DE102014119037A1

DE102014119037A1 - Expositionsvorrichtung

Info

Publication number: DE102014119037A1
Application number: DE102014119037.8A
Authority: DE
Inventors: Detlef Ritter; Jan Knebel; Carsten Brodbeck; Klaus Wolf
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2014-12-18
Filing date: 2014-12-18
Publication date: 2016-06-23
Anticipated expiration: 2034-12-19
Also published as: DE102014119037B4; WO2016095902A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Expositionsvorrichtung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Expositionsvorrichtung mit wenigstens einer Strömungsleitung für einen bei in-vitro- und/oder ex-vivo-Anwendungen vorhandenen partikelhaltigen Fluidstrom mit mindestens einer von der Strömungsleitung abzweigenden und mit dieser in Strömungsverbindung stehenden Teilströmungsleitung oder mit mindestens zwei in Strömungsrichtung aufeinander folgenden von der Strömungsleitung abzweigenden und mit dieser in Strömungsverbindung stehenden Teilströmungsleitungen.
Letztgenannte Strömungsleitung ist insbesondere als Teil einer Expositionsvorrichtung zur Durchführung von in-vitro-Experimenten mit technischen Replikaten wenigstens eines biologischen Testsystems bekannt, wobei der partikelhaltige Fluidstrom durch die Strömungsleitung und dann zumindest teilweise durch die jeweilige einem technischen Replikat zugeordnete Teilströmungsleitung zum biologischen Testsystem geleitet wird. Die technischen Replikate werden hierbei ständig unter Ausbildung einer Expositionsatmosphäre an der Grenzfläche zum biologischen Testsystem mit partikelhaltigem Fluid, das auch als Expositionsmedium bezeichnet werden kann, aus dem partikelhaltigen Fluidstrom bzw. der partikelhaltigen Fluidströmung an-, über- und/oder unterströmt. Das biologische Testsystem wird mit anderen Worten perfusiv mit partikelhaltigem Fluid beaufschlagt.
Bei der Durchführung solcher in-vitro-Experimente mit biologischen Testsystemen wird üblicherweise – unabhängig von der Zielsetzung der Experimente bzw. der Untersuchungen – eine Substanz, beispielsweise Partikel eines partikelhaltigen Fluids, in Kontakt mit dem biologischen Testsystem gebracht, eine so genannte Exposition. Das biologische Testsystem, das auch als biologisches Prüfsystem bezeichnet werden kann, wird hierbei der Expositionsumgebung, die durch das partikelhaltige Fluid gebildet wird, ausgesetzt.
Das partikelhaltige Fluid bildet eine Dispersion, wobei das Dispersionsmedium als auch die disperse Phase flüssig oder gasförmig sein können. Entsprechend kann zwischen Emulsion (flüssig in flüssig), Suspension (fest in flüssig), flüssigem Aerosol bzw. Tröpfchenaerosol (flüssig in gasförmig) und Feststoffaerosol (fest in gasförmig) unterschieden werden. Das Dispersionsmedium wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Fluid, die Bestandteile der dispersen Phase als Partikel bezeichnet.
Hinsichtlich der Art und Weise, wie das partikelhaltige Fluid mit den biologischen Testsystemen in Kontakt gebracht wird, kann grundsätzlich zwischen zwei Arbeitsweisen unterschieden werden, nämlich zum einen die statische Exposition und zum anderen die dynamische Exposition, die im Falle der Arbeit mit flüssigen Expositionsmedien auch als Perfusion bzw. perfusive Exposition bezeichnet wird.
Im Falle der statischen Exposition wird das partikelhaltige Fluid einmalig oder auch wiederholt, insbesondere additiv, aber nicht kontinuierlich zum biologischen Testsystem gegeben, auf dem es dann für einen gewissen Zeitraum verbleibt, ohne ausgetauscht zu werden.
Im Falle der dynamischen Exposition wird das partikelhaltige Fluid kontinuierlich zu- und abgeleitet, beispielsweise um eine höhere Effektivität oder Sensitivität in der Untersuchung zu erzeugen.
Zur Durchführung von dynamischen Expositionen bzw. Perfusionsexpositionen mit flüssigen Fluiden sind Vorrichtungen beispielsweise in der WO 2005/123950 A2 , in der DE 33 17 551 A1 oder auch von Domansky et al. in Lab Chip (2010), 10, 51-58, offenbart. Zur Durchführung von dynamischen Expositionen bzw. Perfusionsexpositionen mit gasförmigen Fluiden sind Vorrichtungen in der DE 195 26 533 A1 , der US 2010/0273246 A1 , der WO 2010/040473 A2 oder der auf die Erfinder der vorliegenden Patentanmeldung zurückgehenden DE 10 2007 030 413 A1 offenbart.
Bekannte Expositionsvorrichtungen zur Durchführung von dynamischen Expositionen bzw. Perfusionsexpositionen umfassen wenigstens eine Strömungsleitung für einen partikelhaltigen Fluidstrom mit mehreren von der Strömungsleitung abzweigenden sowie mit dieser in Strömungsverbindung stehenden Teilströmungsleitungen, die jeweils einem technischen Replikat zugeordnet sind. Über die Teilströmungsleitungen wird ein partikelhaltiger Teil des partikelhaltigen Fluidstroms üblicherweise abgesaugt.
Es hat sich nach Durchführung solcher dynamischer Expositionen bzw. Perfusionsexpositionen allerdings gezeigt, dass identisch an den einzelnen Replikaten durchgeführte Untersuchungen unterschiedliche Ergebnisse lieferten, obwohl theoretisch replizierbare Ergebnisse zu erwarten waren.
Die DE 10 2011 054 208 A1 beschreibt bereits das Problem, wonach ein in einer Strömungsleitung bzw. einem Rohr geführter partikelhaltiger Fluidstrom in Form eines Aerosols keine einheitliche Konzentration und Partikelgrößenverteilung über seinen Querschnitt aufweist, da in den Randzonen eine Verarmung an Partikeln auftritt. Eine solche Verarmung erfolgt demnach durch Sedimentation auf den Rohrböden, aber auch durch Diffusion oder elektrische Kräfte unabhängig von der Richtung der Schwerebeschleunigung auf alle Innenflächen der Rohre.
Besonders bei laminarer Strömung können durch Sekundärströmungen randnahe Strömungszonen wieder zur Rohrmitte gelenkt werden und somit auch in der Rohrmitte Gebiete mit geringerer Konzentration und geänderter Partikelgrößenverteilung auftreten. In den Gebieten mit hoher Partikelkonzentration kann durch Koagulation eine Veränderung der Partikelgrößenverteilung eintreten.
Wie in DE 10 2011 054 208 A1 ausgeführt ist selbst bei so genannter isokinetischer Probenahme, bei der mit einer Sonde ein Stromfaden des Aerosols mit der gleichen Strömungsgeschwindigkeit wie in der Umgebung der Sonde entnommen wird, nicht gewährleistet, dass dieser Stromfaden in Konzentration und Partikelgrößenverteilung für das gesamte Aerosol repräsentativ ist. Bei Entnahme von mehreren Teilströmen kann es auftreten, dass auch diese untereinander in Konzentration und Partikelgrößenverteilung nicht gleich sind.
Um eine zuverlässige Möglichkeit zum Ableiten von Teilströmen aus einem Aerosolstrom zu schaffen, bei welcher die Teilströme untereinander möglichst gleich und repräsentativ für das Aerosol des Hauptstromes sein sollen, schlägt die DE 10 2011 054 208 A1 eine Vorrichtung zum Absaugen eines Teilstroms aus einem Aerosol-Hauptstrom vor, bei der zwischen einer Zuleitung und einem Verteilergefäß, eine Düse angeordnet ist. Nach dem Durchleiten des Aerosols durch eine solche Düse sollen sich Inhomogenitäten des durch die Zuleitung anströmenden Aerosols auflösen lassen.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine alternative Expositionsvorrichtung mit wenigstens einer Strömungsleitung für einen bei in-vitro- und/oder ex-vivo-Anwendungen vorhandenen partikelhaltigen Fluidstrom mit mindestens einer von der Strömungsleitung abzweigenden und mit dieser in Strömungsverbindung stehenden Teilströmungsleitung oder mit mindestens zwei in Strömungsrichtung aufeinander folgenden von der Strömungsleitung abzweigenden und mit dieser in Strömungsverbindung stehenden Teilströmungsleitungen bereitzustellen, welche insbesondere bei der Durchführung von in-vitro- und/oder ex-vivo-Anwendungen mit technischen Replikaten die Aussicht, replizierbare Ergebnisse zu erhalten, deutlich erhöht, insbesondere wenn aufgrund von Randbedingungen konstruktiver oder anderer technischer Art eine isokinetische Probennahme nicht möglich ist. Darüber hinaus soll aber auch eine Expositionsvorrichtung mit wenigstens einer Strömungsleitung bereitgestellt werden, die bei in-vitro- und/oder ex-vivo-Anwendungen eine definierte, insbesondere eine kontrolliert gleichmäßige oder eine kontrolliert ungleichmäßige Probennahme erlaubt und einen entsprechend reproduzierbaren und/oder effizienten Betrieb ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch eine Expositionsvorrichtung mit wenigstens einer Strömungsleitung nach dem jeweiligen Oberbegriff der Ansprüche 1 und 2 mit den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 1 und 2 gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.
Erfindungsgemäß ist bei einer Expositionsvorrichtung mit wenigstens einer Strömungsleitung für einen bei in-vitro- und/oder ex-vivo-Anwendungen vorhandenen partikelhaltigen Fluidstrom mit mindestens einer von der Strömungsleitung abzweigenden und mit dieser in Strömungsverbindung stehenden Teilströmungsleitung wenigstens ein Mittel vorgesehen, das den Verlauf von Partikelbahnlinien des partikelhaltigen Fluidstroms in einen wirbelförmigen Verlauf verändert, um jeweils einen gewollten partikelhaltigen Teil des partikelhaltigen Fluidstroms gezielt in die mindestens eine Teilströmungsleitung zu führen.
Im Gegensatz zu der in der DE 10 2011 054 208 A1 offenbarten Düse, mit der eine Aerosolstrom auf zwei auf gleicher Höhe in einem Verteilergefäß angeordnete Teilströmungsleitungen beschleunigt wird, um eine Inhomogenität des Aerosolstrom aufzulösen, soll mit dem erfindungsgemäß vorgesehenen Mittel der Verlauf von Partikelbahnlinien des partikelhaltigen Fluidstroms in einen wirbelförmigen Verlauf verändert werden. Das Mittel kann hierbei auf die Stromlinien des partikelhaltigen Fluidstroms und damit auf die Partikelbahnlinien Einfluss nehmen. Der Wirbel bzw. die Drehung oder Rotation der Partikel erfolgt dabei um die Längsachse der Strömungsleitung. Dadurch wird bei den vorliegenden in-vitro- und/oder ex-vivo-Anwendungen eine definierte, insbesondere eine kontrolliert gleichmäßige oder eine kontrolliert ungleichmäßige Probennahme oder eine kontrolliert ungleichmäßige Probenverteilung auf den oder die Teilströme und ein entsprechend reproduzierbarer und/oder effizienter Betrieb ermöglicht.
Zudem ist erfindungsgemäß bei einer Expositionsvorrichtung mit wenigstens einer Strömungsleitung für einen bei in-vitro- und/oder ex-vivo-Anwendungen vorhandenen partikelhaltigen Fluidstrom mit mindestens zwei in Strömungsrichtung aufeinander folgenden von der Strömungsleitung abzweigenden und mit dieser in Strömungsverbindung stehenden Teilströmungsleitungen wenigstens ein Mittel vorgesehen, das den Verlauf von Partikelbahnen des partikelhaltigen Fluidstroms verändert, um jeweils einen gewollten partikelhaltigen Teil des partikelhaltigen Fluidstroms gezielt in die Teilströmungsleitungen zu führen.
Durch das wenigstens eine Mittel, insbesondere durch wenigstens ein in ein dediziertes Bauteil eingebrachtes konstruktives und/oder funktionelles Element, kann gewollt bzw. gezielt auf das Strömungsverhalten des partikelhaltigen Fluids im Bereich der abzweigenden Teilströmungsleitungen bzw. in einem Bereich oder Abschnitt, in dem sich der partikelhaltige Fluidstrom bzw. die partikelhaltige Fluidströmung teilt, eingewirkt werden, um jeweils einen gewollten bzw. beabsichtigten Teil des partikelhaltigen Fluidstroms in die Teilströmungsleitungen zu leiten.
Um das Teilungsverhalten der partikelhaltigen Fluidströmung in dem genannten Bereich gezielt zu gestalten, kann es vorteilhaft sein, wenn das wenigstens eine Mittel jeweils einzelnen oder Gruppen von Teilströmen bzw. Teilströmungsleitungen zugeordnet ist.
Eine erfindungsgemäße Strömungsleitung kann vorzugsweise Teil einer Expositionsvorrichtung zur Durchführung von in-vitro-Experimenten mit technischen Replikaten wenigstens eines biologischen Testsystems, beispielsweise eines Zellkultursystems, sein, wobei der partikelhaltige Fluidstrom durch die Strömungsleitung und dann zumindest teilweise durch die jeweilige einem technischen Replikat zugeordnete Teilströmungsleitung zum biologischen Testsystem geleitet wird. Der durch die Strömungsleitung strömende partikelhaltige Fluidstrom kann hierbei quasi eine einzelne Ausgangsströmung bilden, die dann technisch in unterschiedliche Teilströme aufgeteilt wird, um mehrere technische Replikate zu versorgen. Die technischen Replikate werden so ständig unter Ausbildung einer Expositionsatmosphäre unterhalb oder vorzugsweise oberhalb des biologischen Testsystems mit partikelhaltigem Fluid, das auch als Expositionsmedium bezeichnet werden kann, aus dem partikelhaltigen Fluidstrom überströmt.
Die Strömungsleitung, durch welche die partikelhaltigen Fluide strömen, bei invitro- und/oder ex-vivo-Experimenten, ist als Rohrleitung ausgebildet, so dass die partikelhaltige Fluidströmung eine Rohrströmung darstellt. Diese in der Strömungsleitung für den partikelhaltigen Fluidstrom präsente Rohrströmung wird bei zwei von der Strömungsleitung abzweigenden und mit dieser in Strömungsverbindung stehenden Teilströmungsleitungen in Teilströme überführt, welche über die Teilströmungsleitungen üblicherweise abgesaugt werden.
Der Erfindung liegt weiterhin die Beobachtung zugrunde, dass auf Partikel der partikelhaltigen Fluide physikalische Kräfte, wie Gravitation, Impuls oder Diffusion, eine andere Wirkung haben können als auf das Fluid selbst. Daraus folgt, dass die Partikelbahnlinien nicht mit den Stromlinien bzw. Bahnlinien des Fluids identisch sein müssen.
Bei einer Richtungsänderung der partikelhaltigen Fluidströmung, wie sie im Bereich einer abzweigenden Teilströmungsleitung, also in einem Bereich, in dem sich die partikelhaltige Fluidströmung teilt, anzutreffen ist, sind diverse Phänomene anzutreffen, insbesondere eine Impaktion oder Deposition der Partikel auf Oberflächen, beispielsweise der Innenwandung der Strömungsleitung.
Das bedeutet im Allgemeinen, dass die Partikel des partikelhaltigen Fluidstroms nicht zwingend räumlich gleichmäßig im Fluid verteilt sein müssen, sondern es beispielsweise in Abhängigkeit von der Strömungsführung zu großen lokalen Konzentrationsunterschieden und Verlusten der Partikel, beispielsweise durch nicht reproduzierbare und/oder unerwünschte Wandkontakte, kommen kann.
Erfindungsgemäß werden solche unkontrollierten und/oder unbekannten Ungleichmäßigkeiten in der lokalen Konzentration der Partikel im partikelhaltigen Fluidstrom kompensiert. Das wenigstens eine Mittel ist erfindungsgemäß vorzugsweise derart, dass es den Verlauf von Partikelbahnlinien des partikelhaltigen Fluidstroms verändert, dies vorzugsweise indem es das Strömungsverhalten des partikelhaltigen Fluidstroms gezielt beeinflusst.
Gezielte Beeinflussung bedeutet nicht unbedingt, dass das wenigstens eine Mittel eine räumlich gleichmäßige Verteilung der Partikel im partikelhaltigen Fluidstrom bewirkt, also Inhomogenitäten im Fluidstrom beseitigt.
Gezielte Beeinflussung bedeutet vielmehr, dass der Verlauf von Partikelbahnlinien des partikelhaltigen Fluidstroms verändert wird, um jeweils einen gewollten partikelhaltigen Teil des partikelhaltigen Fluidstroms gezielt in die eine Teilströmungsleitung zu führen. Dazu kann es auch erforderlich sein, eine räumlich ungleichmäßige Verteilung der Partikel im partikelhaltigen Fluidstrom zu bewirken. Das erfolgt allerdings kontrolliert, beispielsweise in dem durch Verändern des Verlaufs von Partikelbahnlinien des partikelhaltigen Fluidstroms in einen wirbelförmigen Verlauf, also durch Versetzen des Fluidstroms in eine Rotation, mehr Partikel aus der Mitte der Fluidströmung nach außen transportiert werden. Es kann also durch eine kontrollierte Erhöhung der ungleichmäßigen Verteilung der Partikel im partikelhaltigen Fluidstrom eine gleichmäßige, entsprechend regelmäßige und damit gezielte Zufuhr von Partikeln in die jeweilige Teilströmungsleitung erreicht werden. Mit anderen Worten: Makroskopisch wird eine Gleichmäßigkeit oder Regelmäßigkeit bei der Führung eines partikelhaltigen Teils des partikelhaltigen Fluidstroms in die Teilströmungsleitung erhalten, indem mikroskopisch eine kontrollierte Ungleichmäßig oder Unregelmäßigkeit innerhalb des Strömungsquerschnitts der Strömungsleitung erzeugt wird.
Erfindungsgemäß kann beispielsweise bei einer Strömungsleitung für einen partikelhaltigen Fluidstrom mit mehreren von der Strömungsleitung abzweigenden und mit dieser in Strömungsverbindung stehenden Teilströmungsleitungen vorgesehen sein, dass durch insbesondere jeweils wenigstens ein Mittel der Verlauf von Partikelbahnlinien des partikelhaltigen Fluidstroms verändert wird, um jeweils einen gewollten partikelhaltigen Teil des partikelhaltigen Fluidstroms gezielt in die Teilströmungsleitungen zu führen, wodurch eine definierte, insbesondere eine gleichmäßige und reproduzierbare wie auch effiziente Verteilung der Partikel auf die Teilströmungsleitungen bzw. Teilströme erreicht wird.
Praktische Bedeutung hat die erfindungsgemäße Expositionsvorrichtung beispielsweise bei der Arbeit mit partikelhaltigen Fluiden in Form von Aerosolen, die an in-vitro-Prüfsysteme, beispielsweise Zellkulturen, herangeführt werden, um sie in Bezug auf ihren biologischen Effekt zu untersuchen. Hierbei wird das Aerosol aus einem den partikelhaltigen Fluidstrom bildenden Ausgangsstrom, der durch die eine Zu- und eine Ableitung aufweisende Strömungsleitung strömt, auf verschiedene Teilströme aufgeteilt, die dann jeweils durch eine von der Strömungsleitung abzweigende Teilströmungsleitung strömen, um dann beispielsweise einzelnen Prüfsysteme, beispielsweise Zellkulturen, zugeführt zu werden. Die Summe der Teilströme kann dem Ausgangsstrom entsprechen oder vorzugsweise kleiner als der Ausgangsstrom sein.
Durch die erfindungsgemäße Expositionsvorrichtung wird erreicht, dass die einzelnen Zellkulturen definiert mit dem Aerosol versorgt werden, also beispielsweise jeweils mit dem gleichen gewollten Teil, insbesondere mit der gleichen Menge an Fest- und/oder Flüssigstoffe bzw. partikulären Bestandteilen aus dem Aerosol.
Dabei wird der Ausgangsstrom erfindungsgemäß so aufgeteilt, dass sich nicht nur das Dispersionsmedium des partikelhaltigen Fluidstroms, also das Fluid aus dem Aerosol, sondern auch die Bestandteile der dispersen Phase, also die Partikel aus dem Aerosol, kontrolliert, also in gewollten Teilen, verteilen.
Es kann insofern vorteilhaft sein, wenn ein oder mehrere Mittel derart ausgebildet und/oder angeordnet sind, dass die in die Teilströmungsleitungen strömenden Partikel des partikelhaltigen Fluidstroms bezogen auf wenigstens zwei Teilströmungsleitungen gleichmäßig oder ungleichmäßig verteilt sind.
Es kann aber auch von Vorteil sein, wenn ein oder mehrere Mittel derart ausgebildet und/oder angeordnet sind, dass eine besonders effiziente Aufteilung der Partikel aus dem partikelhaltigen Fluidstrom auf die Teilströmungsleitungen erfolgt.
Es kann insofern vorteilhaft sein, wenn ein oder mehrere Mittel derart ausgebildet und/oder angeordnet sind, dass die Konzentration der Partikel des in eine Teilströmungsleitung strömenden Teils des partikelhaltigen Fluidstroms kleiner oder vorzugsweise größer ist als die Konzentration der Partikel im ursprünglichen partikelhaltigen Fluidstroms. Es kann also vorteilhaft sein, wenn eine kontrolliert unter- oder vorzugsweise eine kontrolliert überproportionale Menge der Partikel gegenüber dem Fluidanteil des partikelhaltigen Fluidstrom, also ein gewollter Teil, in wenigstens eine Teilströmungsleitung strömt.
Bezugnehmend auf das Beispiel der Arbeit mit den partikelhaltigen Fluiden in Form von Aerosolen, die an in-vitro-Prüfsysteme herangeführt werden, bedeutet dies, dass bei der Aufteilung des Ausgangsstromes auf Teilströme, die zu den Zellkulturen führen, ein kontrolliert möglichst hoher Anteil der Partikel im Teilstrom gewollt ist, um die Untersuchung des partikulären Effekts des Aerosols durch eine hohe Dosis zu begünstigen.
Um die Zuführung eines gewollten Teils des partikelhaltigen Fluidstrom in die Teilströmungsleitung zu erreichen, kann es von Vorteil sein, wenn kein, ein oder mehr als ein Mittel vorgesehen ist, das den Verlauf von Partikelbahnlinien des partikelhaltigen Fluidstroms thermisch, mechanisch, magnetisch, elektrisch, elektrostatisch und/oder durch Strahlung gezielt verändert.
Erfindungsgemäß können durch die gezielte Veränderung der Partikelbahnlinien, insbesondere im Bereich von abzweigenden Teilströmungsleitungen bzw. in einem Bereich oder Abschnitt, in dem sich die partikelhaltige Fluidströmung teilt, gezielt unerwünschte Strömungseffekte, wie Partikelverluste durch Depositions- oder lmpaktionseffekte, kompensiert werden. Zudem kann erfindungsgemäß derart auf den Strömungsverlauf Einfluss genommen werden, dass die bis dato nicht erreichbaren gewünschten Effekte erzielt werden können. Insbesondere kann dadurch eine Querbeschleunigung innerhalb der partikelhaltigen Fluidströmung in Richtung der Innenwandung der Strömungsleitung und damit eine Erhöhung der Iokalen Konzentration an partikulären Bestandteilen des partikelhaltigen Fluidstroms in diesem Bereich erzielt und mithin dort eine effektivere Teilung des partikelhaltigen Fluidstromes in einen Teilstrom bezüglich des Anteils an Partikeln erzielt werden. CFD (Computational Fluid Dynamics)-Simulationen und deren Auswertungen können vorteilhaft bei der geeigneten Auswahl, insbesondere der Ausbildung und/oder Anordnung, des oder der vorgenannten Mittel sein.
Für die Zuführung eines gewollten Teils des Fluidstroms zur Teilströmungsleitung bzw. zum Erreichen vorgenannter Effekte kann es von Vorteil sein, wenn in Strömungsrichtung gesehen kein, ein oder mehr als ein Mittel hinter, in Höhe von und/oder vorzugsweise vor der Teilströmungsleitung bzw. dem Bereich von abzweigenden Teilströmungsleitungen bzw. in einem Bereich oder Abschnitt, in dem sich die Fluidströmung teilt bzw. die Strömungsaufteilung erfolgt, angeordnet ist.
Für die Zuführung eines gewollten Teils des Fluidstroms zur Teilströmungsleitung bzw. zum Erreichen vorgenannter Effekte kann es von Vorteil sein, wenn in Strömungsrichtung gesehen kein, ein oder mehr als ein Mittel seitlich und/oder vorzugsweise gegenüber, auch schräg gegenüber, der Teilströmungsleitung angeordnet ist. Insofern kann es von Vorteil sein, wenn kein, ein, mehr als ein oder vorzugsweise jedes Mittel auf derjenigen Seite angeordnet ist, die der eine Teilströmungsleitung aufweisenden Seite gegenüberliegt.
Es kann von Vorteil sein, wenn ein oder mehrere Mittel derart ausgebildet und/oder angeordnet sind, dass diese die Strömungsgeschwindigkeit des partikelhaltigen Fluidstroms verändern.
Es kann vorteilhaft sein, wenn ein oder mehrere Mittel derart ausgebildet und/oder angeordnet sind, dass diese den Verlauf von Stromlinien und damit der Partikelbahnlinien des partikelhaltigen Fluidstroms in einen wirbelförmigen Verlauf verändern.
Für die Zuführung eines gewollten partikelhaltigen Teils des partikelhaltigen Fluidstroms zur Teilströmungsleitung bzw. zum Erreichen vorgenannter Effekte kann es von Vorteil sein, wenn kein, ein, mehr als ein oder vorzugsweise jedes Mittel innerhalb der Strömungsleitung angeordnet ist.
Für die Zuführung eines gewollten partikelhaltigen Teils des partikelhaltigen Fluidstroms zur Teilströmungsleitung bzw. zum Erreichen vorgenannter Effekte kann es von Vorteil sein, wenn kein, ein, mehr als ein oder vorzugsweises jedes Mittel ein fester Körper ist.
Für die Zuführung eines gewollten partikelhaltigen Teils des partikelhaltigen Fluidstroms zur Teilströmungsleitung bzw. zum Erreichen vorgenannter Effekte kann es von Vorteil sein, wenn kein, ein oder mehr als ein Mittel außerhalb der Strömungsleitung angeordnet ist. Als derartige Mittel außerhalb der Strömungsleitung kommen beispielsweise Ultraschall, Beheizung, Mikrowellen, Radioaktivität, ionisierende Strahlung, Magnetismus etc. in Betracht. Im Rahmen der Erfindung zählen diese Mittel nicht zu den festen Körpern.
Es kann von Vorteil sein, wenn kein, ein oder mehr als ein Mittel an der Innenwandung und/oder beabstandet von der Innenwandung der Strömungsleitung innerhalb der Strömungsleitung angeordnet ist.
Für die Zuführung eines gewollten partikelhaltigen Teils des partikelhaltigen Fluidstroms zur Teilströmungsleitung bzw. zum Erreichen vorgenannter Effekte kann es von Vorteil sein, wenn ein oder mehrere Mittel in einem definierten Anstell- bzw. Anströmwinkel zur Strömungsrichtung angeordnet sind.
Es kann von Vorteil sein, wenn im Wesentlichen auf gleicher Höhe wenigstens einer der in Strömungsrichtung aufeinander folgenden Teilströmungsleitungen wenigstens eine weitere Teilströmungsleitung zur Ausbildung einer Gruppe von Teilströmungsleitungen angeordnet ist.
Es kann vorteilhaft sein, wenn jeder Teilströmungsleitung und/oder jeder Gruppe von Teilströmungsleitungen wenigstens eines der Mittel zugeordnet ist.
Es kann von Vorteil sein, wenn bei Vorhandensein von mehr als einem Mittel diese gleicher oder unterschiedlicher Ausbildung oder Art sind.
Für die Zuführung eines gewollten Teils des Fluidstroms zur Teilströmungsleitung bzw. zum Erreichen vorgenannter Effekte kann es von Vorteil sein, wenn das Mittel in einer Form ausgebildet ist, ausgewählt aus der Gruppe umfassend Parallelepiped, Kugel, Halbkugel, Quader, Würfel, Pyramide, Zylinder, Kegel, Prisma, Volltorus, Konus, Geoid, Helix, Ellipsoid, Rotationsellipsoid, Paraboloid, Rotationsparaboloid, Hyperboloid, Oloid, Polyeder, Tetraeder, Oktaeder, Ikosaeder, Dodekaeder, Kuboktaeder und hiervon abgeleitete Kombinationen, beispielsweise Zylinder mit aufgesetztem Kugelsegment, oder Formen, die auch unregelmäßige Außenflächen besitzen können. Unter einem Parallelepiped versteht man einen geometrischen Körper, der von sechs paarweise kongruenten bzw. deckungsgleichen in parallelen Ebenen liegenden Parallelogrammen begrenzt wird.
Es kann zweckmäßig sein, wenn ein oder mehrere Mittel derart ausgebildet und/oder angeordnet sind, dass diese den Verlauf von Stromlinien und damit der Partikelbahnlinien des partikelhaltigen Fluidstroms in einen wirbelförmigen Verlauf verändern.
Es kann insbesondere von Vorteil sein, wenn das Mittel als ein den Verlauf von Partikelbahnlinien des partikelhaltigen Fluidstroms in einen wirbelförmigen Verlauf veränderndes Element nach Art eines die Partikelbahnlinien umlenkenden Flügels ausgebildet ist. Eine solche flügelartige Konstruktion leitet einen Wirbel in der Strömung ein, wodurch sich der Verlauf der Strom- und Partikelbahnlinien verändert.
Eine solche Beeinflussung des partikelhaltigen Fluidstroms im Bereich von abzweigenden Teilströmungsleitungen bzw. in einem Bereich oder Abschnitt, in dem sich die Fluidströmung teilt, kann gezielt unerwünschte Strömungseffekte, wie Partikelverluste durch Depositions- oder lmpaktionseffekte, kompensieren.
Insbesondere kann durch den vorgenannten Wirbel oder wirbelförmigen Strömungsverlauf eine Querbeschleunigung innerhalb der partikelhaltigen Fluidströmung in Richtung der Innenwandung der Strömungsleitung und damit eine Erhöhung der Iokalen Konzentration an Partikeln des partikelhaltigen Fluidstroms in diesem Bereich erzielt und mithin dort eine effektivere Teilung des partikelhaltigen Fluidstromes in einen Teilstrom bezüglich des Anteils an Partikeln erzielt werden.
Es kann von Vorteil sein, wenn die Höhe eines Mittels kleiner als der halbe Durchmesser der Strömungsleitung ist.
Es kann von Vorteil sein, wenn die Strömungsleitung als Durchgangsbohrung in einem Teil einer gattungsgemäßen Expositionsvorrichtung ausgebildet ist.
Es kann von Vorteil sein, wenn die die Expositionsvorrichtung bzw. Strömungsleitung eine Aufnahme aufweist, in die ein wenigstens eines der Mittel umfassender auswechselbarer Einsatz einsetzbar ist. So kann insbesondere vorgesehen sein, dass ein oder mehrere Mittel auf einer Schiene angeordnet sind, die in eine entsprechende Aufnahme in der Innenwandung der Strömungsleitung einbringbar ist. Je nach Anwendung können so verschiedene Einsätze vorgehalten werden, die sich einfach austauschen lassen.
Es kann von Vorteil sein, wenn wenigstens eines der Mittel eine Verengung des Strömungsleitungsquerschnitts ausbildet.
Es kann von Vorteil sein, wenn wenigstens eines der Mittel eine Umlenkbuchse bzw. Düse ausbildet.
Es kann von Vorteil sein, wenn wenigstens eines der Mittel nach Art eines durch die Strömungsleitung geführten gedrehten Bandes ausgebildet ist.
Es kann von Vorteil sein, wenn der Volumenstrom des partikelhaltigen Fluidstroms 1 bis 2000 ml/min, vorzugsweise 25 bis 500 ml/min beträgt.
Es kann von Vorteil sein, wenn der Volumenstrom des durch die Teilströmungsleitung strömenden Teils des partikelhaltigen Fluidstroms kleiner ist als der des partikelhaltigen Fluidstroms, vorzugsweise 1 bis 200 ml/min, besonders bevorzugt 1 bis 10 ml/min beträgt. Teilstrom und Fluidstrom sind also nicht isokinetisch.
Es kann von Vorteil sein, wenn der Innendurchmesser der Strömungsleitung 2 bis 20 mm, vorzugsweise 7 bis 10 mm, besonders bevorzugt 8,5 mm beträgt.
Es kann von Vorteil sein, wenn der Innendurchmesser einer Teilströmungsleitung 1 bis 10 mm, vorzugsweise 3 bis 5 mm, besonders bevorzugt 4 mm beträgt.
Es kann zweckmäßig sein, wenn eine Aufteilung des partikelhaltigen Fluidstroms auf technische Replikate mittels der diesen Replikaten zugeordneten Teilströmungsleitungen vorgesehen ist, wobei die Aufteilung insbesondere linear, radial, horizontal und/oder vertikal ausführbar ist.
Es kann zweckmäßig sein, wenn eine Zu- und/oder Ableitung und/oder ein Zu- und/oder Ableitungssystem der jeweiligen Strömungsleitung zugeordnet und derart ausgebildet ist, dass der partikelhaltige Fluidstrom mittels eines an der Ableitung bzw. am Ableitungssystem anliegenden Unterdrucks über beispielsweise ein biologisches Testsystem geleitet bzw. gefördert wird.
Es kann zweckmäßig sein, wenn die Strömungsleitung vertikal oder vorzugsweise horizontal ausgerichtet ist.
Es kann vorteilhaft sein, wenn die in-vitro- und/oder ex-vivo-Anwendungen zellbasierte Anwendungen sind.
Es kann vorteilhaft sein, wenn die Teilströmungsleitungen entgegen der Strömungsrichtung der Strömungsleitung gesehen in einem Abzweigungswinkel zwischen > 0° und < 180°, vorzugsweise zwischen 5° und 85°, besonders bevorzugt von 45°, von der Strömungsleitung abzweigen.
Für die Zuführung eines gewollten partikelhaltigen Teils des partikelhaltigen Fluidstroms zur bzw. in die Teilströmungsleitung bzw. zum Erreichen vorgenannter Effekte kann es von Vorteil sein, wenn mindestens zwei in Strömungsrichtung aufeinander folgende Teilströmungsleitungen in Umfangsrichtung der Strömungsleitung versetzt angeordnet sind.
Es kann vorteilhaft sein, wenn die Expositionsvorrichtung ein oder mehrere Merkmale des in der internationalen Patentanmeldung PCT/DE2014/100312 offenbarten Expositionsapparates aufweist, deren Offenbarung durch Bezugnahme vollinhaltlich in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. In dieser zeigen
1a) schematisch in Seitenansicht eine Strömungsleitung für einen bei in-vitro- und/oder ex-vivo-Anwendungen vorhandenen partikelhaltigen Fluidstrom mit vier in Strömungsrichtung aufeinander folgenden von der Strömungsleitung in einem spitzen Winkel α abzweigenden und mit dieser in Strömungsverbindung stehenden Teilströmungsleitungen, wobei vier gleich ausgebildete Mittel in vorgegebener Anordnung vorgesehen sind, die den Verlauf von Partikelbahnlinien des partikelhaltigen Fluidstroms verändern, wobei jedes Mittel ein Flügel ist, und b) schematisch in Draufsicht die Strömungsleitung gemäß a) mit den vier gleich ausgebildeten Flügeln in vorgegebener Anordnung, wobei die Flügel den gleichen Anstell- bzw. Anströmwinkel aufweisen,
2a) schematisch in Seitenansicht eine Strömungsleitung für einen bei in-vitro- und/oder ex-vivo-Anwendungen vorhandenen partikelhaltigen Fluidstrom mit vier in Strömungsrichtung aufeinander folgenden von der Strömungsleitung in einem rechten Winkel abzweigenden und mit dieser in Strömungsverbindung stehenden Teilströmungsleitungen, wobei vier mit unterschiedlicher Höhe ausgebildete Mittel in vorgegebener Anordnung vorgesehen sind, die den Verlauf von Partikelbahnlinien des partikelhaltigen Fluidstroms verändern, wobei jedes Mittel ein Flügel ist, und b) schematisch in Draufsicht die Strömungsleitung gemäß a) mit den vier Flügeln in vorgegebener Anordnung, wobei die Flügel unterschiedliche Anstell- bzw. Anströmwinkel aufweisen,
3 schematisch in Seitenansicht eine Strömungsleitung für einen bei in-vitro- und/oder ex-vivo-Anwendungen vorhandenen partikelhaltigen Fluidstrom mit drei in Strömungsrichtung aufeinander folgenden von der Strömungsleitung in einem spitzen Winkel α abzweigenden und mit dieser in Strömungsverbindung stehenden Teilströmungsleitungen, wobei drei unterschiedlich ausgebildete Mittel in vorgegebener Anordnung vorgesehen sind, die den Verlauf von Partikelbahnlinien des partikelhaltigen Fluidstroms verändern,
4 schematisch in Seitenansicht eine Strömungsleitung für einen bei in-vitro- und/oder ex-vivo-Anwendungen vorhandenen partikelhaltigen Fluidstrom mit vier in Strömungsrichtung aufeinander folgenden von der Strömungsleitung in einem spitzen Winkel α abzweigenden und mit dieser in Strömungsverbindung stehenden Teilströmungsleitungen, wobei vier unterschiedlich ausgebildete Mittel in vorgegebener Anordnung vorgesehen sind, die den Verlauf von Partikelbahnlinien des partikelhaltigen Fluidstroms verändern, und
5 ein Säulendiagramm zur vergleichenden Darstellung von Depositionsraten der die Teilströmungsleitungen durchströmenden Partikel einer Strömungsleitung gemäß 1 zum einen mit und zum anderen ohne Umlenkflügel.
Werden in den 1 bis 4 gleiche Bezugsziffern verwendet, so bezeichnen diese gleiche Teile oder Bauteile, so dass zwecks Vermeidung von Wiederholungen nicht bei jeder Figurenbeschreibung erneut auf bereits beschriebene Teile bzw. Bauteile eingegangen werden muss.
In den 1 bis 4 ist jeweils eine horizontal ausgerichtete Strömungsleitung 10 einer Expositionsvorrichtung für einen bei in-vitro- und/oder ex-vivo-Anwendungen vorhandenen partikelhaltigen Fluidstrom 12 mit drei (3) bzw. vier (1, 2 und 4) in Strömungsrichtung 18 aufeinander folgenden von der Strömungsleitung 10 abzweigenden und mit dieser in Strömungsverbindung stehenden Teilströmungsleitungen 14. Die Teilströmungsleitungen 14 zweigen entgegen der Strömungsrichtung 18 der Strömungsleitung 10 gesehen entweder, wie in den 1, 3 und 4 dargestellt, in einem spitzen Abzweigungswinkel α von etwa 45°, oder, wie in 2 dargestellt, in einem rechten Abzweigungswinkel α von der Strömungsleitung 10 ab.
Erfindungsgemäß sind Mittel vorgesehen, die den Verlauf von Partikelbahnlinien des partikelhaltigen Fluidstroms 12 verändern, um jeweils einen gewollten partikelhaltigen Teil 18 des partikelhaltigen Fluidstroms 12 gezielt in die Teilströmungsleitungen 14 zu führen.
Jeder Teilströmungsleitung 14 ist gemäß 1 bis 4 jeweils ein Mittel zugeordnet, welches in Strömungsrichtung 18 gesehen vor der jeweils von der Strömungsleitung 10 abzweigenden Teilströmungsleitung 14 angeordnet ist.
Die Anordnung der in Strömungsrichtung 18 gesehen jeweils vor der Teilströmungsleitung 14 vorgesehenen Mittel kann dennoch unterschiedlich sein. So können die Mittel, wie in den 1 bis 3 dargestellt, der abzweigenden Teilströmungsleitung 14 schräg gegenüber liegend angeordnet sein, oder, wie in 4 dargestellt, der abzweigenden Teilströmungsleitung 14 auch benachbart angeordnet sein.
Die einer Strömungsleitung 10 bzw. den Teilströmungsleitungen 14 zugeordneten Mittel können gleich oder unterschiedlich ausgebildet sein.
Bei den in den 1 und 2 schematisch gezeigten Mitteln handelt es sich um Flügel, wobei die in 1 gezeigten Mittel gleich ausgebildet sind sowie die gleiche Ausrichtung aufweisen und die in 2 gezeigten Mittel eine unterschiedliche Höhe aufweisen sowie unterschiedlich ausgerichtet sind. Die zuletzt genannten Mittel haben innerhalb der Strömungsleitung 10 mit anderen Worten jeweils einen unterschiedlichen Anstell- bzw. Anströmwinkel und ragen unterschiedlich weit in die Strömungsleitung 12.
Das in den 1 und 2 dargestellte Mittel ist als ein den Verlauf von Partikelbahnlinien des partikelhaltigen Fluidstroms in einen wirbelförmigen Verlauf veränderndes Element nach Art eines die Partikelbahnlinien umlenkenden Flügels 22 ausgebildet.
3 und 4 zeigen, dass die einer Strömungsleitung 10 bzw. den Teilströmungsleitungen 14 zugeordneten Mittel auch unterschiedlich ausgebildet sein können. In 3 bildet eines der Mittel eine Verengung 24 des Strömungsleitungsquerschnitts. Zwei andere Mittel verändern dagegen gezielt den Verlauf der Partikelbahnen durch Einwirkung von Temperatur 30 und durch Einwirkung von Strahlung 32 oder wenigstens eines elektromagnetischen Feldes oder von Schall. Die Beeinflussung erfolgt also nicht durch feste Körper. Die Mittel zur Erzeugung der Temperatur oder der Strahlung sind vorteilhaft außerhalb der Strömungsleitung 10 angeordnet. In 4 ist ein Mittel als Erhebung in Form eines Zylinders mit aufgesetztem Kugelsegment 20 ausgebildet. Ein anderes Mittel ist als umlenkender Flügel 22 vorgesehen. Er weiteres Mittel ist beabstandet von der Innenwandung der Strömungsleitung 10 innerhalb derselben 10 als gedrehtes Band 28 angeordnet. Schließlich findet sich in 4 noch ein letztes Mittel in Form einer Umlenkbuchse 26 bzw. Düse zur gezielten Veränderung der Strömungsgeschwindigkeit und -richtung des partikelhaltigen Fluidstroms 12 wieder.
1 bis 4 zeigen Ausführungsbeispiele von verschiedenen konstruktiven Mitteln zur gezielten Beeinflussung der partikelhaltigen Fluidströmung 12.
Für das in 1 gezeigte Ausführungsbeispiel einer Strömungsleitung 10 mit Umlenkflügeln 22 als jeweiliges Mittel ist in 5 ein Säulendiagramm dargestellt, das den Einfluss der Umlenkflügel 22 auf die Depositionsrate der partikulären Bestandteile eines den Teilströmen nachfolgenden Zellkultursystems für eine bestimmte Partikelgröße als Ergebnis einer CFD-Simulation darstellt. Dabei konnte durch die erfindungsgemäße Anordnung der und Ausbildung als Umlenkflügel 22 eine Erhöhung der Depositionsrate erreicht werden, die in 5 bei einer exemplarisch ausgewählten Partikelgröße von 600 nm für die Originalgeometrie, also ohne Umlenkflügel, und für die Flügelgeometrie, also mit Umlenkflügel 22, für vier Zellkulturabnahmestellen dargestellt ist.
Die Depositionsrate ist dabei mit der über das Massenstromverhältnis bestimmten theoretischen Deposition berechnet und erhöhte sich durch die erfindungsgemäße Konstruktion im Mittel der Teilströme von etwa 5 % auf etwa 9 % (entsprechend einer Steigerung der Effektivität um etwa 80%). Die Erhöhung der Depositionsrate kam dabei ausschließlich durch eine effektivere Aufteilung des partikelhaltigen Fluides in die vier Teilströme in Bezug auf den partikulären Anteil zustande.
Zusätzlich zur Erhöhung der Effektivität der Aufteilung zeigen die Ergebnisse auch eine deutliche Verbesserung der Gleichmäßigkeit der Partikelverteilung über die vier Teilströme. Während die Partikelverteilung auf die vier Teilströme ohne erfindungsgemäße Mittel 16 von ca. 3 % bis über 6 % (entsprechend 100%iger Variabilität) schwankt, konnte unter Verwendung der erfindungsgemäßen Mittel 16 eine Verteilung erreicht werden, deren minimale und maximale Depositionsraten nur im Bereich von ca. 8 bis etwa 9,5 % schwanken, entsprechend einer Variabilität von weniger als 20 %.
Bezugszeichenliste

10: Strömungsleitung
12: Fluidstrom
14: Teilströmungsleitung
16: Fluidstrom mit gewolltem Partikelanteil
18: Strömungsrichtung
20: Zylinder mit aufgesetztem Kugelsegment
22: Flügel
24: Verengung
26: Umlenkbuchse bzw. Düse
28: gedrehtes Band
30: Mittel zur thermischen Beeinflussung
32: strahlendes Mittel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2005/123950 A2 [0008]
DE 3317551 A1 [0008]
DE 19526533 A1 [0008]
US 2010/0273246 A1 [0008]
WO 2010/040473 A2 [0008]
DE 102007030413 A1 [0008]
DE 102011054208 A1 [0011, 0013, 0014, 0018]
DE 2014/100312 [0073]

Claims

Expositionsvorrichtung mit wenigstens einer Strömungsleitung (10) für einen bei in-vitro- und/oder ex-vivo-Anwendungen vorhandenen partikelhaltigen Fluidstrom (12) mit mindestens einer von der Strömungsleitung (10) abzweigenden und mit dieser in Strömungsverbindung stehenden Teilströmungsleitung (14), dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Mittel vorgesehen ist, das den Verlauf von Partikelbahnlinien des partikelhaltigen Fluidstroms (12) in einen wirbelförmigen Verlauf verändert, um jeweils einen gewollten partikelhaltigen Teil (16) des partikelhaltigen Fluidstroms (12) gezielt in die mindestens eine Teilströmungsleitung (14) zu führen.
Expositionsvorrichtung mit wenigstens einer Strömungsleitung (10) für einen bei in-vitro- und/oder ex-vivo-Anwendungen vorhandenen partikelhaltigen Fluidstrom (12) mit mindestens zwei in Strömungsrichtung (18) aufeinander folgenden von der Strömungsleitung (10) abzweigenden und mit dieser in Strömungsverbindung stehenden Teilströmungsleitungen (14), dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Mittel vorgesehen ist, das den Verlauf von Partikelbahnlinien des partikelhaltigen Fluidstroms (12) verändert, um jeweils einen gewollten partikelhaltigen Teil (18) des partikelhaltigen Fluidstroms (12) gezielt in die Teilströmungsleitungen (14) zu führen.
Expositionsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Mittel derart ausgebildet und/oder angeordnet sind, dass die in die Teilströmungsleitungen (14) strömenden Partikel des partikelhaltigen Fluidstroms (12) bezogen auf wenigstens zwei Teilströmungsleitungen (14) gleichmäßig oder ungleichmäßig verteilt sind.
Expositionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Mittel derart ausgebildet und/oder angeordnet sind, dass die Konzentration der Partikel des in eine Teilströmungsleitung (14) strömenden Teils (18) des partikelhaltigen Fluidstroms (12) kleiner oder vorzugsweise größer ist als die Konzentration der Partikel im ursprünglichen partikelhaltigen Fluidstroms (12).
Expositionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung (18) gesehen kein, ein oder mehr als ein Mittel hinter, in Höhe von und/oder vorzugsweise vor der Teilströmungsleitung (14) angeordnet ist.
Expositionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung (18) gesehen kein, ein oder mehr als ein Mittel seitlich und/oder vorzugsweise gegenüber, insbesondere schräg gegenüber der Teilströmungsleitung (14) angeordnet ist.
Expositionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Mittel derart ausgebildet und/oder angeordnet sind, dass diese die Strömungsgeschwindigkeit des partikelhaltigen Fluidstroms (12) verändern.
Expositionsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Mittel derart ausgebildet und/oder angeordnet sind, dass diese den Verlauf von Stromlinien und damit der Partikelbahnlinien des partikelhaltigen Fluidstroms (12) in einen wirbelförmigen Verlauf verändern.
Expositionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Mittel in einem definierten Anstellwinkel zur Strömungsrichtung (20) angeordnet sind.
Expositionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass kein, ein, mehr als ein oder vorzugsweises jedes Mittel ein fester Körper ist.
Expositionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass kein, ein, mehr als ein oder vorzugsweise jedes Mittel innerhalb der Strömungsleitung (10) angeordnet ist.
Expositionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass kein, ein oder mehr als ein Mittel außerhalb der Strömungsleitung (10) angeordnet ist.
Expositionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass kein, ein oder mehr als ein Mittel an der Innenwandung und/oder beabstandet von der Innenwandung der Strömungsleitung (10) innerhalb derselben (10) angeordnet ist.
Expositionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass im Wesentlichen auf gleicher Höhe wenigstens einer der in Strömungsrichtung aufeinander folgenden Teilströmungsleitungen (14) wenigstens eine weitere Teilströmungsleitung (14) zur Ausbildung einer Gruppe von Teilströmungsleitungen (14) angeordnet ist.
Expositionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Teilströmungsleitung (14) und/oder jeder Gruppe von Teilströmungsleitungen (14) wenigstens eines der Mittel zugeordnet ist.
Expositionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass bei mehr als einem Mittel diese gleicher oder unterschiedlicher Ausbildung sind.
Expositionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel in einer Form ausgebildet ist, ausgewählt aus der Gruppe umfassend Parallelepiped, Kugel, Halbkugel, Quader, Würfel, Pyramide, Zylinder, Kegel, Prisma, Volltorus, Konus, Geoid, Helix, Ellipsoid, Rotationsellipsoid, Paraboloid, Rotationsparaboloid, Hyperboloid, Oloid, Polyeder, Tetraeder, Oktaeder, Ikosaeder, Dodekaeder, Kuboktaeder und hiervon abgeleitete Kombinationen, beispielsweise Zylinder mit aufgesetztem Kugelsegment (20), oder Formen, die auch unregelmäßige Außenflächen besitzen können.
Expositionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (16) als ein den Verlauf von Partikelbahnlinien des partikelhaltigen Fluidstroms (12) in einen wirbelförmigen Verlauf veränderndes Element nach Art eines die Partikelbahnlinien umlenkenden Flügels (22) ausgebildet ist.
Expositionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsleitung (10) als Durchgangsbohrung in einem Teil der Expositionsvorrichtung ausgebildet ist.
Expositionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsleitung (10) eine Aufnahme aufweist, in die ein wenigstens eines der Mittel umfassender auswechselbarer Einsatz einsetzbar ist.
Expositionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Mittel eine Verengung (24) des Strömungsleitungsquerschnitts ausbildet.
Expositionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Mittel eine Umlenkbuchse (26) bzw. Düse ausbildet.
Expositionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Mittel ein gedrehtes Band (28) ausbildet.
Expositionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenstrom des partikelhaltigen Fluidstroms (12) 1 bis 2000 ml/min, vorzugsweise 25 bis 500 ml/min beträgt.
Expositionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenstrom des durch die Teilströmungsleitung (14) strömenden Teils des partikelhaltigen Fluidstroms (12) kleiner ist als der des partikelhaltigen Fluidstroms (12), vorzugsweise 1 bis 200 ml/min, besonders bevorzugt 1 bis 10 ml/min beträgt.
Expositionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser der Strömungsleitung (10) 2 bis 20 mm, vorzugsweise 7 bis 10 mm beträgt.
Expositionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser einer Teilströmungsleitung (14) 1 bis 10 mm, vorzugsweise 3 bis 5 mm beträgt.
Expositionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsleitung (10) vertikal oder vorzugsweise horizontal ausgerichtet ist.
Expositionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die in-vitro- und/oder ex-vivo-Anwendungen zellbasierte Anwendungen sind.
Expositionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilströmungsleitungen (14) entgegen der Strömungsrichtung (18) der Strömungsleitung (10) gesehen in einem Abzweigungswinkel (α) zwischen > 0° und < 180°, vorzugsweise zwischen 5° und 85°, besonders bevorzugt von 45°, von der Strömungsleitung (10) abzweigen.
Expositionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass kein, ein oder mehr als ein Mittel vorgesehen ist, das den Verlauf der Partikelbahnen thermisch (30), mechanisch, magnetisch, elektrisch, elektrostatisch und/oder durch Strahlung (32) gezielt verändert.