DE102006043656B4

DE102006043656B4 - Begasungsvorrichtung und- System

Info

Publication number: DE102006043656B4
Application number: DE102006043656.3A
Authority: DE
Inventors: Tobias Krebs
Original assignee: PIETER VAN WEENEN and CO GmbH House of Innovation
Current assignee: PIETER VAN WEENEN and CO GmbH House of Innovation
Priority date: 2006-09-18
Filing date: 2006-09-18
Publication date: 2023-08-10
Anticipated expiration: 2026-09-19
Also published as: DE102006043656A1

Abstract

Begasungsvorrichtung, mit:- einem einstückigen Probenaufnahmenblock (8), der wenigstens zwei darin ausgebildete Probenaufnahmen (26) und eine darin ausgebildete Fluidversorgungseinrichtung für die wenigstens zwei Probenaufnahmen (26) aufweist, und- einem Begasungskopf (12) zur Zufuhr von Begasungsmedium, der mit dem Probenaufnahmenblock (8) verbunden ist, für jede der wenigstens zwei Probenaufnahmen (26) einen Begasungsmediumauslass (74) aufweist und eine darin ausgebildete Einrichtung zur Begasungsmediumführung zu den Begasungsmediumauslässen (74) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass- wenigstens einer Probenaufnahme (26) eine individuelle Niveauanzeige zugeordnet ist, die eine in einer Außenseite des Probenaufnahmeblocks (8) vorgesehene und über Durchgangsöffnungen (40; 44) mit der entsprechenden Probenaufnahme (26) in Fluidverbindung stehende Kontrollkammer (54) aufweist, die zur optischen Kontrolle durch einen Benutzer durchsichtig abgedeckt ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen die Begasung von Proben und insbesondere eine Begasungsvorrichtung sowie ein wenigstens eine solche umfassendes System.
Hintergrund der Erfindung
Zur Untersuchung von Proben ist es bekannt, diese mit Medium zu begasen. Dies wird beispielsweise bei Zellkulturen verwendet, um deren Eigenschaften bei Exposition gegenüber einer oder mehreren gasförmigen Stoffen zu analysieren.
Die bei Begasung üblicherweise verwendeten Vorrichtungen umfassen Behälter, in denen zu untersuchende Proben angeordnet werden. Den Probenbehältern kann zur Begasung der Proben vorgesehenes Medium zugeführt werden. Das in die Probenbehälter eingebrachte Begasungsmedium tritt in Kontakt mit der jeweilige Probe.
Bekannte Ansätze verwenden komplexe, ortsfeste Anordnungen mit zum Teil zahlreichen empfindlichen beispielsweise aus Glas hergestellten Komponenten. Die Herstellung und Änderungen solcher Anordnungen sind zeit-, kosten- und personalintensiv.
Anordnungen, die beispielsweise Begasungen von Proben im großen Maßstab und nach industriellen Qualitäts- und Kostenkriterien erlauben, fehlen.
Stand der Technik
Die DE 100 14 057 A1 offenbart eine Expositionsvorrichtung, bei der in einer Kultureinheit mehrere Kulturgefäße angeordnet sind. In den Kulturgefäßen können zu untersuchende Kulturen angeordnet werden. Den Kulturgefäßen kann Nährflüssigkeit zugeführt werden, wobei das Niveau der Nährflüssigkeit innerhalb der Kulturgefäße unter Verwendung von Sensoren und einer Steuer/Regelungseinheit geregelt wird.
Die DE 195 26 533 A1 offenbart eine Expositionsvorrichtung, bei der in Kammern angeordneten Zellkulturen über Zu- oder Abführungen Nährmedium zu- bzw. abgeführt werden kann.
Die DE 102 21 565 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Kultivieren von Partikeln, bei der in Vertiefungen angeordneten Proben über individuelle Zuführeinrichtungen Nährmedium zugeführt werden kann. Die Menge an benötigtem Nährmedium kann über eine geeignete Steuereinrichtung gesteuert werden. Über jeder Vertiefung zugeordnete individuelle Abführeinrichtungen kann Nährmedium entfernt werden. Ein gewünschtes Soll-Niveau von Nährmedium in den Vertiefungen wird dadurch beibehalten, dass die Abführeinrichtung soweit in die Vertiefungen hineinragen, dass das Soll-Niveau eingehalten wird.
Die DE 102 11 324 A1 offenbart eine Expositionsvorrichtung, bei der in Kulturbehältern zur Aufnahme von zu untersuchenden Kulturen Flüssigkeit zum Temperieren enthalten ist. Für die zur Temperatursteuerung verwendete Flüssigkeit ist jeweils ein Flüssigkeitseinlass und ein Flüssigkeitsablass vorhanden.
Die DE 100 46 175 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Züchten und/oder Behandeln von Zellen, bei der einzelnen Zellkulturräumen über jeweils zugeordnete Zulaufanschlüsse und Ablaufanschlüsse Nährmedium zu- bzw. abgeführt werden kann.
Die DE 198 10 499 A1 offenbart eine Mikrotiterplatte, bei der Probenkammern über jeweils zugeordnete individuelle Zuleitungskanäle Medium zugeführt werden kann.
Die US 6,855,541 B2 offenbart eine Anordnung zur Herstellung eines integrierten Biomolekülsensors, bei der einzelnen Probenaufnahmen über jeweils individuell zugeordnete optische Fasern Licht zugeführt werden kann.
Die DE 298 07 871 U1 offenbart einen transportablen Oxygenator, der einen für mehrere Probenaufnahmen zusammen verwendbaren Deckel umfasst.
Die DE 196 19 114 A1 offenbart ein Zuchtgefäß für Kulturen, insbesondere für Pflanzen- und Gewebekulturen, welches einen transparenten Behälter mit einem abnehmbaren Deckel, ein seitlich angebrachtes Rohr, das einen abnehmbaren Deckel aufweist und über mindestens eine Öffnung mit dem unteren Bereich des Behälters kommuniziert, und einen durchlässigen Träger für die Kulturen aufweist.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Lösungen bereitzustellen, die kompakt und variabel aufgebaute Anordnungen zur Begasung von Proben ermöglichen.
Kurzbeschreibung der Erfindung
Zur Lösung der obigen Aufgabe stellt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung sowie ein System gemäß den unabhängigen Ansprüchen bereit.
Insbesondere stellt die vorliegende Erfindung eine Begasungsvorrichtung mit einem einstückigen Probenaufnahmenblock und einem Begasungskopf bereit.
Der Probenaufnahmeblock weist wenigstens zwei darin ausgebildete, baueinheitlich integrierte Probenaufnahmen und zur Versorgung derselben mit Fluid eine ebenfalls darin ausgebildete, baueinheitlich integrierte Fluidversorgungseinrichtung auf.
Der Begasungskopf ist vorgesehen, um Begasungsmedium den Probenaufnahmen zuzuführen und ist unter Anderem hierfür mit dem Probenaufnahmenblock verbindbar. Der Begasungskopf weist für jede Probenaufnahme einen Auslass für Begasungsmedium und eine im Begasungskopf baueinheitlich integrierte, darin ausgebildete Einrichtung auf, um Begasungsmedium zu den Begasungsmediumauslässen zu führen. Die Begasungsmediumführung kann beispielsweise einen oder mehrere Kanäle, Leitungen oder andere Komponenten umfassen, mit denen Begasungsmedium befördert werden kann.
Ferner weist die Begasungsvorrichtung eine individuelle Niveauanzeige auf, die wenigstens einer Probenaufnahme zugeordnet ist. Die Niveauanzeige weist eine in einer Außenseite des Probenaufnahmeblocks vorgesehene und über Durchgangsöffnungen mit der entsprechenden Probenaufnahme in Fluidverbindung stehende Kontrollkammer auf, die zur optischen Kontrolle durch einen Benutzer durchsichtig abgedeckt ist.
Individuelle Niveaumesseinrichtungen können einzelne, mehrere Sensoren, Detektoren und dergleichen umfassen, die elektrisch, elektronisch, optisch und/oder akustisch Fluidniveaus erfassen können.
Insbesondere ist es vorgesehen, die Kontrollkammern und deren Fluidverbindung(en) zu entsprechenden Probenaufnahmen so zu gestalten, dass ein in der Kontrollkammer vorhandenes Fluidniveau Aussagen über das Fluidniveau in der zugeordneten Probeaufnahme erlaubt oder dieses wiedergibt.
Zur optischen Kontrolle durch einen Benutzer können die Kontrollkammern jeweils einzeln, zu mehreren oder gemeinsam durchsichtig abgedeckt sein.
Die Versorgungseinrichtung kann zur gemeinsamen Versorgung aller Probenaufnahmen mit Fluid oder zur separaten, individuellen Fluidversorgung für eine oder mehrere Probenaufnahmen ausgeführt sein.
Die Einrichtung, um Begasungsmedium zu den Begasungsmediumauslässen zu führen, kann eine gemeinsame Zufuhr für alle Begasungsmediumauslässe bereitstellen.
Alternativ können durch entsprechende Ausführungen der Einrichtung zur Begasungsmediumführung einzelne oder mehrere Begasungsmediumauslässe separat mit Begasungsmedium versorgt werden.
Zur zentralen, gemeinsamen Versorgung der Probenaufnahmen mit Fluid kann ein zentraler Fluidkanal in dem Probenaufnahmenblock vorhanden sein. Der zentrale Fluidkanal steht mit jeder Probenaufnahme und Fluidverbindung, beispielsweise über eine im Boden der Probenaufnahmen ausgebildeten Öffnungen. Um dem zentralen Fluidkanal Fluid zuzuführen, kann ein Fluidanschluss an einer Stirnseite oder einer Längsseite des Probenaufnahmenblocks vorgesehen sein.
Das andere Ende des zentralen Fluidkanals kann geschlossen oder mit einem weiteren Fluidanschluss verbunden sein, der an einer Stirnseite oder einer Längsseite des Probenaufnahmeblocks angeordnet sein kann.
Der bzw. die Fluidanschlüsse können zur Zufuhr und/oder Abfuhr von Fluid dienen.
Um einzelne, mehrere oder alle Probenaufnahmen individuell gesteuert mit Fluid zu versorgen, kann für entsprechende Probenaufnahmen jeweils ein steuerbares Schließglied verwendet werden, das mit dem zentralen Fluidkanal verbunden ist und Fluidzufuhr und/oder -abfuhr von bzw. zu diesem steuern kann.
Zur separaten Fluidversorgung einzelner, mehrerer oder aller Probenaufnahmen kann für jede dafür vorgesehene Probenaufnahme wenigstens ein separater Fluidkanal im Probenaufnahmenblock ausgebildet sein, der beispielsweise über eine Öffnung im Boden einer Probenaufnahme mit dieser verbunden ist. Fluidanschlüsse zur Zufuhr und/oder -abfuhr von Fluid, die mit separaten Fluidkanälen verbunden sind, können an Längsseiten des Probenaufnahmenblocks angeordnet sein.
Zur gemeinsamen, zentralen Führung von Begasungsmedium zu Begasungsmediumauslässen kann ein sich durch den Begasungskopf erstreckender, zentraler Begasungsmediumkanal vorhanden sein.
Der zentrale Begasungsmediumkanal kann sich zwischen einem Einlassanschluss zur Zufuhr von Begasungsmedium und einem Auslassanschluss erstrecken, über den Begasungsmedium entfernt werden kann.
Zur individuellen, separaten Steuerung von einzelnen, mehreren oder allen Begasungsmediumauslässen zur Verfügung stehendem Begasungsmedium können die entsprechenden Begasungsmediumauslässe über ein steuerbares Schließglied mit dem zentralen Begasungsmediumkanal verbindbar sein.
Individuelle Versorgung von Begasungsmediumauslässen mit Begasungsmedium kann auch über separat ausgeführte Kanäle erreicht werden, die den entsprechenden Begasungsmediumauslässen einzeln Begasungsmedium zuführen.
Der Begasungskopf kann für jeden einzelnen Begasungsmediumauslass eine separate Unterdruckkammer aufweisen. Ferner ist es vorgesehen, für mehrere oder alle Begasungsmediumauslässe eine gemeinsame Unterdruckkammer zu verwenden.
Die Unterdruckkammern stehen, im zusammengebauten Zustand, jeweils über wenigstens eine Ansaugöffnung mit einer entsprechenden Probenaufnahme in Verbindung.
Die Begasungsmediumauslässe können Auslassenden aufweisen, die beispielsweise hohlzylindrisch sind, kegelstumpfförmige Innenräume begrenzen, mehrere im Querschnitt jeweils mehreckige, vorzugsweise sechseckige Auslasskanäle umfassen und/oder mehrere im Querschnitt jeweils kreisförmige Auslasskanäle umfassen.
In Bereichen, in denen einzelnen, mehreren oder allen Begasungsmediumauslässen Begasungsmedium zugeführt wird, kann ein oder mehrere Fotometer angeordnet sein.
Der Probenaufnahmenblock kann einen thermisch leitenden Bodenbereich aufweisen, der ferner so gestaltet sein kann, dass er eine form- und/oder kraftschlüssige Wirkverbindung mit einer Basis ermöglicht.
Der Probenaufnahmeblock und der Vergasungskopf können lösbar und beispielsweise mittels eines Klemmmechanismus miteinander verbindbar sein.
Der Klemmmechanismus kann einen oder mehrere Hebel umfassen, mit dem bzw. denen der Probenaufnahmeblock und der Begasungskopf aneinander gesichert werden können. Der oder die Hebel können drehbar an dem Probenaufnahmenblock angeordnet sein.
Des weiteren stellt die vorliegende Erfindung insbesondere ein Begasungssystem bereit, das wenigstens eine erfindungsgemäße Begasungsvorrichtung und eine Basis umfasst.
Die Basis kann eine Aufnahme aufweisen, in der ein Bodenbereich eines Probenaufnahmeblocks angeordnet werden kann.
Zur Wärmesteuerung der wenigstens einen Begasungsvorrichtung kann die Basis eine Wärmeabgabeeinrichtung umfassen, die beispielsweise unter Verwendung erwärmten Fluids und/oder elektrisch erwärmbarer Komponenten Wärme abgibt.
Weitere Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert und in der folgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsformen angegeben.
Figurenliste
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert, die zeigen:

1 eine schematische perspektivische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Begasungssystems mit einer Begasungsvorrichtung,
2 eine schematische perspektivische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Begasungsvorrichtung,
3 eine schematische Querschnittdarstellung der Ausführungsform von 2,
4 eine weitere schematische perspektivische Darstellung Ausführungsform von 2,
5 eine schematische perspektivische Darstellung der Ausführungsform von 2 mit entferntem erfindungsgemäßen Begasungskopf,
6 eine weitere schematische perspektivische Darstellung der Ausführungsform von 2 mit entferntem erfindungsgemäßen Begasungskopf,
7 eine schematische Querschnittdarstellung der Ausführungsform von 2 mit abgehobenem erfindungsgemäßen Begasungskopf,
8 eine perspektivische Schnittansicht der Ausführungsformen von 2,
9 eine schematische perspektivische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Probenaufnahmenblocks,
10 eine schematische perspektivische Darstellung einer Ausführungsform eines Begasungskopfs von oben,
11 eine schematische perspektivische Darstellung der Ausführungsform von 9 von unten,
12 eine weitere schematische perspektivische Darstellung der Ausführungsform von 10 von unten,
13 eine schematische perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Basis,
14A, B schematische perspektivische Darstellungen eines erfindungsgemäßen Wärmehuts,
15 eine schematische perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Begasungssystems mit einer Begasungsvorrichtung,
16 eine schematische perspektivische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Begasungssystems mit zwei Begasungsvorrichtungen,
17 eine schematische Rückansicht der Ausführungsform von 16,
18 eine schematische Teilrückansicht der Ausführungsform von 16 mit abgehobenen Begasungsköpfen,
18 eine schematische Teilrückansicht der Ausführungsform von 16 teilweise geschnitten,
20 eine schematische Teilquerschnittsansicht der Ausführungsform von 16,
21 eine weitere schematische Teilquerschnittsansicht der Ausführungsform von 16,
22 eine schematische Teilschnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Begasungsblocks,
23 eine schematische perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Begasungsblocks,
24 eine schematische perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Begasungsvorrichtung,
25 eine schematische perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Begasungsvorrichtung,
26 eine schematische perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Begasungsblocks,
27 eine schematische perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Begasungsvorrichtung,
28 eine schematische perspektivische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Begasungsmediumauslasses,
29 eine schematische perspektivische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Begasungsmediumauslasses, und
30 eine schematische Darstellung eines vorgesehenen Probenbehälters.

Für gleiche oder vergleichbare Komponenten sind unabhängig von den jeweiligen Ausführungsformen gleiche Bezugszeichen und gleiche Bezeichnungen verwendet.
Bezugszeichen sind nicht in allen Figuren wiederholt.
Dichtelemente, Dichtungen etc, sind in den Figuren mit „D“ angegeben.
Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
Bezugnehmend auf 1 bis 13 sind bevorzugte Ausführungsformen eines Begasungssystems und bevorzugte Ausführungsformen von damit verwendbaren bzw. davon umfassten Komponenten beschrieben.
Das im Ganzen mit 2 bezeichnete Begasungssystem umfasst eine Basis 4, die auf einer Fläche 6 (z. B. Tischoberfläche, Grundplatte etc.) angeordnet ist. Auf der Basis 4 ist ein Probenaufnahmenblock 8 angeordnet, der mittels zweier am Probenaufnahmenblock 8 schwenkbar angeordneten Hebeln 10 mit einem Begasungskopf 12 lösbar verbunden ist. Ferner ist eine Steuerung 14 vorgesehen.
Der Probenaufnahmenblock 8 und der Begasungskopf 12 bilden - zusammen mit weiteren Komponenten - eine Begasungsvorrichtung.
Der Probenaufnahmenblock 8 weist einen sich durch diesen erstreckenden zentralen Fluidkanal 16 auf. Darstellungsgemäß ist der Fluidkanal 16 an einem Ende 18 verschlossen, beispielsweise mittels eines Bildstopfens 20. An dem gegenüberliegenden Ende 22 ist der Fluidkanal 16 mit einem Fluidanschluss 24 verbunden. Über den Fluidanschluss 24 kann dem Fluidkanal 16 Fluid zugeführt und von diesem entfernt werden.
Alternativ kann das Ende 18 des Fluidkanals 16 offen und mit einem weiteren Fluidanschluss (nicht gezeigt) verbunden sein. Diese Ausführung ermöglicht es, Fluid durch den Fluidkanal 16 (in beide Richtungen) zu befördern.
Das Ende 22 des Fluidkanals 16 kann bei einer weiteren Ausführung zu einer Längsseite des Probenaufnahmenblocks 8 geführt sein, an der auch der Fluidanschluss 24 angeordnet ist. Auch das Ende 18 des Fluidkanals 16 kann zu einer Längsseite des Probenaufnahmenblocks 8 geführt sein, wo gegebenenfalls der weitere Fluidanschluss (nicht gezeigt) angeordnet sein kann.
Der Probenaufnahmenblock 8 umfasst Probenaufnahmen 26. Die dargestellten Ausführungsformen umfassen sechs Probenaufnahmen 26. Es können jedoch zwei, drei, vier, ... Probenaufnahmen 26 verwendet werden. Die Probenaufnahmen 26 sind in den einstückigen Probenaufnahmenblock 8 eingearbeitet, beispielsweise durch Bohren und/oder Drehen, und/oder werden bei der Herstellung des Probenaufnahmenblocks 8 ausgebildet. Letzteres kann beispielsweise durch Verwendung von entsprechenden Gieß-, Spritz- oder Gussformen erfolgen.
Die Probenaufnahmen 26 weisen an ihren Böden 28 jeweils eine Öffnung 30 auf. Die Öffnungen 30 stehen in Fluidverbindung mit dem zentralen Fluidkanal 16. Hierfür können, wie dargestellt, die Öffnungen 30 über ein Verbindungsstück 32 mit dem Fluidkanal 16 verbunden sein oder unmittelbar in diesen münden.
In Probenaufnahmen 26 können unmittelbar, d. h. insbesondere ohne Verwendung zusätzlicher in Probenaufnahmen einsetzbare Komponenten, Proben (z. B. biologisches Gewebe, Zellkulturen, Bakterienkulturen etc.) angeordnet werden. Proben können auch unter Verwendung von Probenbehältern in Probenaufnahmen 26 angeordnet werden. Beispiele für mögliche Probenbehälter umfassen sogenannte „Transwells“. Zur Anordnung von Probenbehältern können einzelne, mehrere oder alle Probenaufnahmen 26 mit einem Absatz 36 ausgebildet sein, an den sich beispielsweise ein Wulst oder Ring an einem Außenumfang eines Probenbehälters abstützen kann. Nähere Ausführungen hierzu finden sich unter Bezugnahme auf 30.
Zwischen den Probenaufnahmen 26 und einer Seitenfläche 38 des Probenaufnahmenblocks 8 erstrecken sich jeweils erste Durchgangsöffnungen 40. Die ersten Durchgangsöffnungen 40 münden in oberen Bereichen der Probenaufnahmen 26 in diese benachbart zu den jeweiligen darstellungsgemäß oberen Probenaufnahmenöffnungen 42.
Über zweite Durchgangsöffnungen 44 stehen die Probenaufnahmen 26 ebenfalls mit der Seitenfläche 38 in Fluidverbindung. Gemäß den gezeigten Ausführungen erstrecken sich diese Fluidverbindungen zwischen der Seitenfläche 38, den zweiten Durchgangsöffnungen 44, dem zentralen Fluidkanal 16 und den Öffnungen 30 und den darstellungsgemäß unteren Bereichen der Probenaufnahmen 26. Bei nicht gezeigten Ausführungsformen ist es vorgesehen, dass zweite Durchgangsöffnung 44 unmittelbar in Bodenbereiche von Probenaufnahmen 26 münden.
Bei nicht gezeigten Ausführungsformen sind an oder vor den Öffnungen 30 (oder weiter unten beschriebenen vergleichbaren Öffnungen) von einzelnen, mehreren oder allen Probenaufnahmen 26 Schließglieder angeordnet. Vorgesehene Schließglieder umfassen Klappen, Ventile etc. mit offenen und geschlossenen Stellungen und/oder zum graduellen Öffnen und Schließen. Dies gilt auch für im Weiteren genannte Schließglieder. Dies ermöglicht eine individuelle Steuerung der Zufuhr und Abfuhr von Fluid zu bzw. von einzelnen, mehreren oder allen Probenaufnahmen 26.
Die Seitenfläche 38 ist in einer Außenseite 46 des Probenaufnahmenblocks 8 ausgebildeten Ausnehmung 47 bereitgestellt. In der Ausnehmung 47 ist beispielsweise mittels Schrauben, Nieten, Klebverbindungen und dergleichen ein Abstandselement 48 an der Seitenfläche 38 befestigt. Das Abstandselement 48 weist Fenster 50, Aussparungen, Ausschnitte oder vergleichbare materialfreie Bereiche auf. Die Fenster 50 sind jeweils einer Probenaufnahme 26 so zugeordnet, dass die entsprechenden ersten und zweiten Durchgangsöffnungen 40 und 44 in den von den Fenstern 50 freigelassen Bereichen der Seitenfläche 38 enden.
Die Fenster 50 sind mit einer sich im Wesentlichen über das gesamte Abstandselement 48 erstreckende, durchsichtige Abdeckung 52 bedeckt. Alternativ können separate, über jedem Fenster 50 angeordnete Abdeckelemente verwendet werden.
Jedes Fenster 50 definiert zusammen mit der Abdeckung 52 und einem entsprechenden Bereich der Seitenfläche 38 eine Kontrollkammer 54, die über die jeweiligen ersten und zweiten Durchgangsöffnungen 40 und 44 mit der entsprechenden Probenaufnahme 26 in Fluidverbindung stehen. Abgesehen von den ersten und zweiten Durchgangsöffnungen 40 und 44 ist es vorgesehen, dass die Kontrollkammer 54 fluiddicht abgeschlossen sind; dies gilt insbesondere für die Anordnung des Abstandshalters 48 und der Abdeckung 52, bei denen beispielsweise kraftschlüssig und/oder formschlüssig Fluiddichtheit, auch unter Verwendung von Dichtkomponenten, kraftschlüssig und/oder formschlüssig erreicht werden kann.
Alternativ oder ergänzend können einzelnen, mehreren oder allen Probenaufnahmen 26 jeweils ein oder mehrere Messsensoren zugeordnet sein, mit denen aktuelle Fluidniveaus darin erfasst werden können. Die Messsensoren können an den Innenseiten von Probenaufnahmen 26 angebracht und/oder in diese integriert sein. Steuer- und Versorgungsverbindungen mit Messsensoren können drahtlos und/oder drahtgebunden sein.
Zur korrekt positionierten Anordnung des Begasungskopfes 12 an dem Probenaufnahmenblock 8 sind einzelne oder mehrere Führungen vorgesehen, die auch kodiert sein können. Die gezeigten Ausführungen umfassen sich von der Oberseite des Probenaufnahmenblocks 8 erstreckende Stifte 56, die beim Zusammenbau in Führungsöffnungen 58 im Begasungskopf 12 eingreifen.
Ist, wie beispielsweise in 4 gezeigt, der Begasungskopf 5 an dem Probenaufnahmenblock 8 angeordnet, können diese durch Verschwenken der Hebel 10 aus der in 4 gezeigten Stellung in die in 5 gezeigte Stellung aneinander gesichert werden. Zum Entfernen des Begasungskopf 12 werden die Hebel 10 in die in 4 gezeigte Stellung bewegt.
Die Hebel 10 können für deren Betätigung Griffe 60 aufweisen. Die Hebel 10 können Klemmelemente 62 umfassen, die bei der in 3 gezeigten Stellung mit Oberseiten (nicht bezeichnet) des Begasungskopfs 12 zusammenwirken und diesen an den Probenaufnahmenblock 8 drücken. Dies kann wenigstens dazu beitragen fluiddichte Verbindungsbereiche zwischen dem Begasungskopf 12 und dem Probenaufnahmenblock 8, insbesondere in Bereichen der Probenaufnahmen 26, zu erreichen.
Durch den Begasungskopf 12 erstreckt sich ein zentraler Begasungsmediumführungskanal 64. Ein Ende 66 des Begasungsmediumführungskanals 64 ist mit einem Einlassanschluss 68 verbunden. Das gegenüberliegende Ende 70 ist mit einem Auslassanschluss 72 verbunden. Der Einlassanschluss 68 ist zur Verbindung mit einer Quelle für Begasungsmedium vorgesehen, das dem Begasungsmediumführungskanal 64 zugeführt werden kann. Über den Auslassanschluss 72 kann nicht benötigtes und/oder überschüssiges Begasungsmedium entfernt werden.
Bei einer hier nicht gezeigten Ausführung kann das Ende 66 des Begasungsmediumkanals 64 zu einer Längsseite des Begasungskopfs 12 geführt sein, wo auch der Einlassanschluss 68 angeordnet ist. Das Ende 70 des Begasungsmediumkanals 64 kann zu der gleichen oder einer anderen Längsseite des Begasungskopfs 12 (insbesondere des oberen Teils 75) geführt sein, wo dann auch der Auslassanschluss 72 vorgesehen ist.
Der Begasungskopf 12 weist für jede Probenaufnahme 26 einen Begasungsmediumauslass 74 auf. Wie beispielsweise in 3 zu sehen, können sich die Begasungsmediumauslässe 74 im zusammengebauten Zustand unterschiedlich weit in die jeweiligen Probenaufnahmen 26 erstrecken. Bei nicht gezeigten Ausführungen können einzelne, mehrere oder alle Begasungsmediumauslässe 74 gleich lang sein.
Die in 1 bis 27 gezeigten Begasungsmediumauslässe 74 und insbesondere deren Ablassenden (zum Teil als kegelstumpfförmig dargestellt) sind vereinfachende Darstellungen von unter Bezugnahme auf 28 und 29 näher erläuterten Ausführungen. 1 bis 17
Die Begasungsmediumauslässe 74 sind jeweils mit dem Begasungsmediumführungskanal 64 verbunden. Darstellungsgemäß umfasst der Begasungskopf 12 einen oberen Teil 75, in dem der Begasungsmediumführungskanal 64 ausgebildet ist. Der Begasungskopf 12 umfasst einen im zusammengebauten Zustand darunter angeordneten Teil 76, in dem die Begasungsmediumauslässe 74 angeordnet sind. Zur Verbindung des Begasungsmediumkanals 64 mit den Begasungsmediumauslässen 74 sind Abgänge 78 an dem Begasungsmediumkanal 64 angeordnet. Die Abgänge 78 sind im zusammengebauten Zustand mit den darstellungsgemäß oberen Enden der entsprechenden Begasungsmediumauslässe 74 verbunden. Um diese Verbindungsbereiche abzudichten, können zwischen den Teilen 75 und 76 angeordnete Dichtelemente verwendet werden. Bei nicht gezeigten Ausführungsformen kann wenigstens für die Teile 75 und 76 ein einstückiger Aufbau verwendet werden, der baueinheitlich integriert Verbindungen zwischen dem Begasungsmediumkanal 64 und den Begasungsmediumauslässen 74 bereitstellt.
Vor einzelnen, mehreren oder allen Begasungsmediumauslässen 74 oder in diese integriert können bei nicht gezeigten Ausführungsformen Schließglieder angeordnet sein. Dies ermöglicht eine individuelle Steuerung der Verbindungen zu dem Begasungsmediumkanal 64 für einzelne, mehrere oder alle Begasungsmediumauslässe 74.
Den Begasungsmediumauslässen 74 ist jeweils eine Unterdruckkammer 82 zugeordnet. Die Unterdruckkammern 82 weisen jeweils wenigstens eine Öffnung 84 auf, die in die entsprechenden Probenaufnahme 26 mündet und über diese mit dem zugeordneten Begasungsmediumauslass 74 in Fluidverbindung steht. Jede Unterdruckkammer 82 ist ferner über einen Unterdruckanschluss 86 mit einer Unterdruck erzeugenden Vorrichtung verbindbar. Die Unterdruckkammern 82 können über eine gemeinsame Unterdruck erzeugende Einrichtung oder jeweils separat zugeordnete, individuelle Unterdruckquellen mit Unterdruck versorgt werden. Eine individuelle Unterdrucksteuerung für die Unterdruckkammern 82 kann auch durch zwischen Unterdruckquelle und Unterdruckkammer angeordnete Schließglieder (nicht gezeigt), beispielsweise in Form von Ventilen erreicht werden.
Es können auch mehreren Probenaufnahmen 26 einzelne oder mehrere gemeinsame Unterdruckkammern zugeordnet sein, die über wenigstens eine Öffnung zu jeder Probenaufnahme 26 verfügen. Auch eine einzelne Unterdruckkammer für alle Probenaufnahmen 26 ist vorgesehen.
Die Unterdruckanschlüsse 86 können, wie beispielsweise in 2 gezeigt, an einer Oberseite des Begasungskopfs 12 angeordnet sein. Weitere geeignete Bereiche umfassen, wie beispielsweise in 8 gezeigt, Seitenflächen des Begasungskopfs 12.
Die im Einzelnen in 13 gezeigte Basis 4 weist eine Aufnahme 80 auf, die zur Anordnung des Probenaufnahmenblocks 8 vorgesehen ist. Zur Positionierung des Probenaufnahmenblocks 8 an der Basis 4 kann der Probenaufnahmenblock 8 an seiner Unterseite komplementär zu der Aufnahme 88 bzw. den diese begrenzenden Ränder 90 ausgebildet sein.
Die Basis 4 kann zur Temperatursteuerung des Probenaufnahmenblocks 8 ausgeführt sein. Hierfür können insbesondere Bereiche der Basis 4, die bei darauf angeordnetem Probenaufnahmenblock 8 diesen kontaktieren, aus wärmeleitfähigem Material hergestellt sein. Bereiche der Basis 4 ohne Kontakt zum Probenaufnahmenblock 8 können demgegenüber beispielsweise durch entsprechende Materialwahl und/oder Beschichtungen und/oder integrierte Strukturen ausgeführt sein, um unerwünschten Wärmeverlust und Wärmeabstrahlung zur Umgebung zu vermeiden.
Die Basis 4 kann bei einer hier nicht gezeigten Ausführungsform einen oder mehrere Kanäle aufweisen, die mit Fluid gefüllt und/oder von Fluid durchströmt werden können, dessen Temperatur für eine gewünschte Temperatur des Probenaufnahmenblocks 8 sorgt.
Bei der gezeigten Ausführungsform der Basis 4 ist in dieser eine Aufnahme 92 ausgeformt, in die eine elektrisch erwärmbare Einrichtung 94, beispielsweise eine sogenannte Heizpatrone, eingebracht werden kann. Durch Steuerung der Temperatur der Vorrichtung 94 kann die Basis 4 und insbesondere deren Bereiche in Kontakt mit dem Probenaufnahmenbock 8 hinsichtlich der Temperatur so gesteuert werden, dass der Probenaufnahmenblock 8 eine gewünschte Temperatur erreicht.
Eine von der Basis 4 bereitgestellte Wärmesteuerung kann auch für den Begasungskopf 12 wirken. Hierfür können beispielsweise die Bereiche des Begasungskopfs 12 und des Probenaufnahmenblocks 8, die einander kontaktieren, wärmeleitfähig ausgestaltet sein.
Ergänzend oder alternativ kann eine Wärmesteuerung mittels eines in 14 veranschaulichten Wärmehuts 96 erfolgen. Der Wärmehut 96 ist an seiner darstellungsgemäß unteren Seite, zur Anordnung auf der darstellungsgemäß oberen Seite des Begasungskopfs 12 gestaltet. Hierfür kann der Wärmehut 96 eine Aufnahme 97 zur Anordnung an komplementär ausgebildeten Bereichen (nicht gezeigt) des Begasungskopfs 12 aufweisen. Die obigen Ausführungen hinsichtlich möglicher fluidischer und elektrischer wärmeabgebender Komponenten hinsichtlich der Basis 4 gelten für den Wärmehut 96 entsprechend. So kann der Wärmehut 96 zum Beispiel eine Öffnung (nicht bezeichnet) zur Aufnahme einer elektrisch erwärmbaren Einrichtung 98 aufweisen, die über in 14 gezeigte Zuleitungen 99 mit Energie versorgt werden kann.
Das Begasungssystem 2 kann als Systemkomponenten ferner folgende nicht dargestellte Komponenten umfassen. Eine Vorrichtung, mit der Fluid, beispielsweise Nährmedium für Zellkulturen, in den Fluidkanal 16 eingebracht werden kann. Eine Vorrichtung, mit der dem Begasungsmediumkanal 64 Begasungsmedium zugeführt werden kann. Eine oder mehrere Einrichtungen, um in den Unterdruckkammern 86 Unterdruck zu erzeugen. Auch Mittel, beispielsweise Schläuche, Kupplungen, starre Leitungen und dergleichen, zum Anschluss der genannten Vorrichtungen können umfasst sein. Dies gilt auch für Komponenten zu deren Steuerungen.
Letztere können auch von der Steuerung 14 umfasst sein. Vereinfachend ist die Steuerung 14 für eine Ausführung dargestellt, bei der die Steuerung 14 zur Steuerung der wärmeerzeugenden Vorrichtung 94 dient. Neben Eingabemitteln (Knöpfen, Schieber, Tastaturen etc.) kann die Steuerung 14, wie beispielsweise in 1 gezeigt, Anzeigen aufweisen, die aktuelle Temperaturen der Basis 4, der wärmeabgebenden Einrichtung 94, des Probenaufnahmenblocks 8 und/oder des Begasungskopfs 12 anzeigen.
15 zeigt eine Ausführungsform des Begasungssystems 2, das abgesehen von den folgenden Unterschieden mit dem Begasungssystem von 1 vergleichbar ist und Komponenten gemäß den 2 bis 14 umfassen kann.
Bei der Ausführungsform von 15 sind zwischen dem Teil 75 und dem Teil 76 des Begasungskopfs 12 Fotometer 100 angeordnet. Aufgrund der Größe der Fotometer 100 können diese, wie in 15 gezeigt, versetzt angeordnet sein. Kleinere Fotometer können neben einander in einer Ebene angeordnet sein.
Die Fotometer 100 sind jeweils zwischen einer Abzweigung 78 und einem Begasungsmediumauslass 74 angeordnet und mit diesem über Verbindungsleitungen 102 verbunden. Bei einer nicht gezeigten Ausführungsform können die Fotometer baueinheitlich in den Begasungskopf 12 integriert sein, beispielsweise derart, dass sie vom Begasungskopf 12 umschlossen sind. Bei einer weiteren nicht gezeigten Ausführungsform kann ein einzelnes Fotometer am Einlassanschluss 68 zwischen einer Begasungsmediumquelle (nicht gezeigt) und dem Begasungsmediumkanal 64 und/oder ein einzelnes Fotometer am Auslassanschluss 72 stromab angeordnet sein.
Zur Anordnung des Begasungskopfs am Probenaufnahmenblock 8 können die Hebel 10, wie in 15 beispielhaft veranschaulicht, verlängert sein. Die Hebel 10 können auch zur Wärmeübertragung von der Basis 4 bzw. des Probenaufnahmenblocks 8 zum Begasungskopf 12 ausgebildet sein.
16 bis 21 veranschaulichen weitere Ausführungsformen eines Begasungssystems 2. Bei dieser Ausführungsform können auf der Basis 4 zwei einen Probenaufnahmenblock 8 und einen Begasungskopf 12 umfassende Begasungsvorrichtungen angeordnet sein. Bei weiteren, nicht gezeigten Ausführungsformen können auf der Basis 4 mehr als zwei Begasungsvorrichtungen (3, 4, 5, ...) angeordnet sein.
Die folgenden Ausführungen, die vereinfachend auf zwei Begasungsvorrichtungen Bezug nehmen, gelten entsprechend für Ausführungsformen von Begasungssystemen mit mehr Begasungsvorrichtungen.
Die unter Bezugnahme auf 1 bis 15 gemachten Ausführungen gelten für die Ausführungsformen von 16 bis 21 entsprechend. Im Folgenden unter Bezugnahme auf 16 bis 21 beschriebene Ausführungen sind auch für die zuvor beschriebenen Ausführungsformen vorgesehen.
Zur Anordnung von Begasungsvorrichtungen auf der Basis 4 können diese nebeneinander dort angeordnet werden. Dabei können Fluidanschlüsse 24 für die jeweiligen Fluidkanäle 16, wie z. B. in 3 veranschaulicht, an Stirnseiten der Probenaufnahmenblöcke 8 angeordnet sein (hier nicht gezeigte Ausführungsformen). Stirnseiten der Probenaufnahmenblöcke 8 ohne Fluidanschluss können, wie in 16 bis 20 gezeigt, einander kontaktieren. Wenn eine oder mehrere Fluidkanäle 16 an beiden Enden 18, 22 mit Fluidanschlüssen verbunden werden sollen, kann dies hier erreicht werden, indem für das bzw. die Enden 18 vorgesehene Fluidanschlüsse, wie oben bereits erläutert, an einer Längsseite des entsprechenden Probenaufnahmenblocks 8 angeordnet sind.
Auch wenn nur ein Fluidanschluss 24 für einen oder mehrere Fluidkanäle 16 vorgesehen ist, kann der bzw. die Fluidanschlüsse 24, wie in 17 bis 20 gezeigt, seitlich angeordnet sein. Diese Ausführung ermöglicht gleichorientierte Anordnungen von Begasungsvorrichtungen. Dies kann insbesondere bei Verwendung von mehr als zwei Begasungsvorrichtungen auf einer gemeinsamen Basis 4 vorteilhaft sein.
Bei einer nicht gezeigten Ausführungsform können die Fluidkanäle 16 benachbarten Probenaufnahmenblöcke 8 miteinander verbunden sein, um einen durchgängigen zentralen Fluidkanal bereitzustellen. Dies kann beispielsweise erreicht werden, indem das Ende 18 eines Fluidkanals 16 mit dem Ende 22 eines weiteren Fluidkanals 16 verbunden wird. Dafür kann bei entsprechender Gestaltung des Endes 18 und von dieses umgebenden Bereichen des Probenaufnahmenblocks 8 der Fluidanschluss 24 am Ende 22 verwendet werden. Die Verbindung kann auch erreicht werden, indem der Fluidanschluss 24 am Ende 22 weggelassen und ein Verbindungsstück zwischen den Enden 18 und 22 angeordnet wird. Ein Verbindungsstück hierfür kann beispielsweise mit einem weiter unten beschriebenen Verbindungsstück für Begasungsmediumkanäle 64 benachbarter Begasungsköpfe 12 vergleichbar ausgestaltet sein.
Darstellungsgemäß ist die Basis 4 vergleichbar zu der Basis für die Ausführungsformen von 1 bis 15 aufgebaut. Dies gilt auch für die Abmessungen, wenn man annimmt, dass die in 16 bis 20 gezeigten Begasungsvorrichtungen in Längsrichtung betrachtet eine Länge haben, die mit der Länge der Begasungsvorrichtung der obigen Ausführungsformen (im Wesentlichen) entspricht. Der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, dass die in 16 bis 20 gezeigten Begasungsvorrichtungen Begasungsköpfe 12 mit jeweils drei Begasungsmediumauslässen 74 aufweisen. Die halb so große Anzahl an Begasungsmediumauslässen 74 pro Begasungskopf 12 kann zu einer Gesamtlänge pro Probenaufnahmenblock 8 führen, die halb so groß wie die Länge des Begasungsblocks 8 für die Ausführungsformen von 1 bis 15 ist. Weil die Länge eines Probenaufnahmenblocks 8 beispielsweise auch von der Größe darin vorgesehener Probenaufnahmen 26 abhängen kann, legt die Anzahl an Begasungsmediumauslässen 74 die Blockgesamtlänge nicht fest. Es ist beispielsweise möglich, dass die in 16 bis 20 gezeigten Probenaufnahmenblöcke 8 jeweils eine Gesamtlänge haben, die der Gesamtlänge des Probenaufnahmenblocks 8 von 1 bis 16 entspricht, doppelt so groß ist, halb so groß ist usw.
Darstellungsgemäß sind die Begasungsköpfe 12 über einen gemeinsamen Eingangsanschluss 68 und einen gemeinsamen Auslassanschluss 72 ausgestattet, über die Begasungsmedium durch die Begasungsköpfe 12 geführt und den Begasungsmediumauslässen 74 zugeführt werden kann. Zur Verbindung der Begasungsmediumkanäle 64 dient ein Verbindungsstück 102, mit dem das Ende 70 des darstellungsgemäß linken Begasungsmediumkanals 64 mit dem Ende 66 des darstellungsgemäß rechten Begasungsmediumkanals 64 verbunden ist.
Eine für Begasungsköpfe 12 getrennte Zu- und Abfuhr von Begasungsmedium kann erreicht werden, wenn wie bereits oben erläutert, Einlassanschlüsse 68 und Auslassanschlüsse 72 an Längsseiten von Begasungsköpfen 12 angeordnet sind.
Bei den gezeigten Ausführungsformen umfasst die Basis 4 eine wärmeabgebende/erzeugende Vorrichtung 94 für alle Begasungsvorrichtungen. Um beispielsweise eine für Begasungsvorrichtungen getrennte Wärmesteuerung zu erreichen, kann die Basis 4 mit Vorrichtungen 94 ausgestattet sein, die jeweils einer Begasungsvorrichtung zugeordnet sind.
22 bis 29 zeigen Ausführungsformen ohne separat ausgeführte Basis 4, die hier als baueinheitlich mit Probenaufnahmenblöcken 8 ausgeführt vorgesehen ist. Ansonsten gelten die obigen Ausführungen hinsichtlich der Basis 4 hier entsprechend. Anstelle der gezeigten Ausführungen mit integrierter Basis 4 kann eine separat ausgeführte Basis 4, wie beispielsweise in 14 gezeigt, verwendet werden.
Die in 22 gezeigte Ausführungsform eines Probenaufnahmenblocks 8 weist für jede Probenaufnahme 26 einen ersten separaten Fluidkanal 104 auf, die jeweils mit einem ersten Fluidanschluss 106 verbunden sind. Über die Fluidanschlüsse 106 kann Fluid den jeweiligen Probenaufnahmen 26 zugeführt und von diesen entfernt werden.
Ergänzend kann für jede Probenaufnahme 26 ein zweiter separater Fluidkanal 108 vorgesehen sein, der mit einem zweiten Fluidanschluss 110 verbunden ist. Diese Ausführung ermöglicht es, wenigstens teilweise gleichzeitig über die ersten und zweiten Fluidanschlüsse 106 und 110 zuzuführen und/oder zu entfernen. Dadurch kann beispielsweise Fluid schneller zugeführt bzw. entfernt werden. Es ist möglich, Fluid über einen der ersten und zweiten Fluidanschlüsse 106 und 110 zuzuführen und über den anderen zu entfernen.
Bei nicht gezeigten Ausführungsformen sind die ersten separaten Fluidkanäle 104 mit einem gemeinsamen zentralen, sich in Längsrichtung durch den Probenaufnahmenblock 8 erstreckenden Fluidkanal verbunden. Dies kann auch für die zweiten separaten Fluidkanäle 108 vorgesehen sein. Eine für die Probenaufnahmen 26 individuell durchgeführte Fluidsteuerung (Zufuhr und Abfuhr) kann dann erreicht werden, wenn unter Verwendung von Schließgliedem (z. B. Ventile) die separaten Fluidkanäle 104/108 gesteuert geöffnet und geschlossen erden können. Für solche zentralen Fluidkanäle können Fluidanschlüsse, wie beispielsweise oben unter Bezugnahme u.a. auf 3 beschrieben, vorgesehen sein.
Der Probenaufnahmenblock 8 von 23 umfasst einen sich in Längsrichtung erstreckenden Kanal 112, der, wie oben unter Bezugnahme auf die separate Basis 4 beschrieben, zur Führung von erwärmten Fluid zur Temperatursteuerung dienen kann. Anstelle des Kanals 112 kann eine Aufnahme für eine wärmeerzeugende/abgegebene Vorrichtung (z. B. Spreizpatrone) verwendet werden.
Die Basis 4 umfasst hier einen Kanal 113 zur fluidbasierten Wärmesteuerung; es auch die bereits oben beschriebene Aufnahme 92 für eine wärmeerzeugende/abgebende Vorrichtung 94 verwendet werden.
Die Ausführungsform eines Probenaufnahmenblocks 8 gemäß 23 umfasst einen (nicht gezeigten) zentralen Fluidkanal 16 mit einem Fluidanschluss 24. Auch ansonsten ist diese Ausführungsform mit denen von 1 bis 21 vergleichbar, abgesehen von der baueinheitlich integrierten Basis 4. Die hier gezeigte Basis 4 umfasst zwei (nicht dargestellte) sich in Längsrichtung erstreckende Kanäle, die über Anschlüsse 114 und 116 mit erwärmtem Fluid versorgt werden können.
24 zeigt eine Ausführungsform einer Begasungsvorrichtung mit dem Probenaufnahmenblock 8 mit integrierter Basis 4 von 23. Bei dieser Ausführungsform sind der Begasungskopf 12 und der Probenaufnahmenblock 8 (mit integrierter Basis 4) mittels bajonettverschlussartigen Verriegelungen 118 aneinander gesichert.
Die nicht gezeigten Begasungsmediumauslässe 74 des Begasungskopfs 12 sind mit sich von der Oberseite des Begasungskopfs 12 weg erstreckenden Einlassanschlüssen 68 verbunden. Die ebenfalls nicht dargestellten Unterdruckkammern 82 sind über sich auch von der Oberseite des Begasungskopfs 12 weg erstreckenden Unterdruckanschlüssen 86 verbunden, über die gesteuert für einzelne, mehrere oder alle Unterdruckkammern 82 Unterdruck angelegt werden kann.
Der Begasungskopf 12 gemäß 24 weist Fluidanschlüsse 120 und 122 auf, zwischen denen sich jeweils ein nicht dargestellter Fluidkanal in Längsrichtung durch den Begasungskopf 12 erstreckt. Diese Komponenten ermöglichen eine Wärmesteuerung unter Verwendung von erwärmtem Fluid für den Begasungskopf 12.
Die in 25 gezeigte Ausführungsform einer Begasungsvorrichtung umfasst die Ausführungsform von 22 mit dem Begasungskopf von 24.
Bei der in 26 gezeigten Ausführungsform eines Probenaufnahmenblocks 8 mit integrierter Basis 4 sind zwei der unter Bezugnahme auf 22 erläuterten Kanäle 112 (oder Aufnahmen) und zwei Aufnahmen 113 (Kanäle 92) ausgebildet. Gemäß 26 sind die Kammern 54 durch Ausnehmungen, Ausschnitte 124 im Probenaufnahmenblock 8 selbst und darüber angeordneten Abdeckelementen 126 begrenzt. Ansonsten ist die Ausführungsform von 26 mit der von 22 vergleichbar.
Die in 27 gezeigte Ausführungsform einer Begasungsvorrichtung umfasst die Ausführungsform von 26 mit einem Begasungskopf 12, der mit dem Begasungskopf von 24 und 26 vergleichbar ist. Diesbezügliche Ausführungen gelten daher hier entsprechend.
28 und 29 zeigen schematische Veranschaulichungen von Begasungsmediumauslässen 74 und insbesondere von Ausführungsformen derer Ablassenden 128.
Bei der in 28 dargestellten Ausführungsform umfasst der Begasungsmediumauslass 74 einen zentralen Kanal 130, der zum Auslassende 128 führt. Das Auslassende 128 umfasst mehrere Auslasskanäle 132. Die Auslasskanäle 132 haben quer zur Längsrichtung einen mehreckigen, beispielsweise sechseckigen (honigwabenartigen) Querschnitt. Die Auslasskanäle 132 können an ihren zum zentralen Kanal 130 benachbarten Enden einen Querschnitt haben, der sich bis zum anderen Ende (gleichmäßig) vergrößert.
Bei der in 29 gezeigten Ausführungsform haben die Auslassgänge 132 einen kreisförmigen Querschnitt, der sich ebenfalls ausgehend vom zentralen Kanal 130 in Längsrichtung erweitern kann.
Weitere vorgesehene Querschnitte quer zu Längsrichtung umfassen ovale Querschnitte, elliptische Querschnitte, Querschnitte mit wenigstens drei Ecken oder Seitenflächen, Parallelogrammform oder Rautenform. Auch können mehreckige Querschnitte verwendet werden, deren Form sich einer Kreisform nähert.
Auslassgänge können ausgehend vom zentralen Kanal 130 ihre Querschnitte gemäß linearer Funktionen, quadratischer Funktionen oder Funktionen dritter und höherer Ordnung vergrö-ßern.
Die Ausführungen von 28 und 29 erlauben eine gleichmäßigere, homogenere Verteilung von Begasungsmedium in den Probenaufnahmen 26.
Bei nicht gezeigten Ausführungsformen können die Innenseiten eines Auslassendes einen hohlzylindrischen Raum oder einen kegelstumpfförmigen Raum begrenzen.
Der Betrieb der oben beschriebenen Ausführungsformen kann wie folgt sein.
Im Folgenden wird vereinfacht auf eine Begasungsvorrichtung bzw. eine Begasungsvorrichtung umfassendes Begasungssystem Bezug genommen. Die folgenden Ausführungen geltend entsprechend bei Verwendung mehrerer Begasungsvorrichtungen.
In einzelnen, mehreren oder allen Probenaufnahmen 26 des Probenaufnahmenblocks 8 werden zu begasende Proben eingebracht. Mögliche Proben umfassen Zellkulturen, Zellproben, Gewebeproben, Bakterien, Pilze und dergleichen. Zur Begasung mögliche Begasungsmedien umfassen gasförmige Medien beispielsweise in Form eines reinen Gases oder Gase, Gasgemische, Aerosole, zerstäubte Flüssigkeiten, Gase oder Gasmischungen mit Flüssigkeitströpfchen, Schwebeteilchen, Feststoffpartikeln, gasförmige Suspensionen, zerstäubte Suspensionen usw. Begasungsmedium kann beispielsweise von einem sogenannten Rauchroboter bereitgestellt werden, mit dem auf technische Weise Rauch von Zigaretten, vergleichbar wie beim Zigarettenrauchen, gewonnen werden kann. Ferner können als Begasungsmediumquellen sogenannte Aerosolgeneratoren und/oder Partikelverdichter dienen, die (Umwelt)atmosphären konzentrieren können.
Die Bestückung von Probenaufnahmen 26 mit Proben kann beispielsweise in einer speziellen Umgebung (z. B. Reinraumumgebung) erfolgen. Dies wird durch die Verwendung einer erfindungsgemäßen Begasungsvorrichtung erleichtert. Diese kann separat in eine solche Umgebung gebracht werden. Komponenten, die (nur) beim Begasungsvorgang benötigt werden, wie zum Beispiel Begasungsmedien bereitstellende Vorrichtungen, Steuerungen, Halterungen etc. müssen dabei nicht mit bewegt werden.
Nach Anordnen von Proben in Probenbehältern 26 werden der Begasungsmediumblock 8 und der Begasungskopf 12 aneinander gesichert. Die Begasungsvorrichtung wird dann an der Basis 4, die beispielsweise in einem anderen Raum vorhanden sein kann, angeordnet. Dort werden die Zu- und Ableitungen, Fluidanschlüsse, Unterdruckanschlüsse etc. der Begasungsvorrichtung angeschlossen. Ausführungsabhängig kann einzelnen, mehreren oder allen Probenbehältern 26 beispielsweise über den Fluidkanal 16 oder separate Fluidkanäle 104 und/oder 108 Fluid zugeführt werden. Für jede Probenaufnahme 26 ist es mittels der jeweiligen Niveauerfassungseinrichtung möglich, den aktuellen Fluidpegel in der Probenaufnahme 26 zu ermitteln bzw. zu überwachen. Informationen über Fluidniveaus in Aufnahmen 26 können zur Steuerung der Zufuhr und/oder Abfuhr von Fluid von bzw. zu einzelnen, mehreren oder allen Probenbehältern 26 verwendet werden.
Die für einzelne, mehrere oder alle Begasungsmediumauslässe 74 steuerbare Fluidzufuhr kann bezüglich eines Begasungsmediumauslasses 74 durch zwei alternativ oder gemeinsam durchführbare Maßnahmen erreicht werden. Die Steuerung von Begasungsmedium für einen Begasungsmediumauslass 74 kann durch Steuerung von dem Begasungsmediumauslass 74 zugeführtem Begasungsmedium erreicht werden. Hierfür kann die dem Begasungsmediumkanal 64 zugeführte Begasungsmenge beispielsweise stromauf des Einlassanschlusses 68 gesteuert werden. Die zur Verfügung stehende Menge an Begasungsmedium kann durch ein zwischen dem Begasungsmediumkanal 64 und dem Auslassende 128 des Begasungsmediumauslass 74 gesteuert werden; das Schließglied, beispielsweise in Form eines Ventils, kann beispielsweise im zentralen Kanal 130 des Begasungsmediumauslass 74 oder an dessen Verbindung zu dem Begasungsmediumkanal 64 angeordnet sein.
Eine weitere Vorgehensweise zur Begasungsmediumsteuerung kann über die Unterdruckkammern 82 erreicht werden. Legt man an den entsprechenden Unterdruckanschluss 86 Unterdruck an, wird über die Unterdruckkammer 82 und deren wenigstens eine Öffnung 42 Unterdruck in der zugeordneten Probenaufnahme 26 erzeugt. Dieser Unterdruck wirkt über das Auslassende 128 des jeweiligen Begasungsmediumauslass 74 auf Begasungsmedium. Das Begasungsmedium wird von diesem Unterdruck in die Probenaufnahme 26 befördert und kann dort eine Probe begasen.
Die Probenaufnahmen 26 können, wie oben ausgeführt, jeweils zur Aufnahme eines einzelnen Probenbehälters ausgeführt sein. Mögliche Bauformen für Probenbehälter, die als einzelne, separate Probenbehälter oder als Einsatz baueinheitlich integrierte Probenbehälter verwendet werden können, sind unter Bezugnahme auf 30 erläutert. Ein Probenbehälter 134 weist einen Boden 136 und Seitenwände 138 auf. Der von dem Boden 136 und den Seitenwänden 138 begrenzte Innenraum des Probenbehälters 134 kann parallel zum Boden 136 einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen. In diesem Innenraum kann eine zu begasende Probe unmittelbar, z. B. am Boden 136, angeordnet werden.
Die zu begasende Probe kann zusammen mit einem Fluid 140 (z. B. Nährlösung) im Probengehälter 134 angeordnet sein. In solchen Fällen kann die zu begasende Probe (teilweise) in das Fluid 140 eingetaucht sein, dieses nur kontaktieren oder von diesem getrennt angeordnet sein. Fluid 140 kann beispielsweise über den Fluidkanal 16 zugeführt und/oder entfernt werden.
Ferner kann eine Membran 142, z. B. eine mikroporöse Membran, verwendet werden, auf der zu untersuchende Proben, beispielsweise Zellen, angeordnet werden bzw. sein können. Die Membran 142 kann - wenn vorhanden - (teilweise) in das Medium 140 eingetaucht sein, dieses nur kontaktieren oder von diesem getrennt angeordnet sein. Die mikroporöse Membran 142 kann beispielsweise mittels eines Probenbehältereinsatzes 144 angeordnet werden. Auf der Membran 142 können zu untersuchende Proben, beispielsweise Zellen, angeordnet werden bzw. sein.
Die vorliegende Erfindung sorgt für einen modularen Aufbau von Begasungssystemen und Vorrichtungen. Die trennbare Ausführung der Begasungsvorrichtungen innerhalb des Begasungssystems erlaubt es, die jeweiligen Arbeits- und Betriebsschritte an unterschiedlichen Stellen/Orten durchzuführen. Die Begasungssysteme können nacheinander mit einzelnen oder mehreren auch unterschiedlichen Begasungsvorrichtungen verwendet werden, wobei im Übrigen die gleichen Komponenten (im Wesentlichen) ohne Änderung weiter benutzt werden können. Dies gilt insbesondere für Fluid- und Begasungsmediumzuführungen, -anschlüsse und dergleichen. Auch die Basis und Steuerkomponenten können beibehalten werden. Es können Begasungsvorrichtungen mit unterschiedlicher Anzahl an Probenaufnahmen ohne weitere Änderungen im Gesamtsystem verwendet werden. Die Konstruktionen insbesondere des Probenaufnahmenblocks sind aufgrund von zum Teil einstückigen Ausführungen einfach, automatisiert herzustellen, robust und einfach zu handhaben. Insbesondere für experimentelle Laboranwendungen, aufwändige Verbindungsleitung umfassende Anordnungen mit zum Teil zahlreichen aus zerbrechlichen Materialien (z. B. Glas) hergestellten Komponenten werden vermieden.

Claims

Begasungsvorrichtung, mit: - einem einstückigen Probenaufnahmenblock (8), der wenigstens zwei darin ausgebildete Probenaufnahmen (26) und eine darin ausgebildete Fluidversorgungseinrichtung für die wenigstens zwei Probenaufnahmen (26) aufweist, und - einem Begasungskopf (12) zur Zufuhr von Begasungsmedium, der mit dem Probenaufnahmenblock (8) verbunden ist, für jede der wenigstens zwei Probenaufnahmen (26) einen Begasungsmediumauslass (74) aufweist und eine darin ausgebildete Einrichtung zur Begasungsmediumführung zu den Begasungsmediumauslässen (74) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass - wenigstens einer Probenaufnahme (26) eine individuelle Niveauanzeige zugeordnet ist, die eine in einer Außenseite des Probenaufnahmeblocks (8) vorgesehene und über Durchgangsöffnungen (40; 44) mit der entsprechenden Probenaufnahme (26) in Fluidverbindung stehende Kontrollkammer (54) aufweist, die zur optischen Kontrolle durch einen Benutzer durchsichtig abgedeckt ist.
Begasungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Fluidversorgungseinrichtung in dem Probenaufnahmenblock (8) zur gemeinsamen Versorgung für die wenigstens zwei Probenaufnahmen (26) ausgeführt ist.
Begasungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Fluidversorgungseinrichtung in dem Probenaufnahmenblock (8) zur separaten Versorgung getrennt für wenigstens zwei der wenigstens zwei Probenaufnahmen (26) ausgeführt ist.
Begasungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Einrichtung zur Begasungsmediumführung in dem Begasungskopf (12) zur gemeinsamen Zufuhr für die Begasungsmediumauslässe (74) ausgeführt ist.
Begasungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Einrichtung zur Begasungsmediumführung in dem Begasungskopf (12) zur separaten Zufuhr getrennt für wenigstens zwei der Begasungsmediumauslässe (74) ausgeführt ist.
Begasungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der die Fluidversorgungseinrichtung in dem Probenaufnahmenblock (8) einen sich darin erstreckenden zentralen Fluidkanal (16) zur Fluidverbindung mit jeder der wenigstens zwei Probenaufnahmen (26), vorzugsweise über eine im jeweiligen Boden (28) ausgebildete Öffnung (30), aufweist.
Begasungsvorrichtung nach Anspruch 6, bei der der zentrale Fluidkanal (16) an einem Ende (22) mit einem Fluidanschluss (24) an einer ersten Stirnseite des Probenaufnahmenblocks (8) verbunden ist und an dem anderen Ende (18) geschlossen ist oder an dem anderen Ende (18) mit einem weiteren Fluidanschluss an einer der ersten gegenüberliegenden, zweiten Stirnseite des Probenaufnahmenblocks (8) verbunden ist.
Begasungsvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, bei der wenigstens eine der wenigstens zwei Probenaufnahmen (26) über ein steuerbares Schließglied mit dem zentralen Fluidkanal (16) verbunden ist.
Begasungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der die Fluidversorgungseinrichtung in dem Probenaufnahmenblock (8) für wenigstens eine der wenigstens zwei Probenaufnahmen einen ersten separaten ersten Fluidkanal (104) in Fluidverbindung mit der entsprechenden Probenaufnahme (26), vorzugsweise über eine in deren Boden (28) ausgebildete Öffnung (30), aufweist.
Begasungsvorrichtung nach Anspruch 9, bei der ein Ende von jedem der separaten ersten Fluidkanäle (104) mit einem ersten Fluidanschluss (106) verbunden ist und das andere Ende von jedem der ersten separaten Fluidkanäle (104) in die entsprechende Probenaufnahme (26) mündet.
Begasungsvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, bei der die Fluidversorgungseinrichtung in dem Probenaufnahmenblock (8) für die wenigstens eine der wenigstens zwei Probenaufnahmen (26) einen zweiten separaten Fluidkanal (108) in Fluidverbindung mit der entsprechenden Probenaufnahme (26), vorzugsweise über eine in deren Boden (28) ausgebildete Öffnung (30), aufweist.
Begasungsvorrichtung nach Anspruch 11, bei der ein Ende von jedem der zweiten separaten Fluidkanäle (108) mit einem zweiten Fluidanschluss (110) verbunden ist und das andere Ende von jedem der zweiten separaten Fluidkanäle (108) in die entsprechende Probenaufnahme (26) mündet.
Begasungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, bei der die ersten Fluidanschlüsse (106) an einer ersten Seitenfläche des Probenaufnahmenblocks (8) angeordnet sind.
Begasungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, bei der die zweiten Fluidanschlüsse (110) an einer zweiten Seitenfläche des Probenaufnahmenblocks (8) angeordnet sind.
Begasungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der sich zwischen der wenigstens einen Probenaufnahme (26) mit individueller Niveauanzeige, vorzugsweise benachbart zu deren Probenaufnahmenöffnung (42), und einer Seitenfläche (38) des Probenaufnahmenblocks (8) jeweils eine erste Durchgangsöffnung (40) erstreckt.
Begasungsvorrichtung nach Anspruch 15, bei der sich die Durchgangsöffnungen (40; 44) zu der Kontrollkammer (54) erstrecken.
Begasungsvorrichtung nach Anspruch 16, bei der die Kontrollkammer (54) durch eine durchsichtige Abdeckung (52) gegenüber der Umgebung fluiddicht verschlossen ist.
Begasungsvorrichtung nach Anspruch 17, bei der die durchsichtige Abdeckung (52) einstückig ist oder einzelnen Probenaufnahmen mit individueller Niveauanzeige zugeordnete, von einander getrennte Abdeckelemente (126) aufweist.
Begasungsvorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, bei der zwischen der Abdeckung (52) und dem Probenaufnahmenblock (8) ein Abstandselement (48) angeordnet ist, das jeweils der wenigstens einen Probenaufnahme (26) mit individueller Niveauanzeige zugeordnete Fenster (50) aufweist.
Begasungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der der Begasungskopf (12) einen sich durch diesen erstreckenden zentralen Begasungsmediumkanal (64) aufweist, der sich vorzugsweise zwischen einem Einlassanschluss (68) und einem Auslassanschluss (72) erstreckt.
Begasungsvorrichtung nach Anspruch 20, wenigstens einer der Begasungsmediumauslässe (74) über ein steuerbares Schließglied mit dem zentralen Begasungsmediumkanal (64) verbindbar ist.
Begasungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der der Begasungskopf (12) für wenigstens einen Begasungsmediumauslass (74) eine separate Begasungsmediumversorgung aufweist.
Begasungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der - jedem Begasungsmediumauslass (74) eine separate Unterdruckkammer (82) zugeordnet ist, - eine oder mehrere Unterdruckkammern jeweils zweien oder mehreren der Begasungsmediumauslässe (74) zugeordnet ist, oder - eine gemeinsame Unterdruckkammer allen Begasungsmediumauslässen (74) zugeordnet ist.
Begasungsvorrichtung nach Anspruch 23, bei der der Begasungskopf (12) für jede der wenigstens zwei Probenaufnahmen (26) jeweils eine Ansaugöffnung (84) aufweist, die zu der entsprechenden Unterdruckkammer (82) führt.
Begasungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der jeder Begasungsmediumauslass (74) ein Auslassende (128) aufweist, das vorzugsweise - hohlzylindrisch ist, - einen kegelstumpfförmigen Innenraum begrenzt, - mehrere im Querschnitt jeweils mehreckige, vorzugsweise sechseckige, und/oder sich zum offenen Ende erweiternde Auslasskanäle (132) aufweist, oder - mehrere im Querschnitt jeweils kreisförmige und/oder sich zum offenen Ende erweiternde Auslasskanäle (132) aufweist.
Begasungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der der Begasungskopf (12) wenigstens ein Fotometer (100) aufweist, das der Einrichtung zur Begasungsmediumführung, und wenigstens einem der Begasungsmediumauslässe (74) angeordnet ist.
Begasungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der der Probenaufnahmenblock (8) einen thermisch leitenden Bodenbereich aufweist.
Begasungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der der Probenaufnahmenblock (8) an einer Unterseite eine Struktur zur form- und/oder kraftschlüssigen Wirkverbindung mit einer Basis (4) aufweist.
Begasungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der der Probenaufnahmenblock (8) und der Begasungskopf (12) lösbar, vorzugsweise mittels eines Klemmmechanismus, miteinander verbunden sind.
Begasungsvorrichtung nach Anspruch 29, bei der der Klemmmechanismus wenigstens einen Hebel (10) aufweist, um den Probenaufnahmenblock (8) und den Begasungskopf (12) mit einander zu verriegeln, wobei der wenigstens eine Hebel (10) vorzugsweise drehbar an dem Probenaufnahmenblock (8) angeordnet ist.
Begasungssystem mit - wenigstens einer Begasungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 30, und - einer Basis (4).
Begasungssystem nach Anspruch 31, bei dem die Basis (4) eine Aufnahme (88) zur Anordnung von wenigstens einem Probenaufnahmenblock (8) aufweist.
Begasungssystem nach Anspruch 31 oder 32, bei der die Basis (8) wenigstens eine Wärmeabgabeeinrichtung aufweist.
Begasungssystem nach Anspruch 33, bei dem die wenigstens eine Wärmeabgabeeinrichtung eine sich wenigstens teilweise durch die Basis erstreckende Fluidleitung aufweist.
Begasungssystem nach Anspruch 33 oder 34, bei dem die die wenigstens eine Wärmeabgabeeinrichtung eine Aufnahme (92) für eine Wärme abgebende Einheit (94) aufweist.
Begasungssystem nach einem der Ansprüche 31 bis 35, mit wenigstens zwei Begasungsvorrichtungen nach einem der Ansprüche 1 bis 36.
Begasungssystem nach Anspruch 36, bei dem wenigstens zwei der wenigstens zwei Begasungsvorrichtungen unterschiedliche Anzahlen an Probenaufnahmen (26) aufweisen.
Begasungssystem nach einem der Ansprüche 31 bis 37, mit wenigstens zwei Begasungsvorrichtungen nach einem der Ansprüche 1 bis 36, deren Fluidversorgungseinrichtungen (16) miteinander, vorzugsweise in Reihe, verbunden sind
Begasungssystem nach einem der Ansprüche 31 bis 38, mit wenigstens zwei Begasungsvorrichtungen nach einem der Ansprüche 1 bis 34, deren Begasungsmediumführungen miteinander, vorzugsweise in Reihe verbunden sind.