用于处理液体样品的微流体设备用的离心单元的制作方法

1.本发明涉及一种用于处理液体样品的微流体设备用的离心单元、一种用于处理液体样品的其中集成了这种离心单元的微流体设备、一种用于运行这种离心单元的方法以及一种具有集成的离心单元的微流体设备的用途。


背景技术：

2.已知了以下微流体设备，其作为所谓的芯片实验室（loc）系统将宏观实验室的全部功能例如安置在塑料卡大小的基底上：利用此类系统可以以小型化和自动化的方式执行复杂的生化或微生物测试和检查。例如，vivalytic
®
平台（robert bosch gmbh）提供了一个通用的诊断平台，利用该平台可以在盒中执行不同的单一或复合测试。
3.在常规的处理协议中通常需要离心步骤，例如通常用于从全血样品分离细胞或用于分离不期望的血液成分、例如红细胞。作为离心步骤的备选方案，过滤器（例如玻璃料）例如可以使用在微流体设备中。然而，这样的过滤器不能全面地再现离心机的功能。此外，这种过滤器很容易堵塞，并且然后变得无法使用。为了避免这些问题，例如在处理全血样品时，通常将所需的离心步骤前置于样品在微流体设备中的自动化的处理，或在外部并且单独地执行所需的离心步骤。


技术实现要素：

4.本发明提供一种用于处理液体样品的微流体设备用的离心单元，其中离心单元的特征在于离心杯和至少一个依赖向心力的阀功能件。因此，本发明的核心在于将微型离心机集成到微流体设备中、尤其是集成到芯片实验室设备中。离心单元到微流体设备中的集成以特别有利的方式允许在处理液体样品时的工作流程，其包括完整的离心步骤或必要时多个离心步骤。例如，全血样品因此可以以可全自动的方式被处理，从而例如可以从全血中分离所有细胞物质（血细胞）并且可以提取无细胞血浆。例如，特定的血细胞、例如红细胞也可以借助微流体设备内的离心单元，通过选择性的溶解和离心来分离和丢弃，并且剩余的细胞、例如红细胞被溶解例如以用于提取核酸，并且耦合到微流体设备的通道系统中，并且被进一步处理。总的来说，可以集成到微流体设备中的离心单元明显简化了液体样品的处理，因为可以省略前置的要在外部执行的离心步骤，并且可以将离心步骤集成到微流体设备内的样品的可自动化的处理中。
5.离心单元尤其设置用于集成到微流体设备的样品输入腔中。原则上，离心单元或必要时多个离心单元也可以集成在微流体设备内的其他的位置处。离心杯尤其可以借助心轴、例如由金属（金属针）或塑料制成的心轴可转动地支承在设备的两个层之间。通常，该类型的微流体设备由两个或更多个塑料层构建，例如由聚碳酸酯构建，从而可以在没有特别的耗费的情况下集成离心单元。通常，层内的简单的凹陷部或塑料轴承对于容纳心轴来说是足够稳定的，因为离心单元在设备中的运行持续时间通常是比较短的。
6.微流体设备的微流体网络通常通过层内的通道结构来实现，其例如通过表面结构
化或通过焊接提供结构的元件来实现。此外，通常设置覆盖的和密封的层以及必要时设置弹性的和/或气动的层。这种微流体设备可以例如以盒的形式制造，并且可以设置用于单次或多次使用。根据本发明的离心单元的集成适宜地已经在微流体设备的组装期间进行，其中离心单元手动地或者例如借助工业机器人安装到设置的位置处并且必要时在进行层的最终焊接之前被调节。
7.尤其地，可以设置机械驱动器和/或磁驱动器和/或气动驱动器来用于离心杯的转动或旋转。例如可以通过驱动马达对微流体设备的直接机械干预来设置驱动，其中为此可以设置适当设计的机械“随动件”或例如通过小磁体在离心杯和外部马达之间例如设置磁耦合。例如，驱动也可以借助驱动马达的旋转磁场进行，该旋转磁场例如从外部作用在离心杯内的小磁体上，并且像同步马达一样使其运动。此外，例如气动驱动是可能的，其方法是，压缩空气作用在例如离心杯上或下方的涡轮叶片上。压缩空气通常已经设置用于微流体设备的其他的运行，尤其是用于例如以1.5 bar的气动压力来对气动阀和泵膜进行操纵。该压力也可以用于驱动或旋转离心杯。来自气动装置的空气流动的速度可以通过涡轮叶片直接转化为离心杯的转动运动。
8.离心单元的依赖向心力的阀功能件尤其是可逆的阀功能件，从而可以根据作用的向心力打开或关闭阀。阀功能件因此可以通过离心单元的旋转速度来控制或操纵。
9.依赖向心力的阀功能件例如可以通过密封圈来实现。例如，密封圈可以在内部布置在离心杯的上部区域中。为了从样品中分离细胞物质，具有位于其中的样品液体的离心单元可以例如首先以中等的转速范围内的第一转速旋转。由于作用的向心力，样品液体在此像均质的柱一样位于离心杯的壁上。由于液体是不可压缩的，所以作用在旋转的液体的质量上的向心力导致一个压力，该压力在液体中到处存在，并且因此也在密封圈（o形圈）相对于离心杯壁的密封面上存在。该密封面承受存在的压力，直到达到作用的向心力的特定的阈值，从而能够在一定的时间段中，在相应的转速的情况下被离心，直到所有细胞成分沉积在离心杯壁上。如果达到该状态，那么离心杯的转速提高，从而超过密封面上的密封圈密封作用的阈值，并且不含细胞成分的液体（例如在全血样品离心后的血浆）被挤压通过密封圈和离心杯内壁之间的密封面，并且离开离心杯。然后可以将液体耦合到微流体设备的相应的通道中。
10.在依赖向心力的阀功能件的另外的特别优选的实施方式中，在离心杯中设置有开口，这些开口根据作用的向心力、通过在外部包围离心杯的密封圈可逆地被封闭或释放。适宜地，在该设计方案中，离心杯在上部区域中具有向内凸出的凸缘，其避免在离心杯旋转时液体从离心杯上方逸出。在向心力增大的情况下，密封圈从密封面伸展出来，从而离心杯的外表面上的密封力减小。在该情况下有利的是用于密封圈的较软的材料，其通过向心力的作用可以容易地拉伸。备选地，例如可以使用向外打开的有弹性的阀瓣或阀球（瓣阀或球阀），其从离心杯的特定速度开始由作用的向心力打开。
11.在另外的特别优选的设计方案中，阀功能件通过离心杯的壁中的至少一个开口形成，穿过离心杯壁的栓可运动地布置在该开口中。在离心杯的外部，栓配备有栓头和布置在栓头下方的密封圈，从而由此开口在没有向心力时或可能很小的向心力时是封闭的。在离心杯内，栓通过固定的压缩弹簧（复位弹簧）保持在密封位置中。弹簧力被调节为，使得在低于可预设的向心力的情况下提供密封位置。一旦向心力超过特定的阈值，那么栓头离开离
心杯壁中的开口，从而退出密封位置，并且液体可以从离心杯出来。
12.压缩弹簧的固定可以例如通过锁紧螺母来实现，锁紧螺母放置在离心杯的内部的栓的螺纹（螺钉螺纹）上。转速或向心力的阈值（从其开始打开一个或多个阀）尤其通过栓和必要时锁紧螺母的质量确定。此外，阈值通过压缩弹簧的弹簧力和锁紧螺母在栓的螺纹上的位置确定，该位置影响压缩弹簧或复位弹簧的预紧。在这方面，弹簧的保持力可以借助锁紧螺母的位置来调节。通过选择相应的栓（或螺钉）和锁紧螺母或其质量和或多或少的刚性的弹簧以及锁紧螺母在螺纹上的相应的调节（定位），可以实现根据作用的向心力精确地调节阀功能件。例如，如果在离心杯中设置有多个这样的阀、例如三个阀，那么可以精确地调节的是，所有阀在完全相同的期望的转速的情况下打开和再次关闭。生物兼容的材料、例如不锈钢或高级钢、塑料或钛尤其适用于作为阀结构的部件。在旋转低于阈值转速的情况下，对离心杯内的样品材料进行离心。在超过阈值转速的情况下，阀功能件被触发，并且可以受控地使离心的液体明确定义地且快速地溢出到设备的微流体网络中。
13.从阀功能件的相应的设计类型得出向心力的以下阈值大小，在该阈值大小中触发阀功能件，或在超过该阈值大小时打开阀，并且在低于该阈值大小时，阀在可逆的阀功能件中又关闭。在此，由向心加速度和质量产生向心力。例如，阀功能件可以设计为，使得阀在大约400-500g的向心加速度的情况下打开。这在离心杯的内直径为例如8mm的情况下并且在离心杯中的液体膜为大约1mm厚的情况下对应于大约10000转/分钟。阀功能件也可以设计为，使得需要更高的用于打开阀的向心加速度、例如大约3500-4000g（在上面提到的内直径的情况下对应于大约30000转/分钟）或大约4500-5000g（在上面提到的内直径的情况下对应于大约35000转/分钟）。
14.在离心单元的另外的设计方案中，阀功能件是不可逆的阀功能件，其中优选地，除了可逆的阀功能件之外还设置不可逆的阀功能件。不可逆的阀功能件可以例如通过封闭离心杯的壁中的一个或多个开口的膜和/或塞子等来实现。从特定的向心力开始，膜打开或塞子松动，从而开口被释放用以使液体通过。这种不可逆的阀功能件尤其对于完全的和尽可能无损耗的液体转移是有利的，从而离心杯例如可以完全和快速地被排空。如果不仅设置可逆的还设置不可逆的阀功能件，那么不可逆的阀功能件优选在比可逆的阀功能件更高的向心力的情况下被触发。因此，例如可以设置可逆的阀功能件用于重复冲洗离心杯（例如在10000转/分钟的阈值转速的情况下），并且在非常高的转速（例如30000或35000转/分钟）的情况下使用不可逆的阀功能件来最终完全排空离心杯。
15.在离心单元的另外的优选的设计方案中，离心杯的内表面至少部分配备有用于粘附样品成分的表面结构。通过这种粗糙度或纳米结构或例如在离心杯的内壁上有针对性地安置的凹陷部可以进一步支持例如样品的细胞或成分在离心杯的内表面上的附加的粘附，从而可以进一步改进离心步骤的分离精度。
16.本发明还包括一种用于处理液体样品的微流体设备，其中一个或多个所描述的离心单元集成到该设备中。
17.在处理期间，离心杯优选与微流体设备或芯片实验室盒一起，优选以特定的倾斜角、例如在10
º
和50
º
之间、优选约30
º
的倾斜角中取向。这种倾斜角简化了液体从离心杯到芯片实验室盒的流体网络中的溢出。为此，要么离心杯本身可以相对于微流体设备以倾斜角布置。在其他的特别优选的实施方式中，微流体设备本身在处理装置内以相应的倾斜角
取向。这具有以下优点，即微流体设备内的进一步的液体传输也可以通过作用的重力支持。
18.如果将离心单元集成到设备的样品输入腔中，那么离心步骤可以作为第一步骤在处理样品时被执行。然而，根据要执行的处理的期望的流程，也完全可以将离心单元备选地或附加地集成在设备中的其他的部位处。将离心单元集成到设备中以及设备的流体网络的另外的设计方案在此设计为，使得来自离心杯的离心物可以以期望和需要的方式耦合到设备的流体网络中。此外优选设置的是，离心单元的集成位置、即例如样品输入腔具有另外的流体入口，通过该另外的流体入口，液体可以独立于离心单元地，即在没有穿过离心杯的情况下引入设备中。因此例如可以执行离心单元的冲洗过程。此外优选设置的是，离心单元例如可以在离心后以另外的液体来冲洗，并且因此可以重新填充离心杯，以便例如可以执行离心单元本身的多个冲洗步骤。
19.离心单元相应也将尺寸设计为与微流体设备的尺寸相适配。例如，离心单元可以用于商业上可获得的微流体设备，离心单元的离心杯具有大约5至20mm、优选大约5至15mm的直径和/或高度，例如大约10mm的外直径和大约8mm的内直径。根据微流体设备本身的类型和尺寸以及应用情况，可以适配离心单元的尺寸。
20.本发明还包括一种用于运行微流体设备内的所描述的离心单元的方法，其中在样品引入离心单元的离心杯之后，离心杯在第一阶段中以第一转速旋转。在随后的第二阶段中，离心杯以提高的第二转速旋转，其中通过提高的转速操纵离心单元的至少一个依赖向心力的阀功能件。这些阶段可以被重复，以便例如执行冲洗过程。此外可以设置的是，在离心单元中设置另外的阀功能件，其可以例如在进一步提高的转速的情况下被触发。例如，在该方法中可以随后是第三阶段，在该第三阶段中，离心杯以进一步增加的第三转速旋转，该转速导致触发例如不可逆的阀功能件，利用该不可逆的阀功能件可以快速且完全排空离心杯。
21.在该方法中优选设置的是，离心杯利用新的液体被冲洗一次或多次。通过更新的、有针对性的液体引入，离心杯中的不同的过程可以以可自动化的方式执行。例如，可以进行一次或多次的冲洗过程。此外可能的是，通过相应选择要引入的介质或液体，例如触发离心杯中的溶解过程或其他的过程，以便例如分解细胞和/或触发特定的酶促过程。随后，可以通过离心在离心杯内分离样品的成分，并且以由转速控制的方式从离心杯去除上清液，并且上清液要么被丢弃要么耦合到设备的通道系统中以进行进一步处理。
22.最后，本发明包括所描述的微流体设备的用途，在微流体设备中集成有根据上述的描述的至少一个离心单元，其中该设备用于分离样品的细胞成分和/或用于溶解细胞成分和/或用于选择性地隔离特定的细胞成分和/或其溶解物。例如，可以借助所描述的设备从全血样品中分离出细胞物质，并且可以获得并且进一步使用无细胞血浆。此外，该设备可以用于例如从全血样品中分离红细胞，以便随后隔离并且必要时进一步处理剩余的细胞、例如白细胞。例如，然后可以溶解白细胞并且提取其核酸。
附图说明
23.本发明的另外的特征和优点由随后结合附图对实施例的描述得到。在此，各个特征可以分别单独或以相互的组合实现。
24.在附图中：
图1示出了穿过具有根据第一实施方式的集成的离心单元的微流体设备的一部分的示意性的截面图；图2示出了用于说明冲洗过程的图1的实施方式的示意性的截面图；图3示出了离心单元的另外的实施方式的示意性的截面图；图4示出了另外的优选的实施方式中的离心单元的示意性的俯视图；并且图5示出了具有可逆的和不可逆的阀功能件的离心单元的另外的优选的实施方式的示意性的截面图。
具体实施方式
25.图1以示意性的方式示出了离心单元与离心杯10在微流体设备100的样品输入腔101内的集成。离心杯10借助心轴11（其优选可以由金属或例如由塑料制成）在设备的下密封层102和提供结构的流体层103之间可转动地支承。密封层102和流体层103例如由聚碳酸酯制成。心轴11安装到层102和103的相应的凹陷部或支座中。在本实施方式中，离心杯10在上部区域中，在内部由密封圈（o形圈）12封闭。该密封圈12实现了依赖向心力的阀功能件。离心杯10内的液体1与离心杯10一起旋转。例如，液体1可以是血液样品，其先前通过样品入口开口104沿箭头方向直接被输入离心杯10中。用于旋转离心杯10的实际的驱动可以以不同的方式进行，例如通过驱动马达的直接的机械干预、经由机械“随动件”或经由磁耦合或旋转磁场或以气动方式进行。
26.在运行期间，离心杯10优选以特定的倾斜角布置、优选以大约30
º
的倾斜角布置。例如，可以通过将整个微流体设备100以相应的角度定位在处理装置中来实现该倾斜角。离心杯10的旋转产生向心力，从而样品液体1以一定的压力贴靠在离心杯10的壁上。密封圈12和离心杯10的壁之间的密封面承受存在的压力，直到达到特定的阈值，从而能够在一定的时间内以相应的转速被离心，直到例如所有细胞成分沉积在离心杯10的壁上。如果达到该状态，那么离心杯10的转速提高，从而超过密封面上的阈值压力，并且不含细胞成分的液体（例如在全血样品离心后的血浆）被挤压通过密封圈12和离心杯10的内壁之间的密封面。离心物、即例如血浆在此被抛入样品输入腔101中，并且然后可以通过样品腔出口105耦合到微流体设备100的流体网络中。必要时，可以设置出口105之前的液体收集。
27.在离心杯10下方，另外的流体入口106通入样品输入腔101中，例如离心物被抛到其中的区域和/或样品腔出口105和/或离心杯10本身利用该流体入口以适当的介质被冲洗和/或清洁，如在图2中示出的那样。在此，另外的液体2通过流体入口106从下方引入样品输入腔101中。在此，液体2的液位可以在样品输入腔101中超过离心杯10的位于下方的边缘，从而液体2渗入离心杯10中并且再次对其进行填充。离心杯10的填充程度在此可以通过液体2的输送的量来控制。在此，离心杯10的30
º
度倾斜是特别适宜的，因为通过该倾斜，液体2在定义的位置处溢出到离心杯10中，从而例如可以避免离心杯10被填充以过多的液体。随后，可以将液体2再次从离心杯10离心出来，以用于冲洗过程。填充和离心（冲洗）的周期可以多次依次重复，其中，根据应用情况，离心的液体分别可以完全或部分在微流体设备中被进一步处理或者被丢弃。
28.图3示出了依赖向心力的阀功能件的另外的特别优选的实施方式。在此，外部环绕的密封圈22设置在离心杯20的上部区域中，该密封圈封闭离心杯20的壁中的开口。离心杯
20向上配备有向内凸出的凸缘23，以便避免液体1在低的转速时从离心杯20逸出。具有位于外部的密封圈22的实施方式具有以下优点，即作用在密封圈22上的向心力fz将该密封圈从密封面伸展出来，或减小其朝离心杯20的外表面的密封力。因此，较大比例的液体1可以从离心杯20离心出来，因为与图1和图2中的实施方式相比，不再仅液体质量对密封件处的压力情况起决定性作用。以特别优选的方式，密封圈22和旋转力相互匹配，使得仅向心力就足以打开由密封圈22和离心杯20的外壁形成的阀。这具有特别的优点，即整个液体量可以被离心掉，而没有残留量保留在离心杯20中。为此适宜地，针对密封圈22使用比较软的材料（如软的橡胶环），该材料通过向心力的作用可以容易地伸展。具有位于外部的密封圈22的实施方式相对于根据图1和图2中的实施方式的内部的密封圈具有以下优点：即使在高的转速且离心杯20中的液体很少的情况下，液体仍然可以通过密封圈22和离心杯20的壁之间的密封面。
29.图4示出了用于离心单元的依赖向心力的阀功能件35的特别优选的实施例。在此以俯视图示出三个阀装置35，它们集成到离心杯30的壁中。分布在离心杯30的周边上的阀35由穿过离心杯30的壁的栓36形成。为此在离心杯30中设置的开口略大于相应的栓36的直径，从而使得栓36可以在开口内自由运动。在离心杯30的内侧，栓36设有压缩弹簧（复位弹簧）37和保持螺母38或其他的防护装置。栓36上的栓头39位于阀35外侧。在栓头39和离心杯30的壁之间设置有环绕的密封圈32，其向外密封开口。栓头39借助沿保持螺母38的方向挤压的压缩弹簧37被拉到外侧的密封圈32上，并且使密封圈朝离心杯30的外壁挤压。由此，贯穿开口被紧紧地封闭。在离心杯30旋转时，向心力fz与压缩弹簧37的弹簧力相反地作用。在特定的转速的情况下，向心力fz足以释放供液体通过的开口，从而在离心杯30中离心的液体从离心杯30出来，并且可以溢出到设备的在此未详细示出的微流体网络中。
30.对于阀功能件35的这种操纵要达到的转速阈值由每个栓36和位于其上的锁紧螺母38的质量以及抵消它的压缩弹簧37的弹簧力确定。此外，锁紧螺母38相对于栓36的位置也起作用。如果栓36设有螺纹，那么锁紧螺母38在其位置方面可以以简单的方式改变，由此可以调节压缩弹簧37的预紧和进而其保持力。首先，生物兼容的材料适合作为阀结构35的各个部件的材料。例如，带有m4螺母的m4x12不锈钢内六角螺钉可以与硅酮o形圈（例如4x2毫米）和钢弹簧一起使用。这些示例性的尺寸适用于以下离心单元，在这些离心单元中，离心杯例如具有3-4cm的直径。对于尤其适用于商用的微流体设备并且优选具有约5至20mm、尤其是5至15mm、例如10mm的离心杯直径的较小的离心单元，用于阀功能件的部件的尺寸相应更小地选择。作为螺钉的备选方案，可以使用无螺纹的栓，并且作为螺母的备选方案，例如可以使用被放置和/或挤压的栓或卡环或自保持的夹紧环。
31.通过选择合适的部件和材料例如可以设计阀功能件，从而在10000转/分钟的转速的情况下，阀打开，并且可以出现液体溢出。作为离心杯的壁内的开口的直径，例如可以选择1mm。例如可以在离心杯的周边上使用三个分别1毫米的开口。对于不同的应用可能有利的是，将用于液体通过的开口保持为比较小的（必要时直径也小于1 mm），以便避免细胞溢出。如果应该利用离心单元从全血获得无细胞的血浆，那么这尤其可以是有利的。也可以通过相对小的开口实现的是，例如在以下应用情况中，细胞不会被不希望地离心掉，在这些应用情况中，在其他的血细胞、例如白细胞（其保留在离心杯中）被溶解并且例如其核酸应该被提取和进一步处理之前，首先选择性地溶解、离心并且丢弃全血中的红细胞。
32.然而，比较小的开口具有以下缺点：即使在高的转速的情况下，液体从离心杯向外的完全的溢出也可能需要一定的时间段、例如1-2分钟。这在以下情况中是不利的，在这些情况中，在该时间段期间，之前再悬浮的细胞物质又被离心到离心杯的内壁上。尤其针对由于其他的原因应该进行快速的液体溢出的情况，但也通常针对这些情况，相对大的开口对于液体溢出来说可能是有利的。例如可以设置的是，除了具有比较小的开口的所描述的可逆的阀功能件之外，附加地在离心杯中设置相对大的开口，开口仅自非常高的转速或仅自非常大地作用的向心力才不可逆地破裂，并且允许非常快速的液体溢出。
33.图5以示意性的截面图示出了具有可逆的阀功能件的离心杯40，该阀功能件通过在外部环绕的密封圈22实现，该密封圈与图3中的实施方式相比以依赖向心力的方式封闭离心杯40的壁内的开口。附加地，在离心杯40的壁中存在另外的、在直径中优选更大的开口，其在该实施例中由塞子45来封闭。备选地，这些开口例如可以利用胶带封闭。由塞子45或其他的封闭可能性封闭的相对大的开口在相应高的转速的情况下不可逆地破裂，并且非常快速地从离心杯40释放液体1。例如，对于从离心杯40获得被清洗的细胞的应用情况，利用该实施方式实现的是，在分离的细胞从离心杯40转移的极短的时间段期间，再悬浮的细胞不会再次粘附在离心杯40的内壁上，如在较长的离心分离中是这样的情况。阀功能件45例如通过胶带（其在外部、在阀功能件45的区域中粘贴到离心杯40上）的不可逆的破坏可以以如下方式实现，即从作用的向心力的一定的大小开始或从特定的转速阈值开始产生粘合力，并且不可逆地释放开口。封闭件例如也可以借助金属膜来设计，从而金属膜在所提到的转速阈值以上不可逆地撕裂。在另外的实施方式中，开口可以利用塞子、例如塑料或金属塞子来封闭，这些塞子从向心力的一定的高度开始，在超过转速阈值时飞出，并且突然释放开口。尤其通过这种不可逆的阀功能件与可逆的阀功能件的组合，为集成到微流体设备中的离心单元开辟了广泛的使用可能性。图3的可逆的阀功能件和不可逆的阀功能件45的图5所示的组合仅是一个示例，在其他的实施方式中例如可以设置的是，将图4的阀功能件35与不可逆的阀功能件组合。
34.通过调节所需的转速，并且必要时通过使用选择性的溶解和/或提取介质而有针对性地操纵依赖向心力的阀功能件，可以借助集成的离心单元执行在处理样品时特定的过程、例如特定的细胞的选择性的溶解和/或例如核酸的提取等。
35.集成有这种离心单元的微流体设备例如可以用于从全血中分离细胞物质并且获得产生的无细胞血浆。例如，然后可以从无细胞血浆隔离和分析包含在其中的循环的无细胞的肿瘤dna或其他的核酸。为了执行该处理，首先例如借助移液管将（全）血样品通过样品入口直接输入离心杯中。首先，在中等的离心转速的情况下，细胞物质（白细胞、红细胞、循环的肿瘤细胞等）在足够短的时间段内被离心到离心杯的内壁上。在此，离心杯的内壁中的粗糙度或纳米结构或有针对性地安置的凹陷部可以进一步支持细胞在壁上的粘附。然后，将离心转速提高到可预设的阈值以上，由此，以所描述的方式触发阀功能件，并且将无细胞血浆从离心杯抛出，并且可以将其耦合到微流体设备的流体网络中。
36.这种微流体设备的另外的应用示例是红细胞的分离和剩余的细胞的纯化和溶解以及从中获得的核酸的提取。在该实施例中，在将例如全血样品引入离心杯后，将对于红细胞溶解有选择性的介质（例如氯化铵溶液）以所需的量添加到离心杯中。该红细胞溶解介质导致红色的血细胞破裂。在足够长的等待时间后，离心过程以中等的转速开始，其中阀功能
件还保持关闭。白细胞和必要时循环的肿瘤细胞（ctc）沉积在离心杯的壁上，其中离心杯的内壁上的表面结构能够增强壁中的粘附。在足够长的离心持续时间后，转速提高，从而阀功能件打开，并且“上清的”液体（包括红细胞溶解物）从离心杯被抛出并且丢弃。随后，可以冲洗样品输入腔和/或离心杯一次或多次，并且例如可以去除红细胞残留物。在冲洗期间，细胞、尤其是白细胞保持粘附在离心杯的内壁表面上，从而通过冲洗步骤清洁离心杯的壁上的细胞物质，并且去除杂质。最后，将用于溶解细胞物质的溶解缓冲液添加在离心杯的壁上，并且由此释放核酸。在高的转速的情况下的最后的离心步骤中，具有包含的核酸的溶解介质从离心杯转移到样品输入腔中，并且被接管到微流体设备的流体网络中。所使用的介质可以根据需要被调温、尤其是加热或冷却，其中例如，可以通过加热的溶解介质促进细胞的溶解。
37.在另外的应用示例中，可以从全血样品中分离红细胞，并且可以将剩余的细胞耦合到微流体设备的流体网络中并且在那里进一步使用。例如，在将全血样品输入离心杯中后，在开始纯化时，首先将对于红细胞溶解有选择性的溶解介质（例如氯化铵溶液）以所需的量例如通过冲洗来定量给送到离心杯中。在后续的红细胞随后溶解之后，以中等的转速开始离心过程，其中白细胞和可能的循环的肿瘤细胞必要时通过离心杯的内壁表面上的结构化支持地沉淀在离心杯壁上。在足够长的离心持续时间后，转速提高，从而阀功能件打开，“上清的”液体从离心杯被抛出并且丢弃。然后，将样品输入腔和/或离心杯冲洗一次或多次，并且尤其是去除红细胞残留物。在此，样品的去除红细胞的剩余的细胞成分位于离心杯的内部中，并且可以通过可选的冲洗步骤进行清洗。最后，另外的介质以所需的量被引入离心杯中，以便分离位于离心杯的壁上的细胞。例如可以为此使用含有edta的介质。细胞与壁的分离可以通过留置（stehenlassen）进行，或可以例如通过离心杯的缓慢的旋转，利用转动方向的周期性的改变来支持。在此，转动速度适宜地被选择为很低，从而向心力在细胞沉降方面不起作用，但液柱仍然保持整个离心杯内壁被覆盖，其中同时在离心杯中形成瞬时流动。优选地，由转动方向的改变触发的湍流简化了细胞从离心杯内壁的脱离，并且因此简化了细胞到液体中的转移。在优选突然开始的高的转速的情况下的最后的离心步骤中，介质内的分离的细胞通过打开的阀被抛出到样品输入腔中，并且转移到微流体设备的通道系统中。在此可以设置的是，在材料进入实际的通道系统之前，通过微流体设备的通道的相应的切换首先收集样品材料。即使在该应用示例中，也可以通过预热或预冷来调节所使用的介质的温度，以便支持这些过程。
38.集成的离心单元的在此根据全血样品阐述的应用示例也可以转移到其他的样品液体中，其中集成到微流体设备中的离心单元原则上可以用于所有以有意义的方式包括离心步骤的微流体过程。