动x_C和在与x方向相反的具有不同的第二速度的运动的结合，并且该非正弦运动特别是在每个周期具有增加的斜率、最高点和减少的斜率的周期性锯齿状的运动x_C。同样，作用在颗粒上的重力方向和与重力方向相反的外力相同。除了颗粒的流体动态阻力F_rp，现在对于所有的外力，都是这样。颗粒的流体动态阻力F_rp首先由颗粒相对于容器的运动x′_rel引起并且总是与x′_rel相反作用。力F_rp以下面的方式依赖于颗粒相对于容器的速度：

F_rp＝1/2*ρ_l*x′_rel ²*A*C_D

如上面所描述的，在Re＜0.5的斯托克斯区，流体动态阻力与颗粒速度x′_rel成正比。甚至锯齿状的位移x_C在斯托克斯区引起上下两个方向的相同颗粒运动x′_rel。但是，颗粒的运动到达牛顿区(Re＞1000)越多，流体对颗粒速度x′_rel的瞬时差异的反应就越不同，因为在相同的C_D，确定的颗粒速度x′_rel引起为x′_rel平方的流体动态阻力。因此，作用在流体中颗粒的合力可以不是零，甚至如果该容器的第一和第二速度不同，发生位移的容器的位置、速度和加速度的时间积分等于零。因此本发明内容中的颗粒类型特别通过影响该流体动态阻力F_rp的颗粒的参数来限定，特别是对于给定的速度x′_rel，该颗粒雷诺数和该颗粒的尺寸和形状。相同类型的颗粒特别地经历相同值的F_rp。

因此，借助该位移过程，能够引起该颗粒相对于该容器部分定向运动的力可以作用在流体中的该颗粒上，其中，该容器部分的第一和第二速度控制，也就是影响或确定颗粒的该运动。优选地，根据本发明的装置和方法适于使得流体中雷诺数大于0.5的颗粒移动，以特别地最大化该力。因此，优选产生该容器部分的位移，这引起至少暂时地或至少在位移过程的重复周期期间或在基本完成位移过程期间，颗粒的雷诺数大于0.5。因此，根据本发明的装置和方法优选适于至少暂时移动雷诺数大于0.5的颗粒。为了最大化该力，下面给出了位移过程和颗粒雷诺数Re_p的几个优选实施例。优选地，该位移过程适于使得流体动态阻力F_rp至少暂时或至少在位移过程的重复周期过程中最大化。进一步优选地，该位移过程适于使得该力最大化。如果没有不同的说明，本发明内容中的雷诺数Re指关于周围流体的颗粒雷诺数。优选地，在流体中颗粒的第一、连续或第二运动的过程中，术语“雷诺数”指流体中的颗粒雷诺数的最大值Re_max，其特别依赖于颗粒速度。优选地，第一雷诺数Re₁分配给第一运动，并且第二雷诺数Re₂分配给第二或后续运动，其中Re₁≠Re₂。

因此，通过根据本发明位移流体，基于流体动态阻力的力正作用在流体中的颗粒上，这能够引起颗粒相对于流体的定向运动，其中流体的该第一和第二速度影响或确定颗粒的运动。该独特的技术提供了广阔的应用领域。这使得根据本发明的装置和方法用于需要分离、混合、分拣(根据颗粒的尺寸或根据特定的颗粒重量)(或根据阻力系数C_D)或传输流体中颗粒的所有技术领域。应用的优选领域是使用于研究或实验室，特别是化学或生命科学实验室、生物或医药实验室、工业处理、工业废水清洁和循环、工业原材料生产、颜料和漆制造、包含流体的油-或其它碳氢化合物处理、营养产业、化妆品、制药学以及其它中。使用该技术的装置与普通离心机相比可以建造成本更低，并且更易于在更低的操作风险下进行操作。特别地，该装置是小型的并且更易于和其它装置组合，并且特别是与自动化系统组合。

根据本发明的装置适于使得该力能够引起该颗粒相对于容器部分的速度x′_rel，其中该力依赖于x′_rel ²。优选地，该装置适于根据位移频率f_C的位移x_C的周期性重复来执行该位移过程。然而，该重复的位移不限于周期性的重复并且可以是至少部分的非周期性重复。位移x_C的重复表达为时间的函数x_C(t)。

一种特别用于移动流体中雷诺数大于0.5的颗粒的装置，包括：容器部分，适于容纳该流体，其中该装置适于执行包括该容器部分的多次重复位移的位移过程；至少一个驱动设备，适于引起该位移，该位移包括该容器部分从第一位置到第二位置的第一运动和该容器部分从该第二位置返回该第一位置的第二运动，其中，在该第一运动过程中，该容器部分至少暂时以第一速度移动，并且其中，在该第二运动过程中，该容器部分至少暂时以不同于该第一速度的第二速度移动，并且其中，通过该位移过程，能够引起该颗粒相对于该容器部分定向运动的力作用在流体中的该颗粒上，其中该容器部分的第一和第二速度控制颗粒的运动。

但是，也可能并优选：在优选包括多次位移的该位移过程期间，位移容器部分放置为使得其在位移过程开始之前位于开始位置，并且在位移过程停止之后位于停止位置，其中开始位置和停止位置可以是不同的。这特别意味着，该位移可以包括：该容器部分从第一位置至第二位置的第一运动和该容器部分从该第二位置到后续位置的后续运动。该后续运动可以等于该第一位置，以使得后续运动是该第二运动，对应于返回移动运动(见前面的段落)。可替代地并优选地，该后续位置不等于该第一位置，并且因而该后续运动不是该第二运动。然而，在后面的情况中，优选由矢量的量表示的后续运动包括至少平行于该第一运动的分量。

因此，根据本发明的另一个装置特别用于移动流体中雷诺数大于0.5的颗粒，包括：容器部分，适于容纳该流体，其中，装置适于执行包括该容器部分的多次位移的位移过程，该位移包括该容器部分从第一位置到第二位置的第一运动和该容器部分从该第二位置至后续位置的后续运动，其中，在该第一运动过程中，该容器部分至少暂时以第一速度移动，并且其中，在该后续运动过程中，该容器部分至少暂时以不同于该第一速度的第二速度移动，并且其中，通过该位移过程，能够引起该颗粒相对于该容器部分定向运动的力作用在流体中的该颗粒上，其中该容器部分的第一和第二速度控制颗粒的该运动(参考权利要求1)。还公开了一种相应的方法(参考权利要求38)。对于这种装置和这种方法，该后续位置优选为该第一位置并且该后续运动是该第二运动，其将该容器部分返回该第一位置。优选地，容器部分的该第一位置和该后续位置不同。

图10a)例示性地示出了情况：该后续运动等于该第二运动，在平行于x-y平面中的方向往复移动容器部分。图10b)示出了情况：该开始和该停止位置不同，并且对于每次位移，该后续运动不等于该第一运动。图10c)示出了情况：该开始和该停止位置相同，并且对于每次位移，该后续运动不等于该第一运动。在b)和c)中，每次位移过程包括两次位移(实线和虚线)，每次位移包含由两个箭头表示的两个运动。对于每次位移，后续运动至少包括：平行于该第一运动的分量，如b)中的第一位移所示。

在图10a)至c)中，示出的容器部分的每个运动是线性的。但是，每个运动的方向可以改变。图11示出了一种情况：位移包括第一和第二(返回)运动，其沿着具有椭圆形的封闭路径。这种位移也可以产生由图11中的箭头″x_rel p″指示的流体中颗粒的定向运动。这种具有非线性运动的位移可以用于“平滑”位移运动，因为随着时间的推移，位移的运动方向不突然地改变。

优选提供容器部分的非正弦速度函数v_C(t)(矢量的量)，其可以描述为一列的时间连续速度函数v_C(t)_i，其中，每个v_C(t)_i在时间部分T_i期间限定为时间的函数。在此，周期T_i跟随在周期T_i-1之后。优选v_C(t)是矢量的量，其不仅代表容器部分沿单一方向的速度的时间过程的绝对值，而且也包含关于容器部分的速度方向的时间过程的信息。优选地，一个v_C(t)_i对应于该容器部分的一次位移，例如往复。优选地，每个速度函数v_C(t)_i包含在子周期T_1i期间的至少一个第一速度函数v_C1(t)_i和在跟随该T_1i之后的子周期T_2i期间的至少一个第二速度函数v_C2(t)_i。优选地，每个v_C(t)_i是非对称函数，例如T_1i优选不等于T_2i，并且在{0；T_1i}内，v_C1(t)_i优选不等于{0；T_2i}内的v_C2(t)_i或-v_C2(t)_i。

该第一速度优选为该v_C1(t)_i，并且第二速度优选为该v_C2(t)_i，其中v_C1(t)_i和v_C2(t)_i不同。优选地，v_C1(t)_i的绝对值大于或小于v_C2(t)_i的绝对值，在基本非恒定速度的情况下，v_C1(t)_i的平均值大于或小于v_C2(t)_i的平均值。特别地，T_1i内的v_C1(t)_i的时间积分大于或小于T_2i内的v_C2(t)_i的时间积分。

优选地，子周期T_1i对应于该第一运动，在子周期T_1i期间，该容器部分从第一位置移动至第二位置，并且优选地，子周期T_2i对应于该第二运动，在子周期T_2i期间，该容器部分从该第二位置移动至该第一位置。

进一步优选地，该子周期T_1i对应于该第一运动，在子周期T_1i期间，该容器部分从第一位置移动至第二位置，并且，该子周期T_2i对应于该后续运动，在子周期T_2i期间，该容器部分从该第二位置移动至该后续位置。

可替代地，速度函数v_C(t)描述为速度函数v_C(t)_i的上位，其每一个示出了在周期T_i期间的特征速度进程。该特征速度进程包括对应于该第一运动的第一时间部分或对应于该第二或该后续运动的第二或连续时间部分。

优选地，该装置适于控制位移运动，包括根据预定路径的该容器部分的第一和第二运动，预定路径表达为作为时间函数的位移x_C(t)。优选地，x_C(t)是具有周期T、振幅A、频率f_C的周期时间函数。振幅A优选适于期望的应用，特别适于流体的密度、流体中的颗粒和颗粒的雷诺数。振幅A优选地选自范围0.1μm至1μm，更优选地从1μm至50μm，从50μm至100μm，从100μm至500μm，从500μm至2mm，从2mm至10mm或更高的范围。振幅A优选小于流体中颗粒的平均尺寸。更优选地，振幅A小于颗粒的平均尺寸5倍，并且特别优选小于颗粒的平均尺寸20倍。然而，振幅A大于流体中颗粒的平均尺寸是可能的。频率f_C优选适于期望的应用，特别适于流体的密度、流体中的颗粒和颗粒的雷诺数。频率f_C优选地选自范围从0.1至1，从1至10Hz，从10至99Hz，更优选地从101至500Hz，更优选地从500至1000Hz，从1000至5000Hz，从5000至10000Hz，从10000至20000Hz，从20000至60000Hz，从60000Hz至200000Hz，从99至101Hz，或高于或低于该值范围，该值范围被选为使其最佳地应用于应该被分离的颗粒和其尺寸。

优选地，x_C(t)是非正弦周期函数。优选地，x_C(t)是锯齿状函数或锯齿函数。锯齿函数提供了一个周期内增加或减小的(线性)斜率，斜率由边缘终止，且通过基本垂直部分(术语“基本”特别包括垂直部分的情况)引出/引入，由边缘终止，且后面是下一个周期。本发明内容中的锯齿状函数不仅包括锯齿函数而且包括其它具有周期的非正弦周期函数，其提供了增加的斜率和减少的斜率并基本不具有垂直部分，其中斜率的值控制流体中颗粒上的力，并因而控制溶液中颗粒的运动。

优选地，每个周期T内的位移x_C(t)包括具有第一斜率(是增加的斜率)的第一侧面部分和第二斜率(是减小的斜率)的第二侧面部分，其中，该第一斜率对应于该容器部分的第一速度，并且该第二斜率对应于该容器部分的第二速度。进一步优选地，该第一斜率和第二斜率的绝对值不同，并且因此该第一速度和第二速度的绝对值不同，这造成能够引起该颗粒相对于该容器部分运动的、作用在流体中该颗粒上的力。优选地，容器部分的该第二速度的绝对值大于该第一速度的绝对值，这造成能够引起该颗粒相对于容器部分的在第二方向上运动的、作用在流体中该颗粒上的力。优选地，容器部分的第二速度的绝对值小于该第一速度的绝对值，这造成能够引起该颗粒相对于容器部分的在第一方向上运动的、作用在流体中该颗粒上的力。

对于相同的预定频率f_C和相同的振幅A，颗粒的运动可以优选通过进一步减少该更低的速度而增加。而且，对于相同的预定频率f_C和相同的振幅A，颗粒的运动可以优选通过进一步增加该更高的速度而增加。进一步，对于相同的振幅A，颗粒的运动可以优选通过增加频率f_C而增加。对于相同的频率f_C，颗粒的运动可以优选通过增加振幅A而增加。特别地，使用几个顺序应用的函数x_C允许控制流体中颗粒的路径。

本发明内容中锯齿状函数还包括具有基本上为锯齿状形状的函数，如上面所述，其中尖锐边缘是至少部分平滑的或者边缘和/或斜率是至少部分弯曲的。已知的是：尖锐边缘曲线(profile)可以激发系统的共振频率，特别是更高的频率，因为这种尖锐边缘曲线的带宽比平滑曲线的带宽要大得多。平滑进程可以用于抑制尖峰和共振震动，其可以通过操作具有尖锐边缘曲线x_C的驱动设备而产生。特别地，在傅立叶级数表示法中将x_C考虑为周期函数，优选选择x_C以忽略更高的傅立叶频率范围。优选地，关于装置的完整系统(容器部分、连接设备、具有颗粒的流体和驱动设备)的物理参数，函数x_C适于特定的应用，以实现流体中颗粒的有效运动，同时仅采用合理量的共振和干扰频率。可替代地，可以在根据本发明的装置和方法中实施减少系统中不期望动力的方法，例如由WO 90/03009“shaping command input to minimize unwanted dynamics”所描述的方法。

优选地，确定位移函数x_C(t)和/或位移速度函数v_C(t)，使得在该第一或连续(例如，第二)运动中一个的过程中，颗粒的雷诺数比在各自的其它运动过程中更接近于牛顿区(Re_p＞1000)。特别地，优选确定位移函数x_C(t)和/或位移速度函数v_C(t)，以使得在该连续(例如，第二)运动过程中，颗粒的雷诺数比在第一运动过程中更接近于牛顿区(Re_p＞1000)。当颗粒的雷诺数更接近牛顿区时，流体动态阻力F_rp已经离开线性斯托克斯区，其中F_rp与流体中的颗粒速度成比例，并且变得更加非线性(例如，在牛顿区中为平方)。根据本发明的实施例，非线性是产生可以移动流体中颗粒的力的基础。

特别地，可能并优选在该第一运动过程中，颗粒的最大雷诺数Re₁满足0.5＜Re₁＜5000，优选5＜Re₁＜1000，特别优选50＜Re₁＜500，并且在该连续(或第二)运动过程中，颗粒的最大雷诺数Re₂满足0.5＜Re₁＜Re₂。进一步可能并优选的是：Re₁满足Re₁＜0.5并且Re₂满足Re₁＜0.5＜Re₂。甚至在该情况下，移动颗粒的力通过称作Re₂的雷诺数大于0.5的事实解释。进一步可能并优选地是：随着Re₂＝V*Re₁，Re₁满足Re₁＜Re₃，并且Re₂满足Re₁＜Re₃＜Re₂，其中Re₃优选地选自范围{0.1；0.5}、{0.5；1}、{1；2}、{2；4}、{4；8}、{8；20}、{20；50}、{50；250}或不同范围中的一个。并且其中V是优选地选自范围{1；2}、{2；4}、{4；6}、{6；7)、{7；8}、{8；10}、{10；20}、{20；50}、{50；100}或V＞100中的一个的因子。

本发明装置的容器部分适于容纳在位移过程中发生位移的流体。因此，容器部分是具有至少一个携带结构的设备，如构成或未构成的底壁、膜或框架，其能够容纳流体并能够根据容器部分的位移进行使流体发生位移。优选地，容器部分包括至少一个优选封闭的或可封闭的容器。而且，容器部分优选包括相对小的结构，类似或完全相同于实验室中的普通样品容器，其典型地可以提供微升至(几十)毫升量级的样品容量。特别地，这种样品支撑器是微升板。PCR-板或多孔板(multi-wellplate)，其适于容纳多个分离的样品容积，例如达到2个、4个、12个、24个、48个、96个、384个或1536个样品。本发明并不受限但对于这种较小的容积有利。特别地，与声学颗粒分离方法(其可能需要一定的最小流体容积和容器尺寸以例如建立一定标准的声波)相比，本发明不具有关于流体容积和流体/容器部分尺寸的限制，并且特别适于较小的容积和容器部分。因此，容器的尺寸不限于相对小的结构并根据应用可以变化至10^-6升、至10^-3升以及至10^-1升，并可以包括相当大的结构，类似化学反应器，至1升、10升、50升、100升、或几百升或更多。

优选地，容器部分适于使得流体不与驱动设备接触。例如在研究或工业生产和分析中是必须的，此时将避免流体的污染或潜在危险流体的散布。

优选地，容器部分划分为至少两个容器空间部分，特别划分为相邻并连接的第一和第二容器空间部分，以使得流体和颗粒可以在第一和第二容器空间部分之间交换。容器空间部分可以是容器部分的空间部分。其可以提供至少一个壁以至少部分地从该容器部分或从另一个容器空间部分分离该容器空间部分。这种设置可以用于允许简单并有效地混合或分离颗粒。

优选地，容器部分包括至少一个第一(容器空间)部分和至少一个第二部分，第二部分相邻并连接于该第一部分，该第一和第二部分每一个适于容纳初始(即分离之前)包含至少两种类型颗粒的混合物的至少一种流体。该混合物包括至少一种第一类型的颗粒，例如关于第一雷诺数，和至少一种第二类型的颗粒，例如关于不同于第一雷诺数的第二雷诺数，装置适于通过借助该至少一个驱动设备执行位移过程而分离该颗粒混合物，以使得通过该分离，该第一类型的颗粒变得更集中于该第一部分中并且该第二类型的颗粒变得更集中于该第二部分中。如果首先混合两种液体，每一种液体包含不同类型的颗粒，并且特别是在没有分离液体的情况下，该混合的颗粒必须在后面的步骤中被分离，那么该设置特别有用。

进一步优选地，容器部分包括至少一个第一部分和至少一个第二部分，第二部分与该第一部分相邻并且与该第一部分连接，该第一和第二部分适于容纳至少一种流体，该流体包含至少两种类型的颗粒，即例如有关第一雷诺数的至少一种第一类型的颗粒和例如有关第二雷诺数的至少一种第二类型的颗粒，第二雷诺数与该第一雷诺数不同，该第一部分适于初始容纳高浓度的颗粒，装置适于通过借助该至少一个驱动设备执行位移过程，将该颗粒从高浓度的第一部分混合入该第二部分，以使得该颗粒变得以更低的浓度分布于该第一和第二部分。这样，可以在流体中实现分离颗粒的再悬浮。

装置适于执行位移过程，其包括该容器部分的多次重复位移。位移包括该容器从第一位置至第二位置的第一运动和该容器部分从该第二位置返回至该第一位置的第二运动。优选地，该容器部分的该运动在一维上进行，即沿着直线，并且优选平行于重力的方向进行。在该方式中，颗粒的分离运动可以帮助或加速容器部分底部的颗粒沉淀。但是，该容器部分的这种一维运动可以定向至其它方向，例如，相对于或垂直于重力的方向。

进一步优选地，该位移过程包括该容器部分的一维运动的几个顺序，每一个在相同的方向或至少部分在不同方向上。这允许将颗粒的轨迹x_rel(t)限定为时间的函数，这意味着颗粒可以沿着任意路径通过流体移动。这种设置可以用于片上实验室应用，或其它情况，其中流体内的这种颗粒的定向传输是有用的。

也可能并优选的是，该位移过程包括一次或更多位移，其包括在笛卡尔坐标系的x和y方向上的结合运动的容器运动，例如沿着两个方向的曲线路径。在z方向增加另一个分量给出了进一步通过使用三维位移影响颗粒轨迹的另一种可能。这样，径向定向的离心力可以与平移作用力结合，以在多于一个的方向上分离流体中的颗粒。特别地，具有容器部分的一维运动的根据本发明的装置可以与离心机结合，从而在离心的颗粒的沉淀方向增加附加的方向分量，或在相同的方向改变沉淀。

该颗粒的运动方向优选依赖于容器部分的该第一和第二速度方向。这种情况是，例如如果由位移过程产生的该力不明显地低于作用在颗粒上的其它力，像是重力。优选地，由位移过程产生的该力是作用在颗粒上的主要力。

装置包含至少一个驱动设备，其适于进行该位移。驱动设备优选包括电可控驱动器。优选地，驱动设备包括至少一个压电驱动器或堆叠压电驱动器。压电驱动器可以根据施加的具有可变振幅的电压传递位移，特别是在所有三维上，尤其是在几微和几百微米或更多之间。

驱动设备优选包括至少一个驱动器或堆叠驱动器。优选的驱动器设备包括至少一个压电驱动器，其可以在至少一个方向传递位移，优选在至少两个方向上并且优选在至少三维。驱动设备优选是剪切效应驱动器或包括至少一个、优选两个或三个压电驱动器，其优选设置为在至少一个方向，优选在至少两个方向上并且优选在至少三维上传递位移。例如，可以连接两个或三个单方向的压电驱动器可以耦合，以使得其各自的偏差方向垂直于各自的其它方向。这种耦合可以通过使用一个或更多链接元件并将驱动器的端面固定于其上而实现。链接元件可以包括L形表面，其中第一驱动器的上端面固定于L的一侧并且第二驱动器的下端面固定于L的另一侧。

使用这种更多维的驱动设备允许借助适合的位移过程产生流体中颗粒的运动方向，其依赖于两个、三个或更多驱动器的重叠位移运动，其中特别地，每个驱动器沿着其一个形变方向对整个运动矢量贡献了矢量分量。如果使用随时间改变方向和/或密度的位移过程，可以获得溶液中颗粒的任意轨迹。进一步，使用多于一个轴的位移增加了装置和方法的可能应用和实施例的数量。

进一步优选地，驱动设备包括至少一个气动驱动器，其将压缩的例如空气的介质的能量转换为运动。EP 0670962B1示出了电化学线性发动机的示例，其根据施加的电压放大并压缩。进一步，驱动设备优选包括至少一个电动机械驱动器。然而，电动机械驱动器可以是任何设备，其将电能转换为动能。

驱动设备可以使用液压、气动和电磁驱动，使用压电和磁致伸缩材料来构造。可以使用介电激活聚合体(dielectric electro active polymer)(DEAP)构造驱动设备，该介电激活聚合体类似于US2008/0038860A1或WO 2004/027970A1公开的介电驱动器。在此，基于例如聚合体箔(polymer foil)的聚合体的电可控驱动器根据电刺激变形。通过使这种驱动器执行位移其可以应用于根据本发明的装置。

还可以使用热刺激的形状记忆(金属)驱动器构造驱动设备，其中，材料的变形根据温度变化发生。该调温可以电控制。形状记忆驱动器通常基于铜-锌-铝-镍，铜-铝-镍-和铜-钛-合金。

还可以使用磁控形状记忆合金构造驱动设备。通过所施加的磁场，基于马氏体的两个相同结构的再定向或奥氏体-马氏体界面的运动驱动这种材料，该磁场可以由电磁体来电产生。Fe-33.5Ni合金是这种合金的示例。WO 2004/078367A1公开了关于基于磁控制形状记忆合金的驱动器的进一步公开内容。

而且，驱动设备可以是磁性设备，其使用磁力产生该位移。这种磁性相互作用可以通过使用类似电磁体的电磁元件实现。其提供了磁场可以根据所需比率快速改变的优点，因而允许应用容器部分的期望运动x_C。例如，电磁体可以固装(solid mounted)，并产生波动的磁场，同时装置，特别是该容器部分，适于与波动的磁场进行磁性相互作用。例如，永久磁铁或(例如顺磁性、反磁性或铁磁)磁性材料可以与容器部分连接。而且，该磁性相互作用可以通过使用永久磁铁元件实现，永久磁铁元件设置于装置中从而与容器部分进行磁性相互作用，容器部分反过来适于与永久磁铁元件进行磁性相互作用。例如，旋转永久磁体可以用于产生进行磁性相互作用的容器部分的位移。

可替代地，驱动设备可以包括至少一个驱动器，其至少部分是机械的。适于执行非正弦，特别是周期性运动的机械驱动器可以包括偏心机(excentric)。安装在固台(solid stand)和容器部分之间的旋转偏心机(其可移动地安装在距固台一定的距离，固台例如通过与偏心机相抵的弹簧而受压力)可以影响容器部分的非正弦位移，因为固台和容器部分的接触区域之间的偏心机直径限定了它们的距离。优选用于某种应用的驱动设备的选择可以依赖于位移的希望振幅，其造成期望的(例如最大)颗粒运动。优选地，驱动设备适于使得容器部分的位移方向是可变的，并且该容器部分的位移可能在多于一个的方向上，因而可以控制流体中的该颗粒的运动方向。优选地，该容器部分的位移方向在空间的所有方向是可变的，因而可以控制流体中该颗粒的运动方向。优选地，装置包括多个驱动设备，其每一个与该容器部分连接并适于对该位移过程有贡献。

根据本发明的装置优选包括控制设备，其适于控制该位移过程并优选适于控制该位移，也就是容器部分的该第一运动和该第二运动。特别地，在驱动元件是电可控驱动器的情况下，控制设备优选包括电路，例如集成电路。电路优选适于控制驱动设备的功能以及装置(其适于执行该位移过程)的操作，这意味着能够执行位移过程。优选地，控制设备适于根据作为时间函数的位移x_C(t)来表达的预设路径，控制位移运动，包括该容器部分的该第一和第二运动。

控制设备可以包括计算构件，例如微控制器、微处理器、现场可编程门阵列或类似物。控制设备可以适于利用计算机程序代码(例如固件)操作，其特别可以适于在位移x_C(t)、v_C(t)过程中控制容器部分的运动。控制设备还可以包括数据存储器，用于暂时或长期存储数据，例如用于操作该装置、该驱动设备或其它设备的数据。控制设备还可以包括附加的控制元件，其可以与控制设备或驱动设备连接，并且特别地在控制设备和驱动设备之间。控制元件可以包括电路并且可以包括用于为驱动设备或其它设备提供电能的电源单元。控制设备还可以包括用于为装置、驱动设备或其它设备提供电能的电源单元。该装置或控制设备还可以包括类似热电元件(珀尔贴效应器)或换气扇的冷却设备，以冷却电源、耗电器，特别是驱动设备。控制设备还可以包括数据输入/输出设备和数据接口，以允许控制设备和内部和/或外部设备(类似于数据存储介质、计算机或其它装置)之间的通信。该数据输入/输出设备和数据接口优选适于交换装置的可操作数据，其可以是类似于x_C、A、f_C的、控制位移过程的物理参数数据。该操作数据还可以包括用于开始和停止位移过程的时间数据。

优选地，控制设备适于根据接收的开始/停止信号而开始/停止位移过程。开始(停止)信号可以由操作面板初始化，操作面板可以是装置的一部分并且允许使用者与装置交互，或者其可以由控制设备初始化，控制器可以与内部或外部计时器或另一控制系统(例如，计算机或自动化系统的控制系统)连接。进一步优选地，控制设备是另一个控制设备的一部分，其适于控制该装置或其它装置的进一步功能。优选地，该装置适于由设置于装置外面的外部控制设备控制。因此，该装置优选包括用于单向或双向交换信号(例如用于控制驱动设备的信号)的接口。优选地，控制设备是外部控制设备的一部分，其设置在装置的外部。优选地，控制设备被分配以控制实验室信息管理系统(LIMS)或LIS(实验室信息系统)或任何类似的系统并且特别是任何至少部分自动化的系统，其适于控制多于一个实验室的操作，特别是与集成入实验室网络的仪器相关的这种操作。

该装置优选包括支撑器元件，其可以是支撑该驱动设备的固台、手臂、可移动台或手臂，或升降器(lift)。特别地，装置的驱动设备和至少一个容器部分可以悬挂于固站、手臂、可移动手臂或升降器，其特别可以也是自动化系统的一部分。在现有的系统(例如自动化系统)中的根据本发明装置的这种实施具有优点：简化了包含颗粒的流体的处理。特别地，颗粒可以从流体中分离或混合入流体，而不需要为了用分离设备处理流体而从系统移除流体。特别地，可以额外地使用支撑器元件以在系统的位置之间传输至少一个容器部分。

而且，装置可以包括第二支撑器元件，其可设置或可安装(和/或可移除)至驱动设备并且可设置为支撑至少一个容器部分。第二支撑器元件尤其可以提供连接设备的功能，其将该容器部分连接至驱动设备。第二支撑器元件可以是板、架子或块，例如包括至少一个凹座，其通过形封闭式连接形成支撑包括至少一个容器和多个容器的容器部分，例如微量滴定板。第二支撑器元件、该容器部分、该容器和/或该多个容器每一个优选由根据期望的应用选择的材料组成，或至少每个优选提供有根据期望的应用选择的材料。该材料的选择尤其可以基于施加的周期性位移x_C的频率。优选地，特别对于kHz范围内的频率或更高的频率，该材料是坚硬并且轻的材料。该材料可以是包括碳、玻璃、芳纶纤维或类似物的复合材料，或包括该复合材料。而且，该材料可以是塑料的、特别是热塑性的(例如聚丙烯)或金属(例如铝或钢)，并且优选陶瓷或烧结陶瓷。然而，该第二支撑器元件也可以由具有较高密度的材料，像是铝、银或钢组成，或至少提供具有较高密度的材料，像是铝、银或钢。使用具有适合的热容量和热传导参数的材料(例如该金属材料)，特别是通过选择性地使用调温设备，例如珀尔帖元件，也允许控制第二支撑器元件、至少一个容器部分和/或流体的温度。

而且，支撑器元件或第二支撑器元件可以是至少部分可弹性地形变以提供容器的位移运动的衰减，从而消除或衰减可以干扰溶液中颗粒的期望运动的不期望的尖峰、变形和震动。

该装置优选包括至少一个连接设备，其将该容器部分连接到该驱动设备。连接设备可以是允许可以移除地或不可移除地将容器部分连接到驱动设备的设备。优选地，连接设备包括连接结构，其第一侧可以焊接、胶粘、集成连接或另外固定于驱动设备或该第二支撑器元件，并且其另一侧可以优选可移除地连接至该容器部分。连接设备可以包括夹紧元件、啮合元件、螺钉或类似物，从而可移除地连接至容器部分。可替代地，装置和容器部分可以适于提供磁性连接构件，以可移除地将容器部分连接至驱动设备。进一步优选地，连接设备包括真空设备，以通过可以通过连接设备提供的真空和吸气孔将容器部分支撑至驱动设备。使用真空提供了具有高可靠性和简单操作的易变型连接，其特别用于具有高生产量的自动系统。

优选装置适于例如通过可移动的接口提供相对驱动设备的容器部分的可移动设置。例如，可移动的接口可以包括支撑容器部分的弹簧、接头或其它可变形或可移动的元件。

进一步优选，装置不包括连接驱动设备和容器部分的连接设备。在该情况下，装置适于使驱动设备与容器部分具有或不具有物理接触地交互。优选地，装置包括接触部分，其适于调节驱动设备到容器部分的运动。优选地，驱动设备具有接触部分，其可以是仅通过重力支撑容器部分的支承件(例如板)。例如，具有包括颗粒的流体的样品容器可以置于支承件上，其产生在该第一方向的样品容器的位移，同时该第二方向的运动由重力产生。这允许简单的装置构造，减少了成本和维护。该接触部分优选由材料制成或至少提供材料，如上面描述，其可以是优选为第二支撑器元件而选择的相同材料。

根据本发明的装置和方法和其各自的实施例和变型可以用于构建分拣设备，其优选包括根据本发明的装置并优选应用根据本发明的方法，从而根据物理参数分拣颗粒。由于流体动态阻力F_rp的差产生并作用在流体中颗粒上的力，以及颗粒关于容器部分的运动x_rel依赖于颗粒的雷诺数Re_p，颗粒本身例如依赖于其阻力系数C_D或其直径。分拣设备可以根据其雷诺数并且因而优选根据其直径而分拣颗粒。用于分拣的位移过程可以包括运动x_C(t)或v_C(t)，其引起平行于重力方向(即垂直)或倾斜于或垂直于重力方向的方向d_x上的、流体中该颗粒的定向的力。在垂直情况下，沉淀可以被观察并从由F_rp引起的运动分离地被利用。为了获得此，位移优选沿着方向d_x执行。

因此，提供了一种分拣设备，特别用于分拣流体中雷诺数大于0.5的颗粒，分拣设备包括适于容纳该流体的容器部分并适于执行包括该容器部分的多次重复位移的位移过程，分拣设备包括至少一个适于产生该位移的驱动设备，该位移包括该容器部分从第一位置至第二位置的第一运动和该容器部分从该第二位置返回该第一位置的第二运动，其中，在该第一运动过程中，该容器部分至少暂时地以第一速度移动，并且其中，在该第二运动过程中，该容器部分至少暂时地以不同于该第一速度的第二速度移动，并且其中，借助该位移过程，作用在流体中该颗粒上的力能够引起该颗粒相对于该容器部分的定向运动，其中该容器的该第一和第二速度控制，也就是影响或确定颗粒的该运动，其中优选提供分配至容器部分的、容纳流体的分布部分。

相应地，提供了一种用于分拣特别是流体中雷诺数大于0.5的颗粒的方法，包括步骤：在容器部分中容纳具有该颗粒的流体；执行位移过程，其包括借助该驱动设备多次重复该容器部分的位移；通过借助该驱动设备，执行该容器部分从第一位置到第二位置的第一运动和该容器部分从该第二位置返回该第一位置的第二运动，而执行该位移，其中，在该第一运动过程中，该容器部分至少暂时以第一速度移动，并且其中，在该第二运动过程中，该容器部分至少暂时以不同于该第一速度的第二速度移动，借助该位移过程对流体中的该颗粒施加力，其能够产生该颗粒关于该容器部分的定向运动，其中，该容器部分的第一和第二速度控制该颗粒的运动，并且使用颗粒的该运动将颗粒分布在分布部分中。

分布部分适于使流体中颗粒沿着至少第一方向d₁分布，其可以是重力方向或垂直于重力的方向或与重力倾斜角度α_d1的方向。进一步，分布部分优选适于使流体中的颗粒沿至少第二方向d₂分布，第二方向可以是重力方向或垂直于重力的方向或与重力倾斜角度α_d2的方向。

分布部分可以包括开口、密封或可密封的腔室，其除了其三维性质，沿特征方向d₁、d₂或更多方向延伸。腔室优选具有毛细管形状，例如圆柱形、和/或立方体形和/或小型固定管形状，其优选沿着特征方向d₁延伸。而且，其可以具有一定深度、宽度和高度的立方体形状，特别是扁形立方体形状。扁形立方体可以是高宽比小于0.5或小于0.1的立方体。立方体除了其三维性质，优选沿特征方向d₁(例如深度)延伸，并沿着特征方向d₂(例如宽度)延伸。方向d₃分配给其高度。

腔室可以是透明的并可以包括允许应用于透明腔室的光传输测量的材料，例如透明的塑料、玻璃、石英或石英玻璃。

分布部分优选包括结构元件，其构成分布部分的空间并因此构成流体可进入的空间。结构元件可以是设置于腔室内的固体或中空的部分。结构元件可以用于通过构成空间而有助于分拣过程，构成的空间可用于流体并且因此可用于颗粒可能的运动轨迹。进一步，结构元件可以用于从分布部分的空间收集颗粒。例如，类似小容器(receptacle)的结构元件可以用于还原颗粒，其通过力(例如重力或在位移过程中的F_rp的差造成的力)的驱使而移入小容器内。结构元件可以固定地安装，例如集成地形成，或可以可拆卸地安装至分布部分。

分布部分可以包括至少一个开口，优选多个开口，优选分布于并设置于分布部分的一侧，例如底侧。开口可以是腔室壁上的孔。开口可以适于通过提供封闭构件而可封闭。这种封闭构件可以包括阀门或滑门。可以提供类似导管或柔软导管的通道元件并优选安装至或可安装至该开口，以允许传输具有颗粒的流体。这允许进一步处理具有颗粒的流体，从而例如通过光测量分析具有颗粒的流体或还原颗粒。

提供了一种检测设备，其包括分拣设备，并且还包括检测构件，以检测借助分拣设备分拣的流体中一种类型的颗粒的至少一种物理性质。进一步，提供了一种检测方法，包括分拣设备的步骤并且包括通过检测构件检测借助分拣设备分拣的一种类型颗粒的至少一种物理性质的步骤。使用检测设备和方法，可以获得颗粒混合物的类型光谱，即依赖于例如用于表征颗粒类型的特性以及影响F_rp的任何参数的空间分布。

检测构件优选包括电检测构件，例如用于产生穿过具有颗粒的流体的电场的构件和/或用于检测电场变化的构件，其可以因颗粒引起的流体介电特性的变化而发生。电检测构件可以特别包括用于执行具有颗粒的流体的阻抗测量的构件。进一步，检测构件优选包括光检测构件，其可以包括辐射源，例如激光器、LED、蒸汽放电灯、红外源、UV或X-射线源，优选与适合的辐射检测器结合，例如能够将光转换为电流或电压的光电检测器，像是光电二极管或CCD检测器。这种设置可以用于例如通过根据比尔-朗伯定律确定的具有颗粒的流体的质量衰减系数而确定例如辐射的消失，从而推断出流体中颗粒的浓度，特别是颗粒中被分拣部分的颗粒浓度。进一步，可以监测颗粒吸收的X射线，从而推断流体中的颗粒浓度。光散射技术，例如激光光散射，可以用于确定颗粒的尺寸，特别是颗粒中被分拣部分的颗粒尺寸。但是，可以使用其它检测构件，特别是确定颗粒尺寸或颗粒浓度的构件。

待检测的一种类型的颗粒的物理特性可以是颗粒尺寸、颗粒密度、颗粒形状或颗粒的凝聚度或这些参数的组合。

检测方法优选包括校准步骤，其优选在对待分拣和检测的颗粒(混合物)运行检测方法之前应用。校准步骤允许对比已知测试系统的表现，最终将分布部分中的颗粒分布(例如，腔室中的颗粒位置)与待检测的颗粒的例如尺寸的物理特性关联。校准可以通过将已知的测试颗粒(的混合物)应用至检测设备和检测方法而进行。已知的测试颗粒的物理特性可以包括测试颗粒的已知尺寸组成。依赖于物理特性(尺寸)的测试颗粒在分布部分中预期分布是已知的，因为例如之前已经确定。因此，测试颗粒的分布产生了待测颗粒的标度，其中该标度将根据其“定向运动”的一种类型的颗粒所覆盖的距离与颗粒的物理特性(例如尺寸)关联。测试颗粒优选选择为与待测试种类的颗粒有足够的对比。例如，具有密度类似于生物细胞的聚苯乙烯颗粒可适于与生物细胞比较。这种校准系统可以用于确定细胞尺寸。校准标度或校准标度图案可以包括实验性的数据和/或计算的(例如插值和推算的)数据。

通过产生平行于该方向d₁和/或d₂的容器部分的运动x_C(t)和各自的速度v_C(t)，可以实现分拣设备和分拣方法。这样，可以引起：颗粒沿方向d₁或由方向d₁和d₂限定的平面内的轨迹，或在3D空间中的定向运动。进一步，重力和沉淀可以用于在分布部分的底部或设置于分布部件底部小容器状的结构元件中收集颗粒。在该情况下，由重力引起的沉淀周期优选对于所有颗粒基本相同，同时由根据本发明的装置或方法引起的其路径x_rel p依赖于由尺寸决定的雷诺数。

在进一步的分拣方法的示例中，在分拣的开始，例如通过在初始包含所有颗粒的第一容器空间部分和初始不包含颗粒的相邻的第二容器空间部分之间打开封闭，可以将颗粒的混合物滴入流体或释放入流体。为了确保预定的沉淀路径，颗粒从高于容器底部的高度h开始。在位移过程中，颗粒在例如垂直于重力的方向移动依赖于雷诺数的距离。沿着运动路径安装或测量的标度可以表示该距离。集中在距容器底部的开始位置一定距离的颗粒量是流体和颗粒的初始混合物中的该类型颗粒的量和/或浓度的量度。这样，可以确定颗粒混合物中颗粒的雷诺数分布和/或尺寸分布。优选地，优选依赖该距离观察(例如，光学观察)颗粒的沉淀速率，这允许也考虑由不同颗粒质量引起的效应。

具有包含流体的容器部分的装置(特别是处理液体流体的实验室装置)的另一个问题产生于事实：流体趋于分散入容器部分内。这是例如对于液体流体的情况，其理想的情况是，通过流体的重力和有吸引力的范德华力在容器部分的下部集中为本体(bulk)。但是，由于震动或冷凝，液体流体可以从流体本体分散到容器部分的上部分，特别是容器的内侧或容器的盖。这产生了特定应用的问题，其中例如冷凝导致流体中的颗粒或反应物的浓度改变，并且其中在相同的时间，数据分析的容错性低。

该问题存在于例如PCR系统，其中实验室装置进行聚合酶链锁反应(PCR)并且特别是进行定量(实时)PCR，该PCR系统广泛用于例如医疗诊断和研究。对于该装置，一般使用加热盖板，其覆盖并热接触样品容器的上部，也就是盖或盖片。通过将高于样品液体温度的温度施加于样品容器的上部分，避免了上部分内壁上的液体冷凝。特别地，执行实时定量PCR的设备需要避免上部分的冷凝，因为对于该应用，盖用于作为光学路径的一部分，从而通过穿过盖来激发并测量来自样品中染料的荧光而监测PCR的进展。因此，重要的是避免可以干扰光学测量的上部分的冷凝。

为了解决该问题，根据本发明的装置适于根据本发明的优选实施例，从而执行该容器部分的震动运动。优选地，装置适于执行位移过程，其适于执行该容器部分的震动运动。特别地，该第一运动和该第一速度以及该第二运动和该第二速度适于执行该容器部分的震动运动。

使用全部描述的限定和解释，用于执行震动运动的装置包括，容器部分，适于容纳流体并适于执行位移过程，位移过程包括该容器部分的多次重复位移；包括至少一个驱动设备，其适于产生该位移，该位移包括该容器从第一位置至第二位置的第一运动和该容器从该第二位置至后续位置(特别是：返回该第一位置)的后续运动(特别是：该第二运动)，其中在该第一运动过程中，该容器部分至少暂时地以第一速度移动，并且其中，在该连续(第二)运动过程中，该容器部分至少暂时地以不同于该第一速度的第二速度移动，其中，该第一运动和该第一速度以及该第二运动和该第二速度适于执行该容器部分的震动运动。在此要求保护这种执行震动运动的装置，特别是不依赖于根据权利要求1的装置。

而且，要求保护的方法用于执行震动运动，包括步骤：将具有该颗粒的该流体容纳在容器部分内；执行位移过程，包括借助该驱动设备的该容器部分的多次重复位移；执行该位移通过：借助该驱动设备执行该容器部分从第一位置至第二位置的第一运动和该容器部分从该第二位置返回该第一位置的第二运动，其中在该第一运动过程中，该容器部分至少暂时地以第一速度移动，并且其中在该第二运动的过程中，该容器部分至少暂时地以不同于该第一速度的第二速度运动，其中该第一运动和该第一速度以及该第二运动和该第二速度适于执行该容器部分的震动运动。

用于执行震动运动的这种装置和方法每一个优选适于，可用于移动流体中雷诺数大于0.5的颗粒，以使得借助位移过程，能够产生该颗粒关于该容器部分的定向运动的力作用在流体中的该颗粒上，其中该容器的该第一速度和该第二速度控制该颗粒的运动。该位移过程优选不同于适于执行震动运动的该位移过程。但是，可能的是，两者使用相同的位移过程，以执行震动运动和移动流体中的颗粒。优选地，用于执行震动运动的装置适于通过例如珀尔帖元件的调温构件对流体调温，并且优选适于例如通过借助可编程的电路执行对流体的调温循环来执行PCR。

这种震动运动适于从容器壁震落颗粒或液滴，其中该液滴可以特别地冷凝自包含该容器部分的容器壁上的该流体或其它液体的冷凝。该壁可以特别是样品或反应容器的盖的内壁或内侧。根据本发明装置的这种设置特别用于样品和反应，其需要精确保持特定的浓度或需要该容器部分的内壁没有液滴。这种情况例如用于聚合酶链锁反应(PCR)以及特别是用于定量的(实时)PCR。通常用于执行PCR反应的容器，例如PCR板的壁，典型由具有差的水湿润度和相当疏水的材料制成。这意味着容器材料和液体之间的粘合力相当弱，特别是弱于亲水材料。该粘合力越高，越难于通过震动运动将液滴从壁去除。

在另一种配置中，根据本发明的装置和方法可以适于例如通过使用沿水平方向的锯齿状函数x_C，移动基本水平的基底顶部的液滴。

液滴与壁的初始粘合可以解释为物体的静态摩擦力，其通常高于沿着壁滑动的物体动态摩擦力。从容器部分的壁震落液滴需要克服容器材料和液体之间的粘合力，并且液滴相抵于动态摩擦力而进入液体的本体中。这可以通过适合地选择该位移过程而实现，特别是该第一和第二运动以及该第一和第二速度。优选地，位移过程包括容器部分的类似冲击的运动，其优选在位移过程的开始提供。冲击运动是几乎瞬间执行的(即，开始或停止)，也就是在短时间周期内执行。作用在移动质量m的冲击力(其例如减速(＝反向加速)或停止该质量或(正向)加速该质量)是F＝m*dv/dt，其中，dv是冲击之前和之后的移动质量的速率差，并且dt是冲击所需的时间。类似冲击的运动是至少基本提供冲击特性的运动或是冲击运动。类似冲击的运动适合于通过冲击力克服该粘合力。

例如通过使质量(液体)在以一定的第一速度移动之后突然停止而获得高冲击力。可以通过使容器部分的运动方向反向而发生突然的停止，而不需要具有没有运动的时间周期。但是，可能的是：还有该突然停止的时间周期，其中容器部分不相对地面移动。因此，必须在冲击之前达到初始速度。这可以通过加速初始停留在容器部分的壁(例如内侧壁)上的液滴而获得。但是，以F＝m*a高于粘合力的垂直分量的方式加速容器部分，将不会把脉冲从容器部分传送到液滴上。由于惯性力克服了粘合力，液滴将在空间保持其绝对位置，同时容器部分向下移动(向下＝朝重力的地球中心)。结果，液滴将在错误的方向上移动。因此，液滴必须首先以低的加速度a_low被加速，这引起力F＝m*a_low(其低于粘合力的垂直分量并且使液滴随着容器部分移动至第一速度)作用在液滴上。为了以低的加速度获得高的第一速度，加速度可用的距离必须尽可能大并且加速度的时间周期必须大。因此，优选地，作为第一和第二位置之间距离的第一运动的振幅是大的。可以根据期望的应用，实验性地选择准确的值。可能的振幅例如在从0.01mm至10mm的范围，优选在0.1mm和1mm之间并且优选在0.1mm和0.5mm之间。在该冲击的第一速度分别优选在范围0.01m/s和100m/s之间，0.01m/s和10m/s之间，0.01m/s和1m/s之间，0.1m/s和1m/s之间或者0.1m/s和10m/s之间。

在第一运动结束时，在该容器部分的第一运动在短时间(冲击)内停止之前，具有液滴的容器部分至少暂时地以一定的第一速度移动。由于冲击，借助重力，液滴的惯性力F＝m*dv/dt保持液滴在相同方向运动，也就是朝液体本体。一旦液滴在运动中，例如在容器部分的内壁向下滑动，随后的将驱动设备重新设置回其开始位置的、向上定向的第二运动以及所有随后的运动必须适于使得液滴保持在壁上向下运行，直至其到达本体。然而，可能的是：由于类似冲击的运动，液滴已经到达本体。通过将向上的速度增加至液滴速度，向上的快速第二运动将进一步增加相对于容器部分的壁的液滴速度。而且，将位移过程的向上运动的平均时间保持得短，这使得粘合力的垂直分量可能对于向上作用在液滴上的力作贡献的时间周期相对短，由此减少了向上移动液滴的所有工作。反过来，将位移过程中的向下运动的平均时间保持更长，这使得粘合力的垂直分量可能对向下作用在液滴上的力作贡献的时间更长，由此增加因粘合产生的向下移动液滴的所有工作。由此，容器部分在第一和第二位置之间的更长的平均向下行程时间导致因粘合产生的净向下工作。该第二速度优选快于该第一速度，特别在冲击时间快于该第一速度。优选通过将第一速度乘以一个因子来确定该第二速度，因子优选为实数，各个优选范围是1.0和100.0之间、2.0和50.0之间或5.0和10.0之间。但是，也可能并优选使用小于1.0的因子。在该情况下，第二速度低于该第一速度。

总之，用于执行震动运动的装置或方法中的位移过程x_C，优选包括类似冲击的运动，其包括以运动的突然停止结束的相对缓慢的向下加速运动。因此，第一运动优选是具有相对缓慢的第一加速度的向下运动(其以容器部分的某一第一速度结束，随后是突然的停止)以及向上的运动，其包括高于该第一加速度的第二加速度。位移过程x_C优选包括位移的重复，其中，优选对于每次位移，从该第一至第二位置的第一运动是指向下的运动，并且从该第二至第一位置的第二运动是指向上的运动，并且，其中，该第一运动的时间周期长于该第二运动的时间周期。该第二速度优选快于该第一速度。

因此，优选提供用于执行震动运动的装置/方法，或提供根据本发明的装置和/或方法的结合，其优选额外地或可替代地能够执行震动运动。为了允许该震动运动，各个装置优选能够进行为时间函数的位移x_C，从而有效地从该容器的容器壁或盖板/盖震落液滴。优选地，这种位移x_C还适于执行根据本发明的位移过程，其能够移动流体中的颗粒。但是，可能并优选的是：最优化为震落液滴的位移x_C不适于移动流体中的颗粒。在该情况下，用于震动运动的位移x_C优选存储为根据本发明装置中的可替代的数据简档x_C，并优选存储入根据本发明装置的数据存储器。进一步可能并优选的是，用于执行震动运动的装置不适于执行能够移动流体中颗粒的、根据本发明的位移过程。

利用本发明说明书的解释和限定，下面提供了根据本发明装置的实施例和使用：根据本发明的装置，其中，该颗粒的运动方向依赖于该第一和第二速度的方向。根据本发明的装置，其中，该装置适于使得该力能够引起该颗粒相对于该容器部分的速度x′_rel，其中该力依赖于x′_rel ²。

根据本发明的装置，其中，其适于根据位移频率f_C执行具有周期性重复位移的该位移过程。

根据本发明的装置，其中，其包括控制设备。

根据本发明的装置，其中，其包括适于控制该位移过程的控制设备。

根据本发明的装置，其中，其包括控制设备，其适于控制该位移，即该第一运动和该第二运动。

根据本发明的装置，其中，该控制设备适于控制该第一和/或第二速度。根据本发明的装置，其中，控制设备适于控制位移运动，包括根据由作为时间函数的位移x_C(t)表达的、预定路径的该容器部分的第一和第二运动。根据本发明的装置，其中，装置和驱动设备适于执行位移运动，包括根据由作为时间函数的位移x_C(t)表达的预定路径的该容器部分的第一和第二运动。

根据本发明的装置，其中，x_C(t)是时间的周期函数，具有周期T，振幅A和频率f_C。

根据本发明的装置，其中，x_C(t)是非正弦周期函数。

根据本发明的装置，其中，x_C(t)是锯齿状函数。

根据本发明的装置，其中，x_C(t)是锯齿函数，其中每个周期T内的位移x_C(t)包括第一斜率的第一侧面部分和第二斜率的第二侧面部分，该第一斜率为增加的斜率，第二斜率为减小的斜率，其中，该第一斜率对应于该容器部分的第一速度，并且该第二斜率对应于该容器部分的第二速度。

根据本发明的装置，其中，该第一斜率和第二斜率的绝对值不同，并且因此该第一速度和第二速度的绝对值不同，这造成能够引起该颗粒关于该容器部分运动的、作用在流体中该颗粒上的力。

根据本发明的装置，其中，该容器部分的第二速度的绝对值大于容器部分的第一速度的绝对值，这造成能够引起该颗粒相对于该容器部分在第二方向上运动的、作用在流体中该颗粒上的力。

根据本发明的装置，其中，该容器部分的第二速度的绝对值小于容器部分的该第一速度的绝对值，这造成能够引起该颗粒相对于该容器部分在第一方向上运动的、作用在流体中该颗粒上的力。

根据本发明的装置，其中，对于相同的预定频率f_C和相同的振幅A，颗粒的运动可以通过进一步减少该更低的速度而增加。

根据本发明的装置，其中，对于相同的预定频率f_C和相同的振幅A，颗粒的运动可以通过进一步增加该更高的速度而增加。

根据本发明的装置，其中，对于相同的振幅A，颗粒的运动可以通过增加频率f_C而增加。

根据本发明的装置，其中，对于相同的频率f_C，颗粒的运动可以通过增加振幅A而增加。

根据本发明的装置，其中，驱动设备适于使得容器部分的位移方向是可变的，并且该容器部分的位移可能在多于一个的方向上，由此可以控制流体中该颗粒的运动方向。

根据本发明的装置，其中，该驱动设备适于使得该容器部分的位移方向在空间的所有方向是可变的，因而可以控制流体中该颗粒的运动方向。

根据本发明的装置，其中，其包括多个驱动设备，每一个与该容器部分连接并适于对该位移过程有贡献。

根据本发明的装置，其中，其包括至少一个将该容器部分连接至该驱动设备的连接设备。

根据本发明的装置，其中，其包括至少一个接触部分，其调节驱动设备至容器部分的运动。

根据本发明的装置，其中，其适于执行位移过程，其增加或减少颗粒相对于该容器部分的相对速度x′_rel。

根据本发明的装置，其中，其适于执行位移过程，其将颗粒相对于该容器部分的相对速度x′_rel归零。

根据本发明的装置，其中，其适于执行位移过程，其将颗粒相对于该容器部分的相对速度x′_rel反向，这造成该颗粒相对于该容器部分的反向运动。

根据本发明的装置，其中，其适于控制位移过程，以使得其以空间中的预定路径，特别是沿着作为时间函数的任意路径，相对于该容器部分移动颗粒。

根据本发明的装置或方法，其中，确定位移函数x_C(t)和/或位移速度函数v_C(t)，以使得在该第一或连续(例如，第二)运动中的一个的过程中，颗粒的雷诺数比在各自的其它运动中更接近于牛顿区(Rep＞1000)。

根据本发明的装置或方法，其中，优选确定位移函数x_C(t)和/或位移速度函数v_C(t)，以使得在该连续(例如，第二)运动过程中，颗粒的雷诺数比在第一运动过程中更接近于牛顿区(Rep＞1000)。

根据本发明的装置，其中，该容器部分包括至少一个第一部分和至少一个第二部分，第二部分与该第一部分相邻并且与该第一部分连接，该第一和第二部分每一个适于容纳至少一种流体，其初始包含至少两种类型颗粒的混合物，其中，该混合物包括例如有关第一雷诺数的至少一种第一类型的颗粒和例如有关第二雷诺数的至少一种第二类型的颗粒，第二雷诺数与所述第一雷诺数不同，装置适于通过借助该至少一个驱动设备来执行位移过程，从而将该颗粒的混合物分离，以使得该第一类型的颗粒变得集中在所述第一部分，并且该第二类型的颗粒变得集中在该第二部分。

根据本发明的装置，其中，该容器部分包括至少一个第一部分和至少一个第二部分，第二部分与该第一部分相邻并且与该第一部分连接，该第一部分和第二部分每一个适于容纳至少一种初始包含至少两种类型颗粒的流体，也就是至少一种例如关于第一雷诺数的第一类型的颗粒和至少一种例如关于第二雷诺数的第二类型的颗粒，第二雷诺数与该第一雷诺数不同，该第一部分适于初始容纳高浓度的颗粒，该装置适于通过借助该至少一个驱动设备来执行位移过程，从而将该颗粒从高浓度的该第一部分混合入第二部分，以使得该颗粒在该第一和第二部分以更低的浓度分布。

根据本发明的装置，其适于使用重复位移的容器部分中的流体中颗粒的运动方程的数值解。

根据本发明的装置，其适于执行该容器部分的震动运动。

一种用于进行震动运动的装置，其中，该位移过程包括类似冲击的运动，其包括相对缓慢的加速向下运动，其以运动的突然停止结束。

一种用于进行震动运动的装置，其中，第一运动是具有相对缓慢的第一加速度的向下运动，第一运动以容器部分的某一第一速度结束并跟随突然的停止，以及向上的运动，其包括高于该第一加速的第二加速。

一种用于进行震动运动的装置，其中，位移过程优选包括重复的位移，其中，优选对于每个位移，从该第一至第二位置的第一运动是指向下的运动，并且从该第二至第一位置的第二运动是指向上的运动，并且其中，该第一运动的时间周期长于该第二运动的时间周期。

根据本发明的装置具有特别用于实验室的离心机。

根据本发明的装置具有装置，特别是用于实验室装置。

根据本发明的装置具有自动化系统，特别是用于样品分析或样品生产的实验室系统。

使用根据本发明的装置通过向由该容器部分包括的容器的底部移动流体中雷诺数大于0.5的颗粒，从而将该颗粒从该流体中分离。

使用根据本发明的装置通过将颗粒移入该流体，从而将集中在所述容器部分中至少一部分流体中的雷诺数大于0.5所述颗粒在流体中混合。

使用根据本发明的装置，通过将流体中的该颗粒移动不同的距离，特别是根据颗粒尺寸或根据特定的颗粒重量，从而分拣流体中大于0.5的不同雷诺数的颗粒，其中，该颗粒集中在该容器部分中的流体的至少一个部分。

使用根据本发明的装置，通过将流体中的该颗粒移动不同的距离，特别是根据颗粒尺寸或根据特定的颗粒重量，从而分拣流体中相应于不同雷诺数的大于0.5的颗粒，其中，该颗粒集中在该容器部分中流体中的至少一个部分。

使用根据本发明的装置执行包含该流体的容器部分的震动运动。

用于根据本发明的装置或方法的计算机代码计算重复位移容器部分中的流体中的颗粒的运动方程的数值解。

计算机代码，也就是控制位移过程的计算机程序代码；优选地，借助控制设备，特别是根据本发明装置的控制设备，计算机代码控制位移过程；并且优选地，计算机代码控制容器部分(特别是根据本发明的装置的容器部分)的位移，其中计算机代码优选利用分别表示随时间变化的容器部分的运动的函数x_C(t)或v_C(t)。

一种存储用于操作根据本发明的装置的数据的数据存储介质。

根据本发明装置的其它优选特征或优点可以从下面的根据本发明的方法描述中获得，特别是根据本发明的装置的操作方法。

进一步通过提供用于移动流体中的雷诺数大于0.5的颗粒的方法，实现了本发明的目的，该方法包括步骤：

在容器部分内容纳具有该颗粒的流体；使至少一个驱动设备与该容器部分连接；执行位移过程，优选包括借助该驱动设备的多次重复位移；通过借助该驱动设备来执行该容器部分从第一位置到第二位置的第一运动以及该容器部分从该第二位置返回该第一位置的第二运动，从而执行该位移过程，其中，在该第一运动过程中，该容器部分至少暂时以第一速度移动，并且其中，在该第二运动过程中，该容器部分至少暂时以不同于第一速度的第二速度移动，通过该位移过程，在流体中的该颗粒上施加能够引起该颗粒关于该容器部分定向运动的力，其中，该容器部分的该第一和第二速度控制该颗粒的运动。

使用本发明说明书的解释和限定，下面提供了根据本发明的实施例和方法的使用：

根据本发明的方法，其中，该颗粒的运动方向依赖于该第一和第二速度的方向。

根据本发明的方法，其中，该力能够产生该颗粒相对于该容器部分的速度x′_rel，其中该力依赖于x′_rel2。

根据本发明的方法，其中，其包括步骤：根据位移频率f_C的周期性重复来重复执行该位移。

根据本发明的方法，其中，其包括使用控制设备的步骤。

根据本发明的方法，其中，其包括步骤：借助控制设备控制该位移过程。

根据本发明的方法，其中，其包括步骤：控制该位移，即，该第一运动和该第二运动。

根据本发明的方法，其中，其包括步骤：控制该第一和/或该第二速度。

根据本发明的方法，其中，其包括步骤：根据由作为时间函数的位移x_C(t)表达的预定路径，控制该容器部分的包括第一和第二运动的位移运动。

根据本发明的方法，其中，其包括步骤：根据由作为时间函数的位移x_C(t)表达的预定路径，执行该容器部分的包括第一和第二运动的位移运动。

根据本发明的方法，其中，x_C(t)是时间的周期函数，具有周期T，振幅A和频率f_C。

根据本发明的装置，其中，x_C(t)是非正弦周期函数。

根据本发明的装置，其中，x_C(t)是锯齿状函数。

根据本发明的方法，其中，x_C(t)是锯齿状函数，其中每个周期T内的位移x_C(t)包括：第一斜率的第一侧面部分(该第一斜率为增加的斜率，这意味着其在该第一方向增加)和第二斜率的第二侧面部分，该第二斜率为减小斜率，其中，该第一斜率对应于该容器部分的第一速度并且第二斜率对应于该容器部分的第二速度。

根据本发明的方法，其中，该第一斜率和第二斜率的绝对值不同，并且因此该第一速度和第二速度的绝对值不同，这造成能够引起该颗粒关于该容器部分运动的、作用在流体中该颗粒上的力。

根据本发明的方法，其中，该容器部分的第二速度的绝对值大于第一速度的绝对值，这造成能够引起该颗粒相对于该容器部分在第二方向上运动的、作用在流体中该颗粒上的力。

根据本发明的方法，其中，该容器部分的第一速度的绝对值大于第二速度的绝对值，这造成能够引起该颗粒相对于该容器部分在第一方向上运动的、作用在流体中该颗粒上的力。

根据本发明的方法，其中，对于相同的预定频率f_C和相同的振幅A，颗粒的运动可以通过进一步减少该更低的速度而增加。

根据本发明的方法，其中，对于相同的预定频率f_C和相同的振幅A，颗粒的运动可以通过进一步增加该更高的速度而增加。根据本发明的方法，其中，对于相同的振幅A，颗粒的运动可以通过增加频率f_C而增加。根据本发明的方法，其中，对于相同的频率f_C，颗粒的运动可以通过增加振幅A而增加。

根据本发明的方法，其中，其包括步骤：通过驱动设备控制流体中该颗粒的运动方向，该驱动设备适于使得容器部分的位移方向是可变的，并且该容器部分的位移可能在多于一个的方向上。根据本发明的方法，其中，其包括步骤：通过驱动设备控制流体中该颗粒的运动方向，该驱动设备适于使得该容器部分的位移方向在空间的所有方向是可变的。根据本发明的方法，其中，其包括步骤：使多个驱动设备中的至少一个至少部分地控制该位移过程，每个驱动设备与该容器部分连接。根据本发明的方法，其中，其包括步骤：执行位移过程，以使得其增加或减少流体中颗粒相对于该容器部分的相对速度x′_rel。

根据本发明的方法，其中，其包括步骤：执行位移过程，其将流体中颗粒相对于该容器部分的相对速度x′_rel归零。根据本发明的方法，其中，其包括步骤：执行位移过程，其将颗粒相对于该容器部分的相对速度x′_rel反向，着造成该颗粒相对于该容器部分的反向运动。根据本发明的方法，其中，其包括步骤：控制位移过程，以使得其在空间的预定路径，特别是沿着作为时间函数的任意路径，相对于该容器部分移动颗粒。根据本发明的方法，其中，其包括步骤：提供具有至少一个第一部分和至少一个第二部分的容器部分，第二部分与该第一部分相邻并连接，该第一和第二部分每一个适于容纳至少一种流体，其初始包含至少两种类型颗粒的混合物，其中，该混合物包括有关第一雷诺数的至少一种第一类型的颗粒，以及有关第二雷诺数的至少一种第二类型的颗粒，第二雷诺数与该第一雷诺数不同，该装置适于通过借助该至少一个驱动设备执行位移过程，从而将该颗粒的混合物分离，以使得该第一类型的颗粒变得集中在该第一部分中并且该第二类型的颗粒变得集中在该第二部分中。

根据本发明的方法，其中，其包括步骤：提供具有至少一个第一部分和至少一个第二部分的容器部分，第二部分与该第一部分相邻并且与该第一部分连接，该第一和第二部分每一个适于容纳至少一种流体，其初始包含至少两种类型的颗粒，即具有第一雷诺数的至少一种第一类型的颗粒，以及具有第二雷诺数的至少一种第二类型的颗粒，第二雷诺数与该第一雷诺数不同，该第一部分适于初始容纳高浓度的颗粒，该装置适于通过借助该至少一个驱动设备执行位移过程，从而将该颗粒从高浓度的第一部分混合入该第二部分，以使得该颗粒在该第一和第二部分以更低的浓度分布。根据本发明的方法，其使用在重复位移的容器部分中流体中的颗粒运动方程的数值解。优选地，该方法通过使用根据本发明的装置来应用。

附图说明

参考附图，从根据本发明装置和方法的下面的实施例可以推出本发明的进一步优点、特征和应用。下面，相同的参考标号基本上描述相同的设备。图1示出了用于例示本发明的技术背景的，作用于流体中颗粒上的力的示意图。图2a示出了根据本发明装置1的实施例的示意图。图2b示出了根据本发明装置1的实施例的示意图。图2c示出了根据本发明装置1的实施例的示意图。图2d示出了根据本发明装置1的实施例的示意图。图3a示出了根据本发明的装置的实施例的锯齿状位移x_C的时间进程图，其具有所产生的以m/s计的正方形速度v_C和颗粒速度v_p，其液体中颗粒的最大雷诺数Re_max＝3.62、fc＝47.62Hz，颗粒的直径D_p＝150μm并且振幅A＝+-15μm，其中，除了沉淀之外，没有选择适合于引起流体中颗粒定向运动的参数。图3b示出了由流体动态阻力F_rp产生的力的图，该流体动态阻力作物对根据本发明装置的图3a实施例的锯齿状位移的响应，其中，Re_max＝3.62、f_C＝47.62Hz、D_p＝150μm并且A＝+-15μm。图3c示出了由于根据本发明装置实施例的位移容器部分中的斯托克斯漂移产生的颗粒沉淀的路径x_rel的时间进程图，该实施例具有根据图3a的位移，其中，Re_max＝3.62、fc＝47.62Hz、D_p＝150μm并且A＝+-15μm。图4a示出了根据本发明装置或方法实施例的锯齿状位移的时间进程图，其具有以m/s计的速度v_C和颗粒速度v_p，其中Re_max＝218、f_C＝4386Hz、D_p＝150μm并且A＝+-30μm，在此，除了沉淀之外，选择了适于引起流体中颗粒的定向运动的参数。图4b示出了由流体动态阻力F_rp产生的力的图，该流体动态阻力作物根据本发明装置或方法的图4a实施例的锯齿状位移的响应、其中，Re_max＝218、f_C＝4386Hz、D_p＝150μm并且A＝+-30μm。图4c示出了由根据本发明装置或方法实施例的发生位移的容器部分中的位移过程产生的颗粒下沉路径x_rel的时间进程图，其中，Re_max＝218、f_C＝4368Hz、D_p＝150μm并且A＝+-30μm。图5示出了根据本发明装置或方法实施例的发生位移的容器部分的位移过程产生的颗粒上升的路径x_rel的时间进程图，其中，Re_max＝218、f_C＝4368Hz、D_p＝150μm并且A＝+-30μm。图6示出了由根据依赖于频率f_C的本发明装置或方法实施例的发生位移的容器部分位移过程产生的颗粒下沉的路径x_rel的时间进程图，其中，Re_max＝218、f_C1＝434Hz、f_C2＝236.74Hz、D_p＝50μm并且A＝+-15μm。

图7示出了由根据本发明装置实施例的发生位移的容器部分斯托克斯漂移产生的颗粒沉淀的路径x_rel的时间进程图，其中，Re_max＝1.78、f_C＝47.62Hz、D_p＝60μm并且A＝+-15μm。图8示出了由根据本发明装置或方法实施例的发生位移的容器部分的位移过程产生的颗粒下沉的路径x_rel的时间进程图，其中，Re_max＝1.78、f_C＝47.62Hz、D_p＝60μm并且A＝+-15μm。图9示出了依赖于流体中沉淀的最大雷诺数的最大雷诺数行进图，其示例性地用于根据本发明的装置和方法中。图10示出了如上面描述的容器部分的可能类型的运动x_C(t)的示例a)、b)和c)。图11示出了如上面描述的容器部分的另一种可能类型的运动x_C(t)。图12是具有三条曲线的图，其表示包含水中颗粒的发生移动的容器部分的位置x_C(t)、相应的速度v_C(t)和相应的加速度v′_C(t)，其通过根据本发明装置和方法实施例发生周期性位移。图13是示出了相应于图12的水中颗粒的颗粒运动图，其由根据图12的本发明装置和方法实施例引起。图14a示出了在具有不同尺寸颗粒的开始位置，根据本发明的分拣设备实施例，其实施根据本发明的装置。

图14b示出了具有颗粒的图14a的分拣设备，该颗粒根据它们的尺寸沿着方向d₁分布。图14c示出了根据本发明的检测设备实施例，其实施图14a/b的分拣设备。图14d示出了实施根据本发明装置的根据本发明的分拣设备的替代实施例，其允许通过由重力G或产生的力F将从流体分拣的颗粒向下移动至容器底部的小容器，从而将该颗粒还原。图15a示出了在具有不同尺寸颗粒的开始位置、根据本发明的分拣设备的另一个实施例，其实施根据本发明装置。图15b示出了具有所分拣颗粒的图15a的分拣设备，其分布在方向d₁和d₂限定的平面上。图15c示出了具有所分拣颗粒的图15a的分拣设备，分拣的颗粒分布在由方向d₁和d₂限定的平面上，并且进一步通过重力G或产生的力F向下移动至容器底部。图16a示出了根据本发明装置的另一个实施例，其适于借助容器的重复位移x_C执行震动运动，从而震落粘附在容器壁上的液体滴液。图16b示出了作为时间函数的图16a的适合位移x_C的示例的图。具体实施方式

图2a  2b示意性地示出了使用根据本发明实施例的装置1，从流体中分离包含在流体9中的雷诺数大于0.5的颗粒8。

图2a示出了根据本发明实施例装置1的示意图。该装置提供了外壳6、容器部分2、压电元件3，压电元件3是驱动设备，压电元件3与装置的固台5稳固连接并能够在位移过程中驱动容器部分2。在该实施例中，容器部分仅是空间中的容积，其适于特别通过容纳容器7而容纳流体。容器7容纳在此为液体的流体9，其包含特别是被移动的、雷诺数大于0.5的颗粒8。在图2b中，容器7置于容器部分2内，并且现在视为容器部分2的一部分。包括容器7(其包含液体9)的容器部分2通过连接设备4稳固地与驱动设备3连接，连接设备4是具有将容器7保持在容器部分2的夹子的板。在图2b中，装置在包括具有流体9和颗粒8的容器7的容器部分上执行位移过程。位移x_C(t)是容器部分的上下运动10，其包括从为最低位置的第一位置至为最高位置的第二位置中的第一运动以及从第二位置返回第一位置的第二运动。第一和第二位置通过线性运动到达，这意味着位移是一维的。位移具有振幅A、频率f_C和向上方向的第一速度，其小于向下方向的第二速度。结果，产生的函数x_C(t)的波形是锯齿状，具有每个周期增加的第一斜率和减少的第二斜率。对于第二运动(向下)，与颗粒8的颗粒速度x′_rel(也就是′v_p′)的平方和流体成比例的流体动态阻力F_rp高于对于第一运动(向上)的，这产生了作用在流体9中的颗粒8上的力。力产生了液体中颗粒8相对于容器部分2的定向运动。在分离时间t_S之后，如图2c所示，颗粒分离至容器的底部，并且位移过程停止。现在如图2d所示，颗粒可以容易地从容器分离。在图2c中颗粒的位置可以看出，向上作用于颗粒的力将引起将颗粒传输回液体9的向上运动。这可以通过使用x_C(t)实现，x_C(t)提供了具有向上的第一速度的锯齿状位移，向上的第一速度高于向下的第二速度。

图3a示出了锯齿状位移的时间进程图，其具有以m/s计的速度v_C和颗粒速度v_p，液体中颗粒的最大雷诺数Re_max＝3.62、f_C＝47.62Hz、颗粒的直径D_p＝150μm和振幅A＝+-15μm。在作用在该流体上的周期性位移过程期间，流体中限定的颗粒的最大雷诺数Re_max是，在该位移过程x_C的一个周期内，在其相对于容器部分的最大速度v_rel的该颗粒雷诺数。在该示例中，颗粒示出了在锯齿状的位移上的对称振荡。颗粒的速度将其几乎相等地向上并向下移动，该速度由普通斯托克斯漂移速度叠加，这使颗粒以由F_p、F_a和F_rp产生的恒定速度在流体中下沉(见上面)。相应地，如图3b中可以看到的，因流体动态阻力产生的颗粒上力的积分在每个方向上相等。图3b示出了因作为对锯齿状位移的响应的流体动态阻力F_rp产生的力的图，其中，Re_max＝3.62、f_C＝47.62Hz、D_p＝150μm并且A＝+-15μm。如图3c所看到的，在该相对低的雷诺数Re_max，在精度范围内，依赖于根据图3a的位移过程的速度v_p不可能显示为不同。图3c示出了因发生位移的容器部分中的斯托克斯漂移产生的颗粒沉淀的路径x_rel的时间进程图，其中，Re_max＝3.62、f_C＝47.62Hz、D_p＝150μm并且A＝+-15μm。

以更高的位移频率f_C＝4386Hz进行说明，如图4a所示，当雷诺数增加时，颗粒的表现变化很大。图4a示出了锯齿状位移的时间进程图，其具有以m/s计的速度V_C和颗粒速度V_p，其中，Re_max＝218、f_C＝4386Hz、D_p＝150μm并且A＝+-30μm。如图4b可以看到的，位移速度v_C在向上方向产生的速度v_p高于向下方向所产生的，因此由更高(平方)的速度流体动态阻力F_rp所导致的衰减比方向向下的速度所导致的更严重。图4b示出了因流体动态阻力F_rp产生的力的图，该流体动态阻力作为锯齿状位移的响应，其中，Re_max＝218、f_C＝4386Hz、D_p＝150μm并且A＝+-30μm。结果，随时间的推移，通过振荡产生的颗粒的向上运动比颗粒的向下运动衰减更严重。如图4c可以看到的，这意味着，施加有位移过程的颗粒的下沉快于没有位移过程的。图4c示出了发生位移的容器部分内的因位移过程产生的颗粒下沉的路径x_rel的时间推移图，其中，Re_max＝218、f_C＝4368Hz、D_p＝150、μm和A＝+-30μm。在该特定实施例中，下沉速度高于液体中颗粒的斯托克斯漂移速度的17.8倍。这还意味着，在依赖于频率f_C的对称位移之下，系统示出颗粒运动的严重不对称响应。图5示出了由发生位移的容器部分中的位移过程产生的颗粒下沉的路径x_rel的时间进程图，其中，Re_max＝218、f_C＝4368Hz、D_p＝150μm并且A＝+-30μm。图4a至图4c的位移过程的区别是：在锯齿状的函数x_C(t)的一个周期内的第一和第二速度交换，这意味着第一速度高于第二速度。结果，因流体动态阻力F_rp产生的、作用在颗粒上的力向上定向，并向上驱使颗粒。通过这种位移，可以达到传输方向的反向，这在本实施例中将颗粒驱使回溶液，其可以用作为有效地将颗粒混合入流体的基础。从图4a至4c以及图5还可以认识到，颗粒的向下运动不是通过移动的容器的质量力实现，例如通过在+x方向的摩擦的强烈冲击，而是通过优选在+x方向上的容器的长的并且平稳的运动实现。为了返回第一位置，需要优选快速的第二运动，其通过流体动态阻力F_rp衰减越多，速度就越快。可以从v_p(t)图进一步看到：因流体动态阻力F_rp产生的积分∫v_p不是零。因此，力矢量作用在颗粒上，该力可以变得与因普通的离心产生的力同样大。

图6示出了依赖于频率f_C的发生位移的容器部分内因位移过程产生的颗粒下沉的路径x_rel的时间进程图，其中，Re_max＝218、f_C1＝434Hz、f_C2＝236.74Hz、D_p＝50μm以及A＝+-15μm。因此，锯齿状位移x_C(t)在频率上变化，其中容器的第一速度，即第一斜率(增加)小于更小的频率，同时振幅A和第二速度(减小，第二斜率)不变。可以看出，具有更高频率的位移曲线x_C1提供的下沉速度v_p1＝dx_p1/dt稍高于具有更小频率的位移曲线x_C2产生的运动v_p2＝dx_p2/dt。在相似的实验中，频率保持不变，为434Hz，振幅保持不变，为+-15μm，并且在第一位移曲线v_C中的第一斜率小于第二位移曲线v_C中的。结果，因具有更小第一斜率的位移x_C产生的下沉速度v_p，高于因具有更高的第一斜率的位移x_C产生的下沉速度v_p。因此，对于相同的频率f_C和振幅A，更小的第一斜率可以增加下沉速度v_p。

相比之下，使第二斜率(减小的斜率)(的绝对值)更小可以造成更慢的下沉速度v_p。因此，使第二斜率(的绝对值)更大可以造成v_p的显著地增加。确定这种高的第二速度，可以通过增加频率f_C进一步显著增加下沉速度v_p，例如从450Hz至4578Hz，造成将v_p以因子143提高。进一步将振幅A从+-15μm至+-30μm加倍，可以示例性地将速度v_p以因子300增加，其中在该示例中，Re_max＝246。从该结果中清楚的是：增加并最优化速度v_p的可能的宽范围是s，特别是通过对x_C使用其它波形，其不必须是线性函数(也就是如上面所述的具有恒定第一和第二斜率的锯齿状函数)并且其可以至少部分为非线性形状。

图7示出了由发生位移的容器部分内的斯托克斯漂移产生的颗粒沉淀的路径x_p的另一个时间进程图，其中，Re_max＝1.78、f_C＝47.62Hz、D_p＝60μm并且A＝+-15μm。还是在该示例中，可以看到位移过程不造成偏离由斯托克斯漂移产生的颗粒沉淀x_p sink的可检测的偏差x_p(x_rel)。然而，随着变化的颗粒直径D_p、位移频率f_C、振幅A和流体特性，例如μ₁，其明显地改变了。如图8所看见的，如果例如图7的位移频率增加至f_C＝47619Hz，则下沉速度以因子1610增加。

图8示出了因发生位移的容器部分内的位移过程产生的颗粒下沉的路径x_rel的时间进程图，其中，Re_max＝218、f_C＝4368Hz、D_p＝150μm并且A＝+-15μm。进一步，将图7中示例的振幅加倍，这造成将下沉速度以因子4097增加。减小颗粒直径并增加运动粘滞度v＝μ/p(其中，μ是动态粘滞度并且ρ是流体ρ₁的密度)也可以将速度v_p以因子增加。例如，发动机的润滑油改变至μ/ρ＝400和ρ＝950kg/m³造成以因子12230变化。

至少在锯齿状函数x_C(t)的情况下，最大颗粒雷诺数可以从如下的流体中沉淀的雷诺数估算。流体动态阻力F_rp的影响物理性地随雷诺数的增加而增加。在雷诺数＜0.5(斯托克斯区)没有影响，但如果Re_max变得大于0.5则影响增加。由于除了计算之外不可能确定Re_max，限定了用于沉淀的附加雷诺数Re_sed＝A*f_C*D_p/(μ/ρ₁)。如图9中所看见的，在颗粒x_C的一个周期过程中，雷诺数Re_sed与最大雷诺数良好关联。因此，特别根据所示波形移动的颗粒的最大雷诺数可以通过Re_maxp ^＝Re_sed ^*常数计算，其中在图9的示例中，该常数＝37.139。对于该公式，水溶液的改进下沉速度v_p的条件可以表达为f_C(Hz)＞1.3463*10^-8/D_p*A)。因此可以从这些公式中推导出：对于振幅A＝+-15μm的血液(μ/ρ＝2*10^-6m²/s，D_p＝8μm)，分离效果，即改进的下沉速度，已经可以预期为f_C＞＝224Hz。甚至可能的是，在频率f_C＞＝180kHz，以振幅A＝15μm移动水溶液中的相对小颗粒。

参考图12和13的实施例：在真正的实验中，100μm直径的聚苯乙烯颗粒置于20°室温的塑料“Eppendorf”反应器皿中，其具有大约40mm器皿高度和大约10mm外直径。该器皿已包含2ml的蒸馏水，其是颗粒的容器部分。该器皿固定在压电驱动器上，其能够执行所需的位移过程。电子机械驱动器具有固定至地面的台。如图12中第一图所示，施加给容器的运动是周期性锯齿状函数。相应的速度曲线v_C(t)和加速度函数如图12的第二和第三图所示。位移频率f_C是f_C＝620Hz、周期性位移x_C(t)的振幅A是16μm。提供的所描述设置的其它优选参数范围是f_C＝(620+-10)Hz、f_C＝(780+-10)Hz和12μm＜A＜25μm(振幅A)。具有或不具有位移过程的水中颗粒的运动被拍照并估算。

图13示出了如方程1所计算的，颗粒相对于容器的颗粒运动x_rel(“颗粒运动abs”)、没有重力影响的颗粒运动(”颗粒运动rel”)和计算的有重力影响的沉淀。所估算的实验数据和计算的数据良好吻合。

对于根据图12和图13的本发明装置和方法的实施例，对于第一运动的向上移动，最大雷诺数是Re₁＝1.2，其速度v_C(t)具有相当低的值，并且对于第二运动的向下移动，是Re₂＝8.8，其速度v_C(t)具有相对高的值。在第二运动过程中，流体动态阻力F_rp比在第一运动过程中更加非线性。相应地，Re₁比Re₂更加接近斯托克斯区。由于F_rp的非线性的差别，产生了颗粒相对于容器的运动x_rel，如果与由重力产生的沉淀相比，其将颗粒的绝对沉淀以大约10的因子增大。

图14a示出了根据本发明分拣设备100的实施例，其在液体中具有不同尺寸的颗粒t₁、t₂和t₃(其包含在容器部分2内并由容器7’密封)的开始位置实施根据本发明的装置。当然，可以应用数量多于三种类型的颗粒。分拣器件100包括压电驱动器3，其经电连接构件11由控制器件(未示出)控制。连接器件4提供了容器7’至压电3的可移除的固定连接。分拣器件适于执行位移过程，其中容器7’沿着方向d₁重复地位移。位移包括沿方向d₁以不同向前和向后的运动速度进行的往复运动。如本发明所解释的，根据产生流体中的颗粒上的力的原理，产生了将颗粒沿方向d₁移动至右边的力。

图14b示出了具有颗粒t₁、t₂和t₃的图14a的分拣器件，颗粒t₁、t₂和t₃在执行一定时间的位移过程之后，根据其不同尺寸沿方向d₁分布。容器7’也是分布部分，其允许沿着方向d₁在适当距离(由容器7’的长度限定)内分布颗粒。如前面所解释的，流体动态阻力F_rp依赖于颗粒的横截面(尺寸)、阻力系数C_D，并且因此依赖于流体中的颗粒的雷诺数，其中，雷诺数是作用于流体中颗粒的惯性力与粘滞力的比率。将分拣器件100适于至少暂时地影响流体中颗粒的雷诺数Re_p，其具有至少暂时大于0.5的值，从而最大化将颗粒移至右边的力。由于该力由F_rp产生，因此力依赖于颗粒尺寸。因此，在位移过程期间，颗粒以不同的加速度移动并加速至右边，并且如图14b所示，可以在其各自位置进行检测到该颗粒。发生了沉淀，但在此没有示出。

图14c示出了根据本发明的检测设备的实施例110，其实施图14a/b的分拣设备。示出的检测设备允许检测根据其尺寸而区别的某种类型的t₁、t₂或t₃的颗粒浓度。为了实现检测，检测器件110包括检测构件，其包括至少一个辐射源12，例如具有物镜的LED，和至少一个相应的检测器13，例如CCD-检测器，置于可以是试管的透明容器7’的相对侧。辐射14从光源12至检测器13(其由消光系数表征)沿着试管7’的长度在某一位置传输穿过流体，辐射14是流体中的具有一定尺寸的类型t₁、t₂或t₃的颗粒的浓度的量度，因为优选从校准步骤已知，一定时间的位移过程之后，在校准步骤，必须找到哪种类型的颗粒距开始位置的距离。

优选在分拣步骤之前已经执行系统的校准。校准可以使用测试颗粒，其在形状和密度上可与待测颗粒相比，并且具有已知的尺寸组成。对于测试颗粒，优选已知依赖于尺寸的漂移或分布距离的关系(函数)，并且其可以其它的方式已经预先确定(例如，通过已知的光散射技术测量的尺寸)。

如图14所示，检测构件可以适于可沿着方向d₁移动。从而扫描样品(具有所分拣颗粒的流体)。可替代地，检测构件的至少一部分，例如检测器可以是静止的并且提供足够大的检测表面，例如与容器7’的一侧同样大。替代单个的点光源，可以使用多个点光源，其中，几个光源沿着容器的一侧分布，面向透明容器7’的另一侧的检测器。检测器110的空间分辨率特别依赖于检测器的分辨率，该分辨率可以为几个μm。

图14d示出了根据本发明分拣设备的替代实施例120，其实施根据本发明的装置并类似于分拣设备100，这允许颗粒通过容器底侧16上的开口15向下移动至置于开口下面的小容器17，从而允许分拣的颗粒从流体还原。基于通过剪切效应压电3’驱动的垂直位移过程，向下的运动可以被重力G影响或由力F产生或增加。通过关闭阀门18并移除小容器(其每一个包含流体中相对较高比例的类型t₁、t₂或t₃的颗粒)，可以从分拣设备移除小容器中的颗粒。颗粒可以存储在通过与阀门或小容器连接的导管或通过该导管传输。这样，可能进一步分析和使用颗粒，其特别适用于自动化系统，例如实验室机器人系统。

图15a示出了在具有不同尺寸的颗粒t₁、t₂或t₃的开始位置，根据本发明的分拣设备的另一个实施例130的示意3D图，其实施根据本发明的装置。为了简明，仅示出了装置和分拣设备的优选的可移除的容器7″，其在此适于二维分布部分7″。未示出可以是剪切效应压电驱动器或其它驱动器的驱动设备3″，其适于执行多于一个方向的运动，例如方向d₁和d₂(垂直于d₁和重力)。

压电元件3″(未示出)执行位移过程，其包括至少暂时沿方向d₁的位移D₁并包括至少暂时沿方向d₂的位移D₂。可以相同或不同的两种位移D₁和D₂每个具有第一速度v_C1和第二速度v_C2(≠v_C1)，导致沿d₁和d₂产生的颗粒运动。位移过程可以包括重复序列的位移，其包括以任意预定顺序的D₁和D₂，例如包括D₂跟随D₁，D₁跟随D₂，D₁跟随D₁或D₂跟随D₂或其它序列以及其它类型的位移。进一步，特别是D₁和D₂的位移可以至少暂时同时执行。

图15b示出了具有所分拣颗粒的图15a的分拣器件，其分布在由方向d₁和d₂限定的平面上。颗粒的沉淀自位移过程的开始启动。位移过程可用的时间尤其依赖于沉淀时间，其由容器7″的高度H限定。此外，可以应用沿着方向d₃的位移D₃，其造成支持或减慢沉淀运动的力F。如图15c所示，在位移过程结束时，颗粒被分布并分拣于容器7″的底面16″。

使用图15c中的校准标度图案，可以检测并确定类型t₁、t₂和t₃的颗粒的浓度(见图14c的描述)。校准标度图案可以包括实验性的数据和/或计算(例如插值和推算)的数据。如前面描述，可以通过光传输测量执行检测(见图14c的描述)。透明的分布部分(容器)7″的底面可以设置于CCD-检测器-矩阵的表面的顶部。这允许通过将由颗粒掩模的CCD表面曝光而对颗粒拍照。

可替代地，小容器可以置于容器7″中的底侧16″，从而还原分拣的颗粒。多孔的嵌体可以置于容器7″内的底侧16″上，其中，嵌体包括能够接收并容纳颗粒的开口孔。这种嵌体可以是组织状的或海绵材料，例如多孔的纸或织物。这允许例如通过在将其移除并存储之后切割嵌体，从容器移除流体以及存储和/或干燥或容易地分离并还原颗粒。分拣的活细胞可以保存在细胞培养基下面，同时例如通过切割嵌体分离不同种类的细胞，并且可以再次种入不同的皮氏培养皿内。但是，分拣器件和检测器件以及各自的方法可以应用于任何应用，例如在研究实验室中，在颜料和油漆生产工业和很多其它技术领域中，其中必须确定颗粒的尺寸。

图16a和16b涉及根据本发明装置的实施例，其特别解决的问题是：如果从样品溶液蒸发的溶液(例如水)冷凝，并形成粘附在容器壁的滴液，则剩余溶液中的溶剂浓度升高。这通过借助位移过程，驱使(震落)液滴入容器的水21中来得到解决。图16a示出了根据本发明装置的实施例140，其适于借助容器的重复位移x_C进执行震动运动，从而震落粘附在由塑料(例如，聚丙烯)制成的容器7的壁20上水滴19。图16b示出了作为时间函数的、图16a的适合锯齿位移x_C的示例图。

装置包括压电驱动器3，其与容器7连接并适于执行垂直方向的震动运动。基于位移过程，水滴19被驱使入水本体21。由驱动器3引起的容器的运动x_C(t)优选为锯齿状形状的时间函数。但是其它x_C(t)可能震落液滴，甚至凹形(sinus-shape)函数可能用于垂直位移。凹形x_C适于震落具有容积V_d≥0.5μl的水滴。锯齿状形状的函数x_C(t)甚至可以震落·V_d＜0.5μl的液滴，并且特别有效地移动粘附在基本垂直壁上的液滴，但也适合于更多的水平位移。运动x_C的增加的加速度x″_C(t)或增加的振幅A增加了将粘附在壁上的液滴移动返回溶液的机会。对于凹形x_C，增加周期性运动x_C的频率f_C也增加了将粘附在壁上的液滴移动返回溶液的机会。对于锯齿状形状的函数x_C，加速度基本不依赖于频率。但是，沿着壁行进的液滴的速度可以随着提高的f_C而增加。为了改善小于0.5μl的液滴移动，提高f_C和/或A是有效的。用于震动运动的适合参数特别是5Hz≤f_C≤100Hz、0.3mm≤A≤16mm。然而，也可能是其它参数。

Claims (55)

1.一种特别用于移动流体中雷诺数大于0.5的颗粒的装置(1)，包括：

容器部分(2)，适于容纳所述流体，

所述装置适于执行位移过程，其包括所述容器部分的多次重复位移，

至少一个驱动设备(3)，其适于产生所述位移，

所述位移包括：所述容器部分从第一位置到第二位置的第一运动和所述容器部分从所述第二位置到后续位置的后续运动，

其中，在所述第一运动过程中，所述容器部分至少暂时以第一速度移动，并且其中，在所述后续运动过程中，所述容器部分至少暂时以不同于所述第一速度的第二速度运动，

并且其中，通过所述位移过程，能够引起所述颗粒关于所述容器部分定向运动的力作用在该流体中的所述颗粒上，其中，所述容器部分的所述第一和第二速度控制该颗粒的所述运动。

2.如权利要求1所述的装置，其中，所述后续运动是该第二运动并且所述后续位置是所述第一位置，以使得所述位移包括：所述容器部分从第一位置到第二位置的第一运动和所述容器部分从所述第二位置返回所述第一位置的第二运动。

3.如权利要求1所述的装置，用于移动流体中雷诺数大于0.5的颗粒。

4.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置适于使得所述力能够引起所述颗粒相对于所述容器部分的速度x′_rel，其中，所述力依赖于x′_rel ²，特别是x″_rel。

5.如前述权利要求中至少一项所述的装置，其特征在于，所述装置适于根据位移频率f_C的周期性重复位移执行所述位移过程。

6.如前述权利要求中至少一项所述的装置，其特征在于，所述装置包括控制设备，其适于控制所述位移过程。

7.如前述权利要求中至少一项所述的装置，其特征在于，所述装置包括控制设备，其适于控制所述位移，即所述第一运动和所述第二运动。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述控制设备适于控制所述第一和/或第二速度。

9.如权利要求6至8中至少一项所述的装置，其特征在于，所述控制设备适于控制所述容器部分的位移运动，包括根据由作为时间函数的位移x_C(t)或速度函数v_C(t)表达的预定路径的所述第一和第二运动。

10.如前述权利要求中至少一项所述的装置，其特征在于，所述装置和驱动设备适于执行所述容器部分的位移运动，包括根据由作为时间函数的所述位移x_C(t)或所述速度函数v_C(t)表达的预定路径的所述第一和第二运动。

11.如权利要求9或10所述的装置，其特征在于，v_C(t)包括对应于所述第一运动和第一速度的v_1C(t)_i且包括对应于所述第二运动和第二速度的v_2C(t)_i。

12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，v_1C(t)_i的平均值与v_2C(t)_i的平均值不同。

13.如权利要求9或10所述的装置，其中，x_C(t)是时间的周期函数，具有周期T、振幅A和频率f_C。

14.如权利要求13所述的装置，其中，x_C(t)是非正弦周期函数。

15.如权利要求13所述的装置，其中，x_C(t)是锯齿状函数。

16.如权利要求13所述的装置，其特征在于，每个周期T内的该位移x_C(t)包括作为增加的斜率的第一斜率的第一侧面部分和作为减少的斜率的第二斜率的第二侧面部分，其中，所述第一斜率对应于所述容器部分的所述第一速度，并且所述第二斜率对应于所述容器部分的所述第二速度。

17.如权利要求16所述的装置，其特征在于，所述第一斜率和所述第二斜率的绝对值不同，并且因此所述第一速度和所述第二速度的绝对值不同，这造成作用在该流体中的所述颗粒上的力，该力能够引起所述颗粒关于所述容器部分的运动。

18.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，该容器部分的所述第二速度的绝对值大于所述第一速度的绝对值，这造成作用在该流体中所述颗粒上的力，该力能够引起所述颗粒在第二方向上关于所述容器部分的运动。

19.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，该容器部分的所述第二速度的绝对值低于所述第一速度的绝对值，这造成作用在该流体中所述颗粒上的力，该力能够引起所述颗粒在第一方向上关于所述容器部分的运动。

20.如前述权利要求中至少一项所述的装置，其特征在于，所述驱动设备适于使得所述容器部分的位移方向是可变的，并且所述容器部分的位移可能在多于一个的方向上，从而可以控制该流体中所述颗粒的运动方向。

21.如前述权利要求中至少一项所述的装置，其特征在于，所述驱动设备适于使得所述容器部分的位移方向在空间中的所有方向可变，从而可以控制该流体中所述颗粒的运动方向。

22.如前述权利要求中至少一项所述的装置，其中，所述装置包括多个驱动设备，每一个与所述容器部分连接并且适于有助于所述位移过程。

23.如前述权利要求中至少一项所述的装置，其特征在于，所述装置适于执行位移过程，其增加或减小颗粒关于所述容器部分的相对速度x′_rel。

24.如前述权利要求中至少一项所述的装置，其特征在于，所述装置适于执行位移过程，其将颗粒关于所述容器部分的相对速度x′_rel归零。

25.如前述权利要求中至少一项所述的装置，其特征在于，所述装置适于执行位移过程，其将颗粒关于所述容器部分的相对速度x′_rel反向，造成所述颗粒关于所述容器部分的反向运动。

26.如前述权利要求中至少一项所述的装置，其特征在于，所述装置适于控制位移过程，以使得所述装置在空间的预定路径上，特别是沿着作为时间函数的任意路径，关于所述容器部分移动颗粒。

27.如前述权利要求中至少一项所述的装置，其特征在于，所述容器部分包括至少一个第一部分和至少一个第二部分，所述第二部分与所述第一部分相邻并且与所述第一部分连接，所述第一和第二部分每一个适于容纳至少一种流体，该流体初始包含至少两种类型颗粒的混合物，其中，所述混合物包括有关第一雷诺数的至少一种第一类型的颗粒和有关第二雷诺数的至少一种第二类型的颗粒，所述第二雷诺数与所述第一雷诺数不同，所述装置适于通过借助所述至少一个驱动设备执行位移过程将所述颗粒的混合物分离，以使得所述第一类型的颗粒变得集中在所述第一部分内并且所述第二类型的颗粒变得集中在所述第二部分内。

28.如前述权利要求中至少一项所述的装置，其特征在于，所述容器部分包括：至少一个第一部分和至少一个第二部分，所述第二部分与所述第一部分相邻并且与所述第一部分连接，所述第一和第二部分适于容纳至少一种流体，该流体包含至少两种类型的颗粒，即关于第一雷诺数的至少一种第一类型的颗粒和关于第二雷诺数的至少一种第二类型的颗粒，所述第二雷诺数与所述第一雷诺数不同，所述第一部分适于初始容纳高浓度的颗粒，所述装置适于通过借助所述至少一个驱动设备执行位移过程，将所述颗粒从高浓度的所述第一部分混合入所述第二部分，以使得所述颗粒在所述第一和第二部分变得以更低的浓度分布。

29.如前述权利要求中至少一项所述的装置，其特征在于，所述容器部分包括至少一个容器(7)。

30.如前述权利要求中至少一项所述的装置，其特征在于，所述装置包括至少一个连接设备(4)，其将所述容器部分与所述驱动设备相连接。

31.如权利要求1至30中至少一项所述的装置，所述装置适于执行所述容器部分的震动运动，其特别适合于从所述容器部分的壁震落液滴。

32.如权利要求1至32中至少一项所述的装置，所述装置适于运行根据下面权利要求中至少一项的方法。

33.一种如权利要求1至30中至少一项所述的装置的应用，通过向所述容器部分所包括的容器的底部移动所述颗粒，从流体分离特别是具有大于0.5的雷诺数的颗粒。

34.一种权利要求1至30中至少一项所述的装置的应用，通过将所述颗粒移动入该流体，将集中在所述容器部分中的至少一部分流体内的、具有大于0.5的雷诺数的颗粒混合。

35.一种如权利要求30所述的装置的应用，用于执行包含所述流体的容器部分的震动运动。

36.一种用于根据物理参数分拣颗粒的分拣设备(100；120；130)，包括：如权利要求1至32中至少一项所述的装置，并且还包括分配给该容器部分的、容纳具有该颗粒的该流体的分布部分(7′)。

37.一种探测设备(110)，包括如权利要求36所述的分拣设备，并且还包括检测设备(12，13)，以检测借助该分拣设备分拣的、该流体中一种类型的颗粒的至少一种物理性质。

38.一种特别用于移动流体中雷诺数大于0.5的颗粒的方法，包括步骤：

在容器部分容纳具有所述颗粒的所述流体；

执行位移过程，其包括借助所述驱动设备多次重复所述容器部分的位移；

通过借助所述驱动设备执行所述容器部分从第一位置到第二位置的第一运动和所述容器部分从所述第二位置到后续位置的后续运动，来执行所述位移，

其中，在所述第一运动过程中，所述容器部分至少暂时以第一速度移动，并且其中，在所述后续运动过程中，所述容器部分至少暂时以不同于所述第一速度的第二速度移动，

借助所述位移过程对该流体中的所述颗粒施加力，其能够引起所述颗粒关于所述容器部分的定向运动，其中，所述容器部分的所述第一和第二速度控制该颗粒的所述运动。

39.如权利要求38所述的方法，其中，所述后续运动是该第二运动，并且所述后续位置是所述第一位置，以使得所述位移包括所述容器部分从第一位置到第二位置的第一运动和所述容器部分从所述第二位置返回所述第一位置的第二运动。

40.如权利要求38所述的方法，用于移动流体中雷诺数大于0.5的颗粒，特别用于至少暂时移动雷诺数大于0.5的颗粒。

41.如权利要求38所述的方法，其特征在于，所述颗粒的运动方向依赖于所述第一和第二速度的方向。

42.如权利要求38至41中任一项所述的方法，其特征在于，所述力能够引起所述颗粒相对于所述容器部分的速度x′_rel，其中，所述力依赖于x′_rel ²，特别是x″_rel。

43.如权利要求38至42中任一项所述的方法，其特征在于，包括所述容器部分的第一和第二运动的位移运动沿着由作为时间函数的位移x_C(t)或速度函数v_C(t)表达的预定路径。

44.如权利要求43所述的方法，其特征在于，v_C(t)包括对应于所述第一运动和第一速度的v_1C(t)_i并包括对应于所述第二运动和第二速度的v_2C(t)_i。

45.如权利要求44所述的方法，其特征在于，v_1C(t)_i的平均值与v_2C(t)_i的平均值不同。

46.如权利要求43所述的方法，其特征在于，x_C(t)是时间的周期函数，具有周期T、振幅A和频率f_C。

47.如权利要求46所述的方法，其特征在于，对于相同的预定频率f_C和相同的振幅A，通过进一步减小速度v_1C(t)和v_2C(t)中较小的一个而增加该颗粒的运动。

48.如权利要求46或47所述的方法，其特征在于，对于相同的预定频率f_C和相同的振幅A，通过进一步增加速度v_1C(t)和v_2C(t)中较大的一个而增加该颗粒的运动。

49.如权利要求46至48中任一项所述的方法，其特征在于，对于相同的振幅A，通过增加频率f_C而增加该颗粒的运动。

50.如权利要求46至49中任一项所述的方法，其特征在于，对于相同的频率f_C，通过增加该振幅A而增加该颗粒的运动。

51.如权利要求38至50中至少一项所述的方法，使用如权利要求1至32中至少一项所述的装置。

52.一种根据物理参数分拣颗粒的分拣方法，其使用如权利要求40至51中任一项所述的方法步骤，并且还包括步骤：使用该颗粒的运动，以在分布部分中分布该颗粒。

53.一种检测方法，包括如权利要求52所述的分拣方法，并且还包括步骤：通过检测构件检测借助该分拣设备分拣的一种类型颗粒的至少一种物理性质。

54.一种计算机代码，控制如权利要求1至37中任一项所述的装置的容器部分的位移。

55.一种数据存储介质，存储用于操作如权利要求1至37中任一项所述的装置或者运行如权利要求38至53中任一项所述的方法的数据。

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