DE102004050466A1

DE102004050466A1 - Vorrichtung zum Pipettieren

Info

Publication number: DE102004050466A1
Application number: DE102004050466A
Authority: DE
Inventors: Robert Dr. Hecht
Original assignee: Olympus Diagnostica Lab Automation GmbH
Current assignee: Beckman Coulter Inc
Priority date: 2004-10-16
Filing date: 2004-10-16
Publication date: 2006-04-20
Also published as: CN101076406A; WO2006040040A8; JP2008517255A; US20080089811A1; US20100096405A1; EP1799349A1; CN101076406B; WO2006040040A1

Abstract

Eine Vorrichtung zum Pipettieren, mit einer eine Ausbringöffnung (10) aufweisenden, druckbeaufschlagbaren Pipette (8), ist dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbringöffnung (10) an einem Endstück (16) der Pipette (8) vorgesehen ist, das an eine Kupplungsöffnung (19) eines Hauptteiles (15) der Pipette (8) kuppelbar ist, wobei die Kupplungsöffnung (19) größer ist als die Ausbringöffnung (10).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Vorrichtungen zum Pipettieren mittels einer Pipette werden häufig in sehr fein dosierender Ausführung benötigt, wobei die Ausbringöffnung der Pipette sehr eng sein muss. Solche Vorrichtungen werden benötigt zum Beispiel, um sehr kleine Flüssigkeitsmengen freifallend in ein Reagenzglas zu pipettieren oder beispielsweise auch zum Aufbringen sehr kleiner Flüssigkeitsmengen auf Trägerplatten zur Durchführung chemischer, insbesondere biochemischer Reaktionen oder beispielsweise zu Mikroskopierzwecken.

Ein weiteres Beispiel sind Auftragvorrichtungen für Impflösungen auf Nährböden. Diese dienen zum Nachweis von in der Impflösung vorhandenen Keimen, wie z.B. Bakterien oder Pilzen, durch Vermehrung mittels Inkubation. Dazu muß die Impflösung in definierter Auftragstärke auf die Oberfläche eines Nährbodens, üblicherweise in einer Petrischale, aufgebracht werden. Die Ausbringöffnung der zum Auftragen verwendeten Pipette muß dazu sehr eng sein.

Gattungsgemäße Vorrichtungen weisen eine einteilige Pipette auf. Sie werden in üblicher Weise durch Ansaugen befüllt, was durch die enge Ausbringöffnung sehr viel Zeit benötigt. Dies ist störend insbesondere bei Reihenuntersuchungen, bei denen Pipetten sehr schnell gefüllt werden sollen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine gattungsgemäße Vorrichtung mit höherer Arbeitsgeschwindigkeit auszubilden.

Dies wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 sowie mit dem Verfahren nach Anspruch 5 gelöst.

Erfindungsgemäß ist ein Endstück der Pipette mit der Ausbringöffnung an eine Kupplungsöffnung eines Hauptteiles der Pipette ankuppelbar. Im angekuppelten Zustand ist die Pipette in üblicher Weise zum Aufbringen von Flüssigkeit verwendbar. Im abgekuppelten Zustand kann das Hauptteil der Pipette durch die sehr viel größere Kupplungsöffnung sehr schnell durch das übliche Ansaugen befüllt werden. Es läßt sich dadurch ein erheblich größeres Arbeitstempo erreichen, insbesondere bei Massenuntersuchungen.

Die Kupplung kann auf weitgehend beliebige Weise, beispielsweise als Schraubkupplung oder dergleichen, ausgebildet sein. Vorteilhaft sind jedoch die Merkmale des Anspruches 2 vorgesehen. Konussteckkupplungen bilden eine auf diesem technischen Gebiet weitgehend übliche einfache und präzise Kupplung.

Das Endstück der Pipette kann in bekannter Weise starr ausgebildet sein. Vorteilhaft ist es jedoch nach Anspruch 3 langgestreckt und biegeflexibel ausgebildet. Dadurch kann es der Oberfläche eines Nährbodens berührend angelegt werden, wobei seine Flexibilität Beschädigungen und Abstandsänderungen ausgleicht. Dies ist insbesondere von Vorteil bei Vorrichtungen, bei denen zum linienweisen Auftragen die Pipette gegenüber der Oberfläche eines Nährbodens relativ bewegt wird. Es ergibt sich eine höhere Auftragpräzision und eine geringere Beschädigungsgefahr für die Oberfläche des Nährbodens.

Ein biegeflexibles Endstück kann z.B. in für Pipetten üblicher Weise konisch spitz zulaufend ausgebildet sein, ist vorzugsweise jedoch gemäß Anspruch 4 ausgebildet. Die Verwendung eines Schlauchstückes als Endstück ermöglicht eine besonders einfache Konstruktion, bei der durch Wahl des Schlauchstückes die Elastizitätseigenschaften und die Größe der Ausbringöffnung präzise wählbar sind.

Das Verfahren nach Anspruch 5 beschreibt die vorteilhafte Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

In den Zeichnungen ist die Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt.
Es zeigen
1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit Nährboden und Pipette;
2 einen Schnitt nach Linie 2-2 in 1;
3 eine Seitenansicht eines Racks mit Pipettenhauptteilen vor deren Entnahme;
4 die Seitenansicht eines entnommenen Pipettenhauptteiles bei seiner Befüllung;
5 die Seitenansicht eines Racks mit Pipettenendstücken und
6 die Seitenansicht einer komplett gehaltenen Pipette.
Die 1 und 2 zeigen eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Auftragung einer Impflösung auf die Oberfläche 2 eines Nährbodens 1, der auf dem Boden 3a einer Petrischale 3 angeordnet ist, welche aus ihrem Boden 3a und einem umlaufenden Rand 3b gebildet ist. Üblicherweise gehört zu einer solchen Petrischale 3 noch ein Deckel, der zum keimdichten Verschluß während der nachfolgenden Inkubation dient.
Die Petrischale 3 steht mit ihrem Boden 3a auf einem Drehteller 4 eines im Übrigen nicht dargestellten Antriebssystemes, mit dem die Petrischale 3 und der Nährboden 1 um eine lotrechte Achse 5 in Richtung des Pfeiles 6 antreibbar sind.
Auf die Oberfläche 2 des Nährbodens 1 soll Impflösung 7 aufgebracht werden, die in einer Pipette 8 bereitgehalten wird. Die Pipette 8 wird von ihrem einen Ende her über einen Anschlußschlauch 9 z.B. mit Luft druckbeaufschlagt und bringt an ihrem anderen Ende durch eine enge Ausbringöffnung 10 die Impflösung 7 in einer Linie 11 aus, die sich auf die Oberfläche 2 des Nährbodens 1 legt.
Die Pipette 8 wird dabei von einem Haltearm 12 gehalten, der von einer nicht dargestellten Antriebsrichtung derart bewegt und eingestellt wird, daß er die Pipette 8 in definierter Höhenlage über der Oberfläche 2 des Nährbodens 1 hält und während der Umdrehung des Nährbodens 1 die Ausbringöffnung 10 in Richtung des Pfeiles 13 radial nach außen bewegt. Die auf der Oberfläche 2 des Nährbodens 1 aufgebrachte Linie 11 von Impflösung bildet sich daher, wie l zeigt, als Spirallinie aus.
Der Anschlußschlauch 9 ist an eine nicht dargestellte Druckerzeugungseinrichtung angeschlossen, die für die Druckbeaufschlagung der Pipette zum Ausstoßen der Impflösung 7 sorgt. Der Ausstoß kann dabei variabel geregelt werden, z.B. so, daß die Linie 11 von einem Ende zum anderen Ende hin mit immer geringerem Auftrag ausgebildet wird, um die aufgebrachte Konzentration an Keimen zu verdünnen.
Anstelle der in 1 dargestellten Ausbildung der Vorrichtung mit Drehantrieb für den Nährboden 1 und Linearvorschub für die Pipette 8 kann beispielsweise auch die Pipette 8 spiralförmig über den stillstehenden Nährboden 1 bewegt werden, oder es können durch entsprechende Antriebsausbildung andere Formen für die Linie 11, z.B. mehrere parallele gerade Linien, gewählt werden.
Die Pipette 8 weist einen Halter 14 auf, an dem der Haltearm 12 und der Anschlußschlauch 9 angreifen. Dieser Halter 14 kann auch als Pumpeinrichtung zur Druckbeaufschlagung der Pipette 8 ausgebildet sein, wobei dann anstelle des Anschlußschlauches 9 elektrische Steuerleitungen zur Steuerung des Pumpvorganges vorgesehen wären.
Die in den 1 und 2 dargestellte Pipette 8 besteht im wesentlichen aus einem Hauptteil 15, das mit seinem größeren Innenvolumen die gesamte aufzubringende Menge an Impflösung 7 aufnehmen kann. Im Ausführungsbeispiel ist das Hauptteil 15 über eine Konussteckkupplung üblicher Bauart mit dem Halter 14 kuppelbar.
An dem dem Halter 14 gegenüberliegenden Ende ist das Hauptteil 15 über eine ebenfalls in üblicher Weise ausgebildete Konussteckkupplung mit einem Endstück 16 verbunden, welches aus einem Kupplungsstück 17 und einem Schlauch 18 besteht.
Mit dem Kupplungsstück 17 ist das Endstück an das Hauptteil 15 ankuppelbar, wobei dort das Hauptteil 15 eine Kupplungsöffnung 19 aufweist, die wesentlich größer ist als die sehr enge Ausbringöffnung 10 am Ende des Endstückes 16.
In alternativer, nicht dargestellter Bauweise kann das Endstück 16 der Pipette 8 auch in üblicher konisch spitzer Form ausgebildet sein, soll dabei jedoch biegeflexibel sein, was beispielsweise durch geeignete Materialstärke oder Materialauswahl erreichbar wäre. Das Endstück kann auch einstückig mit dem Hauptteil 15 ausgebildet sein.
Durch die biegeflexible Ausbildung des Endstückes 16, die im dargestellten Ausführungsbeispiel durch das dünne Schlauchstück 18 erreicht wird, kann, wie 2 zeigt, bei entsprechender Höhensteuerung mit dem Haltearm 12 die Pipette 8 in die in 2 dargestellte Lage gebracht werden. Dabei legt sich das Schlauchstück 18 im Bogen federnd der Oberfläche 2 des Nährbodens 1 an, so daß der Endbereich des Schlauchstückes 18 parallel zur Oberfläche des Nährbodens 1 liegt.
Wie 2 zeigt, ergibt sich daraus eine hochdefinierte Lage der Ausbringöffnung 10 gegenüber der Oberfläche des Nährbodens 1. Treten während des Antriebes Höhenabweichungen auf, die beispielsweise durch ungenaue Bewegung des Haltearmes 12 entstehen können oder z.B. durch unterschiedliche Dicke des Nährbodens 1, so werden diese Höhenabweichungen in der Biegung des elastischen Schlauchstückes 18 federnd abgefangen, ohne daß sich dabei die Lage der Ausbringöffnung 10 gegenüber der Oberfläche des Nährbodens 1 verändert.
Auch bei hoher Fahrgeschwindigkeit der Pipette 8 über der Oberfläche des Nährbodens 1 kommt es bei der dargestellten Konstruktion nicht zu Abweichungen der Aufbringung und auch nicht zu Verletzungen der empfindlichen Oberfläche des Nährbodens 1.
In der dargestellten Ausführungsform ist das Endstück 16 vom Hauptteil 15 der Pipette 8 abnehmbar, und zwar im dargestellten Ausführungsbeispiel mit einer Konuskupplung, an deren Stelle auch andere Kupplungsarten möglich sind.
Für Reihentests, bei denen sehr viele Impflösungen auf sehr viele Nährböden aufzutragen sind, kann daher ein in 3 dargestelltes Rack 20 verwendet werden, in dem mehrere leere Hauptteile 15 aufgestellt sind. Der Halter 14 der Pipette 18 kann mit dem Haltearm 12 in Position über das jeweils nächste Hauptteil 15 auf dem Rack 20 gebracht und nach Absenken mit diesem verkuppelt werden.
Anschließend kann durch entsprechende Bewegung des Haltearmes 12 der Halter 14 mit daran gekuppeltem, noch leerem, Hauptteil 15, wie in 4 dargestellt, über ein Probegefäß 21 mit der nächsten zu verarbeitenden Impflösung 7 gebracht und abgesenkt werden, bis die Kupplungsöffnung 19 des Hauptteiles 15 eintaucht. Durch entsprechende Unterdruckbeaufschlagung über den Anschlußschlauch 9 wird das Hauptteil 15 befüllt.
Im nächsten Schritt gemäß 5 wird das befüllte Hauptteil 15 durch entsprechende Bewegung des Haltearmes 12 über ein Rack 22 mit darin bevorrateten Endstücken 16 gebracht und verkuppelt. Nach Wiederanheben des Haltearmes 12 befindet sich die komplett zusammengesteckte und befüllte Pipette 8 in Stellung gemäß 6 und kann nun durch entsprechende Höhen- und Winkelsteuerung über einer Petrischale 3 mit Nährboden 1 in Arbeitsstellung gemäß 1 und 2 gebracht werden.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Pipette 8 in einer in den 1 und 2 beschriebenen Vorrichtung zum Auftragen einer Impflösung auf die Oberfläche 2 eines Nährbodens 1 eingesetzt. Die in 6 dargestellte Pipette 8 kann jedoch auch zu anderen Zwecken verwendet werden.
Sie kann beispielsweise zum Pipettieren sehr kleiner Flüssigkeitsmengen in Reagenzgefäße, z.B. in Mikrotiterplatten, verwendet werden. Sie kann ferner verwendet werden, um kleine Flüssigkeitsmengen auf Trägerplatten aufzubringen, z.B. sogenannte Spots für anschließende biochemische Reaktionen. Außerdem kann sie verwendet werden, um beispielsweise kleine Flüssigkeitsmengen zu Mikroskopierzwecken auf Objektträger aufzubringen. Auch weitere Anwendungszwecke sind möglich, bei denen sehr kleine Flüssigkeitsmengen zu pipettieren sind und hohe Arbeitsgeschwindigkeiten gefordert werden.
Bei allen solchen Anwendungsfällen ist es nicht erforderlich, daß die Pipettenspitze, wie in den Figuren dargestellt, mit einem langen dünnen Endstück 16 versehen ist. Die Pipettenspitze kann auch kurz sein, sofern nur die Austragöffnung 10 sehr eng ist.

Claims

Vorrichtung zum Pipettieren, mit einer eine Ausbringöffnung (10) aufweisenden, druckbeaufschlagbaren Pipette (8), dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbringöffnung (10) an einem Endstück (16) der Pipette (8) vorgesehen ist, das an eine Kupplungsöffnung (19) eines Haupteiles (15) der Pipette (8) kuppelbar ist, wobei die Kupplungsöffnung (19) größer ist als die Ausbringöffnung (10).
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung als Konussteckkupplung (17) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Endstück (16) langgestreckt biegeflexibel mit der Ausbringöffnung (10) an einem Ende und der Kupplung (17) am anderen Ende ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Endstück (16) einen Kupplungsbereich (17) aufweist, an dem ein Schlauchstück (18) befestigt ist, das an seinem freien Ende die Ausbringöffnung (10) aufweist.
Verfahren zum Pipettieren mit einer Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das leere Hauptteil (15) durch Ansaugen durch die Kupplungsöffnung (19) gefüllt wird, daß dann das Endstück (16) angekuppelt wird und dann die Pipette (8) mit der Ausbringöffnung (10) in Arbeitsstellung auf einen Nährboden (1) gebracht und durch Druckbeaufschlagung der Pipette (8) entleert wird.