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Die Erfindung betrifft eine Chromatographiepipettenspitze, wie sie gattungsgemäß aus dem Gebrauchsmuster
DE 297 18 238 U1 bekannt ist.
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Der Begriff der Chromatographie umfasst eine Vielzahl von Trennverfahren von Probenbestandteilen wie z. B. Makromoleküle, Ionen, Agglomerate, Chelate, Partikel oder deren Mischungen, die in einer Flüssigkeit als Lösung oder als Suspension vorliegen und mit der Flüssigkeit eine mobile Phase bilden. Das Grundprinzip aller dieser Trennverfahren beruht darauf, dass die mobile Phase (fortan vereinfachend Probenflüssigkeit) an einer stationären Phase vorbei oder durch diese hindurchgeführt wird. Dabei treten Wechselwirkungen zwischen den einzelnen Probenbestandteilen und der stationären Phase auf, was als Probenbehandlung bezeichnet wird. Durch die unterschiedliche Intensität der Wechselwirkungen der einzelnen Probenbestandteile benötigen diese unterschiedliche Zeitspannen (Retentionszeiten), um sich an der stationären Phase vorbei bzw. durch diese hindurch zu bewegen, und können so z. B. zeitlich nacheinander aufgefangen werden. Die Intensität der Wechselwirkungen kann dabei beispielsweise durch die Wahl von Verfahrensparametern wie der Temperatur, des pH-Wertes der Probenflüssigkeit, deren stofflicher Zusammensetzung (z. B. wässrige Lösung und/oder organische Lösungsmittel, Gas oder Gasgemisch), des Drucks sowie der Ausführung der stationären Phase (z. B. Art des Trennmaterials, Oberflächenbeschaffenheit, Porengröße, Beschichtungen, Dimensionierung und damit Trennweglänge für die Probenflüssigkeit) beeinflusst werden. Die Trennverfahren finden heute in einer Vielzahl von Ausgestaltungen eine breite Anwendung in der Forschung, in der Analytik und in der Produktion.
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Sie können in einem Trennschritt, das heißt mit einem einmaligen Entlang- bzw. Durchströmen der Probenflüssigkeit an bzw. durch die stationäre Phase oder in mehreren Trennschritten, dass heißt mit einem mehrfachen Entlang- bzw. Durchströmen der gleichen oder auch verschiedener stationärer Phase durchgeführt werden.
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Zur Durchführung der Trennverfahren wird üblicherweise ein Zylinder- oder konusförmiges Gefäß, häufig auch Kartusche genannt, verwendet, in das eine Reaktionsmatrix als stationäre Phase eingebracht ist, die durch eingefülltes Trennmaterial gebildet ist. Die Reaktionsmatrix passt sich in ihrem Durchmesser dem Hohlraum des Gefäßes an und hat eine Höhe, die die Länge des Trennwegs bestimmt, welche die Probenflüssigkeit bei einem Trennschritt durchströmt. Die gebildete Reaktionsmatrix wird in der Praxis zusammen mit dem Gefäß als Säule (z. B. column) bezeichnet.
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Der Anwender hat die Möglichkeit entweder Trennmaterialien und Gefäß zu erwerben und selbst zu Säulen zu komplettieren oder bereits vorgefertigte Säulen zu beziehen. Im Sinne der Erfindung soll als Säule ein Gefäß verstanden werden, in dem sich eine Reaktionsmatrix befindet die von einer Probenflüssigkeit durchlaufen bzw. durchströmt werden kann.
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Für sehr viele Anwendungen werden Säulen mit einer Reaktionsmatrix verwendet, die von der Probenflüssigkeit nur in einer vorgesehenen Richtung (Trennrichtung) durchströmt werden können, um zu vermeiden, dass sich durch die Reaktionsmatrix bereits behandelte Probenflüssigkeit mit noch unbehandelter Probenflüssigkeit vermischen kann. Um einen Fluss in Trennrichtung durch die Reaktionsmatrix zu bewirken, kann das Trennverfahren durch Gravitationskräfte betrieben werden. Dabei läuft die Probenflüssigkeit frei (free-flow) durch die Reaktionsmatrix.
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Insbesondere dann, wenn die Probenflüssigkeit lediglich aufgrund der auf diese wirkenden Erdanziehung durch die Reaktionsmatrix läuft, kann sich das Problem ergeben, dass bei paralleler Verfahrensdurchführung einzelne Volumina von Probenflüssigkeit unterschiedlich lange Zeitdauem benötigen, um jeweils durch eine Säule zu gelangen. Vorrichtungen, bei denen gravitationsgetrieben eine Vielzahl von Volumina von Probenflüssigkeit parallel behandelt werden, z. B. in einem Array angeordnete Reaktionsmatrizen, zeigen oft ein unsicheres Anlaufen, das heißt einen nicht zeitgleichen Beginn eines Durchflusses der Probenflüssigkeit durch die jeweilige Reaktionsmatrix, z. B. aufgrund von Benetzungsproblemen, und ungleichmäßige Durchlaufzeiten (Retentionszeiten), die bereits durch sehr geringe Unterschiede in der Packung der Reaktionsmatrizen (Dichte, Menge, räumliche Verteilung des Trennmaterials) entstehen können.
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In experimentellen oder diagnostischen Anwendungen, in denen eine Vielzahl gleich behandelter Volumina einer Probenflüssigkeit miteinander oder mit einer Referenz verglichen werden sollen, können unterschiedlich lange Retentionszeiten zu hohen Varianzen der Ergebnisse, zu Fehlem oder gar zu Probenausfällen führen. Für eine Einbindung derartiger Vorrichtungen in automatisierte Abläufe ist deshalb eine aufwendige Kontrolle und gegebenenfalls eine Korrekturzwingend erforderlich.
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Es wird daher angestrebt, insbesondere für eine zeitlich parallele Verfahrensdurchführung, die Retentionszeiten vorhersagbar zu vereinheitlichen.
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Es ist bekannt, mittels einer Zentrifuge, in welche die Säulen einzeln oder im Satz eingelegt werden, die Probenflüssigkeit mit einer Fliehkraft vom Vielfachen der Erdbeschleunigung durch die Reaktionsmatrix zu treiben, wodurch eine maximale Retentionszeit nicht überschritten wird und eine relativ große Zahl von Volumina von Probenflüssigkeit zeitlich parallel getrennt werden kann. Einsatzgebiete dafür sind in der Regel Fragestellungen, die auch batch-wise bearbeitet werden könnten, wie Affinitätstrennungen und Proteinisolationen (pull-down-Verfahren). Die Verwendung solcher pull-down-Verfahren ist aufgrund des geringen technischen Aufwandes für viele analytische und (mikro-)präparative Trennverfahren, bevorzugt mit nur einem Trennschritt, gut geeignet. Eine mögliche Veränderung der Packungsdichte und der Benetzung der Reaktionsmatrix durch die Zentrifugalkräfte sowie der hohe technische Aufwand stehen einer wiederholten Benutzung in mehreren Teilschritten und insbesondere automatisierten Verfahren entgegen.
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Es ist auch bekannt, mittels sogenannter Air-Displacement-Pipettoren oder sogenannter Positive-Displacement-Pipettoren bzw. Kolbenpumpen, auch Kolbenspritzenpumpen genannt, oder in der High-Pressure-Liquid-Chromatographie mit Hochdruckpumpen, Über- bzw. Unterdrücke an die Säulen anzulegen und durch Druckdifferenzen einen Fluss der Probenflüssigkeit durch die Säulen zu bewirken. Solche Druckdifferenzen können mit diesen Pipettoren mit hoher Präzision eingestellt werden. Dadurch können die einzelnen Probenbestandteile sehr präzise und reproduzierbar aufgetrennt werden. Die Säulen können zu diesem Zweck in Form von Pipettenspitzen ausgeführt werden und in verschiedener Weise mit Pipettoren verbunden werden.
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Aus dem Gebrauchsmuster
DE 297 18 238 U1 ist eine Pipettenspitze, dort Pipette genannt, bekannt. (Als Pipetten werden in der Regel Dosierhilfen oder Instrumente bezeichnet, bei denen innerhalb eines Zylinders ein gegenüber dem Zylinder abgedichteter Kolben geführt wird und am Zylinder eine Öffnung vorhanden ist, an oder auf die man eine Pipettenspitze setzen kann. Durch ein manuelles oder automatisches Anheben und Absenken des Kolbens kann über die an- bzw. aufgesetzte Pipettenspitze Flüssigkeit in die Pipettenspitze, aber auch vergleichbar mit einer Spritze, in ein Gefäß aufgenommen und abgegeben werden.)
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Eine in dem vorbenannten Gebrauchsmuster
DE 297 18 238 U1 offenbarte Pipettenspitze soll in Verbindung mit einer Dosierhilfe zur Filtration von Flüssigkeiten dienen und kann im Sinne der Erfindung als eine Chromatographiepipettenspitze verstanden werden. Die Pipettenspitze ist im Aufnahme- und Auslassbereich mit einem zu öffnenden Verschlussmittel und mit wenigstens einem Filterelement versehen. Das Filterelement ist dreidimensional ausgebildet und weist damit eine Höhe auf, die einer Trennweglänge für ein Trennverfahren gleichkommt. Es stellt so im Sinne der Erfindung eine Reaktionsmatrix dar. Das Verschlussmittel bildet mit der Umfangsinnenwand der Pipettenspitze ein Ventil. Die Pipettenspitze erfüllt sowohl die Funktion des Aufnehmens von Flüssigkeiten als auch die Funktion eines Reaktionsgefäßes im Sinne der als Stand der Technik beschriebenen Säulen.
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Es werden verschiedene Ausführungen der Pipettenspitze beschrieben, bei denen entweder Bestandteile der Pipettenspitze selbst als Filterelement ausgeführt sind, in die Pipettenspitze ein Filterelement eingebracht ist, oder die Pipettenspitze mit Filtermaterial gefüllt ist. Bei den Ausführungen, bei denen die Aufnahme und Abgabe über den Aufnahme- und Auslassbereich erfolgt, wird das Filterelement im wesentlichen sowohl bei der Aufnahme einer Flüssigkeit als auch bei der Abgabe, und damit in zwei entgegengesetzte Richtungen, von der Flüssigkeit durchströmt oder wenigstens angeströmt. Dabei wird ein vergleichsweise hoher Anteil unbehandelter Flüssigkeit wieder abgegeben bzw. ein vergleichsweise hoher Anteil von Flüssigkeit wird von Trennschritt zu Trennschritt verschleppt. Bei einer weiteren Ausführung der Pipettenspitze erfolgt die Abgabe nicht über den Aufnahme- und Auslassbereich, weshalb diese Ausführung nicht für eine mehrfache Aufnahme und Abgabe einer oder mehrerer Flüssigkeiten aus demselben oder aus gleich gestalteten Probengefäßen geeignet ist.
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Die in dem vorbenannten Gebrauchsmuster
DE 297 18 238 U1 offenbarte Pipettenspitze ist eine sogenannte Air-Displacement-Pipettenspitze. Das heißt sie wird in Verbindung mit Dosierhilfen verwendet die auf dem Prinzip der Luftverdrängung arbeiten und ist entsprechend für eine einzelne Air-Displacement Pipette bzw. für ein Array oder eine Matrix von Air-Displacement Pipetten oder einen Air-Displacement Multipipettor (nachfolgend gemeinsam Air-Displacement-Pipettor) geeignet.
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Eine übliche Air-Displacement-Pipettenspitze wird in der Regel von einem konischen Gefäß, es kann abschnittsweise auch zylindrisch sein, mit einer freien spitzenförmigen Öffnung am Ende des kleineren Querschnitts, die als Aufnahme- und Abgabeöffnung dient (distales Ende), und einem Montageansatz zur Befestigung an einer Dosierhilfe (proximales Ende), bevorzugt von einem Air-Displacement-Multipipettor am Ende des größeren Querschnitts gebildet. Multipipettoren umfassen eine Vielzahl von in einer Reihe oder einer Matrix angeordneten Kolbenpumpen, mit in Zylindern geführten Kolben. Über eine gleiche Anzahl von Pipettenspitzen, in einer gleichen Anordnung wie die Kolbenpumpen, kann dann in Verbindung jeweils mit einer Kolbenpumpe durch die spitzenförmige Öffnung in die Pipettenspitze wechselweise Flüssigkeit aufgenommen und wieder abgeben werden, wodurch der Flüssigkeitstransport in der Pipettenspitze einen Richtungswechsel erfährt. Das Volumen der aufgenommenen Flüssigkeit ist geringer als das maximale Aufnahmevolumen der Pipettenspitze, sodass die Flüssigkeit nicht in den Zylinder der Kolbenpumpe eindringen kann und zwischen der Flüssigkeit und dem Kolben stets ein Luftpolster erhalten bleibt, sodass die Flüssigkeit mit der Kolbenpumpe nicht in Berührung kommen kann. Vorteilhaft kommt es damit nicht zur Kontamination der Kolbenpumpe und damit der Dosierhilfe durch die aufgenommene Flüssigkeit, sodass durch einen einfachen Wechsel der Pipettenspitzen, die in der Regel Einmalartikel bzw. Einwegartikel (disposables) sind, die Dosierhilfe in Verbindung mit neuen Pipettenspitzen sofort für eine Verwendung mit anderen Flüssigkeiten zur Verfügung steht. Natürlich können diese Artikel zusätzlich durch sogenannte Aerosolfilter, wie sie allgemein für kontaminationsgeschütztes Arbeiten mit Pipetten bekannt sind, als Schutzfilter gegen unbeabsichtigtes Übertüllen ausgerüstet werden. Nachteilig für eine exakt gleiche Flüssigkeitsabgabe über alle Pipettenspitzen kann die Komprimierbarkeit des verhältnismäßig großen Luftpolsters sein, welches auch den maximal möglichen Druck begrenzt, mit welchem die Flüssigkeit aus den Pipettenspitzen ausgestoßen werden kann. Bisher dienen solche Air-Displacement-Pipettoren, insbesondere zum Transferieren und Aliquotieren von Flüssigkeiten, wofür für die üblichen Flüssigkeiten nur geringste Druckunterschiede ausreichend sind.
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Neben den Air-Displacement-Pipettoren gibt es die sogenannten Positive-Displacement-Pipettoren. Sie finden ihre Anwendung beim Dosieren von besonders zähflüssigen Materialien z. B. Gelen, und beim kontaminationsgeschützten Pipettieren, da sie keinen Zugang von Probenflüssigkeit in die Pipette ermöglichen. Letzteres ist eine Alternative zum Arbeiten mit den o. g Aerosolfiltern.
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Positive-Displacement-Pipettoren arbeiten nach dem Prinzip der Flüssigkeitsverdrängung. Dabei wird die Flüssigkeit in den Zylinder der Kolbenpumpe aufgenommen, wobei möglichst kein Luftpolster zwischen der Flüssigkeit und dem Kolben entstehen soll. Vorteilhaft kann damit im Vergleich zu Air-Displacement-Pipettoren eine Flüssigkeitsabgabe mit besserer Richtigkeit realisiert werden, die auch unter einem deutlich höheren Druck erfolgen kann.
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Um eine Kontamination des Pipettors zu vermeiden werden im Allgemeinen hierfür vorgesehene Pipettenspitzen, die in diesem Fall häufig als Spritzen oder Kartuschen bezeichnet werden, zwingend wenigstens teilweise zylindrisch ausgeführt und in dem zylindrischen Teil wird ein Kolben geführt. Das heißt die Pipettenspitzen bilden hier auch selbst die Kolbenpumpen. Der Pipettor weist entsprechend einen oder mehrere in einem Array oder einer Matrix angeordnete Greif- bzw. Kupplungsmechanismen auf, um die Kolben mit dem Pipettor zu verbinden und antreiben zu können. Pipettenspitzen für Positive-Displacement-Pipettoren sind entsprechend vergleichsweise aufwendiger und folglich teurer, weshalb sie im Laboralltag weniger eingesetzt werden als Pipettenspitzen für Air-Displacement-Pipettoren.
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Beide der genannten üblichen Pipettenspitzen sind grundsätzlich nicht für Anwendungen geeignet, bei denen eine Flüssigkeit die Pipettenspitze in nur einer Flussrichtung durchlaufen darf, weshalb sie für die Chromatographie nicht oder nur bedingt als geeignet erscheinen.
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Ein Versuch, sie dennoch hierfür zu verwenden, wurde, wie bereits dargelegt, in dem vorbenannten Gebrauchsmuster offenbart. Auch die hier beschriebenen Pipettenspitzen müssen, wenigstens wenn ein Probenbehälter zur Aufnahme und ein Probenbehälter zur Abgabe in einer gleichen relativen Position zu den Pipettenspitzen angeordnet werden soll und insbesondere wenn die Flussrichtung der Probenflüssigkeit durch die Reaktionsmatrix bzw. an dieser vorbei nicht geändert werden darf, zwingend von einer Seite, bevorzugt von oben, befüllt werden. Zum Befüllen der Pipettenspitzen mit Probenflüssigkeit muss dann in der Regel eine Dichtung zum Pipettor aufgehoben werden, was nicht nur eines zusätzlichen Arbeitsschrittes bedarf. Beim Erzeugen und Lösen der Dichtung bewirken kleinste Toleranzen undefinierte Effekte (z. B. ein Anlaufen der Säule) und zwar unterschiedlich über eine Vielzahl von Säulen z. B. eines Arrays oder einer Versuchsreihe. Dadurch ist kein hochpräzises gleiches Auftrennen der Probenbestandteile in zeitlich paralleler Verfahrensdurchführung möglich.
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Soll das Trennverfahren in mehreren Trennschritten durchgeführt werden, muss die Probenflüssigkeit jeweils für jeden Trennschritt erneut auf die Reaktionsmatrizen gegeben werden, wobei gegebenenfalls jeweils die Dichtung zwischen Säule und Pipettiergerät aufgehoben werden muss und die oben beschriebenen Nachteile auftreten können.
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In der Offenlegungsschrift
US 2003/0039589 A1 werden Pipettenspitzen mit einer integrierten Filtermembran sowie die Herstellung der Pipettenspitzen beschrieben. In einer Ausführung der Pipettenspitze ist die Filtermembran auf einem im Spitzeninnenraum beweglichen Konuselement befestigt. Bei der Aufnahme von Flüssigkeit durch die Pipettenspitze wird das Konuselement außen umspült und dabei angehoben. Bei der Abgabe der Flüssigkeit legt sich das Konuselement an der Innenoberfläche der Pipettenspitze an, sodass die Flüssigkeit über die Filtermembran durch eine axiale Bohrung des Konuselements hindurch austritt.
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Eine in der Offenlegungsschrift
US 2010/0126255 A1 offenbarte Pipettenspitze verfügt über getrennte Kanäle für die Aufnahme und für die Abgabe einer Probenflüssigkeit. Zum Abscheiden von Bestandteilen der Probenflüssigkeit beinhaltet der Abgabekanal ein Medium, das von der Probenflüssigkeit durchströmt wird. Um in den jeweiligen Kanälen stets die gleiche Flussrichtung zu erreichen, ist es erforderlich, Ventile zu verwenden, welche die Probe am Zurückfließen hindern. In einer speziellen Ausführung wird nur ein Kanal zur Probenaufnahme und -abgabe verwendet. Hier wird die die Probe am Zurückfließen hindernde Ventilwirkung durch das Medium erreicht, das beim Aufnehmen der Probe als monolithischer Block außen umspült wird und sich bei der Abgabe der Probe schwerkraftgetrieben an die Innenoberfläche der Pipettenspitze anlegt, sodass es von der Probe durchströmt werden muss. Nachteilig ist hier, dass die Probe bereits beim Aufnehmen in die Pipettenspitze mit dem Medium in Kontakt kommt und beispielsweise durch Kapillarwirkung im Medium aufgenommen wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Chromatographiepipettenspitze zu finden, mit der eine Aufnahme und Abgabe von Probenflüssigkeit in ein mit einer Reaktionsmatrix ausgestattetes Gefäß aus gleichartigen Probenbehältern möglich ist und die Reaktionsmatrix nur in einer Richtung von einer Flüssigkeit durchströmt wird.
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Diese Aufgabe wird für eine erfindungsgemäße Chromatographiepipettenspitze, umfassend ein erstes Gefäß und eine Reaktionsmatrix zur Probenbehandlung einer Probenflüssigkeit, gelöst. Das erste Gefäß ist ein an zwei gegenüberliegenden Enden offenes, einen Hohlraum bildendes Gefäß mit einer ersten Gefäßachse, wobei an einem der Enden eine Bodenfläche ausgebildet ist. Von der Bodenfläche ausgehend ist ein erster Gefäßkanal mit einer zu der ersten Gefäßachse parallel verlaufenden Kanalachse ausgebildet, der in eine untere Öffnung des ersten Gefäßes mündet, die mit der Umgebung fluidisch in Verbindung steht.
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Es ist erfindungswesentlich, dass die Chromatographiepipettenspitze auch ein an zwei Enden offenes zweites Gefäß umfasst, welches eine zweite Gefäßachse aufweist. Über eine untere Öffnung des zweiten Gefäßes steht das zweite Gefäß unterhalb der Reaktionsmatrix, mit der Umgebung fluidisch in Verbindung steht. Über eine obere Öffnung ist das zweite Gefäß oberhalb der Reaktionsmatrix mit dem ersten Gefäß gegeneinander abdichtbar, fluidisch verbunden.
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Die zweite Gefäßachse kann grundsätzlich zwischen der unteren und der oberen Öffnung des zweiten Gefäßes einen beliebigen Verlauf aufweisen; bevorzugt ist jedoch die zweite Gefäßachse zur Kanalachse und damit zur ersten Gefäßachse parallel verlaufend angeordnet, womit in exakt gegenläufiger Flussrichtung über eines der beiden Gefäße die Probenflüssigkeit aufgenommen und über das andere der beiden Gefäße die Probenflüssigkeit wieder abgegeben werden kann.
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Das zweite Gefäß ist topfförmig ausgeführt, mit einem an einem Topfboden ausgebildeten zweiten Gefäßkanal, der in die untere Öffnung des zweiten Gefäßes mündet. Ein solches zweites Gefäß ist innerhalb des Hohlraumes des ersten Gefäßes angeordnet, sodass die zweite Gefäßachse mit der ersten Gefäßachse zusammenfällt und um die Außenwand des zweites Gefäßes ein die Außenwand vollständig einschließender koaxialer Zwischenraum verbleibt. Die Reaktionsmatrix ist in das zweite Gefäß eingebracht, wobei das erste Gefäß zur Aufnahme und das zweite Gefäß zur Probenbehandlung und Abgabe einer Probenflüssigkeit verwendet wird.
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Das zweite Gefäß kann entlang der ersten Gefäßachse anhebbar und absenkbar sein und die Außenwand des zweiten Gefäßes kann in einer unteren Endlage an der Bodenfläche des ersten Gefäßes anliegen, womit der verbleibende Zwischenraum gegenüber der Umgebung abgedichtet wird. In diesem Fall kann vorteilhaft die untere Öffnung des zweiten Gefäßes, unterhalb der unteren Öffnung des ersten Gefäßes angeordnet sein, sodass ein Anheben des zweiten Gefäßes durch Aufsetzen der unteren Öffnung des zweiten Gefäßes auf einen Probenbehälterboden bewirkt werden kann. Damit wird gleichzeitig die untere Öffnung des zweiten Gefäßes mittels des Probenbehälterbodens verschlossen, sodass die Chromatographiepipettenspitze keine zusätzlichen Mittel zum Abdichten benötigt.
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Das der Bodenfläche gegenüberliegende Ende kann durch einen im Hohlraum geführten Kolben verschlossen sein, der mit einem Pipettor verbunden werden kann. Stattdessen kann an dem der Bodenfläche gegenüberliegenden Ende ein Innenkonus ausgebildet sein, sodass die Chromatographiepipettenspitze auf einen Aufnahmekonus eines Pipettors aufgesteckt werden kann. Oder es ist eine plane Stirnfläche ausgebildet, sodass die Chromatographiepipettenspitze an eine Dichtplatte eines Pipettors angelegt werden kann.
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Es ist von Vorteil, wenn an dem der Bodenfläche gegenüberliegenden Ende ein Bund ausgebildet ist, über den die Chromatographiepipettenspitzen in einer Vielzahl in ein Magazin gehangen werden können, um mit einem Multipipettor in Verbindung gebracht werden zu können.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Verwendung einer Zeichnung näher erläutert.
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Hierzu zeigen:
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1a eine Prinzipskizze eines ersten Vergleichsbeispiels (durch den Stand der Technik nahegelegt) im Aufnahmemodus in Seitenansicht,
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1b eine Prinzipskizze des Vergleichsbeispiels gemäß 1a im Abgabemodus in Seitenansicht,
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1c eine Prinzipskizze des Vergleichsbeispiels gemäß 1a in Ansicht von unten,
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2a eine Prinzipskizze eines zweiten Vergleichsbeispiels (durch den Stand der Technik nahegelegt) im Aufnahmemodus in Seitenansicht,
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2b eine Prinzipskizze des Vergleichsbeispiels gemäß 2a im Abgabemodus in Seitenansicht,
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2c eine Prinzipskizze des Vergleichsbeispiels gemäß 2a in Ansicht von unten,
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3a eine Prinzipskizze eines dritten Vergleichsbeispiels (durch den Stand der Technik nahegelegt) im Aufnahmemodus in Seitenansicht,
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3b eine Prinzipskizze des Vergleichsbeispiels gemäß 3a im Abgabemodus in Seitenansicht,
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3c eine Prinzipskizze des Vergleichsbeispiels gemäß 3a in Ansicht von unten,
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4a eine Prinzipskizze eines vierten Ausführungsbeispiels im Aufnahmemodus in Seitenansicht,
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4b eine Prinzipskizze des Ausführungsbeispiels gemäß 4a im Abgabemodus in Seitenansicht,
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4c eine Prinzipskizze des Ausführungsbeispiels gemäß 4a in Ansicht von unten,
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5a eine Prinzipskizze eines fünften Ausführungsbeispiels im Aufnahmemodus in Seitenansicht,
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5b eine Prinzipskizze des Ausführungsbeispiels gemäß 5a im Abgabemodus in Seitenansicht,
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6a eine Prinzipskizze eines sechsten Ausführungsbeispiels im Aufnahmemodus in Seitenansicht,
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6b eine Prinzipskizze des Ausführungsbeispiels gemäß 6a im Abgabemodus in Seitenansicht,
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7a das der Bodenfläche gegenüberliegende Ende des ersten Gefäßes in einer ersten Ausführung,
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7b das der Bodenfläche gegenüberliegende Ende des ersten Gefäßes in einer zweiten Ausführung,
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8a eine Prinzipskizze eines siebenten Ausführungsbeispiels im Aufnahmemodus in Seitenansicht und
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8b eine Prinzipskizze des Ausführungsbeispiels gemäß 8a im Abgabemodus in Seitenansicht.
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Grundsätzlich weist eine erfindungsgemäße Chromatographiepipettenspitze, das heißt eine Pipettenspitze, die in Verbindung mit Dosierhilfen, wie Pipettoren, zur Durchführung von Verfahren der Chromatographie vorgesehen ist, wie in allen Prinzipskizzen der Ausführungsbeispiele zu sehen ist, ein erstes Gefäß 1 mit einer ersten Gefäßachse 1.1 auf. Das erste Gefäß 1 ist gleich herkömmlichen Pipettenspitzen bevorzugt zylinderförmig, konusförmig oder weist eine Kombination von zylinderförmigen und konusförmigen Abschnitten auf. Es hat eine Bodenfläche 1.2, die bevorzugt konisch ist und ein der Bodenfläche gegenüberliegendes Ende 1.3, welches als Montageansatz dienend, mit einer Dosierhilfe in Verbindung gebracht werden kann. In der Bodenfläche 1.2 ist ein länglicher erster Gefäßkanal 1.4 mit einer Kanalachse 1.4.1, die in eine untere Öffnung des ersten Gefäßes 1.5 mündet, ausgebildet. Die untere Öffnung des ersten Gefäßes 1.5 ist bevorzugt gegenüber der Umgebung abdichtbar. In den meisten der nachfolgend erläuterten Ausführungsbeispiele, ausgenommen dem sechsten Ausführungsbeispiel, erfolgt die Abdichtung über ein zweites Ventil 4. Eine Abdichtung ist dann nicht erforderlich, wenn der fluidische Widerstand der Reaktionsmatrix 5 (hierzu weiteres an späterer Stelle) größer ist als der fluidische Widerstand des zweiten Gefäßes 2 (hierzu weiteres an späterer Stelle) für eine aufzunehmende Probenflüssigkeit. Der fluidische Widerstand der Reaktionsmatrix 5 wird insbesondere durch deren Konsistenz bestimmt. Sie kann z. B. in Form von einem Gel, einem Granulat oder einem gesinterten Festkörper vorliegen.
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Das erste Gefäß 1 schließt einen Hohlraum 1.6 ein, in dem, im ersten bis dritten Vergleichsbeispiel, unmittelbar eine Reaktionsmatrix 5, z. B. zwischen einer unteren Fritte 7.1 und einer oberen Fritte 7.2, eingebracht ist. Im vierten und fünften Ausführungsbeispiel ist die Reaktionsmatrix 5 in ein zweites Gefäß 2 eingebracht, womit ein Funktionsaustausch zwischen dem ersten Gefäß 1 und dem zweiten Gefäß 2 erfolgt, das heißt, dass die Probenflüssigkeit einmal über das erste und ein anderes Mal über das zweite Gefäß aufgenommen bzw. abgegeben wird.
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Eine erfindungsgemäße Chromatographiepipettenspitze weist grundsätzlich ein zweites Gefäß 2 mit einer zweiten Gefäßachse 2.3, sowie mit einer unteren Öffnung des zweiten Gefäßes 2.1 und einer oberen Öffnung des zweiten Gefäßes 2.2 auf.
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Im ersten und zweiten Vergleichsbeispiel ist das röhrchenförmige zweite Gefäß 2 jeweils innerhalb des ersten Gefäßes 1 angeordnet. Hingegen ist das röhrchenförmige zweite Gefäß 2 im dritten Vergleichsbeispiel außerhalb des ersten Gefäßes 1, eine Gefäßwand mit diesem teilend, hergestellt.
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Das zweite Gefäß 2 steht mit dem Hohlraum 1.6 fluidisch in Verbindung und ist gegenüber diesem, bevorzugt an dessen oberer Öffnung 2.2 abdichtbar. Das erfolgt für alle Ausführungsbeispiele ausgenommen dem fünften Ausführungsbeispiel mittels eines ersten Ventils 3, welches bevorzugt wenigstens nahe der oberen Öffnung des zweiten Gefäßes 2.2 am zweiten Gefäß 2 angeordnet ist. Die untere Öffnung des zweiten Gefäßes 2.1 befindet sich unterhalb der Bodenfläche des ersten Gefäßes 1.2 und ragt bevorzugt über die untere Öffnung des ersten Gefäßes 1.5 hinaus, das heißt sie befindet sich in einem größeren Abstand zur Bodenfläche 1.2 als die untere Öffnung des ersten Gefäßes 1.5. Indem die untere Öffnung des zweiten Gefäßes 2.1 unterhalb der unteren Öffnung des ersten Gefäßes 1.5 liegt, kann Probenflüssigkeit vollständig aus Probenbehältern aufgenommen werden, ohne dass dabei die untere Öffnung des ersten Gefäßes 1.5 mit Probenflüssigkeit in Berührung kommt.
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Die grundsätzliche Funktionsweise einer erfindungsgemäßen Chromatographiepipettenspitze wird nachfolgend beispielhaft anhand von 1a und 1b erläutert. Die Chromatographiepipettenspitze funktioniert nur in Verbindung mit einer Dosierhilfe, mittels der im Hohlraum 1.6 wechselweise ein Unter- und ein Überdruck aufgebaut werden kann. Hierzu sind alle denkbaren Dosierhilfen geeignet wie sie auch in der einleitenden Beschreibung zum Stand der Technik im wesentlichen genannt wurden. Während der Erzeugung eines Unterdrucks wird über das zweite Gefäß 2 eine Probenflüssigkeit aus einem darunter angeordneten Probenbehälter aufgesaugt, die dann während der Erzeugung eines Überdrucks durch die Reaktionsmatrix 5 hindurch in die entgegengesetzte Richtung, aus der sie aufgenommen wurde, wieder ausgestoßen wird. Die Reaktionsmatrix 5 wird somit gesichert nur in einer Richtung von der Probenflüssigkeit durchströmt. Zur Aufnahme einer Probenflüssigkeit über das zweite Gefäß 2 wird die Chromatographiepipettenspitze in einen Probenbehälter mit Probenflüssigkeit eingetaucht, sodass die untere Öffnung des zweiten Gefäßes 2.1 unterhalb des Flüssigkeitsspiegels taucht, wobei jedoch die untere Öffnung des ersten Gefäßes 1.5 oberhalb des Flüssigkeitsspiegels verbleibt. Dabei ist das erste Ventil 3 geöffnet und das zweite Ventil 4 geschlossen, womit der Hohlraum 1.6, der gegenüber einem Pipettor abgedichtet an diesem montiert ist, nur über das zweite Gefäß 2 fluidisch mit der Umgebung in Verbindung steht. Das Öffnen und Schließen der beiden Ventile 3, 4 kann grundsätzlich je nachdem, ob es sich um passive oder aktive Ventile handelt, entweder passiv durch die Änderung der Richtung eines anliegenden Drucks oder durch eine aktive Ansteuerung erfolgen.
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Das erste Gefäß 1 ist an dem der Bodenfläche gegenüberliegenden Ende 1.3 entweder, wie im siebenten Ausführungsbeispiel anhand der 8 gezeigt, durch einen im ersten Gefäß 1 geführten Kolben 6 verschlossen (wenigstens über einem Abschnitt gleich der Führungslänge des Kolbens 6 ist das erste Gefäß 1 dann zylindrisch ausgebildet) oder das der Bodenfläche gegenüberliegende Ende 1.3 steht abgedichtet z. B. mit einer separaten Kolbenpumpe eines Air-Displacement-Multipipettors in Verbindung. Durch das Anheben des Kolbens 6 bzw. des Kolbens einer separaten Kolbenpumpe entsteht im Hohlraum 1.6 ein Unterdruck, wodurch zwangsläufig Probenflüssigkeit über das zweite Gefäß 2 aufgenommen wird, vorausgesetzt dessen unteres Ende 2.1 ist in eine Probenflüssigkeit getaucht. Sie tritt dann über die obere Öffnung des zweiten Gefäßes 2.2 hindurch in den Hohlraum 1.6 ein und befüllt diesen bis oberhalb der zweiten Fritte 7.2, maximal bis unterhalb der oberen Öffnung des zweiten Gefäßes 2.2. Anschließend wird das erste Ventil 3 geschlossen und das zweite Ventil 4 geöffnet. Das geschieht, wie bereits erwähnt, entweder durch eine Ansteuerung oder durch die Umkehr der Richtung des Drucks, in dem der Kolben 6 jetzt abgesenkt wird. Die sich im Hohlraum 1.6 befindende Probenflüssigkeit wird jetzt, sofern sie noch nicht durch eigene Schwerkraft und unter Verdrängung der Luft in Richtung Hohlraum 1.6 in die Reaktionsmatrix 5 eingedrungen ist, durch die obere Fritte 7.2, die Reaktionsmatrix 5 und die untere Fritte 7.1 gedrängt und über die untere Öffnung des ersten Gefäßes 1.5 abgegeben.
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In der Vielzahl der verschiedenen, möglichen Ausführungen können sich die Chromatographiepipettenspitzen insbesondere in der Anordnung des zweiten Gefäßes 2 zum ersten Gefäß 1 und zu dessen ersten Gefäßkanal 1.4, in der Ausführung der Ventile 3, 4, in der Relativlage der unteren Öffnung des ersten Gefäßes 1.5 zur unteren Öffnung des zweiten Gefäßes 2.1 und in der Gestaltung des der Bodenfläche gegenüberliegenden Endes 1.3, zur Verbindung mit einer konkreten Dosierhilfe, unterscheiden. Dabei ist die unterschiedliche Anordnung, Ausführung und Gestaltung der Gefäße 1, 2 sowie gegebenenfalls der Ventile 3, 4 untereinander kombinierbar und nicht auf die nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Sie können je nach den gegebenen Rahmenbedingungen, die sich z. B. durch unterschiedliche Probenbehälter, aus denen die Probenflüssigkeit aufgenommen und abgegeben wird, durch unterschiedliche Volumina, Temperaturen oder Zusammensetzungen der Probenflüssigkeit ergeben, unterschiedlich und mehr oder weniger vorteilhaft sein. Besonders vorteilhaft sind solche Ausführungen, die sich preiswert als Einmalartikel herstellen lassen.
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In den 1 bis 3 sind drei verschiedene Vergleichsbeispiele von Chromatographiepipettenspitzen dargestellt, bei denen insbesondere das erste Gefäß 1 und das zweite Gefäß 2 unterschiedlich zueinander angeordnet sind. Die Darstellungen beschränken sich auf Prinzipskizzen, aus denen konkrete konstruktive Ausführungen z. B. der Befestigung des zweiten Gefäßes 2 im oder am ersten Gefäß 1, oder der Ventile, nicht hervorgehen. Hierfür stehen dem Fachmann viele bekannte Möglichkeiten zur Verfügung.
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In 1 ist ein erstes Vergleichsbeispiel gezeigt, bei dem die Kanalachse 1.4.1 des ersten Gefäßkanals 1.4, die erste Gefäßachse 1.1 und die zweite Gefäßachse 2.3 des zweiten Gefäßes 2, welches hier als ein Röhrchen ausgebildet ist, zusammenfallen, was als Grenzfall der Parallelität gilt. Das zweite Gefäß 2 ist koaxial von dem ersten Gefäßkanal 1.4 umschlossen und ragt aus diesem heraus. Zur Fixierung des zweiten Gefäßes 2 könnten die Fritten 7.1, 7.2 z. B. eine radial starre Ringstruktur aufweisen bzw. zusätzlich zu den Fritten 7.1, 7.2 könnten radial starre Ringstrukturelemente im Hohlraum 1.6 vorgesehen sein, in denen das zweite Gefäß 2 gehalten wird. Die von der Chromatographiepipettenspitze abgegebene Probenflüssigkeit läuft entlang der Oberfläche des aus dem ersten Gefäßkanal 1.4 herausragenden Abschnittes des zweiten Gefäßes 2 und wird im wesentlichen entlang der ersten Gefäßachse 1.1 abgegeben. Damit läuft die in der Reaktionsmatrix 5 behandelte Probenflüssigkeit über eine Oberfläche, die noch mit Spuren unbehandelter Probenflüssigkeit benetzt sein kann, was zu einer Verunreinigung der behandelten Probenflüssigkeit führen kann. Für das Handling der Probenbehälter mit unbehandelter sowie behandelter Probenflüssigkeit kann es von Vorteil sein, dass die behandelte Probenflüssigkeit exakt in die Position abgegeben wird, wovon sie aufgenommen wurde.
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In 1 ist ein erstes Vergleichsbeispiel gezeigt, bei dem die Kanalachse 1.4.1 des ebenfalls in das erste Gefäß 1 hinein, allerdings nicht koaxial zum ersten Gefäßkanal 1.4, sondern es ist zu diesem versetzt angeordnet, wobei die Kanalachse 1.4.1 und die zweite Gefäßachse 2.3 zueinander und zur ersten Gefäßachse 1.1 parallel verlaufen. Diese Lösung hat im Vergleich zum ersten Vergleichsbeispiel den Vorteil, dass die Durchführung des zweiten Gefäßes 2 durch die Bodenfläche 1.2 als mechanische Befestigung für das zweite Gefäß 2 ausgebildet ist, sodass hierfür kein zusätzliches Mittel benötigt wird. Darüber hinaus ist es von Vorteil, dass die abgegebene Probenflüssigkeit nicht mit der Oberfläche des zweiten Gefäßes 2 in Kontakt kommt. Das erste Gefäß 1 und das zweite Gefäß 2 lassen sich bei diesem Vergleichsbeispiel gemeinsam in einem Stück z. B. im Spritzgussverfahren herstellen, welches sich bei der Massenherstellung von Einwegartikeln wie Pipettenspitzen bereits bewährt hat. Durch den senkrechten Abstand zwischen der Kanalachse 1.4.1 und der zweiten Gefäßachse 2.3 ist es möglich, Probenflüssigkeit aus einem Probenbehälter mit in einem Raster angeordneten Vertiefungen aufzunehmen und in diesen auch wieder abzugeben, wenn der Abstand der Mitte der unteren Öffnung des ersten Gefäßes 1.5 zur Mitte der unteren Öffnung des zweiten Gefäßes 2.1 gleich dem Rasterabstand gewählt wird. Gemäß dem zweiten Vergleichsbeispiel entspricht dieser Mittenabstand dem senkrechten Abstand zwischen der Kanalachse 1.4.1 und der zweiten Gefäßachse 2.3. Der Mittenabstand ließe sich auch realisieren, indem das zweite Gefäß 2 zur unteren Öffnung 2.1 hin gegenüber der zweiten Gefäßachse 2.3 abgewinkelt wird.
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Bei dem in 3 gezeigten dritten Vergleichsbeispiel befindet sich das zweite Gefäß 2 außerhalb des ersten Gefäßes 1 und teilt mit diesem einen Teil der Gefäßwand und ist damit vergleichsweise besser stabilisiert.
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Insbesondere in den vorangehend aufgezeigten Vergleichsbeispielen ist es nicht zwingend erforderlich, dass die zweite Gefäßachse 2.3 zur ersten Gefäßachse 1.1 parallel angeordnet ist. Vielmehr ist entscheidend, dass die beiden Öffnungen des zweiten Gefäßes 2.1, 2.2 in einem unterschiedlichen Höhenniveau liegen und zwar so, dass dessen obere Öffnung 2.2 oberhalb und dessen untere Öffnung 2.1 unterhalb der Reaktionsmatrix 5 liegt. Die zweite Gefäßachse 2.3 kann dazwischen grundsätzlich einen beliebigen Verlauf haben, wobei schon aus Gründen einer kurzen Verbindung eine gerade und insbesondere eine zur ersten Gefäßachse 1.1 parallele zweite Gefäßachse 2.3 vorteilhaft ist.
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Das in 4 gezeigte vierte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich zu den vorgenannten Vergleichsbeispielen insbesondere dadurch, dass das zweite Gefäß 2 hier kein Röhrchen mit einem konstanten Querschnitt, insbesondere einem runden Querschnitt darstellt, sondern eine Topfform mit einem angesetzten zweiten Gefäßkanal 2.4 in Form eines Röhrchens aufweist. Die Topfform des zweiten Gefäßes 2 ist an die Form des umschließenden Abschnittes des ersten Gefäßes 1 so angepasst, dass ein das zweite Gefäß 2 einhüllender Zwischenraum zum ersten Gefäß 1 entsteht. Der Zwischenraum kann z. B. durch punktuell am ersten Gefäß 1 ausgebildete Abstandshalter 9 gesichert sein. Indem die untere Öffnung des zweiten Gefäßes 2.1 und die untere Öffnung des ersten Gefäßes 1.5 zueinander koaxial angeordnet sind, werden die Vorzüge des ersten Vergleichsbeispiels, nämlich eine Aufnahme und Abgabe am exakt gleichen Ort und die des zweiten Vergleichsbeispiels, bei dem die aus der unteren Öffnung des ersten Gefäßes 1.5 abgegebene behandelte Probenflüssigkeit nicht mit der Oberfläche des zweiten Gefäßes 2 in Verbindung kommen kann, weitestgehend miteinander verbunden.
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Bei dem vierten und auch dem nachfolgend beschriebenen fünften und sechsten Ausführungsbeispiel werden die beiden Gefäße 1, 2 im Vergleich zu den vorher beschriebenen Vergleichsbeispielen funktionell umgekehrt verwendet. Das führt insbesondere zu der Möglichkeit der Reduktion der Ventile wie im fünften Ausführungsbeispiel bzw. des vollständigen Verzichts auf die Ventile, wie im sechsten Ausführungsbeispiel gezeigt wird.
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Bei einem fünften, besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel, gezeigt in den 5, kann auf das zweite Ventil 4 verzichtet werden, welches in den vorgenannten Ausführungsbeispielen bei der Abgabe der Probenflüssigkeit geschlossen gehalten wird, wenn der fluidische Widerstand der Reaktionsmatrix 5 größer als der des einhüllenden Zwischenraumes ist. Das zweite Gefäß 2 ist hier gleich dem vierten Ausführungsbeispiel ausgeführt und angeordnet, allerdings ohne dass es Abstandshalter 9 zwischen der Bodenfläche des ersten Gefäßes 1.2 und dem zweiten Gefäß 2 gibt; und es ist entlang der ersten Gefäßachse 1.1 über einen Hubweg a anhebbar und absenkbar. In einem maximal angehobenen Zustand des zweiten Gefäßes 2 bildet sich ein das zweite Gefäß 2 vollständig umschließender Zwischenraum analog dem vierten Ausführungsbeispiel aus und es kann, dem analog, Probenflüssigkeit durch diesen Zwischenraum hindurch, der eine fluidische Verbindung des Hohlraumes 1.6 mit der Umgebung herstellt, aufgesaugt werden. Der Hub entlang dem Hubweg a wird entgegen der Schwerkraft des mit der Reaktionsmatrix 5 befüllten zweiten Gefäßes 2 aktiv motorisch gesteuert. In einem maximal abgesenkten Zustand kommt das zweite Gefäß 2 zur Anlage an den Boden des ersten Gefäßes 1.2, womit die fluidische Verbindung über den Zwischenraum unterbrochen wird und das erste Gefäß 1 gegenüber der Umgebung abgedichtet wird. Vorteilhaft ist am Boden des ersten Gefäßes 1.2 ein Dichtring, z. B. durch eine gummierte Beschichtung, ausgebildet. Ein ansonsten dafür vorgesehenes erstes Ventil 3 kann damit entfallen.
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Eine Chromatographiepipettenspitze lässt sich noch weiter vereinfachen, wenn z. B. gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel, gezeigt in den 6, im Unterschied zum fünften Ausführungsbeispiel, der am zweiten Gefäß 2 ausgebildete zweite Gefäßkanal 2.4, der in die untere Öffnung des zweiten Gefäßes 2.1 mündet, durch den ersten Gefäßkanal 1.4 hindurchragt. Beim Einführen der Chromatographiepipettenspitze in einen Probenbehälter wird der zweite Gefäßkanal 2.4 auf dessen Probenbehälterboden aufgesetzt, wobei die untere Öffnung des zweiten Gefäßes 2.1 verschlossen wird. Vorteilhaft ist an der unteren Öffnung des zweiten Gefäßes 2.1 eine Dichtlippe ausgebildet. Mit einem weiteren Absenken der Chromatographiepipettenspitze wird das zweite Gefäß 2.1 im ersten Gefäß 1.4 relativ angehoben und es entsteht ein Zwischenraum gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel, sodass durch den ersten Gefäßkanal 1.4 die Probenflüssigkeit aufgenommen werden kann. Nach vollständiger Aufnahme der Probenflüssigkeit wird der Probenbehälter und damit der Probenbehälterboden relativ zu der unteren Öffnung des zweiten Gefäßes 2.1 abgesenkt, wobei sich das zweite Gefäß 2.1 im ersten Gefäß 1.4 relativ absenkt, sich der Zwischenraum analog dem fünften Ausführungsbeispiel schließt und die untere Öffnung des zweiten Gefäßes 2.1 wieder freigegeben wird. Noch bevor die Probenflüssigkeit aus der unteren Öffnung des zweiten Gefäßes 2.1 nach Durchströmen der Reaktionsmatrix 5 austreten kann, wird anstelle des Probenbehälters zur Aufnahme ein Probenbehälter zur Abgabe der Probenflüssigkeit relativ zur Chromatographiepipettenspitze angeordnet. Vorteilhaft erfolgt das Anheben und Absenken des zweiten Gefäßes 2 im ersten Gefäß 1 motorisch gesteuert abgestimmt auf den Hubweg a; es könnte aber auch magnetisch erfolgen, wenn bei der Herstellung des zweiten Gefäßes z. B. Magnetteilchen in das Material eingebracht werden.
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Eine solche Chromatographiepipettenspitze benötigt somit keine zusätzlichen Ventile und kann allein durch ein Einfügen des zweiten Gefäßes 2, befüllt mit der Reaktionsmatrix 5, in das erste Gefäß 1 montiert werden. Die beiden Gefäße 1, 2 können als einfache Spritzgussteile hergestellt werden.
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In weiteren Ausführungsbeispielen, bei denen die Ventilfunktion durch die beiden Gefäße selbst erfüllt wird, könnten z. B. Kanäle gebildet oder verschlossen werden, indem die Gefäße gegeneinander verdreht werden.
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Wie bereits erwähnt, muss das erste Gefäß 1 zum Aufbau eines Drucks, der die Probenflüssigkeit durch die Reaktionsmatrix 5 drückt, an dem Ende gegenüber der Bodenfläche 1.3 abgedichtet sein, damit der Hohlraum 1.6 nur über die Reaktionsmatrix 5 fluidisch mit der Umgebung in Verbindung steht. Dies erfolgt, egal ob sich die Probenflüssigkeit unmittelbar in dem ersten Gefäß 1 oder in dem zweiten Gefäß 2 befindet, welches dann zwingend innerhalb des ersten Gefäßes 1 angeordnet sein muss.
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Grundsätzlich können alle beschriebenen Ausführungsbeispiele von Chromatographiepipettenspitzen sowohl fertig konfiguriert, das heißt befüllt mit einer Reaktionsmatrix, aber auch unbefüllt zum Befüllen durch den Kunden geliefert werden. Eine Befüllung mit einer Reaktionsmatrix 5 ist erforderlich, um sie bestimmungsgemäß verwenden zu können.
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Bei den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen handelt es sich um solche Chromatographiepipettenspitzen, die für eine Verwendung mit Air-Displacement-Pipettoren vorgesehen sind. Zu diesem Zwecke ist das der Bodenfläche gegenüberliegende Ende 1.3 so konfiguriert, dass es mit einem handelsüblichen Multipipettor verbunden werden kann. Bekannt ist hier eine konische Ausbildung, wie in 7a gezeigt, um die Chromatographiepipettenspitze an einem Aufnahmekonus aufzustecken bzw., wie in 7b gezeigt, die Ausbildung eines planen Bundes, um diesen gegen eine Dichtplatte zu drücken. Die Abdichtung der Chromatographiepipettenspitze gegenüber dem Multipipettor ist auch über eine die Chromatographiepipettenspitze von außen umschließende Dichtung möglich.
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Alle genannten Ausführungsbeispiele können durch eine Ergänzung mit einem Kolben 6 modifiziert werden, welcher im ersten Gefäß 1, welches dann wenigstens anteilig zylindrisch ausgebildet sein muss, geführt wird, um die Chromatographiepipettenspitze auch für Positive-Displacement-Pipettoren verwenden zu können. Die Chromatographiepipettenspitze muss dann nicht dicht an diesen Pipettoren angebracht werden. Für die Befestigung reicht dann eine nicht dichtend wirkende Kupplung aus, die z. B. ein Greif- oder Schnappmechanismus sein kann.
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In den 8 ist beispielhaft ein solches siebentes Ausführungsbeispiel gezeigt, welches auf das erste Vergleichsbeispiel zurückgeht.
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Grundsätzlich kann die Chromatographiepipettenspitze, sofern sie mit einem Kolben 6 komplettiert wird, als Handpipette zur manuellen Bedienung ausgeführt werden. In diesem Falle können die Ventile 3, 4 gegebenenfalls sehr einfach herstellbar, durch manuelles Drücken gesteuerte Quetschventile ausgeführt sein, wenn der erste Gefäßkanal 1.4 und das zweite Gefäß 2 wenigstens teilweise aus einem thermoplastischen Elastomer hergestellt sind.
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Die Vorteile der Erfindung kommen jedoch erst bei der Verwendung der Chromatographiepipettenspitze in Verbindung mit Multipipettoren vollkommen zur Wirkung. Damit kann zeitlich parallel und hochautomatisiert die Chromatographie einer Vielzahl von Volumina gleicher oder unterschiedlicher Probenflüssigkeiten hoch präzise durchgeführt werden. Als passive Ventile ist die Verwendung z. B. von Entenschnabelventilen, Pilzventilen, Kugelventilen oder einer Kombination solcher Ventile aus Elastomer, Gummi oder TPE vorteilhaft. Als aktive Ventile eignen sich insbesondere extern angetriebene, z. B. magnetgesteuerte Ventile oder die bereits genannten Quetschventile.
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Wenn die Chromatographiepipettenspitze vorgesehen ist, um sie in Verbindung mit einem Multipipettor zu betreiben, kann es von Vorteil sein, wenn die zweite Gefäßachse 2.3 und die Kanalachse 1.4.1 einen bestimmten Abstand zueinander nicht überschreiten, um aus einem Probenbehälter mit einem Raster von Vertiefungen, z. B. 8 × 12, gleich dem Raster der Kolbenpumpen eines Multipipettors, Probenflüssigkeit aufzunehmen und in einen weiteren gleichen Probenbehälter wieder abgeben zu können. Damit dies allein mit einer relativen Hubbewegung der Pipettenanordnung zur Gefäßanordnung möglich ist, muss der Abstand der Kanalachse 1.4.1 zur zweiten Gefäßachse 2.3 gegebenenfalls so klein sein, dass eine Chromatographiepipettenspitze in eine darunter positionierte Vertiefung eintauchen kann und dieselbe Chromatographiepipettenspitze die Probenflüssigkeit in eine an selbiger Position alternativ angeordnete Vertiefung eines anderen Probenbehälters, z. B. einer Mikrotiterplatte, abgeben kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- erstes Gefäß
- 1.1
- erste Gefäßachse
- 1.2
- Bodenfläche des ersten Gefäßes
- 1.3
- der Bodenfläche gegenüberliegendes Ende
- 1.4
- erster Gefäßkanal
- 1.4.1
- Kanalachse
- 1.5
- untere Öffnung des ersten Gefäßes
- 1.6
- Hohlraum
- 2
- zweites Gefäß
- 2.1
- untere Öffnung des zweiten Gefäßes
- 2.2
- obere Öffnung des zweiten Gefäßes
- 2.3
- zweite Gefäßachse
- 2.4
- zweiter Gefäßkanal
- 3
- erstes Ventil
- 4
- zweites Ventil
- 5
- Reaktionsmatrix
- 6
- Kolben
- 7.1
- untere Fritte
- 7.2
- obere Fritte
- 8
- Probenflüssigkeit
- 9
- Abstandshalter
- a
- Hubweg
