DD256869A1 - Rotationskammervorrichtung fuer die inkubation biologischer objekte in fluessigkeiten - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur In-vitro-Inkubation von kleinen biologischen Objekten entsprechend pflanzlicher Embryonen, Samen, Organe und Gewebe sowie Gewebeexplantate fuer tierphysiologische, veterinaer- und humanmedizinische Forschungsarbeiten in Loesungen. Die Erfindung loest das Problem der gleichzeitigen Inkubation mehrerer raeumlich voneinander getrennter Proben kleiner biologischer Objekte in einem einzigen Inkubationsgefaess. Erfindungsgemaess wird in einem zylindrischen Inkubationsgefaess mit mehreren Inkubationskammern eine der Anzahl der Kammern entsprechende Probenzahl gleichzeitig in einer Loesung inkubiert. Durch eine rotierende Bewegung des Inkubationsgefaesses in horizontaler Stellung waehrend des Inkubationsprozesses werden die Inkubationskammern in der Inkubationsfluessigkeit staendig bewegt. Mit der Vorrichtung ist ein unkompliziertes Beschicken mit den zu inkubierenden Proben und mit der Inkubationsfluessigkeit bzw. ein schnelles Trennen der Proben von der Inkubationsfluessigkeit nach beendeter Inkubation gegeben.

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichungen

Anwendungebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur In-vitro-lnkubation von kleinen biologischen Objekten entsprechend pflanzlicher Embryonen, Samen, Organe und Gewebe sowie Gewebeexplantate für tierphysiologische, Veterinär- und humanmedizinische Forschungsarbeiten in Lösungen. Die Anwendung der Erfindung ist überall dort möglich und zweckmäßig, wo biologische Objekte in der Inkubationslösung ständig bewegt werden müssen und wo die Notwendigkeit besteht,

1. mehrere auf Grund unterschiedlicher genetischer, morphologischer oder physiologischer Eigenschaften getrennt zu behandelnde biologische Proben nach einer zeitlich und bezüglich des Wirkstoffgehaltes der Inkubationslösung einheitlichen Methoden zu inkubieren, um biologische oder biochemische Effekte am lebenden Objekt zu induzieren;

2. über die Inkubationslösung vermittelte Stoffwechsel- oder hormonphysiologische Interaktionen zwischen verschiedenen biologischen Objekten zu untersuchen, die biologischen Objekte jedoch räumlich von einander getrennt bleiben müssen;

3. im Rahmen histologischer oder histochemischer Methoden mehrere auf Grund unterschiedlicher genetischer morphologischer oder physiologischer Eigenschaften getrennt zu behandelnde biologische Proben nach einer einheitlichen Methodik zu fixieren und zu färben oder sie anderweitig chemisch zu behandeln.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Wenn die Notwendigkeit besteht, die biologischen Objekte während der Inkubation ständig in der Inkubationsflüssigkeit zu bewegen, ist das maschinelle Schütteln einer Probe pro Inkubationsgefäß mit Hilfe von La borsch üttelmaschinen die bisher am häufigsten angewandte Inkubationstechnik.

Durch das ständige Schütteln wird ein intensiver Kontakt zwischen Objekt und Inkubationsflüssigkeit hergestellt und eine Sedimentbildung während der Inkubation verhindert.

Nachteile der bisher angewandten Schütteltechnik sind

1. die durch den Typ der Laborschüttelmaschine begrenzte Anzahl von gleichzeitig zu schüttelden Inkubationsgefäßen;

2. nicht auszuschließende mechanisches Beschädigungen empfindlicher biologischer Objekte durch die Schüttelbewegung in der Inkubationslösung;

3. Schwierigkeiten bei der Trennung der inkubierten Objekte von der Inkubationslösung nach der Inkubation vor allem dann, wenn es sich um kleine Objekte mit geringe/ Sedimentationsneigung handelt oder wenn die Trennung unter aseptischen Bedingungen erfolgen muß;

4. Schwierigkeiten bei der Einhaltung eines exakten einheitlichen Zeitregimes für die Dauer der Inkubation in den einzelnen Schüttelgefäßen, da zwar der Schüttelprozeß an der Schüttelmaschine einheitlich gestaltet werden kann, jedoch unterschiedliche Zeiten für das Beschicken und Entleeren der Gefäße vor und nach der Inkubation und für das Befestigen der oder an der Schüttelmaschine nicht zu vermeiden sind.

Ziel der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Inkubation kleiner biologischer Objekte in Flüssigkeiten, die es in biologischen Laboratorien ermöglicht, unter Verzicht auf maschinelles Schütteln die biologischen Objekte während der Inkubation ständig in der Inkubationsflüssigkeit zu bewegen und die gegenüber dem Schütteln folgende Vorteile besitzt:

1. In einem einzigen Inkubationsgefäß können gleichzeitig mehrere Proben räumlich von einander getrennt nach einer zeitlich und bezüglich des Wirkstoffgehaltes der Inkubationslösung absolut einheitlichen Methode inkubiert werden.

2. Nach beendeter Inkubation können die Proben schnell und problemlos von der Inkubationsflüssigkeit, nach Bedarf auch unter Einhaltung aseptischer Bedingungen, getrennt werden.

3. Mechanische Beschädigungen empfindlicher biologischer Objekte treten trotz ständigen Bewegens in der Inkubationsflüssigkeit nicht auf.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Rotationsmehrkammervorrichtung löst das Problem der gleichzeitigen Inkubation mehrerer räumlich getrennt zu inkubierender Proben kleiner biologischer Objekte in einem einzigen Inkubationsgefäß.

Erfindungsgemäß wird statt des maschinellen Schütteins während der Inkubation ein Rotationsprinzip angewendet. Die wesentlichen Merkmale der Erfindung sind

1. ein zylindrisches, oben durch einen Stopfen und unten durch einen Ablaßhahn verschließbares Inkubationsgefäß, das

— für die Aufnahme mehrerer Inkubationskammern für die gleichzeitige Inkubation getrennt zu behandelnder Proben geeignet ist;

— mit einem Antriebsaggregat so gekoppelt wird, daß es in eine Rotationsbewegung um die Zylinderachse versetzt wird;

— ohne vom Antriebsaggregat getrennt werden zu müssen, von einer vertikalen Grundstellung zum Füllen und Entleeren in eine horizontale Arbeitsstellung bei gleichzeitiger Rotation geschwenkt wird;

2. mit einem Deckel verschließbare und in ihrem Durchmesser an das zylindrische Inkubationsgefäß angepaßte flache, schälchenförmige Inkubationskammern für die räumlich von einander getrennte Aufnahme der zu inkubierenden Proben.

Mehrere dieser Inkubationskammern werden übereinander in dem Inkubationsgefäß so angeordnet, daß sie mit dem Inkubationsgefäß in eine rotierende Bewegung versetzt werden können. Die Wandung der Inkubationskammern ist mit mehreren kleinen Öffnungen versehen, damit die Inkubationsflüssigkeit ungehindert in die Kammern eindringen kann. Für die Inkubation sehr kleiner Objekte können die Öffnungen in der Kammerwandung mit Gaze geringer Maschenweite verkleidet werden.

Das zylindrische Inkubationsgefäß wird mit seinem unteren Ende so mit einem schwenkbaren Antriebsaggregat verbunden, daß ein Entleeren des Gefäßes möglich ist, ohne es vom Antriebsaggregat zu trennen.

Es wird in die vertikale Grundstellung geschwenkt und mit mehreren etagenartig übereinander angeordneten Inkubationskammern beschickt, in denen sich die gleichzeitig, jedoch räumlich getrennt zu inkubierenden Proben biologischer Objekte befinden. Die von der Höhe der Inkubationskammern und oder Länge des Inkubationsgefäßes abhängige Zahl von Inkubationskammern pro Inkubationsgefäß kann entsprechend des spezifischen Anwendungsgebietes der Erfindung beliebig groß gewählt werden. Das Inkubationsgefäß wird danach mit der Inkubationsflüssigkeit gefüllt, fest verschlossen, mit dem Antriebsaggregat in die horizontale Arbeitsstellung geschwenkt und in eine Rotationsbewegung vesetzt.

Durch den schwerkraftbedingten Kontakt mit der Wandung des Inkubationsgefäßes rotieren dabei die Inkubationskammern ebenfalls und versetzen die biologischen Objekte wie in einer Waschtrommel in eine kontinuierliche Bewegung in der Inkubationsflüssigkeit.

Nach der objektiv- bzw. aufgabenspezifischen Inkubationszeit wird die Rotationsbewegung gestoppt und das Inkubationsgefäß mit dem Antriebsaggregat wieder in die vertikale Grundstellung zurückgeschwenkt.

Nach Entfernen oder Lüften des Gefäßverschlusses und Öffnen des Ablaßhahnes wird die Inkubationsflüssigkeit in ein unter die Vorrichtung gestelltes Auffanggefäß abgelassen.

Ausführungsbeispiel

Die Darlegung einer zweckmäßigen Form der Realisierung der Erfindung erfolgt am Beispiel der Anwendungsbedingungen für die Oberflächensterilisation von unreifen Getreidekörnern, die die Voraussetzung für die unbedingt erforderliche Asepsis bei der Präparation und In-vitro-Kultur von Getreideembryonen ist. Bei der praktischen Anwendung der Embryokultur für Aufgaben der Getreidezüchtung und -Züchtungsforschung besteht die Notwendigkeit der Oberflächensterilisation großer Körnerzahlen pro Arbeitstag getrennt nach ihrer Herkunft aus einzelnen Kreuzungsähren. Alle Körper aus einer Kreuzungsähre stellen eine getrennt zu steriliserende Probe dar.

Das Ausführungsbeispiel demonstriert die Möglichkeit, Körner aus bis zu 15 verschiedenen Kreuzungsähren gleichzeitig in einem einzigen Inkubationsgefäß zu sterilisieren. Als Werkstoffe für die Vorrichtung sind Glas, Edelstahl und Kunststoffe zu verwenden, so daß ein Einsatz von Quecksilber(ll)-chlorid-Lösung als sterilisierend wirkende Inkubationsflüssigkeit möglich

Die Länge des beschriebenen Inkubationsgefäßes, die die maximale Anzahl von 15 Inkubationskammern bedingt, ergibt sich in dem Ausführungsbeispiel durch die maximale Arbeitsplatzhöhe einer als Sterilarbeitsplatz dienenden Laminarbox. Durch diese Einschrä: kung wird eine technologisch günstige Anpassung der Oberflächensterilisationstechnik an die Arbeitsplatzbedingungen der Laminarbox erzielt.

Als Inkubationsgefäß (Figur 1) dient ein zylindrisches Glasgefäß 1, das oben mit einer Schliffhülse 2 abschließt und mit einem Schliffhohlstopfen aus Glas 3 verschlossen werden kann. Unten mündet der zylindrische Teil des Gefäßes in einen Glashahn 4, der zu einem Schliffkern mit Rohrverlängerung 5 überleitet. Zur Sicherung des Stopfens sind am Zylinder und am Hohlstopfen Giashaken erforderlich, zwischen denen Ligaturfedern gespannt werden können.

Als Inkubationskammern (Figur 2) für die Oberflächensterilisation der Getreidekörner dienen flache runde Schälchen, in deren Deckel 1 und Boden 2 sich mehrere Löcher befinden, die ein Eindringen der Inkubationsflüssigkeit ermöglichen, jedoch ein Hindurchdringen der Körner verhindern. Im Schalenunterteil befindet sich ein zentrisch angeordneter Hohlzylinder 3, der durch die entsprechende zentrische Öffnung des Schalendeckels etwas herausragt. Dieser kleine Hohlzylinder ermöglicht das Aufstecken der Inkubationskammern auf eine stabförmige Halterung 4, die in einer dem Innendurchmesser der Inkubationskammern entsprechende Grundplatte 5 endet.

Für den festen Sitz der Inkubationskammern auf dieser Halterung dient ein Arretierstück 6, dessen Bohrung einen straffen Sitz auf dem Stab der Halterung gewährleistet.

Nach dem Aufstecken von bis zu 15 Inkubationskammern 7 auf die Halterung wird auf das obere Ende ein scheibenförmiges Endstück 8 aufgesteckt, dessen Durchmesser dem der Inkubationskammern entspricht.

Die stabförmige Halterung dient während der Inkubation als Rotationsachse für die Inkubationskammern. Das scheibenförmige Endstück sorgt vor allem dann, wenn die Halterung nicht mit der maximalen Kammernzahl bestückt ist, für eine gleichmäßige Rotation der Kammern in der Drehachse des Inkubationsgefäßes.

Als Antriebsaggregat (Figur 3), das für die Rotation des Inkubationsgefäßes sorgt, kann jeder schwenkbar an einem Stativ befestigte Antrieb 1 verwendet werden, wenn dieser eine rotierende Hohlwelle 2 besitzt, in die der Schliffkern 3 des Inkubationsgefäßes eingesetzt werden kann. Die Hohlwelle ermöglicht das Ablassen der Inkubationsflüssigkeit nach beendeter Oberflächensterilisation durch das Antriebsaggregat hindurch in ein Auffanggefäß 4, so daß das Inkubationsgefäß ständig mit dem Antriebsaggregat verbunden bleiben kann.

Das Inkubationsgefäß 5 wird mit den eingesetzten Inkubationskammern, in denen sich die räumlich getrennt zu sterilisierenden Getreidekörner befinden, in die vertikale Grundstellung geschwenkt und das Inkubationsgefäß mit der Quecksilber(ll)-chlorid-Lösung gefüllt. Danach wird das geschlossene Inkubationsgefäß mit dem Antriebsaggregat in die horizontale Arbeitsstellung geschwenkt und in eine Rotationsbewegung versetzt (Fig.4). Nach der Oberflächensterilisation wird das Inkubationsgefäß wieder in die vertikale Grundstellung zurückgeschwenkt, die Inkubationsflüssigkeit abgelassen und unter Einhaltung aseptischer Bedingungen der Inkubationsprozeß mehrfach mit keimfreiem Wasser wiederholt, um das Sterilisationsagens restlos zu entfernen.

Zur Entnahme der Inkubationskammern mit den oberflächensterilisierten Getreidekörnern wird das Inkubationsgefäß unter aseptischen Bedingungen geöffnet und die Halterung mit den Kammern aus dem Gefäß herausgehoben. Danach werden die Kammern mit einer keimfreien Pinzette von der Halterung abgehoben, geöffnet und die Körner für die Präparation der Getreideembryonen entnommen.

Die Rotationsmehrkammervorrichtung besitzt bei ihrer Anwendung für die Oberflächensterilisation von Getreidekörnern gegenüber.der Schütteltechnik folgende Vorteile:

1. Mit der Vorrichtung können bis zu 15 Proben gleichzeitig in einem Inkubationsgefäß nach einem einheitlichen Inkubationsregime oberflächensterilisiert werden.

2. Die Rotationsbewegung des Inkubationsgefäßes gewährleistet durch das ständige Bewegen des Sterilisiergutes in der " Sterilisationslösung einen hohen Sterilisationseffekt.

3. Die Rotationsbewegung ist objektschonend und vermeidet mechanische Beschädigungen des Sterilisiergutes.

4. Die Oberflächensterilisation kann unmittelbar am Sterilarbeitsplatz durchgeführt werden. Während des Betreibens der Vorrichtung kann die bedienende Arbeitskraft gleichzeitig andere diffizile Sterilarbeiten ausführen, da durch das Rotationsprinzip im Gegensatz zum maschinellen Schütteln keine mechanische Erschütterungen und Schwingungen auftreten.

5. Die Vorrichtung ermöglicht eine problemlose und schnelle Trennung des Sterilisiergutes von der Sterilisationslösung.

Die Vorrichtung eignet sich in der dargelegten Form auch für alle anderen aufgeführten Anwendungsgebiete der Erfindung in der biologischen Forschung.

Claims (3)

1. Rotationsmehrkammervorrichtung für die Inkubation biologischer Objekte in Flüssigkeiten, dadurch gekennzeichnet, daß die zu inkubierenden Objekte entsprechend pflanzlicher Embryonen, Samen, Organe und Gewebe sowie Gewebeexplantate für tierphysiologische, Veterinär- und humanmedizinische Forschungsarbeiten in der Inkubationsflüssigkeit durch eine Rotationsbewegung der Vorrichtung in ständiger Bewegung gehalten werden.

2. Vorrichtung nach Punkt 1., dadurch gekennzeichnet, daß sich in einem einzigen Inkubationsgefäß mehrere Inkubationskammern befinden, die eine gleichzeitige Inkubation mehrerer von einander getrennt bleibender Proben kleiner biologischer Qbjekte ermöglichen.

3. Vorrichtung nach Punkt 1. und Punkt 2., dadurch gekennzeichnet, daß das Inkubationsgefäß mit den Inkubationskammern von einer vertikalen Grundstellung zum Füllen mit der Inkubationslösung in eine horizontale Arbeitsstellung, in der die Vorrichtung in eine Rotationsbewegung versetzt wird, schwenkbar ist und nach Beendigung der Inkubation in die vertikale Grundstellung zum Entleeren bzw. zur Entnahme der inkubierten Proben zurückgeschwenkt wird.