DE2813389A1

DE2813389A1 - Vorrichtung zum handhaben und verteilen von fluessigkeit in einem automatischen kultur-system

Info

Publication number: DE2813389A1
Application number: DE19782813389
Authority: DE
Inventors: Takayuki Aihara; Toshio Shinohara; Shinroku Sogi; Ikuo Tawara; Makoto Yoshinaga
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1977-03-28
Filing date: 1978-03-28
Publication date: 1978-10-12
Also published as: US4210724A; DE2813389C2

Description

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Anmelder: Olympus Optical Company Limited,

43-2, 2-Chome, Hatagaya, Shibuya-K^., Tokyo, Japan

Titel: Vorrichtung zum Handhaben und Ver

teilen von Flüssigkeit in einem automatischen Kultur-System

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Vorrichtung zum Handhaben und Verteilen von Flüssigkeit in einem automatischen Kultur-System

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Handhaben und Verteilen von Flüssigkeit in einem automatischen Kultur-System, mit dem biologische Gewebe und Zellen automatisch kultiviert werden, sowie eine Vorrichtung zum Aufrühren einer Kulturlösung in einem automatischen Kultur-System, mit dem biologische Gewebe und;Zellen automatisch kultiviert werden. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Vorrichtung, mit der zu züchtende oder zu kultivierende Zellen aus einem die Kulturen enthaltenden Gefäss bzw. einem Kulturgefäss in ein Zentrifugenrohrchen oder aus einem Zentrifugenrohrchen in ein Kulturgefäss übertragen oder eingebracht werden, und mit dem überschüssige oder verbrauchte bzw. nicht mehr benötigte Flüssigkeit aus dem Kulturgefäss entnommen wird.

Das Züchten bzw. Kultivieren biologischer Gewebe und Zellen stellt einen wichtigen und grundsätzlichen experimentellen Vorgang bei der Untersuchung von Zellen auf verschiedenen Gebieten, etwas in der Medizin, der Biologie, der Pharmazie oder der Pflanzenzüchtung dar. Das Züchten oder Kulti-

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vieren von biologischen Geweben oder Zellen über aufeinander folgende Generationen hinweg ist jedoch mit technischen Schwierigkeiten verbunden, die es in der Praxis unmöglich oder zumindest sehr schwierig machen, einen kultivierten bzw. gezüchteten stabilen Stamm auch zu erhalten. Daher besteht ein grosser Bedarf an einem Verfahren zur Züchtung von biologischen Geweben und Zellen, mit dem ein stabilisierter, zu züchtender bzw. zu kultivierender Stamm erhalten bzw. aufrechterhalten werden kann. Es wurde bereits ein Verfahren zum Kultivieren bzw. Züchten in einer gasförmigen Umgebung vorgeschlagen, die in einem Inkubator aufrechterhalten wird. Mit einem solchen Verfahren war es möglich, aufeinanderfolgende bzw. mehrere Generationen von Zellen verschiedener Art, beispielsweise Leberzellen (liver), Neuronen (neuron), Schleimhautdrüsenzellen (pituitary gland) usw. zu züchten, die bisdahin schwer zu züchten bzw. zu kultivieren waren.

Das Züchten bzw. Kultivieren von mehreren aufeinanderfolgenden Generationen der zuvor beschriebenen Art soll nachfolgend kurz zusammengefasst werden. Eine vorgegebene Anzahl von Zellen, die über mehrere Generationen hinweg gezüchtet bzw. kultiviert werden sollen, werden in Form einer Suspension in einer Kulturlösung verdünnt. Diese Suspension wird dann in ein Kulturgefäss, beispielsweise eine Petrischale, eingebracht. Das Gefäss wird noch in einem Inkubator gelassen, um die Zellen in einer gegebenen Atmosphäre zu kultivieren. Nach einem vorgegebenen Zeitraum wird das Gefäss aus dem Inkubator genommen und das Zellenwachstum bzw. die Grosse der Zellen unter einem Mikroskop untersucht. Wenn festgestellt oder festgelegt wird, dass das gewünschte Zellenwachstum das Gefäss voll ausgefüllt hat, werden die Zellen auf eine stammfreie, saubere Bank (strain-free clean bench) gebracht, und die Kulturlösung im Gefäss wird mit einer Pipette abgesaugt und entfernt. Danach wird eine Pufferlösung in das Gefäss eingegeben, um die im Gefäss noch verbliebenen Zellen zu entfernen, um dann die Puffer-

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lösung mit einer Pipette wieder abzusaugen. Um die gewachsenen Zellen, die am Boden des Gefässes anhaften,möglichst ganz vom Gefässboden frei zu bekommen, wird eine Enzymlösung, beispielsweise Tripsin, in das Gefäss gegeben und dort über einen gewissen Zeitraum gelassen. Nach diesem Zeitraum wird die Enzymlösung mit einer Pipette aus dem Gefäss abgesaugt und entfernt und es wird wieder eine Kulturlösung in das Gefäss eingegeben. Die Kulturlösung wird durch eine Pipette wiederholt angesaugt und ausgestossen, um eine Bewegung und ein Aufrühren zu bewirken, so dass die gewachsenen Zellen vom Boden des Gefässes vollständig freikommen und als Suspension in der Kulturlösung vorhanden sind. Die in Suspension vorliegenden Zellen werden mit einer Pipette in ein Zentrifugenröhrchen übertragen, und das Zentrifügenröhrchen wird dann in eine Zentrifuge eingesetzt, um die Zellen von der Lösung zu trennen. Dabei bleiben die Zellen am Boden des Röhrchens haften, während die Kulturlösung darüber steht und durch Schwenken des Röhrchens entfernt wird. Es wird wieder eine Kulturlösung in das Zentrifugenröhrchen eingegeben und um- bzw. aufgerührt, indem die Kulturlösung mit einer Pipette angesaugt und ausgestossen wird, so dass die Zellen voneinander getrennt werden und innerhalb des Zentrifugenröhrchens in der Kulturlösung gleichförmig suspendiert sind. Sehliesslich wird die Lösung in jeweils gleicher Menge in zwei Kulturgefässe gebracht, so dass ein Zucht- bzw. Kulturvorgang nunmehr abgeschlossen ist.

Bei dem zuvor beschriebenen Kultur- bzw. Züchtungsverfahren ist es erforderlich, das Kulturgefäss aus dem Inkubator in den Aussenraum, d. h. in die Luftatmosphäre zu bringen, um das Wachstum bzw. d.ie Grosse der Gewebe oder Zellen unter dem Mikroskop zu untersuchen. Dabei tritt jedoch eine plötzliche Änderung des Züchtungs- bzw. Kultivierungszustandes auf, da die Zellen oder Gewebe aus der gegebenen Umgebung herausgenommen werden, die im Inkubator aufrechterhalten wird und in Form einer vorgegebenen Gasatmosphäre, einer Temperatur

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oder einer bestimmten Feuchtigkeit festgelegt ist. Dadurch werden die zu züchtenden Gewebe oder Zellen nachteilig beeinflusst und es ist dabei auch unvermeidlich, dass diese Zellen oder Gewebe durch Mischstämme, die in der Atmosphäre vorhanden sind, verunreinigt werden.

Darüberhinaus sind verschiedene Vorgänge erforderlich, um mehrere Generationen hintereinander zu kultivieren bzw. zu züchten, bei denen die Kulturen unter dem Mikroskop beobachtet werden müssen. Derartige Vorgänge werden von einer Person auf der sogenannten "Clean Bench" von Hand durchgeführt. Das bedeutet, dass irgendein geringer Unterschied bei den verschiedenenVorgangen, der von Person zu Person auftritt j das Züchtungsergebnis der Gewebe oder Zellen direkt beeinflussen, da die Erfahrung und die Geschicklichkeit bei den Züchtungs- bzw. Kulturverfahren von Person zu Person unterschiedlich ist. Daher ist es schwierig, eine Standardprozedur für das Kultivierungsverfahren zu schaffen. Dies bedeutet aber, dass es unmöglich ist, gezüchtete Gewebe oder Zellen mit einheitlicher Qualität zu erhalten» Infolgedessen können unterschiedliche Forsehergruppen, die gemeinsam am selben Thema arbeiten, unterschiedliche Ergebnisse erhalten, je nach der Qualität der zu züchtenden Gewebe. In extremen Fällen können die Ergebnisse oder die Schlussfolgerungen der Untersuchungen sogar einander entgegengesetzt sein. Oder anders ausgedrückt, bei Züchten der Zellen oder Gewebe mit herkömmlichen Verfahren ist die Zuverlässigkeit äusserst gering.

Es besteht allgemein die Ansicht, dass wenigstens zwei Jahre Übung erforderlich sind, damit eine Person eine gewisse Übung und Erfahrung bei der Behandlung von Zellen und Geweben erhält. Daher sind erfahrene Personen sehr gefragt. Die Forscher mussten daher die Züchtungsvorgänge selbst vornehmen und kamen dadurch weniger zu ihrer eigentlichen Arbeit, so dass die Untersuchungen und Studien darunter litten.

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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,ein automatisches System zur Züchtung bzw. Kultivierung von Geweben oder Zellen bzw. ein automatisches Kultur-System zu schaffen, das die zuvor beschriebenen Vorgänge bei der Züchtung automatisch durchführen kann, um Kontaminationen zu vermeiden, die auftreten können, wenn die zu züchtenden Zellen oder Gewebe der Luftatmosphäre ausgesetzt werden, und um eine Beeinflussung der Züchtungsergebnisse durch die Operationen von Hand zu vermeiden, so dass ein einheitliches Standardverfahren für die Durchführung der unterschiedlichen Vorgänge und Manipulationen beim Züchten von Zellen oder Geweben möglich wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die in Anspruch 1 angegebenen Vorrichtung gelöst.

Die in Anspruch 6 angegebene Vorrichtung löst ebenfalls die gestellte Aufgabe. .

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den UnteranSprüchen angegeben.

Mit dieser automatischen, erfindungsgemassen Vorrichtung zur Züchtung von Geweben und Zellen ist es möglich, in zufriedenstellender Weise aus dem Kulturgefäss eine Flüssigkeit, beispielsweise eine Kulturlösung, eine Pufferlösung oder eine Enzymlösung abzusaugen und entfernen, um die gewachsenen Zellen im Kulturgeäss als Suspension in eine frische Kulturlösung zu bringen, um diese Suspension dann in das Zentrifugenröhrchen zu übertragen, und um die zentrifugierten Zellen voneinander zu trennen, um sie wieder in einer frischen Kulturlösung zu suspendieren, so dass die Suspension mit der frischen Kulturlösung in gleichem Mengenverhältnis in zwei frische Kulturgefässe verteilt werden kann. Bei der erfindungsgemassen Vorrichtung werden diese Vorgänge mit einer festliegenden Verdrängerpumpe vom Einspritztyp durchgeführt, die mit einer Pipette verbunden

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ist und den Ansaug- und Ausstossvorgang durchführt. Wenn eine Pipette verwendet wird, muss verhindert werden, dass sich eine von einem vorausgegangenen Arbeitsschritt noch anhaftende Flüssigkeit mit einer frischen, in das Kulturgefäss oder Zentrifugenröhrchen eingebrachten Lösung während des darauffolgenden Schrittes vermischt, da sonst nachteilige Beeinflussungen oder nicht mehr zu übersehende Einflüsse auf das Züchtungsergebnis ausgeübt werden. Die Pipette muss daher für jeden Schritt durch eine neue ersetzt werden. Bevor die gewachsenen Zellen in das Zentrifugenröhrchen übertragen werden, wird - wie bereits erwähnt die Kulturlösung im Gefäss mehrere Male mit einer Pipette angesaugt und aus der Pipette wieder ausgestossen, um ein Aufrühren der Zellen zu erreichen, so dass sie vollständig vom Boden des Gefässes freikommen und in Form einer Suspension in der Kulturlösung vorliegen. Ein solches Umwirbein oder Aufrühren ist mit der erfindungsgemassen Vorrichtung sehr wirksam durchzuführen.

Bei der erfindungsgemassen Vorrichtung zum Handhaben und Verteilen von Flüssigkeit in einem automatischen Kultur-System wird eine benutzte Pipette am Ende eines Arbeitsschrittes automatisch entfernt, und eine frische Pipette wird vor Ausführen des nachfolgenden Arbeitsschrittes automatisch eingesetzt, so dass die Entnahme der Flüssigkeit und die Verteilung der Flüssigkeit mit verschiedenen Pipetten durchgeführt wird. Auf diese Weise ist eine Entnahme der Flüssigkeit und eine Verteilung der Flüssigkeit in einem einzigen Gerät möglich.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung besitzt gemäss einer bevorzugten Ausführungsform eine Ansaug- und Ausstosspumpe, die mit der Pipette verbunden ist, und die so arbeitet, dass Probleme hinsichtlich einer Kontamination vermieden werden, indem die Pipetten zwischen zwei Arbeitsvorgängen ausgetauscht bzw. ersetzt werden.

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Gemäss einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist ein Pipettenhalter vorgesehen, der ein automatisches Pullen oder Einsetzen einer frischen Pipette an einer Pipetten-Eingabestellung erleichtert, wenn die Pipette jeweils eine nach der anderen aus einem Pipettenspender bereitgestellt wird. Die Pipette kann dann nach dem Einsetzen automatisch aus dieser Stellung entfernt werden.

Die vorliegende Erfindung schafft auch eine Vorrichtung zum Aufrühren einer Kulturlösung in einem automatischen Kultur-System, wobei die Lösung aufgerührt wird, so dass die Zellen vom Boden des Kulturgefässes zuverlässig freigesetzt werden.

Mit der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine einzige Vorrichtung zu schaffen, mit der sowohl die Flüssigkeitsentnahme als auch die Flüssigkeitsverteilung durchgeführt werden kann. Dadurch wird viel Platz gespart und die Kosten sind im Vergleich zu getrennten Vorrichtungen zu diesem genannten Zwecken gering. Die Ansaug- und Ausstosspumpe, die bei der erfindungsgemässen Vorrichtung verwendet wird, hat ein Volumen bzw. eine Kapazität, das bzw. die kleiner als das Pipettenvolumen ist.

Während des Entnahmevorgangs, während dem nicht mehr erforderliche oder überschüssige Flüssigkeit, beispielsweise Kulturlösung, Pufferlösung oder Enzymlösung aus dem Kulturgefäss entnommen wird, während des Verteilungsvorgangs, während dem die gewachsenen Zellen in einer gleichmässigen Suspension in eine frische Kulturlösung gebracht und in das Zentrifugenröhrchen gegeben werden, oder während des Verteilungsvorganges, bei dem die zentrifugierten Zellen wieder in eine in das Zentrifugenröhrchen gebrachte frische Kulturlösung gegeben werden, um eine gleichförmige Suspension zu erhalten, die dann in jeweils gleicher Menge in zwei frische Gefässe gebracht wird, kann die Flüssigkeitsmenge, die in die Pipette eingesaugt wird, das Volumen der Pipette

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nicht übersteigen, so dass die Möglichkeit einer Kontamination durch eine derartige Flüssigkeit auf den Bereich der Pipette beschränkt bleibt. Es reicht daher aus, lediglich die Pipetten während der aufeinanderfolgenden Verfahrensschritte zu ersetzen, um mit Sicherheit zu verhindern, dass sich eine alte und eine neue Flüssigkeit mischen.

Die Flüssigkeitsentnahme und die Verteilung werden durch eine Drehbewegung bzw. durch eine Winkelbewegung eines Pipettenhaltearmes vorgenommen. Dies ermöglicht eine platzsparende, kompakte Anordnung, obwohl die Pipetten zwischen den einzelnen Verfahrensschritten ausgetauscht werden müssen. Es ist auch möglich, Signale von verschiedenen Schaltern oder Steuereinrichtungen einem zentralen Steuersystem, beispielsweise einem Rechner, zuzuleiten, der programmiert sein kann, um einen vorgegebenen Arbeitsvorgang durchzuführen. Auf diese Weise kann der gesamte Arbeitsvorgang voll automatisiert werden. Der Pipettenhalter besitzt ein konusförmiges Loch, das eine frische Pipette genau in die Pipetteneinsatz- bzw. Füllstelle bringt, an der die Pipette von einem Pipettenspender jeweils eine nach der anderen bereitgestellt wird. Auf diese Weise wird das automatische Eingeben der Pipette in einen Pipetten-Aufnahmezylinder erleichtert.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung zum Aufrühren einer Kulturlösung besitzt eine Einrichtung, die eine Pipette in einer in einem Kulturgefäss enthaltenen Kulturlösung periodisch schwenkt, während die Pipette in der Kulturlösung eingetaucht ist, sowie Einrichtungen, mit der die Pipette die Lösung synchron zum Schwenkvorgang ansaugt und ausstösst. Auf diese Weise wird die Aufrührwirkung wesentlich verbessert.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

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Fig. 1 die Vorrichtung gemäss einer erfindungsgemässen Ausführungsform in Aufsicht, wobei Teile weggebrochen sind,

Fig. 2 einen Teilquerschnitt durch die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung,

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine Pipette und einen Pipetten-Aufnahmezylinder,

Fig. 4 eine Seitenansicht eines Kulturgefässes auf einer ersten Drehscheibe sowie eine Pipette, teilweise im Querschnitt,

Fig. 5 eine teilweise im Querschnitt dargestellte Seitenansicht eines Zentrifugenröhrchens, das auf einer zweiten Drehscheibe gehalten wird, sowie einer Pipette,

Fig. 6 einen Querschnitt entlang der in Fig. 1 eingezeichneten Schnittlinie VI-VI,

Fig. 7 eine teilweise im Querschnitt dargestellte Seitenansicht eines Pipettenhalters, der in Fig. 1 in einer freigelegten Zone dargestellt ist, wobei der Zylinder zur Pipette ausgerichtet ist,

Fig. 8 eine teilweise im Querschnitt dargestellte Seitenansicht eines Pxpettenentferners, der in einem freigelassenen Bereich von Fig. 1 dargestellt ist, wobei die Pipette am Zylinder befestigt ist,

Fig. 9 eine vergrösserte Teildarstellung des in Fig. dargestellten Pipettenhalters,

Fig.10 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemässe Aufrührvo rri cht ung,

Fig.11 die in Fig. 10 dargestellte Aufrührvorrichtung in Aufsicht,

Fig.12 eine Aufsicht eines Haltegliedes, an dem der Zylinder befestigt ist, und

Fig.13 eine teilweise im Querschnitt dargestellte Seitenansicht entlang der in Fig. 11 eingezeichneten Schnittlinie X-X.

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Fig. 1 zeigt einen Brutapparat bzw. einen Inkubator mit einer festliegenden Oberwand 1. Mehrere Zucht- bzw. Kulturgefässe 2, die bei dem dargestellten Beispiel in Form von Schalen vorliegen, sind am Umfang einer ersten Drehscheibe 3 gleichmässig voneinander beabstandet angeordnet. Mehrere Znetrifugenröhrchen 4- sind am Umfang einer zweiten Drehscheibe 5 gleichmässig voneinander beabstandet angeordnet. Sowohl die Gefässe 2 als auch die Röhrchen 4- sind natürlich innerhalb des Inkubators angeordnet. Die Drehscheiben 3 und 5 drehen sich in einer waagerechten Ebene. Das Zentrifugenröhrchen 4 ist so ausgebildet, dass es in eine Zentrifuge eingesetzt werden kann, um gezüchtete Zellen aus einer Kulturlösung zu trennen, in der sich die Zellen befinden. Wie Fig. 4- zeigt ist die erste Drehscheibe 3 an einer festliegenden Befestigungsplatte 6 drehbar angeordnet, die im Inkubator waagerecht liegt, und zwar steht die erste Drehscheibe 3 mit einer kreisförmigen Kante 3a mxt verringertem Durchmesser in Berührung, die am unteren Teil des Umfangs in Form einer in der Platte 6 ausgebildeten Ausnehmung 6a gebildet ist. Die Drehscheibe 3 ist am Umfang mit einem Zahnkranz 3b versehen, der in ein nicht dargestelltes Antriebs-Zahnrad eingreift, so dass sie mit jeweils einem vorgegebenen Drehwinkel schrittweise gedreht wird, der dem winkelmässigen Zwischenraum zwischen den Kulturgefässen 2 entspricht, wenn das Antriebszahnrad mittels eines Impulsmotors oder einer ähnlichen Antriebseinrichtung gedreht wird. Wie Fig. 5 zeigt ist die zweite Drehscheibe ebenfalls an der Platte 6 drehbar angeordnet, und zwar dadurch, dass eine kreisförmige Kante 5a, die am Umfang auf der Unterseite der Drehscheibe 5 ausgebildet ist, in eine andere in der Platte 6 ausgebildete Ausnehmung 6b eingepasst ist. Die Drehscheibe 5 ist am Umfang ebenfalls mit einem Zahnkranz 5b versehen, der in ein nicht dargestelltes Antriebszahnrad eingreift, so dass die Drehscheibe 5 mit einem vorgegebenen winkelmässigen Schritt schrittweise gedreht wird, der dem winkelmässigen Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Zentrifugenröhrchen 4 entspricht, wenn das

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Antriebszahnrad mit einem Impulsmotor oder einer ähnlichen Antriebseinrichtung gedreht wird.

Wie Fig. 5 zeigt, ist das Zentrifugenröhrchen 4 herausnehmbar in einem Zentrxfugenröhrchenhalter 7 eingesetzt, der aus einem Zylinder mit einem Boden besteht. Dieser Zylinder ist seinerseits abnehmbar an einem auf der Drehscheibe 5 angeordneten Halterungsmechanismus befestigt. Der Halterungsmechanismus umfasst zwei Seitenplatten 9a, 9b, die an der Drehscheibe 5 fest angebracht sind, eine Welle 10, die sich waagerecht durch die Seitenplatteen erstreckt und durch diese drehbar gehaltert wird, sowie eine obere und eine untere Halterungsplatte 8a, 8b, wovon das eine Ende dieser Halterungsplatten 8a, 8b miteinander und mit der Welle 10 verbunden sind und am freien Ende mit halbkreisförmigen Ausnehmungen 8c, 8d ausgebildet sind. Der Halter 7 besitzt eine obere Öffnung, die mit einem Flansch 7a umgeben ist. In der Mitte der Länge des Halters 7 ist ein weiterer Flansch 7t» ausgebildet, der in die halbkreisförmigen Ausnehmungen 8c, 8d passt und zwischen den beiden Halterungsplatten 8a, 8b gehalten wird. Wenn der Halter 7 bewegt wird und in Ausrichtung zu einer Verteilerstation oder einer Eingabestation in der Zentrifuge kommt, wenn sich die Drehscheibe 5 dreht, dreht sich der Halter im Gegenuhrzeigersinn um die Welle 10 durch die Schwerkraft und wird in aufrechter Stellung gehalten, wie dies dargestellt ist. Eine Mitnehmeroder Nockenplatte 8e ist an der unteren Halterungsplatte 8b befestigt und wirkt mit einer Nockenkante bzw. einer Nockenfläche 5c zusammen, die in der Drehscheibe 5 ausgebildet ist. Diese Mitnehmerplatte 8e hält den Halter 7 immer dann in aufrechter Lage, wenn er in Ausrichtung zu den zuvor angegebenen Stationen kommt. In anderen Stellungen wird der Halter 7 auf Grund des Zusammenwirkens der Nockenfläche 5c und der Mitnehmerplatte 8e in schräger Stellung gehalten. Der Grund, weshalb der Halter eine derartige schräge, geneigte Stellung einnimmt, ist der, dass das Eindringen von Mischstämmen bzw. vermischten Stämmen in das Zentrifugenröhrchen 4- verändert

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werden soll.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung zum Handhaben und Verteilen von Flüssigkeit ist zwischen der ersten und zweiten Drehscheibe 3₅ 5 angeordnet, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Fig. 1 zeigt, dass die Kulturgefässe 2 auf einem gemeinsamen Kreis 2' der Drehscheibe 3 und die Zentrifugenröhrchen 4 auf einem gemeinsamen Kreis 4¹ der Drehscheibe 5 angeordnet sind. Die Vorrichtung besitzt einen Pipetten-Haltearm 11 mit einem freien Ende 11a, das winkelmässig zwischen einer den Kreis 2' schneidenden Position und einer anderen, den Kreis 4' schneidenden Position in seiner Lage veränderbar ist. Wie Fig. 2 zeigt, ist der Arm 11 kurbeiförmig ausgebildet und das andere Ende 11b ist an der unteren Abschlussfläche einer Anhebwelle 12 mit einer Befestigungsschraube 12b befestigt. Die Welle 12 ragt durch die obere Wand 1 hindurch und hängt senkrecht im Inkubator und wird durch ein Dreh- und Anhebmechanismus bewegt, der im weiteren noch beschrieben werden wird.

Ein Pipetten-Einsetzzylinder 13 ist am freien Ende 11a des Armes 11 mit einer Befestigungsmutter 14 befestigt und kann daher in eine direkt über dem Kulturengefäss 2 oder dem Zentrifugenröhrchen 4 liegenden Stellung gebracht werden, wenn sich der Arm 11 dreht. Wie die Fig. 2 und 3 zeigen, ist der Zylinder 13 mit einem nach unten ragenden, konusförmigen Vorsprung 13a ausgebildet und weiterhin in der Mitte seiner Längsabmessung mit einem Flansch 13b versehen. Darüberhinaus ist in der Achse des Zylinders eine axiale Bohrung 13c vorgesehen. Mit der Mutter 14 wird das freie Ende 11a mit dem Zylinder 13 durch einen Schraubvorgang verbunden. Der Zylinder 13 besitzt ein mit einem Gewinde versehenes oberes Ende 13cU auf das ein ebenfalls mit einem Gewinde versehenes Element 14a aufgeschraubt wird, das einstückig mit der Mutter 14 ausgebildet ist. Der konusförmige Vorsprung 13a ragt festsitzend in die Mittelöffnung 17a einer Verschlusskappe 17b hinein, die mit der oberen

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Öffnung einer Pipette 17 fest verbunden ist. Auf diese Weise wird die Pipette abnehmbar von dem Vorsprung 13a gehalten. Die Mittelöffnung 17a ist natürlich auch entsprechend der. Konusform des Vorsprunges 13a konusförmig ausgebildet, um eine hermetische Abdichtung der Öffnung 17a mit dem Vorsprung 13 zu bilden, wenn der Vorsprung in die Öffnung eingeschoben wird. Mit dem oberen Ende des Zylinfers 13 ist eine Schlauchkupplung 15 verbunden, die das eine Ende eines Schlauches 16 aufnimmt. Wie Fig. 1 zeigt verbindet der Schlauch 16 den Zylinder 13 mit einer festangeordneten Verdrängerpumpe 18. Das andere Ende des Schlauches 16 steht mit der Ansaug- bzw. Auslassöffnung 20 der Pumpe 18 über eine Schlauchkupplung 19 in Verbindung. Die Pumpe 18 ist auf der oberen Wand 1 zwischen zwei Befestigungsgliedern 21, 22 mit einer Einspannschraube 23 befestigt. Die Öffnung der Pumpe 20 ist mit dem anderen Ende des Schlauches 16 verbunden, der durch eine Öffnung 1a in der Platte 1 hindurchgeht.

Die Pumpe 18 ist bei der vorliegenden Erfindung eine feste Verdrängerpumpe vom Einspritztyp mit einer Pumpenkapazität, die kleiner als das Volumen der Pipette 17 ist. Die Pumpe 18 besitzt eine Kolbenstange 18a, die einstückig mit einer Zahnstange 24- ausgebildet ist. Die Zahnstange 24· wird mit einem auf der festen Wand 1 befestigten Führungsglied 25 geführt und greift in ein Ritzel oder ein Antriebszahnrad 26 ein. Das Eitzel 26 ist fest auf der Antriebswelle 27a eines reversiblen Motors 27 befestigt, der seinerseits mit Befestigungseinrichtungen 28 auf der oberen Wand 1 angebracht ist. Bei Drehung des Motors 27 in den beiden Drehrichtungen wird die Kolbenstange 18a durch das Ritzel und die Zahnstange 24- axial verschoben, so dass die Pumpe 18 eine Flüssigkeit einsaugen oder ausstossen kann. Der Hub der Kolbenstange 18a ist durch zwei Schrauben 29? 30 begrenzt, die als Anschlag dienen und gegen die gegenüberliegenden Seiten des Führungsglieds 25 anschlagen. Diese Schrauben dienen auch als Betätigungsglieder für zwei Mikro-

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schalter 31, 32 (vgl. Fig. 1), die den Motor 27 steuern.

Fig. 2 zeigt den mit dem Pipettenhalterarm 11 zusammenwirkenden Dreh- und Anhebmechanismus. Die Enhebwelle 12 wird dadurch in senkrechter Richtung verschoben, dass eine Zahnstange 44b in ein Zahnrad 55 eingreift, das seinerseits mit einem Motor 58 gedreht wird (vgl. Fig. 1). Die Anhebwelle 12 wird mit einem Zahnrad 41 gedreht, das seinerseits mit einem Motor 64 angetrieben wird. Zwei Codier- bzw. Steuerelemente 60, 68 sind für die Steuerung der Motoren 58, 64 vorgesehen.

Die Anhebwelle 12 ragt durch eine Hülse 33 hindurch und ist in ihr drehbar. Am oberen und unteren Ende der Anhebwelle 12 ist jeweils eine Buchse 3^-a, 3^b vorgesehen, die in die Hülse 33 eingesetzt ist, um zu verhindern, dass bei Bewegung ein zu grosses Spiel auftritt. Die Welle 12 besitzt eine Rille 12a in der Längsrichtung, in die das freie Ende eines Stiftes 35 hineinragt, der am unteren Ende der Hülse 33 eingeschraubt ist und in radialer Richtung vorsteht. Die Welle 12 ist also in senkrechter Richtung bezüglich der Hülse 33 verschiebbar, Jedoch hinsichtlich einer Drehung mit der Hülse 33 gekoppelt.

Die Hülse 33 wird in einem Trägerohr 36 drehbar gehaltert, das durch die Wand 1 hindurch und durch eine fest angebrachte Scheibe 39 hindurch geht. Die Scheibe 39 ist mit Schrauben 40 (vgl. Fig. 1) an der oberen Wand 1 befestigt, und das Trägerrohr 36 ist auf der Scheibe 39 mittels eines mit einer Schraube 38 fest verbundenen oberen Flansches 36a des Trägerrohrs 36 befestigt. Die beiden Buchsen 37a, 37b befinden sich innerhalb des Trägerrohrs 36 am oberen und unteren Ende, in denen die Hülse 33 drehbar liegt. Ein Freikommen der Hülse 33 aus dem Trägerrohr 36 wird durch einen Absatz 33a an der Hülse 33 verhindert, der am unteren Ende der Hülse 36 anliegt, sowie durch ein Zahnrad 41,' das am oberen, über das Trägerrohr 36 hinausstehenden Teil der

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Hülse 33 fest angebracht ist. Zwischen der oberen Fläche des Trägerrohrs 36 und dem Zahnrad 41 befindet sich ein Abstandsstück 42, um die dazwischen entstehende Reibung klein zu halten.

Eine Ausfahrwelle 4-3 mit kleinerem Durchmesser ist in das obere Ende der Anhebwelle 12 eingeschraubt und ist zu der Anhebwelle 12 axial ausgerichtet. Die Ausfahrwelle geht durch eine weitere Hülse 44 hindurch und dreht sich in dieser, die dazu vorgesehen ist, die Welle 12 auszufahren. Die Hülse 44 weist denselben Durchmesser wie die Welle auf, und ein vergrösserter Kopf 43a ist am oberen Ende der Welle 43, die über die Hülse 44 hinausragt, mit einem flanschartigen Halterungsteil 45 befestigt, der zwischen dem Kopf und dem oberen Ende der Welle 43 liegt, um zu verhindern, dass die Welle 43 aus der Hülse 44 gleitet. Ein Abstandsglied 46 ist zwischen dem unteren Ende der Hülse 44 und der Anhebwelle 12 angeordnet, um die dazwischen auftretende Reibung gering zu halten.

In Längsrichtung gesehen in der Mitte geht die Ausfahrhülse 44 durch einen Führungsring 48 hindurch, so dass die Ausfahrhülse 44 sacht und ohne Rucken und sanft in senkrechter Richtung verschoben werden kann. Der Ring 48 ist mit einem flanschförmigen Befestigungsglied 47 mittels Feststellschrauben 48a befestigt, und das Befestigungsglied 47 befindet sich in einem festliegenden Zylinder 49 und wird am oberen Ende desselben mit Feststellschrauben 49a gehalten. Das untere Ende des festliegenden Zylinders 49 ist mit Feststellschrauben 50 an einer Befestigungsplatte 51 angebracht, die ihrerseits fest mit der festliegenden Schraube 39 unter Verwendung einer Stummelwelle 52a und einer Feststellschraube 52b fest verbunden ist.

Wie Fig. 1 zeigt, besitzt die Befestigungsplatte 51 in Aufsicht die Form eines umgekehrten L, und das Ende des waagerechten Teils (vgl. Fig. 1) ist mit dem oberen rechten

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Bereich der Scheibe 39 verbunden. Die Platte 51 besitzt ein freies Ende, durch das die Ausfahrhülse 44 und die Ausfahrwelle 43 hindurchgehen, und dass durch einen Ring getragen 'wird, der auf der Oberseite der Hülse 33 liegt.

Ein Befestigungsstift 54 hält das Befestigungsglied 47 durch Verschraubung fest und ragt durch das Befestigungsglied 47 in eine in der Hülse 44 ausgebildeten Längsrille 44a hinein, so dass sich auf diese Weise die Hülse 44 nicht drehen kann. Die Hülse 44 besitzt eine in axialer Richtung angeordnete Zahnstange 44b, die mit einem Antriebszahnrad 5b in Eingriff steht, das seinerseits mit einem an der Antriebswelle 59 des Motors 58 (vgl. Fig. 1) fest verbundenen Zahnrades 57 in Eingriff steht. Der Motor 58 ist mit einer Halterungseinrichtung 56 auf der Scheibe 39 befestigt, und das Antriebszahnrad 55 ist fest an der Eintrittswelle 61 einer Codier- bzw. Steuereinrichtung 60 angebracht. Die Codier- bzw. Steuereinrichtung 60 ist mit einer Befestigungseinrichtung 62 (vgl. Fig. 1) ebenfalls an der Scheibe 39 befestigt. Das Zahnrad 55 trägt seitlich einen Hebel 55a, der einen Mikroschalter MS1 betätigt. Dieser Mikroschalter wird vom Hebel 55a betätigt, wenn sich das Zahnrad 55 dreht. Das Schaltsignal wird der Codierbzw. Steuereinrichtung 60 zugeleitet. Die senkrechte Versetzung des Pipettenhaltearms 11 wird mit der Codier- bzw. Steuereinrichtung 60 gesteuert, die den Winkel feststellt, mit dem sich das Zahnrad 55 dreht, und die den Motor 58 abschaltet, wenn die Pipette 17 die vorgegebene Höhe oder die vorgegebene Anhebung erreicht hat.

Wie zuvor bereits erläutert, wird die Anhebwelle 12 mit dem Zahnrad 41 gedreht, das mit einem Antriebszahnrad 63 in Eingriff steht, welches fest an der Antriebswelle 65 des Motors 64 befestigt ist. Der Motor 64 ist mit einer Befestigungseinrichtung 66 auf der Scheibe 39 befestigt. Das Zahnrad 63 steht in Eingriff mit einem anderen Zahnrad 67

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das fest an der Antriebswelle 69 einer Codier- bzw. Steuereinrichtung 68 befestigt ist, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Die Codier- bzw. Steuereinrichtung 68 ist auf der Befestigungsplatte 51 befestigt und stellt eine Winkelversetzung des Pipettenhalt ear ms 11 fest, um den Motor 64-abzuschalten, wenn die Pipette 17 sich über einen vorgegebenen Winkel hinweg gedreht hat. Die Codier- bzw. Steuereinrichtung 68 erhält ein Eingangssignal vom Mikroschalter MS2 zugeleitet, der durch einen nicht dargestellten, mit dem Zahnrad 67 in Verbindung stehenden Hebel betätigt wird.

Wie I¹Xg. 1 zeigt, sind ein Pipettenhalter 70, ein Pipettenentferner 71 und ein Flüssigkeits-Aufnahmebehälter 72 auf dem Weg angeordnet, der von dem Pipetten-Aufnahme- bzw. Pipetten-Einsatzzylinder 13 durchlaufen wird, welcher am Arm 11 befestigt ist. Die Lage dieser Komponenten gibt die Pipetten-Einsetzstellung, die Pipetten-Abnahmestellung bzw. die Flüssigkeits-Entnahmestellung wieder, die sich auf dem Weg ebefinden, auf dem sich der Zylinder 13 während der Drehung des Haltearms 11 während etwa einer halben Drehung dreht, d. h. wenn sich der Haltearm im Gegenuhrzeigersinn aus der Stellung einer der Zentrifugenrohrchen in die Stellung von einer der Kulturengefässe 2 bewegt. Natürlich befindet sich die Pipetten-Einsetzstellung in der Nähe der zweiten Drehscheibe 5i wogegen sich die Flüssigkeits-Entnahmestellung in der Nähe der ersten Drehscheibe befindet. Die Pipetten-Entfernungsstellung befindet sich zwischen diesen beiden letztgenannten Stellungen.

Wie aus den Fig. 1, 2, 7 und 9 zu ersehen ist, besitzt der Pipettenhalter 70 eine Führungshülse 80 (vgl. Fig. 2), die eine Pipette 17 im freien Fall bzw. ungebremst zu einer vorgegebenen Lage führt, wenn die Pipette 7 hintereinander von einer nicht dargestellten Pipettenzuführeinrichtung bereitgestellt wird. Der Halter 70 besitzt auch eine Pipetten-Beschickungs- bzw. Füllplatte 70a, die unterhalb der Führungs-

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hülse 80 angeordnet ist. Eine halbkreisförmige Nocke ist am freien Ende der Pipetten-Füllplatte 70a ausgebildet und befindet sich in senkrechter Ausrichtung zur Führungshülse 80. Das eine Ende der Füll- bzw. Beschickungsplatte 70a ist mit einer Schraube 7^-b an der Unterseite eines Stabes 73 befestigt, der seinerseits mit einer Schraube 74-a an der festliegenden Platte 1 befestigt sind. Die Platte 1 wird in waagerechter Lage gehalten. Ein bewegliches Teil 70b besitzt eine Ausnehmung, deren Form der in der Füllplatte 70a ausgebildeten Ausnehmung komplementär ist. Das bewegliche Teil 70b ist mit einem an der Platte 70a fest angebrachten Stift 7Od drehbar befestigt. Eine Torsionsfeder 70g ist am Stift 7Od angebracht und drückt das bewegliche Teil 70b auf die ihr gegenüberliegende Seite der Füllplatte 70a, so dass ein kreisförmiges Loch 7Oe mit einer konischen Lochfläche 7Of von den Ausnehmungen der Füllplatte und des beweglichen Teils gebildet wird, wobei das Loch dann den Flansch der Pipette 17 aufnimmt. Die Feder 70g liegt mit einem Ende an einem fest an der Platte 70a angebrachten Stift 7Od an unddas andere Ende steht mit einer Seitenfläche des beweglichen Teils 70b in Verbindung. Auf diese Weise wird der bewegliche Teil 70b im Gegenuhrzeigersinn um den Stift 7Od herum zu der Füllplatte 70a hin gedrückt. Das bewegliche Teil 70b ist in seinen Abmessungen so gewählt und derart angeordnet, dass die obere Fläche in gleicher Höhe mit der Oberfläche der Platte 70a liegt. Das kreisförmige Loch 7Oe liegt direkt unterhalb der Führungshülse 80 und der Durchmesser dieses Loches ist so gewählt, dass es die Pipette 17 aufnehmen kann. Wenn die Pipette 17 in das kreisförmige Loch fällt, schlägt der Flansch 17c an die konische Lochfläche 7Of an, so dass dadurch die Pipette 17 bei der Bewegung bzw. Verschiebung des Pipetten-Aufnahmezylinders 13 (vgl. Fig. 7) zentriert wird.

Wie die Fig. 1 und 8 zeigen, besitzt der Pipetten-Entferner 71 einen festliegenden Stab 75 und einen Pipettenentfernerarm 71a, der am unteren Ende des Stabes 75 mit einer Fest-

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stellschraube 71b drehbar befestigt ist. Das obere Ende des Stabes 75 ist an der Unterseite der festliegenden Platte 1 mit einer Schraube 6 befestigt und ragt von der Platte 1 nach unten. Eine Torsionsfeder 71c ist an der Schraube 71b angebracht. Das eine Ende dieser Feder liegt an einem von der Welle 75 nach unten ragenden Stift 71d und das andere Ende an einem vom Pipetten-Entfernerarm 71a nach unten abstehenden Stift 71e an, so dass der Arm 71a gegen den Stift 71d gedruckt wird. In dieser Lage befindet sich das freie Ende des Arms 71a über dem Weg, den der Zylinder 13 bei der Drehung durchläuft. Am freien Ende des Armes 71a ist eine halbkreisförmige Ausnehmung 71 f vorgesehen, so dass diese Ausnehmung auf der Unterseite des Flansches 1$b des Zylinders 13 angreifen kann. Ein halbkreisförmiger Rand 71g umgibt die Ausnehmung 71f und ragt vom Arm 71a aus nach unten. Die Ausnehmung 71-f kann mit dem konisch zulaufenden Vorsprungs 13a des Zylinders 13 in Eingriff kommen, der zwischen dem Flansch 13b und dem oberen Ende der Pipette freiliegt, und der Zylinder 13 kann nach oben bewegt werden, um die Pipette 17 vom Vorsprung 13a freizubekommen.

Wie Fig. 1 zeigt befindet sich der Flüssigkeits-Aufnahmebehälter 72 auf dem Weg, den die Pipette 17 durchläuft, wenn sich der Arm 11 dreht. Die nicht mehr erforderliche oder nicht mehr nötige Kultur- bzw. Zuchtlösung kann aus dem Ktilturgefäss 2 mit der Pumpe 18 in die Pipette 17 abgesaugt und in den Behälter 72 abgegeben werden.

Selbstverständlich wird eine sterilisierte, frische Pipette 17 in kreisförmigen Loch 7Oe in einer mittleren aufrechten Stellung gehalten. Wenn eine Pipette 17 auf den Zylinder 13 geschoben wird, wird der Motor 58 in entweder der einen oder der anderen Drehrichtung eingeschaltet, so dass sich die Hülse 44 auf Grund der Zahnräder 57» 55 und der Zahnstange 44b in senkrechter Richtung verschiebt. Die senkrechte Verschiebung wird der Anhebwelle 12 über die Ausfahrwelle 43 übertragen. Die Anhebwelle 12 bewegt sich zusammen mit dem

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Arm 11 in senkrechter Richtung, während sie auf Grund des Stiftes 35 und der Längsrille 12a geführt wird. Diese vertikale Verschiebung wird von der Codiereinrichtung 60 festgestellt, die den Motor 58 abschaltet, wenn der vom Arm 11 gehaltene Zylinder 13 in eine in Fig. 7 dargestellte Lage relativ zum Pipettenhalter 70 kommt, das dadurch der Zylinder 13 auf einer solche Höhe gehalten wird. Danach oder gleichzeitig wird der Motor 64 eingeschaltet und dreht das Zahnrad 63- Diese Drehung wird über das Zahnrad 41 an die Hülse 33 und dann über das Zahnrad 67 an die Codier- bzw. Steuereinrichtung 68 übertragen. Die Drehbewegung der Hülse 33 wird über den Stift 35 und die Rille 12a auf die Anhebwelle 12 übertragen, so dass sich dadurch der Arm 11 um die Achse der Anhebwelle 12 herum dreht. Diese Drßhung wird von der Codier- bzw. Steuereinrichtung festgestellt, die den Motor 64 abschaltet, wenn die Hülse 33 in die in Fig. 7 dargestellte Stellung gelangt, in der sich die Hülse 33 und die konusförmige Öffnung 17a in der Pipette 17 direkt über dem kreisförmigen Loch 70e befindet. Dann wird der Motor 58 wieder eingeschaltet und der Arm 11 bewegt sich nach unten, um den Vorsprung 13a in die konusförmige Öffnung 17a soweit einzuschieben, bis eine hermetische Abdichtung erreicht ist.

Wenn die Flüssigkeit danach aus der Pipette 17 entfernt werden soll, wird der Motor 64 eingeschaltet, so dass sich der Arm 11 durch die zuvor beschriebene Kraftübertragungseinrichtung im GegenUhrzeigersinn dreht. Die Pipette versetzt dann das bewegliche Teil 70b aus der in Fig. 1 ausgezogen dargestellten Lage in die offene Lage, die in Fig. 1 strichpunktliniert dargestellt ist. Nachdem die Pipette aus dem Loch 7Oe freigekommen ist, wird sie zusammen mit dem Arm 11 weiter bewegt und bleibt noch im Zylinder hängen. Das bewegliche Teil 70b wird dann auf Grund der Feder 70g automatisch wieder geschlossen und das Loch 7Oe kann daher wieder eine frische Pipette aufnehmen, wenn diese bereitgestellt wird. Während einer derartigen Bewegung

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der Pipette 17 kommt diese in Berührung mit dem Pipettenentferner 71, der jedoch den weiteren Bewegungsvorgang der Pipette nicht stört, da der Pipettenentfernerarm 71a sich auf Grund der Elastizität der Feder 71c um die Schraube 71b dreht, wenn die Pipette 17 auf ihn Druck u ausübt. Die zuvor beschriebene Drehung des Arms 11 wird durch Abschalten des Motors 64- in Abhängigkeit eines von der Codier- bzw. Stuereinrichtung 68 bereitgestellten Signales unterbrochen, wenn die Pipette 17 eine Lage über einem Kulturgefäss 2 erreicht, das an einer vorgesehenen Stelle angeordnet ist. Dann wird der Motor 58 eingeschaltet, um die Pipette 17 in das Gefäss 2 abzusenken, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist. Der Motor 58 wird in Abhängigkeit von einem Signal abgeschaltet, das von der Codier- bzw. Steuereinrichtung 60 bereitgestellt wird, die feststellt, wenn die Pipette 17 bezüglich des Gefässes 2 auf eine bestimmte Höhe abgesenkt worden ist. Dadurch bleibt die Pipette 17 in dieser Höhe stehen.

Danach wird der die Pumpe 18 betätigende Motor 27 eingeschaltet und die Pumpe 18 führt einen Ansaughub durch, indem die Kolbenstange 18a über das Ritzel 26 und die mit dem Ritzel 26 in Eingriff stehende Zahnstange 24 verschoben wird. Das Absaugen wird dann beendet, wenn die Schraube gegen das Führungsglied 25 anschlägt, wobei die Schraube dann den Mikroschalter 32 betätigt und dadurch der Motor 27 abgeschaltet wird. Der Motor 64 wird dann eingeschaltet und bringt die Pipette 17 unter Steuerung durch die Codierbzw. Steuereinrichtung 68 an die Stelle über dem Behälter In dieser Stellung der Pipette 17 wird der Motor 27 in entgegengesetzter Drehrichtung eingeschaltet und drückt die Kolbenstange 18a nach vorne, so dass ein entgegengesetzter Hub ausgeübt wird, der bewirkt, dass die Pumpe 18 einen Ausstossvorgang durchführt. Der Ausstossvorgang wird beendet, wenn die Schraube 30 gegen das Führun--gsglied 25 anschlägt, und die Schraube 29 dann den Mikroschalter 31 betätigt, der seinerseits den Motor 27 anschaltet. Durch den Ausstoss-

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Vorgang wird die nicht erforderliche, unnötige Kultur- bzw. Zuchtlösung, die in der Pipette 17 enthalten ist, in den Behälter 72 gebracht.

Die Pipette 17 ₅ aus der die Flüssigkeit ausgestossen wurde, wird dann vom Pipettenentferner 71 ergriffen. Dazu werden die Motoren 58 und 64- unter Steuerung durch die Codier- bzw. Steuereinrichtungen 60 und 68 eingeschaltet, um die Pipette 17 in die in Fig. 8 dargestellte Lage zu bringen, in der sich die Pipette 17 über dem Pipettenentfernerarm 71a befindet. Der Vorsprung 13a steht Jetzt in die Einpassausnehmung 71f vor und unter diesen Voraussetzungen wird der Motor 58 eingeschaltet, so dass sich der Arm 11 bis zu einer gewissen Höhe anhebt, oder bis der Vorsprung 13a über dem Arm 71a liegt. Der Motor 58 wird dabei durch die Codier- bzw. Steuereinrichtung 60 gesteuert. Auf diese Weise wird die Pipette 17 vom Vorsprung 13a gelöst, um die Pipette 17 zu entfernen.

Wach dem Entfernen der Pipette 17 wird der Zylinder 13 wieder in die in Fig. 7 dargestellte Lage gebracht, in der sich der Zylinder 13 direkt über der konusförmigen Öffnung 17a einer frischen sterilisierten Pipette 17 befindet, die vom Pipettenhalter 70 gehalten wird. Diese den Zylinder 13 in die Ausgangsstellung zurückbringende Bewegung wird durch Einschalten der Motoren 58, 64 und unter Steuerung der Codier- bzw. Steuereinrichtungen 60, 68 durchgeführt. Der Vorsprung 13a kann dann wieder fest in die konusförmige Öffnunge 17a eingeschoben werden, so dass sich mit der frischen Pipette eine hermetische Abdichtung ergibt. Auf diese Weise ist ein Arbeitszyklus beendet.

Durch Wiederholung des beschriebenen Zyklus wird eine Kulturbzw. Zuchtlösung, eine Pufferlösung oder eine Enzymlösung, die in einem an einer vorgesehenen Stelle angeordneten Kulturengefäss 2 enthalten ist, unter Verwendung einer frischen Pipette einer Flüssigkeitsab- bzw. -entnahme unterworfen, .und das Gefäss 2 kann mit einer frischen Kulturenlösung versorgt

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werden, während es an der festgelegten Stelle bleibt. Die Pipette Λ7, die in hermetischem Abschluss mit dem Vorsprung 13a steht, wird in das Gefäss 2 abgesenkt, wie dies in Pig. 4 dargestellt ist. Wenn der Motor 27 unter dieser Voraussetzung kontinuierlich in der anderen Drehrichtung läuft, so wiederholt die Pumpe 18 durch die Pipette 17 das Ansaugen und das Abgeben der in den Kulturengefäss enthaltenen Flüssigkeit, wobei die Pumpe über die Luft wirkt, die sich im pneumatischen System bis zur Öffnung 13c befindet. Infolgedessen werden die Zellen, die am Boden des Gefässes 2 anhaften, voneinander getrennt und es ergibt sich eine gleichförmige Suspension in der Kulturenlösung. Die Zellen in der Suspension können durch die Saugwirkung der Pumpe 18 in die Pipette 17 gesaugt werden, und die Pipette kann in eine Stellung über einem Zentrifugenrährchen 4 gebracht werden, das sich an einer bestimmten Stelle befindet. Der letztgenannte Vorgang wird durch Einschalten der Motoren 58 und 64 und unter Steuerung mit den Codier- bzw. Steuereinrichtungen 60 und 68 durchgeführt. Die Pumpe 18 kann zur Abgabe der eingesaugten Flüssigkeit eingeschaltet werden, um die Zellen aus der Pipette 17 in das Zentrifugenröhrchen

4 einzugeben. Auf diese Weise wird die Umsetzung der Zellen aus dem Kulturengefäss 2 in das Zentrifugenröhrchen 4 beendet.

Das Zentrifugenröhrchen,in dem sich jetzt die gewachsenen Zellen aus den Kulturengefäss 2 befinden, wird zusammen mit dem Halter 7 von der Drehscheibe 5 mit einem geeigneten Überführungsmechanismus zu einer nicht dargestellten Zentrifuge gebracht, und die Zellen werden in der Zentrifuge aus der Kulturlösung zentrifugiert. Danach wird das Zentrifugenröhrchen 4 mit dem zugehörigen Halter 7 zur Drehscheibe

5 zurückgebracht, wo es durch einen geeigneten Haltemechanismus (vgl. Fig. 5) gehalten wird, und die überstehende Kultur-Flüssigkeit wird durch Neigen des Zentrifugenröhrchens 4 während der schrittweisen Drehung der Drehscheibe 5 aus dem Zentrifugenröhrchen 4 abgegeben. Eine frische Kulturen-

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lösung wird dann in das Zentrifugenröhrchen 4- eingegeben, das dann an einer eingerasteten Stelle bzw. an einer bestimmten vorgegebenen Stelle auf der Drehscheibe 5 in Bereitschaft gehalten wird.

Dann wird eine über dem Zylinder 13 vorliegende frische Pipette 17 in das Zentrifugenröhrchen 4 gebracht, das sich in der Bereitschaftstellung befindet, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist. Dies wird durch Einschalten der Motoren 58, 64 und durch Steuerung mit den Codier- bzw. Steuereinrichtungen 60, 68 durchgeführt. Der Motor 27 wird dann eingeschaltet und dreht sich in der anderen Drehrichtung, so dass die Pumpe 18 die im Zentrifugenröhrchen enthaltene Flüssigkeit in die Pipette 17 einsaugt und aus ihr ausstösst. Auf diese Weise werden die Zellen, die am Boden des Röhrchens 4 anhaften, voneinander getrennt, so dass sich eine gleichförmige Suspension in der Kulturlösung bildet. Die Hälfte der Suspension wird in ein leeres Kulturengefäss 2, das sich an einer Einraststellung befindet, gebracht, indem die Suspension durch die Saugwirkung der Pumpe 18 in die Pipette 17 gesaugt , die Pipette 17 in eine Stellung über dem eingerasteten Gefäss 2 durch Einschalten der Motoren 58, 64 unter Steuerung durch die Codier- bzw. Steuereinrichtungen 60, 68 bewegt, und die Suspension durch den Ausstossvorgang der Pumpe 18 in das Gefäss 2 ausgestossen wird. Die Pipette 17 wird dann wieder in die in Fig. 5 dargestellte Lage zurückgebracht, wiederum durch Einschalten der Motoren 58, 64 unter Steuerung durch die Codier- bzw. Steuereinrichtungen und die verbleibende Suspension im Zentrifugenröhrchen4 wird durch den gleichen Vorgang in ein anderes leeres Gefäss 2 gebracht.

Erfindungsgemäss wird auch eine Vorrichtung geschaffen, um die Kulturlösung auf- bzw.umzurühren. Bei dieser Vorrichtung ist der Zylinder 13 kippbar befestigt, so dasss er periodisch eine schräge Stellung einnehmen kann,während die Pipette 17 dabei in der im Kulturengefäss 2 enthaltenen Kulturlösung eingetaucht bleibt. Die Kippbewegung findet

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zur gleichen Zeit statt, wenn eine feststehende Verdrängerpumpe arbeitet, die das Ansaugen und Ausstossen der Lösung in die bzw. aus der Pipette wiederholt. Wie Fig. 10 zeigt, ist der Zylinder I3. fest an einem Halteglied 112 befestigt, das schwenk- bzw. kippbar an einem freien Ende eines Pipettenhaltearms 111 angebracht ist.Der Zylinder 13 wird normalerweise durch einen Kippantrieb 113 in aufrechter Stellung gehalten, der am Halteglied 112 befestigt ist. Wie beim vorausgegangenen Fall weist der Pipettenhaltearm 111 die Form eines L auf und ist mit einem Ende 111b durch eine Schraube 115 an einem Abstandsstück 114 befestigt, das seinerseits am unteren Ende der Anhebwelle 12 mit einer Schraube 12b befestigt ist. Der Arm 111 ist seitlich mit einer Seitenwand 111c versehen. Eine gegenüberliegende Seitenwand 111d (vgl. Fig. 12) ist auf der gegenüberliegenden Seite des anderen Endes 111d ausgebildet. Wie Fig. 12 zeigt, sind die einen Enden zweier Befestigungsglieder 116a, 116b an der Aussenseite der Seitenwände 111c, 111d befestigt, und die anderen Enden sind durch zwei Schrauben 117a, 117b drehbar befestigt, die auf einer Achse liegen. Am einen Ende ist das Halterungsglied 112 mit den zwei Schrauben 117a, 117b drehbar angebracht. Wie Fig. 10 zeigt, weist der Kippantrieb 113 im Querschnitt eine U-Form auf und ist fest mit einem Halterungsglied 112 verbunden, indem der vertikale Teil 113b des Kippantriebe 113 an der inneren Seite des Gliedes 112 mit einer Schraube 118 befestigt ist. Der Kippantrieb 113 besitzt zwei senkrecht voneinander beabstandete, waagerechte Schenkel 113a, 113b, die zum Arm 111 hin abstehen. Der obere waagerechte Schenkel 113a befindet sich gegenüber eines Stosselementes bzw. eines Stössels 119 eines Kippmechanismus, der nachfolgend noch beschrieben werden wird. Der untere Schenkel 113c liegt an einem elastischen Element 120 an, das an der Unterseite des freien Endes 111b des Arms 111 befestigt ist. Auf diese Weise wird die normale Stellung des Halteglieds 112 festgelegt, in der die Pipette 17 senkrecht steht.Der Zylinder 13 ist am Halterungsglied 112 in der Weise befestigt, wie dies im Zusammenhang mit den Fig. 2 und 3 bereits beschrieben wurde.

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Vie Pig. 13 zeigt, besitzt der Mechanismus, der den Zylinder 13 schräg stellt, kippt oder schwenkt, einen Anhebstab 121, der mit dem Kipp- bzw. Schwenkantrieb 113 in Berührung kommen kann. Ein Motor 122 ist an einer nach oben abstehenden Halterungseinrichtung 126 befestigt, die ihrerseits mit einer Schraube 125 mit der Platte 39 fest verbunden ist, die ihrerseits wieder an der festen Platte 1 angebracht ist. Eine Exzenternocke 123 ist fest an der Antriebswelle 122a des Motors mittels einer Schraube 12? befestigt. Die Anhebwelle 121 geht frei durch ein zylinderförmiges Führungs- und Lagerteil 128 hindurch, das mit einer Schraube 125 an der Scheibe 39 befestigt ist und oberhalb des Kippantriebs 113 durch die Scheibe und durch die Platte 1 hindurch geht. Das obere Ende des Stabes 121 befindet sich in der Nähe der Nocke 123 und an diesem oberen Ende ist ein Stift 129 befestigt, an dem ein Rad I30 drehbar befestigt ist, das mit der Nocke 123 in Berührung steht. Der Stössel 119 ist am unteren Ende der Anhebwelle 121 befestigt. In der Nähe des oberen Endes ist am Stab 121 ein Anschlagring I3I vorgesehen, und dient als Wider-/ lager für eine Spiral-Druckfeder 124-, die sich zwischen dem Ring und dem Lagerteil 128 befindet.

Zwei Hebel 132a, 132b sind an der Antriebswelle 122a befestigt, die zwei Mikroschalter MS3, MS4- betätigen, welche an einem Befestigungsglied 126 fest angebracht sind. Diese Mikroschalter dienen der Steuerung des Motors 122.

In das Lagerteil 128 ist radial ein Stift I33 eingeschraubt, dessen freies Ende in eine im Stab 121 ausgebildete Längswelle 121a hineinragt. Infolgedessen wird eine Drehung des Stabes 121 vermieden, wohingegen eine Auf- und Abbewegung möglich ist.

Bevor die Arbeitsweise der Rührvorrichtung beschrieben wird, sei bemerkt, dass der Motor 122 in zeitlichem Zusammenhang

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mit dem Motor 27 betrieben wird, der die festliegende Ver-. drängerpumpe 18 betreibt (vgl. Fig. 1), und zwar in einer nachfolgend noch zu beschreibenden Weise, die mit einer nicht dargestellten Steuervorrichtung gesteuert wird. Vorteilhaft ist es, wenn das die Kulturlösung enthaltende Kulturgefäss 2 auf der Oberfläche der Drehscheibe 3 angeordnet ist, die in radialer Richtung nach aussen hin etwas nach unten abfällt, wie dies in Fig. 10 dargestellt ist.

Um eine im Kulturgefäss 2 enthaltene Kultur-bzw. Zuchtlösung 135 um- bzw. aufzurühren, wird die Pipette 17 abgesenkt, wie dies in Fig. 10 durch die strichlinierte Stellung dargestellt ist, so dass das untere Ende an einer von der Mitte versetzten Stelle des Gefässes ausreichend weit in die Lösung 135 eintaucht. Wenn der Motor 122 eingeschaltet wird, dreht sich die Exzenternocke oder -scheibe 123 und über das Rad 130 wird der Stab 121 in senkrechter Richtung nach unten gedruckt. Dabei drückt der Stössel 119, der am unteren Ende des Stabes 121 befestigt ist, den oberen Schenkel 113a des Kippantriebs 113 nach unten, so dass das damit verbundene Halterungsglied 112 sich um die durch die Schrauben 117a, 117b festgelegte Achse im Gegenuhrzeigersinn dreht. Die Pipette 17 wird dann um einen vorgegebenen Winkel um dieselbe Achse gekippt bzw. geschwenkt. Wenn sich der Motor 122 weiter dreht, führt die Pipette 17 eine periodische Schwingbewegung innerhalb des vorgegebenen Winkelbereichs durch. Die Schwingung oder Hin- und Herbewegung der Pipette 17 in der Kulturlösung 135 führt zu einem Um- und Aufrühren.

Während des periodischen Hin- und Herschwingens der Pipette 17 in der Kulturlösung wird erfindungsgemäss die Pumpe 18 eingeschaltet, so dass sie die im Schlauch 16 enthaltene Luft abwechselnd ansaugt und ausstösst, so dass die Kulturlösung 135 abwechselnd in die Pipette 17 gesaugt und aus der Pipette 17 in das Gefäss 2 ausgestossen wird. Die Vorrichtung ist so ausgebildet, dass die Kulturlösung angesaugt

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wird, wenn die Pipette 17 sich in der senkrechten Stellung befindet, wogegen die Lösung ausgestossen wird, wenn die Pipette 17 sich in einer schrägen Lage befindet. Da das Gefäss 2 sich auf einer schrägen Fläche der Drehscheibe befindet, ist die Pipette 17 tief in die Kulturlösung eingetaucht, so dass relativ viel Lösung angesaugt wird. Dagegen wird die Lösung an einer Stelle ausgestossen, an der die Lösung nicht so tief ist. Dadurch wird sichergestellt, dass die ausgestossene Lösung zu dem Bereich hinströmt, an dem sie abgesaugt wird. Durch die Kombination der Kippbewegung der Pipette 17 und des Einsaugens und Ausstossens der Kulturlösung wird ein sehr guter Um- und Aufrühreffekt bewirkt, der ausreicht, die am Boden des Gefässes 2 anhaftenden Zellen vollständig freizusetzen und sie in der Kulturlösung zu suspendieren. Die Zellen in der Suspension werden mit der Pipette 17 abgesaugt und zur Drehscheibe 5 gebracht, wo sie dann in der zuvor beschriebenen Weise in ein Zentrifugenröhrchen 4 ausgestossen wird.

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Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Handhaben und Verteilen von Flüssigkeit in' einem automatischen Kultur-System, mit dem biologische Gewebe und Zellen automatisch kultiviert werden, gekennzeichnet durch eine erste Drehscheibe (3), auf der sich mehrere Kulturgefässe (2) befinden, die auf einem gemeinsamen Kreisumfang von-'einander gleichmässig beabstandet angeordnet sind, eine zweite Drehscheibe (5), auf der sich mehrere Zentrifugenröhrchen (4-) befinden, die auf einem gemeinsamen Kreisumfang voneinander gleichmässig beabstandet angeordnet sind und dafür vorgesehen sind, Zellen und Kulturlösungen aufzunehmen und zu einer Zentrifuge gebracht und dort befestigt zu werden, einen Pipettenhaltearm (11), dessen eines Ende (11a) sich in einer waagerechten Ebene zwischen einem Teil des Kreisümfangs, auf dem die Kulturgefässe (2) angeordnet sind und einen Teil des Kreisümfangs, auf dem die Zentrifugenröhrchen (4-) angeordnet sind, in einer Drehbewegung bewegt, und dessen anderes Ende (11b) von einem Dreh- und Anhebmechanismus gehaltert und angetrieben wird, einei Pipettenansatzzylinder (13)> der an dem einen Ende (11a) des Pipettenhaltearms (11) befestigt ist, mit einem Ansaug- und Ausstossdurchgang (13c) ausgebildet ist und einen konusförmigen Vorsprung (13a) aufweist, der

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O^GINAL INSPECTED

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in eine mittlere Öffnung (I7a) dicht eingedrückt werden kann, die in einer an der oberen Öffnung einer Pipette (17) befestigten Verschlusskappe (17b) ausgebildet ist, so dass die Pipette abnehmbar gehalten wird, eine festliegende Verdrängerpumpe(18), die über einen Schlauch (16) mit dem Durchgang (13c) des Zylinders (13) verbunden ist, einen Pipettenhalter (70), einen Pipettenentferner (71) und einen Flüssigkeits-Abgabebehälter (72), die an den entsprechenden Stellen auf dem Weg angeordnet sind,den der am Pipettenhaltearm (11) befestigte Zylinder (13) bei der Drehbewegung des Pipettenhaltearms (11) durchläuft, wobei die Pipette (17) durch die Drehbewegung des Pipettenhaltearms (11) und des Zylinders (13) eine Flüssigkeit in das Kulturgefäss (2) und in das Zentrifugenröhrchen (4) verteilen und nicht mehr erforderliche Flüssigkeit aus dem Kulturgefäss (2) entnehmen kann.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mit dem Pipettenhaltearm (11) zusammenwirkende Dreh- und Anhebmechanismus eine Anhebwelle (12), mit der das andere Ende (11b) des Pipettenhaltearms (11) verbunden ist, und die über eine Kombination aus einem sich drehenden Antriebszahnrad (55) und in dieses eingreif ender Zahn stange (44b) von einem Motor (58) in senkrechter Richtung verschoben wird, ein weiteres Zahnrad (41), das zum Drehen der Anhebwelle (12) von einem Motor (64) angetrieben wird, sowie zwei Steuereinrichtungen (60, 68) umfasst, die die Arbeitsweise der Motoren steuert, wobei die Drehbewegung und die senkrechte Verschiebung des Pipettenhaltearms (11) bewirkt, dass die Pipette (12) zwischen dem Kulturgefäss (2), dem Zentrifugenröhrchen (4), dem Pipettenhalter (70), dem Pipettenentferner (71) und dem Flüssigkeit s-Abgabebehälter (72) bewegt werden kann.

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3· Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die festliegende Verdrängerpumpe (18) eine Einspritzpumpe ist und eine Kolbenstange (18a) aufweist, die durch einen reversiblen Motor (27) über eine Kombination aus einem Ritzel (26) und einer Zahnstange (24) angetrieben wird, und dass die Kapazität der Pumpe (18) kleiner als das Volumen der Pipette (17) ist.

4-, Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3? dadurch gekennzeichnet, dass der Pipettenhalter (70) folgende Teile umfasst: Eine Führungshülse (80), durch die die Pipette im freien Fall in eine vorgegebene Lage gelangt, wenn sie eine nach der anderen von einer Pipettenbereitstellvorrichtung bereitgestellt wird, eine Pipettenfüllplatte (70a), die unterhalb der Führungshülse (80) liegt und deren freies Ende in senkrechter Ausrichtung zur Führungshülse (80) angeordnet ist, eine halbkreisförmige Ausnehmung, die am freien Ende der Füllplatte (70a) ausgebildet ist, ein bewegliches Teil (70b), das an der Füllplatte (70a) drehbar befestigt ist und eine darin ausgebildete Ausnehmung aufweist, die der in der Füllplatte (70a) ausgebildeten Ausnehmung komplementär ist, sowie eine Feder (70g), die die bewegliche Platte gegen die Füllplatte (70a) drückt, so dass ein konusförmiges, kreisförmiges Loch (7Oe) durch die Ausnehmungen in senkrechter Ausrichtung zur Führui.gshülse (80) gebildet wird, wenn die bewegliche Platte an der Füllplatte (70a) anliegt, wobei das kreisförmige Loch (7Oe) einen Flansch (1?c) der Pipette (17) aufnimmt, wenn die Pipette durch die Führungshülse (80) nach unten fällt.

5· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Pipettenentferner (71) folgende Teile aufweist: Einen Auswurfarm (71a), der sich aus einer Grundstellung heraus in einerRichtung drehen kann, ein festliegender Stab (75), der das eine Ende des

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Auswurfarmes (71a) drehbar haltert, eine Feder (71c), die zwischen dem Stab (75) und dem Auswurfarm (71a) angeordnet ist und den Auswurfarm (71a) normalerweise in eine Stellung drückt, in der das andere Ende des Auswurfarms (71a) auf dem Weg liegt, den der Zylinder bei seiner Drehbewegung durchläuft, eine Ausnehmung (71f), die am anderen Ende des Auswurfarms (71a) ausgebildet ist und durch die ein Vorsprung (13a) des Zylinders (13) hindurchgehen kann, wobei der konusförmige Vorsprung (13a) des Zylinders, der über der Pipette (17) frei liegt, von der Ausnehmung (71f) in dem Auswurfarm (71a) ergriffen wird und dann der Zylinder (13) nach oben verschoben wird, so dass die Pipette (17) vom Vorsprung (13a) frei kommt.

6. Vorrichtung zum Aufrühren einer Kulturlösung in einem automatischen Kultursystem mit dem biologische Gewebe und Zellen automatisch kultiviert werden, gekennzeichnet durch eine Pipette (17) > mit der eine Kulturlösung (135) aus einem Kulturgefäss (2) angesaugt und in dasselbe ausgestossen wird, ein Pipettenhaltearm (Hl), der eine Drehbewegung und eine Bewegung in senkrechter Richtung durchführen kann, einen Pipettenansatzzylinder (13)1 der an einem Halteglied (112) befestigt ist, welches am freien Ende (111b) des Pipettenhaltearms (111) schwenkbar befestigt ist und normalerweise durch einen Schwenkantrieb (II3), der am Halteglied (112) befestigt ist, in der senkrechten Stellung gehalten wird, wobei der Zylinder (13) in die Pipette (17) eingedrückt wird und diese dadurch hält, eine Einrichtung, die den Zylinder (13) periodisch schwenkt, wenn die Pipette (17) dabei in der Kulturlösung im Kulturgefäss (2) eingetaucht ist und eine Einrichtung, die die Kulturlösung in einer zeitlichen Zuordnung zur Schwenkbewegung des Zylinders (13) in die Pipette (17) einsaugt und aus der Pipette (17) ausstösst.

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7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die den Zylinder (13) schwenkende Einrichtung einen den Schwenkantrieb (113) betätigenden Anhebstab (121) eine von einem Motor (122) gedrehte Exzenternocke (123), die eine Abwärtsbewegung des Stabes (121) bewirkt, und eine Feder (124) aufweist, die den Stab (121) nach oben drückt, und dass der Anhebstab (121) den Schwenkantrieb (113) betätigt, um das Halteglied (112) zu schwenken, das seinerseits die Pipette (17) über dem Zylinder (13) schwenkt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7» dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung, die die Kulturlösung in die Pipette (17) einsaugt und aus der Pipette (17) ausstösst, eine fest angebrachte Verdrängerpumpe (18) ist, die für das Einsaugen und Ausstossen der Flüssigkeit mit dem Zylinder (13) verbunden ist.

9· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9? dadurch gekennzeichnet, dass das Kulturgefäss (2) in einer schrägen Lage angeordnet ist, so dass die Pipette (17) an der Stelle tief in die Kulturlösung eintaucht, an der diese abgesaugt wird, und dass die Kulturlösung an einer Stelle des Gefässes (2) aus der Pipette (17) ausgestossen wird, die von der Ansaugstelle fern ist und an der die Tiefe der Flüssigkeit geringer ist.

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