WO2016095902A1 - Expositionsvorrichtung - Google Patents

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WO2016095902A1
WO2016095902A1 PCT/DE2015/100530 DE2015100530W WO2016095902A1 WO 2016095902 A1 WO2016095902 A1 WO 2016095902A1 DE 2015100530 W DE2015100530 W DE 2015100530W WO 2016095902 A1 WO2016095902 A1 WO 2016095902A1
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particle
exposure device
flow
flow line
containing fluid
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PCT/DE2015/100530
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Detlef Ritter
Jan Knebel
Carsten BRODBECK
Klaus Wolf
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Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
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    • G01N1/20—Devices for withdrawing samples in the liquid or fluent state for flowing or falling materials
    • G01N1/2035—Devices for withdrawing samples in the liquid or fluent state for flowing or falling materials by deviating part of a fluid stream, e.g. by drawing-off or tapping

Definitions

  • the invention relates to an exposure device with at least one flow line for a present in in vitro and / or ex-vivo applications particle-containing fluid idstrom with at least one of the flow line branching and in fluid communication with this flow line or with at least two in the flow direction to each other following from the flow line branching and in fluid communication with this part flow lines.
  • the last-mentioned flow line is known, in particular, as part of an exposure device for carrying out in vitro experiments with technical replicates of at least one biological test system, the particle-containing fluid flow being conducted through the flow line and then at least partially through the respective partial flow line assigned to a technical replica to the biological test system becomes.
  • the technical replicates are constantly under the formation of an exposure atmosphere at the interface with the biological test system with particle-containing fluid, which can also be referred to as exposure medium from the particle-containing fluid flow or the particle-containing fluid flow on, and / or underflowed.
  • the biological test system is perfused with particle-containing fluid.
  • a substance for example particles of a particle-containing fluid
  • the biological test system which may also be referred to as a biological test system, is exposed to the exposure environment formed by the particle-containing fluid.
  • the particle-containing fluid forms a dispersion, whereby the dispersion medium as well as the disperse phase can be liquid or gaseous. Accordingly, a distinction can be made between emulsion (liquid in liquid), suspension (solid in liquid), liquid aerosol or droplet aerosol (liquid in gaseous form) and solid aerosol (solid in gaseous form) become.
  • the dispersion medium is referred to in the context of the present invention as a fluid, the constituents of the disperse phase as particles.
  • the particle-containing fluid is added once or repeatedly, in particular additive, but not continuously to the biological test system, where it then remains for a certain period of time without being replaced.
  • the particle-containing fluid is continuously added and removed, for example, to produce a higher efficiency or sensitivity in the study.
  • Devices for carrying out dynamic exposures or perfusion exposures with liquid fluids are described, for example, in WO 2005/123950 A2, in DE 33 17 551 A1 or also by Domansky et al. in Lab Chip (2010), 10, 51-58.
  • Devices for carrying out dynamic exposures or perfusion exposures with gaseous fluids are disclosed in DE 195 26 533 A1, US 2010/0273246 A1, WO 2010/040473 A2 or DE 10 2007 030 413 A1, which is based on the inventors of the present patent application ,
  • Existing exposure devices for carrying out dynamic exposures or perfusion exposures comprise at least one flow line for a particle-containing fluid flow with a plurality of partial flow lines branching from the flow line and in fluid communication therewith, each associated with a technical replica.
  • a particle-containing part of the particle-containing fluid stream is usually sucked off via the partial flow lines.
  • near-surface flow zones can be redirected to the center of the pipe by means of secondary flows, and areas with a lower concentration and a changed particle size distribution thus also occur in the center of the pipe.
  • coagulation may result in a change in particle size distribution.
  • DE 10 201 1 054 208 A1 proposes a device for drawing off a partial stream from an aerosol stream. Main current before, at the between a supply line and a distribution vessel, a nozzle is arranged. After passing the aerosol through such a nozzle, inhomogeneities of the aerosol flowing in through the feed line should be able to dissolve.
  • the object of the invention is an alternative exposure device with at least one flow line for a present in in vitro and / or ex-vivo applications particle-containing fluid flow with at least one branching off from the flow line and in flow communication with this standing partial flow line or with at least two successive in the flow direction branching off from the flow line and in fluid communication therewith part flow lines, which in particular when performing in vitro and / or ex vivo applications with technical replicas the prospect of replicable results obtained, significantly increased, especially if due to boundary conditions of a constructive or other technical nature an isokinetic sampling is not possible.
  • an exposure device with at least one flow line is to be provided, which permits a defined, in particular a controlled uniform or a controlled uneven sampling in in vitro and / or ex vivo applications and a correspondingly reproducible and / or efficient operation allows.
  • At least one means is provided in an exposure device with at least one flow line for a present in in vitro and / or ex-vivo applications particle-containing fluid stream with at least one of the flow line branching and in fluid communication with this partial flow line, the course of Particle web lines of the particle-containing fluid stream changed into a vortex-shaped profile, in each case to selectively guide a desired particle-containing part of the particle-containing fluid stream in the at least one partial flow line.
  • the course of particle path lines is intended to be achieved with the means provided according to the invention of the particle-containing fluid stream are changed into a vortex-shaped course.
  • the agent can influence the flow lines of the particle-containing fluid flow and thus the particle web lines.
  • the vortex or the rotation or rotation of the particles takes place about the longitudinal axis of the flow line.
  • At least one means is provided in the case of an exposure device with at least one flow line for a particle-containing fluid stream present in at least two successive flow-branching and flow-communicating partial flow lines present in in-vitro and / or ex vivo applications which changes the course of particle paths of the particle-containing fluid flow in order in each case to guide a desired particle-containing part of the particle-containing fluid flow into the partial flow lines in a targeted manner.
  • the at least one means in particular by at least one incorporated into a dedicated component constructive and / or functional element, may intentionally or specifically to the flow behavior of the particle-containing fluid in the region of the branching partial flow lines or in a region or section in which the Particle-containing fluid flow or the particle-containing fluid flow divides, be acted to each lead a desired or intended part of the particle-containing fluid flow in the partial flow lines.
  • the at least one means is assigned to individual or groups of partial flows or partial flow lines.
  • a flow line according to the invention may preferably be part of an exposure device for carrying out in vitro experiments with technical replicates of at least one biological test system, for example a cell culture system, wherein the particle-containing fluid flow through the flow line and then at least partially through the respective partial flow line assigned to a technical replica biological test system.
  • the particle-containing fluid flow flowing through the flow line can virtually form a single outlet flow, which is then divided technically into different partial flows in order to supply a plurality of technical replicates.
  • the technical replicas are thus constantly overflowing from the particle-containing fluid stream to form an exposure atmosphere below or preferably above the biological test system with particle-containing fluid, which can also be referred to as the exposure medium.
  • the flow conduit through which the particulate-containing fluids flow in in vitro and / or ex vivo experiments is configured as a conduit such that the particle-containing fluid flow is a tube flow.
  • This pipe flow which is present in the flow line for the particle-containing fluid stream, is transferred into partial streams which are branched off via the partial flow lines in the case of two partial flow lines branching from the flow line and in fluid communication therewith.
  • the invention is further based on the observation that on particles of the particle-containing fluids physical forces, such as gravity, momentum or diffusion, may have a different effect than on the fluid itself. It follows that the particle web lines do not interfere with the streamlines or lines of the fluid must be identical.
  • the particles of the particle-containing fluid stream need not necessarily be spatially evenly distributed in the fluid, but it can, for example, depending on the flow guide to large local concentration differences and losses of the particles, for example by non-reproducible and / or unwanted wall contacts come ,
  • the at least one agent is preferably such that it alters the course of particle web lines of the particle-containing fluid stream, this preferably by influencing the flow behavior of the particle-containing fluid stream in a targeted manner.
  • Targeted influencing does not necessarily mean that the at least one agent effects a spatially uniform distribution of the particles in the particle-containing fluid flow, ie eliminates inhomogeneities in the fluid flow.
  • Purposeful influencing means rather that the course of particle web lines of the particle-containing fluid flow is changed, in order to guide in each case a desired particle-containing part of the particle-containing fluid flow specifically into the one partial flow line.
  • this is done in a controlled manner, for example by transporting more particles out of the center of the fluid flow to the outside by changing the course of particle web lines of the particle-containing fluid flow into a vortex-shaped path, that is to say by displacing the fluid flow into a rotation.
  • the course of particle web lines of the particle-containing fluid flow is changed in each case by at least one agent to each contain a desired particle-containing part of the particle stream Particulate fluid flow to lead selectively into the partial flow lines, whereby a defined, in particular a uniform and reproducible as well as efficient distribution of the particles is achieved on the partial flow lines or partial streams.
  • the exposure device has practical significance, for example when working with particle-containing fluids in the form of aerosols, which are introduced to in vitro test systems, for example cell cultures, in order to examine them with respect to their biological effect.
  • the aerosol is divided from a flow stream forming the particle-containing fluid stream, which flows through the flow line having an inlet and a discharge, to different partial flows which then flow through a partial flow line branching off from the flow line and then, for example, to individual test systems, for example cell cultures to be fed.
  • the sum of the partial streams may correspond to the output stream or preferably be smaller than the output stream.
  • the exposure device ensures that the individual cell cultures are supplied with the aerosol in a defined manner, that is, for example, each with the same desired part, in particular with the same amount of solid and / or liquid or particulate components from the aerosol.
  • the output stream is divided according to the invention so that not only the dispersion medium of the particle-containing fluid stream, ie the fluid from the aerosol, but also the components of the disperse phase, ie the particles from the aerosol, controlled, ie in desired parts, distribute.
  • one or more means are designed and / or arranged such that the particles of the particle-containing fluid flow flowing into the partial flow lines are distributed uniformly or non-uniformly with respect to at least two partial flow lines.
  • one or more means are designed and / or arranged such that a particularly efficient division of the particles from the particle-containing fluid flow to the partial flow lines takes place.
  • one or more means are designed and / or arranged such that the concentration of the particles of the part of the particle-containing fluid flow flowing into a partial flow line is smaller or preferably greater than the concentration of the particles in the original particle-containing fluid flow. It may thus be advantageous if a controlled under- or preferably a controlled disproportionate amount of the particles against the fluid portion of the particle-containing fluid stream, ie a desired part, flows into at least one partial flow line.
  • the particulate fluid flow into the partial flow conduit it may be advantageous to provide no, one or more means for thermally, mechanically, magnetically, electrically, electrostatically traversing the course of particulate trajectories of the particulate fluid flow and / or selectively modified by radiation.
  • targeted changes in the particle path lines in particular in the region of branching partial flow lines or in a region or section in which the particle-containing fluid flow divides, can specifically compensate for undesirable flow effects, such as particle losses due to deposition or impaction effects.
  • this can achieve a transverse acceleration within the particle-containing fluid flow in the direction of the inner wall of the flow line and thus an increase in the local concentration of particulate constituents of the particle-containing fluid flow in this area and consequently there a more effective division of the particle-containing fluid flow into a partial flow be achieved in terms of the proportion of particles.
  • CFD Computer Fluid Dynamics
  • the partial flow line For the supply of a desired part of the fluid flow to the partial flow line or for achieving the aforementioned effects, it may be advantageous if viewed in the flow direction no, one or more than one means laterally and / or preferably opposite, also obliquely opposite, the partial flow line is arranged. In this respect, it may be advantageous if no, one, more than one or preferably each means is arranged on the side which is opposite to the side having a partial flow line. It may be advantageous if one or more means are designed and / or arranged such that they change the flow velocity of the particle-containing fluid flow.
  • one or more means are designed and / or arranged such that they change the course of streamlines and thus the particle path lines of the particle-containing fluid stream into a vortex-shaped course.
  • one or more than one means is arranged outside the flow line.
  • ultrasound, heating, microwaves, radioactivity, ionizing radiation, magnetism, etc. come into consideration. In the context of the invention, these agents are not among the solid bodies.
  • one or more than one means is arranged on the inner wall and / or spaced from the inner wall of the flow line within the flow line.
  • one or more means are arranged in a defined Anstell- or flow angle to the flow direction. It can be advantageous if at least one further partial flow line is arranged at substantially the same height of at least one of the partial flow lines following one another in the flow direction for forming a group of partial flow lines.
  • At least one of the means is associated with each partial flow line and / or each group of partial flow lines.
  • the means is formed in a form selected from the group comprising parallelepiped, sphere, hemisphere, cuboid, cube, pyramid, cylinder, Cone, prism, full-tus, cone, geoid, helix, ellipsoid, ellipsoid, paraboloid, paraboloid, hyperboloid, oloid, polyhedron, tetrahedron, octahedron, icosahedron, dodecahedron, cuboctahedron, and combinations derived therefrom, for example cylinder-mounted cylinders, or shapes can also have irregular outer surfaces.
  • a parallelepiped is understood to mean a geometric body that is bounded by six parallelograms lying in pairs or congruent in parallel planes.
  • one or more means are designed and / or arranged such that they change the course of flow lines and thus of the particle web lines of the particle-containing fluid flow into a vortex-shaped course.
  • the means is designed as an element which changes the course of particle web lines of the particle-containing fluid stream into a vortex-shaped course in the manner of a wing deflecting the particle web lines.
  • a wing-like construction induces a vortex in the flow, thereby changing the course of the stream and particle pathways.
  • Such influencing of the particle-containing fluid flow in the region of branching partial flow lines or in a region or section in which the fluid flow divides can specifically compensate for undesirable flow effects, such as particle losses due to deposition or impaction effects.
  • a transverse acceleration within the particle-containing fluid flow in the direction of the inner wall of the flow line and thus an increase in the local concentration of particles of the particle-containing fluid flow in this area can be achieved by the vortex or vortex-like flow course and consequently there is a more effective division of the particle-containing fluid flow into a partial flow the proportion of particles can be achieved.
  • the height of a means is smaller than half the diameter of the flow line.
  • the flow line is formed as a through hole in a part of a generic exposure device.
  • the exposure device or flow line has a receptacle into which a replaceable insert comprising at least one of the means can be inserted.
  • one or more means are arranged on a rail, which can be introduced into a corresponding receptacle in the inner wall of the flow line.
  • different inserts can be stored, which can be easily exchanged.
  • At least one of the means forms a constriction of the flow line cross section.
  • At least one of the means forms a deflection bush or nozzle. It may be advantageous if at least one of the means is designed in the manner of a guided through the flow line rotated band.
  • the volume flow of the particle-containing fluid stream is 1 to 2000 ml / min, preferably 25 to 500 ml / min.
  • the volume flow of the part of the particle-containing fluid stream flowing through the partial flow line is smaller than that of the particle-containing fluid flow, preferably 1 to 200 ml / min, particularly preferably 1 to 10 ml / min. Partial flow and fluid flow are therefore not isokinetic.
  • the inner diameter of the flow line is 2 to 20 mm, preferably 7 to 10 mm, particularly preferably 8.5 mm.
  • the inner diameter of a partial flow line is 1 to 10 mm, preferably 3 to 5 mm, particularly preferably 4 mm.
  • a division of the particle-containing fluid stream is provided on technical replicas by means of the partial flow lines associated with these replicas, wherein the division is in particular linear, radial, horizontal and / or vertical executable.
  • the flow line is aligned vertically or preferably horizontally. It may be advantageous if the in vitro and / or ex vivo applications are cell based applications.
  • the partial flow lines viewed counter to the flow direction of the flow line, branch off from the flow line at a branch angle between> 0 ° and ⁇ 180 °, preferably between 5 ° and 85 °, particularly preferably 45 °.
  • the exposure device has one or more features of the exposure apparatus disclosed in International Patent Application PCT / DE2014 / 100312, the disclosure of which is incorporated herein by reference in its entirety.
  • FIG. 1 a shows a schematic side view of a flow line for a particle-containing fluid stream present in in-vitro and / or ex-vivo applications with four flow lines following one another in the flow direction at an acute angle ⁇ and in fluid communication with the flow line , wherein four identically formed means are provided in a predetermined arrangement, which change the course of particle path lines of the particle-containing fluid flow, wherein each means is a wing, and b) schematically in plan view, the flow line according to a) with the four identically formed wings in a predetermined arrangement, wherein the wings have the same pitch or angle of attack,
  • FIG. 3 is a schematic side view of a flow line for a present in in vitro and / or ex-vivo applications particle-containing fluid flow with three consecutive in the flow direction of the flow line at an acute angle ⁇ branching and with this in flow connection part flow lines, wherein three differently formed means are provided in a predetermined arrangement, which change the course of particle web lines of the particle-containing fluid stream,
  • FIG. 4 is a schematic side view of a flow line for a present in in vitro and / or ex-vivo applications particle-containing fluid flow with four successively in the flow direction of the flow line at an acute angle ⁇ branching and with this in flow connection part flow lines, wherein four different types of training Bener arrangement are provided which change the course of particle web lines of the particle-containing fluid flow, and
  • FIG. 5 shows a bar chart for the comparative illustration of deposit rates of the particles flowing through the partial flow lines of a flow line according to FIG. 1 on the one hand and without deflecting vanes on the other hand.
  • FIG. 1 to 4 each show a horizontally oriented flow line 10 of an exposure device for a particle-containing fluid flow 12 having three (FIG. 3) or four (FIG. 3) or four (FIG. 1, FIG. 1), which is present in in-vitro and / or ex-vivo applications. 2 and 4) in the flow direction 18 successive branching off from the flow line 10 and in flow connection therewith standing partial flow lines 14.
  • the partial flow lines 14 branches against the flow direction 18 of the flow line 10 seen either, as shown in Figs. 1, 3 and 4, in a sharp branch angle ⁇ of about 45 °, or, as shown in Fig. 2, in a right branch angle ⁇ from the flow line 10 from.
  • means are provided which change the course of particle web lines of the particle-containing fluid stream 12 in order to guide a desired particle-containing part 18 of the particle-containing fluid stream 12 into the partial flow lines 14 in a targeted manner.
  • Each partial flow line 14 is assigned, according to FIGS. 1 to 4, in each case a means which, viewed in the flow direction 18, is arranged in front of the partial flow line 14 branching off from the flow line 10.
  • the arrangement of the means provided in the flow direction 18 in each case before the partial flow line 14 provided means may nevertheless be different.
  • the means, as shown in FIGS. 1 to 3, the branching partial flow line 14 may be arranged obliquely opposite, or, as shown in Fig. 4, the branching partial flow line 14 may also be disposed adjacent.
  • the means associated with a flow line 10 or the partial flow lines 14 may be the same or different.
  • the means shown schematically in Figs. 1 and 2 are wings, the means shown in Fig. 1 being the same and having the same orientation and the means shown in Fig. 2 having a different height and being differently oriented ,
  • the latter means have within the flow line 10 in other words in each case a different Anstell- or Anströmwinkel and protrude differently far into the flow line 12th
  • the means shown in FIGS. 1 and 2 is designed as an element which changes the course of particle web lines of the particle-containing fluid stream into a swirl-shaped course in the manner of a wing 22 deflecting the particle web lines.
  • FIGS. 3 and 4 show that the means assigned to a flow line 10 or the partial flow lines 14 can also be designed differently.
  • one of the means forms a constriction 24 of the flow line cross-section.
  • two other means specifically change the course of the particle webs by the action of temperature 30 and by the action of radiation 32 or at least one electromagnetic field or sound. The influence does not take place through solid bodies.
  • the means for generating the temperature or the radiation are advantageously arranged outside the flow line 10.
  • a means is formed as a survey in the form of a cylinder with attached spherical segment
  • Another means is provided as a deflecting wing 22.
  • FIGS. 1 to 4 show exemplary embodiments of various structural means for selectively influencing the particle-containing fluid flow 12.
  • FIG. 5 shows a bar chart showing the influence of the deflecting vanes 22 on the deposition rate of the particulate constituents of a cell culture system following the substreams for a given particle size as a result Represents CFD simulation.
  • an increase in the deposition rate could be achieved by the inventive arrangement and training as Umlenkeriel 22, the in Fig. 5 at an exemplary selected particle size of 600 nm for the original geometry, ie without deflecting vanes, and for the wing geometry, ie with Umlenkeriel 22, for four cell culture collection points.
  • the deposition rate is calculated with the theoretical deposition determined by the mass flow ratio and increased by the construction according to the invention on average of the partial flows of about 5% to about 9% (corresponding to an increase in the efficiency of about 80%).
  • the increase in the deposition rate came about solely through a more effective distribution of the particle-containing fluid into the four partial streams in relation to the particulate fraction.
  • the results show a significant improvement in the uniformity of particle distribution across the four streams. While the particle distribution on the four partial flows without inventive means 16 varies from about 3% to over 6% (corresponding to 100% variability), a distribution could be achieved using the means 16 according to the invention whose minimum and maximum deposition rates only in the range of about 8 to about 9.5%, corresponding to a variability of less than 20%. LIST OF REFERENCE NUMBERS

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Expositionsvorrichtung.

Description

Expositionsvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Expositionsvorrichtung mit wenigstens einer Strömungsleitung für einen bei in-vitro- und/oder ex-vivo-Anwendungen vorhandenen partikelhaltigen Flu- idstrom 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 Repli- kat 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 parti- kelhaltigen 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 partikel- haltiger 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 10 201 1 054 208 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 10 201 1 054 208 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 10 201 1 054 208 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 wirbeiförmigen 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 10 201 1 054 208 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 parti- kelhaltigen Fluidstroms in einen wirbeiförmigen 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 parti- kelhaltige 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 in-vitro- 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 Ungleichmäßig- keiten 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 beein- flusst.
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 wirbeiförmigen 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 Impaktionseffekte, 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 parti- kelhaltigen Fluidströmung in Richtung der Innenwandung der Strömungsleitung und damit eine Erhöhung der lokalen Konzentration an partikulären Bestandteilen des partikelhalti- gen Fluidstroms in diesem Bereich erzielt und mithin dort eine effektivere Teilung des par- tikelhaltigen 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 wirbeiförmigen 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 wirbeiförmigen Verlauf verändern.
Es kann insbesondere von Vorteil sein, wenn das Mittel als ein den Verlauf von Partikelbahnlinien des partikelhaltigen Fluidstroms in einen wirbeiförmigen 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 Fluidströ- mung teilt, kann gezielt unerwünschte Strömungseffekte, wie Partikelverluste durch Depositions- oder Impaktionseffekte, kompensieren.
Insbesondere kann durch den vorgenannten Wirbel oder wirbeiförmigen Strömungsverlauf eine Querbeschleunigung innerhalb der partikelhaltigen Fluidströmung in Richtung der Innenwandung der Strömungsleitung und damit eine Erhöhung der lokalen 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 Strö- mungsleitungsquerschnitts 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
Fig. 1 a) 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,
Fig. 2 a) 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,
Fig. 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,
Fig. 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 vorgege- bener Anordnung vorgesehen sind, die den Verlauf von Partikelbahnlinien des partikelhaltigen Fluidstroms verändern, und
Fig. 5 ein Säulendiagramm zur vergleichenden Darstellung von Depositi- onsraten der die Teilströmungsleitungen durchströmenden Partikel einer Strömungsleitung gemäß Fig .1 zum einen mit und zum anderen ohne Umlenkflügel.
Werden in den Fig. 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 Fig. 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 (Fig. 3) bzw. vier (Fig. 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 Fig. 1 , 3 und 4 dargestellt, in einem spitzen Abzweigungswinkel α von etwa 45°, oder, wie in Fig. 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 Fig. 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 Fig. 1 bis 3 dargestellt, der abzweigenden Teilströmungsleitung 14 schräg gegenüber liegend angeordnet sein, oder, wie in Fig. 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 Fig. 1 und 2 schematisch gezeigten Mitteln handelt es sich um Flügel, wobei die in Fig. 1 gezeigten Mittel gleich ausgebildet sind sowie die gleiche Ausrichtung aufweisen und die in Fig. 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 Fig. 1 und 2 dargestellte Mittel ist als ein den Verlauf von Partikelbahnlinien des partikelhaltigen Fluidstroms in einen wirbeiförmigen Verlauf veränderndes Element nach Art eines die Partikelbahnlinien umlenkenden Flügels 22 ausgebildet.
Fig. 3 und 4 zeigen, dass die einer Strömungsleitung 10 bzw. den Teilströmungsleitungen 14 zugeordneten Mittel auch unterschiedlich ausgebildet sein können. In Fig. 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 Fig. 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 Fig. 4 noch ein letztes Mittel in Form einer Umlenkbuchse 26 bzw. Düse zur gezielten Veränderung der Strömungsgeschwindigkeit und -richtung des partikelhalti- gen Fluidstroms 12 wieder.
Fig. 1 bis 4 zeigen Ausführungsbeispiele von verschiedenen konstruktiven Mitteln zur gezielten Beeinflussung der partikelhaltigen Fluidströmung 12.
Für das in Fig. 1 gezeigte Ausführungsbeispiel einer Strömungsleitung 10 mit Umlenkflügeln 22 als jeweiliges Mittel ist in Fig. 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 Fig. 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
(ist Teil der Beschreibung)
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

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1 . 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 wirbeiförmigen Verlauf verändert, um jeweils einen gewollten partikelhaltigen Teil (16) des partikelhaltigen Fluidstroms (12) gezielt in die mindestens eine Teilströmungsleitung (14) zu führen.
2. 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.
3. 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.
4. 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).
5. 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.
6. 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.
7. 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.
8. 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 wirbeiförmigen Verlauf verändern.
9. Expositionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Mittel in einem definierten Anstellwinkel zur Strömungsrichtung (20) angeordnet sind.
10. Expositionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass kein, ein, mehr als ein oder vorzugsweises jedes Mittel ein fester Körper ist.
1 1 . 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.
12. Expositionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass kein, ein oder mehr als ein Mittel außerhalb der Strömungsleitung (10) angeordnet ist.
13. 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.
14. 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.
15. 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.
16. Expositionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass bei mehr als einem Mittel diese gleicher oder unterschiedlicher Ausbildung sind.
17. 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 , Rotati- onsparaboloid, 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.
18. 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 wirbeiförmigen Verlauf veränderndes Element nach Art eines die Partikelbahnlinien umlenkenden Flügels (22) ausgebildet ist.
19. Expositionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsleitung (10) als Durchgangsbohrung in einem Teil der Expositionsvorrichtung ausgebildet ist.
20. 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.
21 . Expositionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Mittel eine Verengung (24) des Strömungsleitungs- querschnitts ausbildet.
22. Expositionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Mittel eine Umlenkbuchse (26) bzw. Düse ausbildet.
23. Expositionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Mittel ein gedrehtes Band (28) ausbildet.
24. 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.
25. 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.
26. Expositionsvorric tung 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.
27. 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.
28. Expositionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsleitung (10) vertikal oder vorzugsweise horizontal ausgerichtet ist.
29. Expositionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die in-vitro- und/oder ex-vivo-Anwendungen zellbasierte Anwendungen sind.
30. 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 (a) zwischen >0° und <180°, vorzugsweise zwischen 5° und 85°, besonders bevorzugt von 45°, von der Strömungsleitung (10) abzweigen.
31 . 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.
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