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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen die Begasung von Proben
und insbesondere eine Begasungsvorrichtung sowie ein wenigstens eine
solche umfassendes System.
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Hintergrund der Erfindung
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Zur
Untersuchung von Proben ist es bekannt, diese mit Medium zu begasen.
Dies wird beispielsweise bei Zellkulturen verwendet, um deren Eigenschaften
bei Exposition gegenüber
einer oder mehreren gasförmigen
Stoffen zu analysieren.
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Die
bei Begasung üblicherweise
verwendeten Vorrichtungen umfassen Behälter, in denen zu untersuchende
Proben angeordnet werden. Den Probenbehältern kann zur Begasung der
Proben vorgesehenes Medium zugeführt
werden. Das in die Probenbehälter
eingebrachte Begasungsmedium tritt in Kontakt mit der jeweilige
Probe.
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Bekannte
Ansätze
verwenden komplexe, ortsfeste Anordnungen mit zum Teil zahlreichen
empfindlichen beispielsweise aus Glas hergestellten Komponenten.
Die Herstellung und Änderungen
solcher Anordnungen sind zeit-, kosten- und personalintensiv.
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Anordnungen,
die beispielsweise Begasungen von Proben im großen Maßstab und nach industriellen
Qualitäts-
und Kostenkriterien erlauben, fehlen.
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Aufgabe der Erfindung
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, Lösungen bereitzustellen, die
kompakt und variabel aufgebaute Anordnungen zur Begasung von Proben ermöglichen.
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Kurzbeschreibung der Erfindung
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Zur
Lösung
der obigen Aufgabe stellt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung
sowie ein System gemäß den unabhängigen Ansprüchen bereit.
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Insbesondere
stellt die vorliegende Erfindung eine Begasungsvorrichtung mit einem
einstöckigen
Probenaufnahmenblock und einem Begasungskopf bereit.
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Der
Probenaufnahmeblock umfasst wenigstens zwei darin ausgebildete,
baueinheitlich integrierte Probenaufnahmen und zur Versorgung derselben mit
Fluid eine ebenfalls darin ausgebildete, baueinheitlich integrierte
Fluidversorgungseinrichtung.
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Der
Begasungskopf ist vorgesehen, um Begasungsmedium den Probenaufnahmen
zuzuführen und
ist unter Anderem hierfür
mit dem Probenaufnahmenblock verbindbar. Der Begasungskopf umfasst für jede Probenaufnahme
einen Auslass für
Begasungsmedium und eine im Begasungskopf baueinheitlich integrierte,
darin ausgebildete Einrichtung, um Begasungsmedium zu den Begasungsmediumauslässen zu
führen.
Die Begasungsmediumführung kann
beispielsweise einen oder mehrere Kanäle, Leitungen oder andere Komponenten
umfassen, mit denen Begasungsmedium befördert werden kann.
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Die
Versorgungseinrichtung kann zur gemeinsamen Versorgung aller Probenaufnahmen
mit Fluid oder zur separaten, individuellen Fluidversorgung für eine oder
mehrere Probenaufnahmen ausgeführt
sein.
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Die
Einrichtung, um Begasungsmedium zu den Begasungsmediumauslässen zu
führen,
kann eine gemeinsame Zufuhr für
alle Begasungsmediumauslässe
bereitstellen.
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Alternativ
können
durch entsprechende Ausführungen
der Einrichtung zur Begasungsmediumführung einzelne oder mehrere
Begasungsmediumauslässe
separat mit Begasungsmedium versorgt werden.
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Die
Begasungsvorrichtung kann für
wenigstens eine Probenaufnahme, vorzugsweise für alle Probenaufnahmen, eine
individuelle Niveauerfassungseinrichtung aufweisen. Mit der Niveauabfassungseinrichtung
kann das Niveau von in einer Probenaufnahme vorhandenem Fluid ermittelt
werden.
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Zur
zentralen, gemeinsamen Versorgung der Probenaufnahmen mit Fluid
kann ein zentraler Fluidkanal in dem Probenaufnahmenblock vorhanden sein.
Der zentrale Fluidkanal steht mit jeder Probenaufnahme und Fluidverbindung,
beispielsweise über eine
im Boden der Probenaufnahmen ausgebildeten Öffnungen. Um dem zentralen
Fluidkanal Fluid zuzuführen,
kann ein Fluidanschluss an einer Stirnseite oder einer Längsseite
des Probenaufnahmenblocks vorgesehen sein.
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Das
andere Ende des zentralen Fluidkanals kann geschlossen oder mit
einem weiteren Fluidanschluss verbunden sein, der an einer Stirnseite
oder einer Längsseite
des Probenaufnahmeblocks angeordnet sein kann.
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Der
bzw. die Fluidanschlüsse
können
zur Zufuhr und/oder Abfuhr von Fluid dienen.
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Um
einzelne, mehrere oder alle Probenaufnahmen individuell gesteuert
mit Fluid zu versorgen, kann für
entsprechende Probenaufnahmen jeweils ein steuerbares Schließglied verwendet
werden, das mit dem zentralen Fluidkanal verbunden ist und Fluidzufuhr
und/oder -abfuhr von bzw. zu diesem steuern kann.
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Zur
separaten Fluidversorgung einzelner, mehrerer oder aller Probenaufnahmen
kann für
jede dafür
vorgesehene Probenaufnahme wenigstens ein separater Fluidkanal im
Probenaufnahmenblock ausgebildet sein, der beispielsweise über eine Öffnung im
Boden einer Probenaufnahme mit dieser verbunden ist. Fluidanschlüsse zur
Zufuhr und/oder -abfuhr von Fluid, die mit separaten Fluidkanälen verbunden sind,
können
an Längsseiten
des Probenaufnahmenblocks angeordnet sein.
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Die
Niveauerfassungseinrichtung kann für eine, mehrere oder alle Probenaufnahmen
jeweils eine individuelle Niveaumesseinrichtung und/oder Niveauanzeige
umfassen.
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Im
Fall einer individuellen Niveaumesseinrichtung kann diese an und/oder
in einer jeweiligen Innenwand einer entsprechenden Probenaufnahme angeordnet
sein. Individuelle Niveaumesseinrichtungen können einzelne, mehrere Sensoren,
Detektoren und dergleichen umfassen, die elektrisch, elektronisch,
optisch und/oder akustisch Fluidniveaus erfassen können.
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Im
Fall einer oder mehrerer individueller Niveauanzeigen können in
einer Außenseite
des Probenaufnahmeblocks über
Durchgangsöffnungen
mit Probenaufnahmen in Fluidverbindung stehende Kontrollkammern
verwendet werden. Insbesondere ist es vorgesehen, die Kontrollkammern
und deren Fluidverbindung(en) zu entsprechenden Probenaufnahmen
so zu gestalten, dass ein in der Kontrollkammer vorhandenes Fluidniveau
Aussagen über
das Fluidniveau in der zugeordneten Probeaufnahme erlaubt oder dieses
wiedergibt.
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Zur
optischen Kontrolle durch einen Benutzer können die Kontrollkammern jeweils
einzeln, zu mehreren oder gemeinsam durchsichtig abgedeckt sein.
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Zur
gemeinsamen, zentralen Führung
von Begasungsmedium zu Begasungsmediumauslässen kann ein sich durch den
Begasungskopf erstreckender, zentraler Begasungsmediumkanal vorhanden sein.
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Der
zentrale Begasungsmediumkanal kann sich zwischen einem Einlassanschluss
zur Zufuhr von Begasungsmedium und einem Auslassanschluss erstrecken, über den
Begasungsmedium entfernt werden kann.
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Zur
individuellen, separaten Steuerung von einzelnen, mehreren oder
allen Begasungsmediumauslässen
zur Verfügung
stehendem Begasungsmedium können
die entsprechenden Begasungsmediumauslässe über ein steuerbares Schließglied mit dem
zentralen Begasungsmediumkanal verbindbar sein.
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Individuelle
Versorgung von Begasungsmediumauslässen mit Begasungsmedium kann
auch über
separat ausgeführte
Kanäle
erreicht werden, die den entsprechenden Begasungsmediumauslässen einzeln
Begasungsmedium zuführen.
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Der
Begasungskopf kann für
jeden einzelnen Begasungsmediumauslass eine separate Unterdruckkammer
aufweisen. Ferner ist es vorgesehen, für mehrere oder alle Begasungsmediumauslässe eine
gemeinsame Unterdruckkammer zu verwenden.
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Die
Unterdruckkammern stehen, im zusammengebauten Zustand, jeweils über wenigstens
eine Ansaugöffnung
mit einer entsprechenden Probenaufnahme in Verbindung.
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Die
Begasungsmediumauslässe
können Auslassenden
aufweisen, die beispielsweise hohlzylindrisch sind, kegelstumpfförmige Innenräume begrenzen,
mehrere im Querschnitt jeweils mehreckige, vorzugsweise sechseckige
Auslasskanäle
umfassen und/oder mehrere im Querschnitt jeweils kreisförmige Auslasskanäle umfassen.
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In
Bereichen, in denen einzelnen, mehreren oder allen Begasungsmediumauslässen Begasungsmedium
zugeführt
wird, kann ein oder mehrere Fotometer angeordnet sein.
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Der
Probenaufnahmenblock kann einen thermisch leitenden Bodenbereich
aufweisen, der ferner so gestaltet sein kann, dass er eine form- und/oder
kraftschlüssige
Wirkverbindung mit einer Basis ermöglicht.
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Der
Probenaufnahmeblock und der Vergasungskopf können lösbar und beispielsweise mittels eines
Klemmmechanismus miteinander verbindbar sein.
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Der
Klemmmechanismus kann einen oder mehrere Hebel umfassen, mit dem
bzw. denen der Probenaufnahmeblock und der Begasungskopf aneinander
gesichert werden können.
Der oder die Hebel können
drehbar an dem Probenaufnahmenblock angeordnet sein.
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Des
weiteren stellt die vorliegende Erfindung insbesondere ein Begasungssystem
bereit, das wenigstens eine erfindungsgemäße Begasungsvorrichtung und
eine Basis umfasst.
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Die
Basis kann eine Aufnahme aufweisen, in der ein Bodenbereich eines
Probenaufnahmeblocks angeordnet werden kann.
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Zur
Wärmesteuerung
der wenigstens einen Begasungsvorrichtung kann die Basis eine Wärmeabgabeeinrichtung
umfassen, die beispielsweise unter Verwendung erwärmten Fluids
und/oder elektrisch erwärmbarer
Komponenten Wärme
abgibt.
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Weitere
Ausführungsformen
sind in den abhängigen
Ansprüchen
definiert und in der folgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsformen angegeben.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme
auf die beigefügten
Zeichnungen erläutert,
die zeigen:
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1 eine
schematische perspektivische Darstellung einer Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Begasungssystems
mit einer Begasungsvorrichtung,
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2 eine
schematische perspektivische Darstellung einer Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Begasungsvorrichtung,
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3 eine
schematische Querschnittdarstellung der Ausführungsform von 2,
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4 eine
weitere schematische perspektivische Darstellung Ausführungsform
von 2,
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5 eine
schematische perspektivische Darstellung der Ausführungsform
von 2 mit entferntem erfindungsgemäßen Begasungskopf,
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6 eine
weitere schematische perspektivische Darstellung der Ausführungsform
von 2 mit entferntem erfindungsgemäßen Begasungskopf,
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7 eine
schematische Querschnittdarstellung der Ausführungsform von 2 mit
abgehobenem erfindungsgemäßen Begasungskopf,
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8 eine
perspektivische Schnittansicht der Ausführungsformen von 2,
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9 eine
schematische perspektivische Darstellung einer Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Probenaufnahmenblocks,
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10 eine
schematische perspektivische Darstellung einer Ausführungsform
eines Begasungskopfs von oben,
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11 eine
schematische perspektivische Darstellung der Ausführungsform
von 9 von unten,
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12 eine
weitere schematische perspektivische Darstellung der Ausführungsform
von 10 von unten,
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13 eine schematische perspektivische Darstellung
einer erfindungsgemäßen Basis,
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14A, B schematische perspektivische Darstellungen
eines erfindungsgemäßen Wärmehuts,
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15 eine
schematische perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Begasungssystems
mit einer Begasungsvorrichtung,
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16 eine
schematische perspektivische Darstellung einer Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Begasungssystems
mit zwei Begasungsvorrichtungen,
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17 eine
schematische Rückansicht
der Ausführungsform
von 16,
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18 eine
schematische Teilrückansicht der
Ausführungsform
von 16 mit abgehobenen Begasungsköpfen,
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18 eine
schematische Teilrückansicht der
Ausführungsform
von 16 teilweise geschnitten,
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20 eine
schematische Teilquerschnittsansicht der Ausführungsform von 16,
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21 eine
weitere schematische Teilquerschnittsansicht der Ausführungsform
von 16,
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22 eine
schematische Teilschnittansicht einer weiteren Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Begasungsblocks,
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23 eine
schematische perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Begasungsblocks,
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24 eine
schematische perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Begasungsvorrichtung,
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25 eine
schematische perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Begasungsvorrichtung,
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26 eine
schematische perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Begasungsblocks,
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27 eine
schematische perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Begasungsvorrichtung,
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28 eine
schematische perspektivische Darstellung einer Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Begasungsmediumauslasses,
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29 eine
schematische perspektivische Darstellung einer Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Begasungsmediumauslasses,
und
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30 eine
schematische Darstellung eines vorgesehenen Probenbehälters.
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Für gleiche
oder vergleichbare Komponenten sind unabhängig von den jeweiligen Ausführungsformen
gleiche Bezugszeichen und gleiche Bezeichnungen verwendet.
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Bezugszeichen
sind nicht in allen Figuren wiederholt.
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Dichtelemente,
Dichtungen etc, sind in den Figuren mit „D" angegeben.
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Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
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Bezugnehmend
auf 1 bis 13 sind bevorzugte
Ausführungsformen
eines Begasungssystems und bevorzugte Ausführungsformen von damit verwendbaren
bzw. davon umfassten Komponenten beschrieben.
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Das
im Ganzen mit 2 bezeichnete Begasungssystem umfasst eine
Basis 4, die auf einer Fläche 6 (z. B. Tischoberfläche, Grundplatte
etc.) angeordnet ist. Auf der Basis 4 ist ein Probenaufnahmenblock 8 angeordnet,
der mittels zweier am Probenaufnahmenblock 8 schwenkbar
angeordneten Hebeln 10 mit einem Begasungskopf 12 lösbar verbunden ist.
Ferner ist eine Steuerung 14 vorgesehen.
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Der
Probenaufnahmenblock 8 und der Begasungskopf 12 bilden – zusammen
mit weiteren Komponenten – eine
Begasungsvorrichtung.
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Der
Probenaufnahmenblock 8 weist einen sich durch diesen erstreckenden
zentralen Fluidkanal 16 auf. Darstellungsgemäß ist der
Fluidkanal 16 an einem Ende 18 verschlossen, beispielsweise
mittels eines Bildstopfens 20. An dem gegenüberliegenden
Ende 22 ist der Fluidkanal 16 mit einem Fluidanschluss 24 verbunden. Über den
Fluidanschluss 24 kann dem Fluidkanal 16 Fluid
zugeführt
und von diesem entfernt werden.
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Alternativ
kann das Ende 18 des Fluidkanals 16 offen und
mit einem weiteren Fluidanschluss (nicht gezeigt) verbunden sein.
Diese Ausführung
ermöglicht
es, Fluid durch den Fluidkanal 16 (in beide Richtungen)
zu befördern.
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Das
Ende 22 des Fluidkanals 16 kann bei einer weiteren
Ausführung
zu einer Längsseite
des Probenaufnahmenblocks 8 geführt sein, an der auch der Fluidanschluss 24 angeordnet
ist. Auch das Ende 18 des Fluidkanals 16 kann
zu einer Längsseite
des Probenaufnahmenblocks 8 geführt sein, wo gegebenenfalls
der weitere Fluidanschluss (nicht gezeigt) angeordnet sein kann.
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Der
Probenaufnahmenblock 8 umfasst Probenaufnahmen 26.
Die dargestellten Ausführungsformen
umfassen sechs Probenaufnahmen 26. Es können jedoch zwei, drei, vier,...
Probenaufnahmen 26 verwendet werden. Die Probenaufnahmen 26 sind
in den einstückigen
Probenaufnahmenblock 8 eingearbeitet, beispielsweise durch
Bohren und/oder Drehen, und/oder werden bei der Herstellung des
Probenaufnahmenblocks 8 ausgebildet. Letzteres kann beispielsweise
durch Verwendung von entsprechenden Gieß-, Spritz- oder Gussformen
erfolgen.
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Die
Probenaufnahmen 26 weisen an ihren Böden 28 jeweils eine Öffnung 30 auf.
Die Öffnungen 30 stehen
in Fluidverbindung mit dem zentralen Fluidkanal 16. Hierfür können, wie dargestellt,
die Öffnungen 30 über ein
Verbindungsstück 32 mit
dem Fluidkanal 16 verbunden sein oder unmittelbar in diesen
münden.
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In
Probenaufnahmen 26 können
unmittelbar, d. h. insbesondere ohne Verwendung zusätzlicher
in Probenaufnahmen einsetzbare Komponenten, Proben (z. B. biologisches
Gewebe, Zellkulturen, Bakterienkulturen etc.) angeordnet werden.
Proben können
auch unter Verwendung von Probenbehältern in Probenaufnahmen 26 angeordnet
werden. Beispiele für
mögliche
Probenbehälter
umfassen sogenannte "Transwells". Zur Anordnung von
Probenbehältern können einzelne,
mehrere oder alle Probenaufnahmen 26 mit einem Absatz 36 ausgebildet
sein, an den sich beispielsweise ein Wulst oder Ring an einem Außenumfang
eines Probenbehälters
abstützen
kann. Nähere
Ausführungen
hierzu finden sich unter Bezugnahme auf 30.
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Zwischen
den Probenaufnahmen 26 und einer Seitenfläche 38 des
Probenaufnahmenblocks 8 erstrecken sich jeweils erste Durchgangsöffnungen 40.
Die ersten Durchgangsöffnungen 40 münden in oberen
Bereichen der Probenaufnahmen 26 in diese benachbart zu
den jeweiligen darstellungsgemäß oberen
Probenaufnahmenöffnungen 42.
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Über zweite
Durchgangsöffnungen 44 stehen
die Probenaufnahmen 26 ebenfalls mit der Seitenfläche 38 in
Fluidverbindung. Gemäß den gezeigten
Ausführungen
erstrecken sich diese Fluidverbindungen zwischen der Seitenfläche 38,
den zweiten Durchgangsöffnungen 44,
dem zentralen Fluidkanal 16 und den Öffnungen 30 und den
darstellungsgemäß unteren
Bereichen der Probenaufnahmen 26. Bei nicht gezeigten Ausführungsformen
ist es vorgesehen, dass zweite Durchgangsöffnung 44 unmittelbar
in Bodenbereiche von Probenaufnahmen 26 münden.
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Bei
nicht gezeigten Ausführungsformen
sind an oder vor den Öffnungen 30 (oder
weiter unten beschriebenen vergleichbaren Öffnungen) von einzelnen, mehreren
oder allen Probenaufnahmen 26 Schließglieder angeordnet. Vorgesehene
Schließglieder
umfassen Klappen, Ventile etc. mit offenen und geschlossenen Stellungen
und/oder zum graduellen Öffnen
und Schließen.
Dies gilt auch für
im Weiteren genannte Schließglieder.
Dies ermöglicht
eine individuelle Steuerung der Zufuhr und Abfuhr von Fluid zu bzw.
von einzelnen, mehreren oder allen Probenaufnahmen 26.
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Die
Seitenfläche 38 ist
in einer Außenseite 46 des
Probenaufnahmenblocks 8 ausgebildeten Ausnehmung 47 bereitgestellt.
In der Ausnehmung 47 ist beispielsweise mittels Schrauben,
Nieten, Klebverbindungen und dergleichen ein Abstandselement 48 an
der Seitenfläche 38 befestigt.
Das Abstandselement 48 weist Fenster 50, Aussparungen, Ausschnitte
oder ver gleichbare materialfreie Bereiche auf. Die Fenster 50 sind
jeweils einer Probenaufnahme 26 so zugeordnet, dass die
entsprechenden ersten und zweiten Durchgangsöffnungen 40 und 44 in
den von den Fenstern 50 freigelassen Bereichen der Seitenfläche 38 enden.
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Die
Fenster 50 sind mit einer sich im Wesentlichen über das
gesamte Abstandselement 48 erstreckende, durchsichtige
Abdeckung 52 bedeckt. Alternativ können separate, über jedem
Fenster 50 angeordnete Abdeckelemente verwendet werden.
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Jedes
Fenster 50 definiert zusammen mit der Abdeckung 52 und
einem entsprechenden Bereich der Seitenfläche 38 eine Kontrollkammer 54,
die über die
jeweiligen ersten und zweiten Durchgangsöffnungen 40 und 44 mit
der entsprechenden Probenaufnahme 26 in Fluidverbindung
stehen. Abgesehen von den ersten und zweiten Durchgangsöffnungen 40 und 44 ist
es vorgesehen, dass die Kontrollkammer 54 fluiddicht abgeschlossen
sind; dies gilt insbesondere für
die Anordnung des Abstandshalters 48 und der Abdeckung 52,
bei denen beispielsweise kraftschlüssig und/oder formschlüssig Fluiddichtheit, auch
unter Verwendung von Dichtkomponenten, kraftschlüssig und/oder formschlüssig erreicht
werden kann.
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Alternativ
oder ergänzend
können
einzelnen, mehreren oder allen Probenaufnahmen 26 jeweils ein
oder mehrere Messsensoren zugeordnet sein, mit denen aktuelle Fluidniveaus
darin erfasst werden können.
Die Messsensoren können
an den Innenseiten von Probenaufnahmen 26 angebracht und/oder in
diese integriert sein. Steuer- und Versorgungsverbindungen mit Messsensoren
können
drahtlos und/oder drahtgebunden sein.
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Zur
korrekt positionierten Anordnung des Begasungskopfes 12 an
dem Probenaufnahmenblock 8 sind einzelne oder mehrere Führungen
vorgesehen, die auch kodiert sein können. Die gezeigten Ausführungen
umfassen sich von der Oberseite des Probenaufnahmenblocks 8 erstreckende
Stifte 56, die beim Zusammenbau in Führungsöffnungen 58 im Begasungskopf 12 eingreifen.
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Ist,
wie beispielsweise in 4 gezeigt, der Begasungskopf 5 an
dem Probenaufnahmenblock 8 angeordnet, können diese
durch Verschwenken der Hebel 10 aus der in 4 gezeigten
Stellung in die in 5 gezeigte Stellung aneinander
gesichert werden. Zum Entfernen des Begasungskopf 12 werden die
Hebel 10 in die in 4 gezeigte
Stellung bewegt.
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Die
Hebel 10 können
für deren
Betätigung Griffe 60 aufweisen.
Die Hebel 10 können
Klemmelemente 62 umfassen, die bei der in 3 gezeigten Stellung
mit Oberseiten (nicht bezeichnet) des Begasungskopfs 12 zusammenwirken
und diesen an den Probenaufnahmenblock 8 drücken. Dies
kann wenigstens dazu beitragen fluiddichte Verbindungsbereiche zwi schen
dem Begasungskopf 12 und dem Probenaufnahmenblock 8,
insbesondere in Bereichen der Probenaufnahmen 26, zu erreichen.
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Durch
den Begasungskopf 12 erstreckt sich ein zentraler Begasungsmediumführungskanal 64. Ein
Ende 66 des Begasungsmediumführungskanals 64 ist
mit einem Einlassanschluss 68 verbunden. Das gegenüberliegende
Ende 70 ist mit einem Auslassanschluss 72 verbunden.
Der Einlassanschluss 68 ist zur Verbindung mit einer Quelle
für Begasungsmedium
vorgesehen, das dem Begasungsmediumführungskanal 64 zugeführt werden
kann. Über
den Auslassanschluss 72 kann nicht benötigtes und/oder überschüssiges Begasungsmedium
entfernt werden.
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Bei
einer hier nicht gezeigten Ausführung kann
das Ende 66 des Begasungsmediumkanals 64 zu einer
Längsseite
des Begasungskopfs 12 geführt sein, wo auch der Einlassanschluss 68 angeordnet ist.
Das Ende 70 des Begasungsmediumkanals 64 kann
zu der gleichen oder einer anderen Längsseite des Begasungskopfs 12 (insbesondere
des oberen Teils 75) geführt sein, wo dann auch der
Auslassanschluss 72 vorgesehen ist.
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Der
Begasungskopf 12 weist für jede Probenaufnahme 26 einen
Begasungsmediumauslass 74 auf. Wie beispielsweise in 3 zu
sehen, können
sich die Begasungsmediumauslässe 74 im
zusammengebauten Zustand unterschiedlich weit in die jeweiligen
Probenaufnahmen 26 erstrecken. Bei nicht gezeigten Ausführungen
können
einzelne, mehrere oder alle Begasungsmediumauslässe 74 gleich lang
sein.
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Die
in 1 bis 27 gezeigten Begasungsmediumauslässe 74 und
insbesondere deren Ablassenden (zum Teil als kegelstumpfförmig dargestellt)
sind vereinfachende Darstellungen von unter Bezugnahme auf 28 und 29 näher erläuterten
Ausführungen. 1 bis 17 Die
Begasungsmediumauslässe 74 sind
jeweils mit dem Begasungsmediumführungskanal 64 verbunden.
Darstellungsgemäß umfasst
der Begasungskopf 12 einen oberen Teil 75, in
dem der Begasungsmediumführungskanal 64 ausgebildet
ist. Der Begasungskopf 12 umfasst einen im zusammengebauten
Zustand darunter angeordneten Teil 76, in dem die Begasungsmediumauslässe 74 angeordnet
sind. Zur Verbindung des Begasungsmediumkanals 64 mit den Begasungsmediumauslässen 74 sind
Abgänge 78 an
dem Begasungsmediumkanal 64 angeordnet. Die Abgänge 78 sind
im zusammengebauten Zustand mit den darstellungsgemäß oberen
Enden der entsprechenden Begasungsmediumauslässe 74 verbunden.
Um diese Verbindungsbereiche abzudichten, können zwischen den Teilen 75 und 76 angeordnete
Dichtelemente verwendet werden. Bei nicht gezeigten Ausführungsformen
kann wenigstens für
die Teile 75 und 76 ein einstückiger Aufbau verwendet werden,
der baueinheitlich integriert Verbindungen zwischen dem Begasungsmediumkanal 64 und
den Begasungsmediumauslässen 74 bereitstellt.
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Vor
einzelnen, mehreren oder allen Begasungsmediumauslässen 74 oder
in diese integriert können
bei nicht gezeigten Ausführungsformen Schließglieder
angeordnet sein. Dies ermöglicht
eine individuelle Steuerung der Verbindungen zu dem Begasungsmediumkanal 64 für einzelne,
mehrere oder alle Begasungsmediumauslässe 74.
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Den
Begasungsmediumauslässen 74 ist
jeweils eine Unterdruckkammer 82 zugeordnet. Die Unterdruckkammern 82 weisen
jeweils wenigstens eine Öffnung 84 auf,
die in die entsprechenden Probenaufnahme 26 mündet und über diese
mit dem zugeordneten Begasungsmediumauslass 74 in Fluidverbindung
steht. Jede Unterdruckkammer 82 ist ferner über einen
Unterdruckanschluss 86 mit einer Unterdruck erzeugenden
Vorrichtung verbindbar. Die Unterdruckkammern 82 können über eine
gemeinsame Unterdruck erzeugende Einrichtung oder jeweils separat
zugeordnete, individuelle Unterdruckquellen mit Unterdruck versorgt
werden. Eine individuelle Unterdrucksteuerung für die Unterdruckkammern 82 kann
auch durch zwischen Unterdruckquelle und Unterdruckkammer angeordnete
Schließglieder
(nicht gezeigt), beispielsweise in Form von Ventilen erreicht werden.
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Es
können
auch mehreren Probenaufnahmen 26 einzelne oder mehrere
gemeinsame Unterdruckkammern zugeordnet sein, die über wenigstens eine Öffnung zu
jeder Probenaufnahme 26 verfügen. Auch eine einzelne Unterdruckkammer
für alle
Probenaufnahmen 26 ist vorgesehen.
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Die
Unterdruckanschlüsse 86 können, wie beispielsweise
in 2 gezeigt, an einer Oberseite des Begasungskopfs 12 angeordnet
sein. Weitere geeignete Bereiche umfassen, wie beispielsweise in 8 gezeigt,
Seitenflächen
des Begasungskopfs 12.
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Die
im Einzelnen in 13 gezeigte Basis 4 weist
eine Aufnahme 80 auf, die zur Anordnung des Probenaufnahmenblocks 8 vorgesehen
ist. Zur Positionierung des Probenaufnahmenblocks 8 an
der Basis 4 kann der Probenaufnahmenblock 8 an
seiner Unterseite komplementär
zu der Aufnahme 88 bzw. den diese begrenzenden Ränder 90 ausgebildet sein.
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Die
Basis 4 kann zur Temperatursteuerung des Probenaufnahmenblocks 8 ausgeführt sein. Hierfür können insbesondere
Bereiche der Basis 4, die bei darauf angeordnetem Probenaufnahmenblock 8 diesen
kontaktieren, aus wärmeleitfähigem Material
hergestellt sein. Bereiche der Basis 4 ohne Kontakt zum
Probenaufnahmenblock 8 können demgegenüber beispielsweise
durch entsprechende Materialwahl und/oder Beschichtungen und/oder
integrierte Strukturen ausgeführt
sein, um unerwünschten
Wärmeverlust
und Wärmeabstrahlung
zur Umgebung zu vermeiden.
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Die
Basis 4 kann bei einer hier nicht gezeigten Ausführungsform
einen oder mehrere Kanäle aufweisen,
die mit Fluid gefüllt
und/oder von Fluid durchströmt
werden können,
dessen Temperatur für eine
gewünschte
Temperatur des Probenaufnahmenblocks 8 sorgt.
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Bei
der gezeigten Ausführungsform
der Basis 4 ist in dieser eine Aufnahme 92 ausgeformt,
in die eine elektrisch erwärmbare
Einrichtung 94, beispielsweise eine sogenannte Heizpatrone,
eingebracht werden kann. Durch Steuerung der Temperatur der Vorrichtung 94 kann
die Basis 4 und insbesondere deren Bereiche in Kontakt
mit dem Probenaufnahmenbock 8 hinsichtlich der Temperatur
so gesteuert werden, dass der Probenaufnahmenblock 8 eine
gewünschte
Temperatur erreicht.
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Eine
von der Basis 4 bereitgestellte Wärmesteuerung kann auch für den Begasungskopf 12 wirken.
Hierfür
können
beispielsweise die Bereiche des Begasungskopfs 12 und des
Probenaufnahmenblocks 8, die einander kontaktieren, wärmeleitfähig ausgestaltet
sein.
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Ergänzend oder
alternativ kann eine Wärmesteuerung
mittels eines in 14 veranschaulichten Wärmehuts 96 erfolgen.
Der Wärmehut 96 ist
an seiner darstellungsgemäß unteren
Seite, zur Anordnung auf der darstellungsgemäß oberen Seite des Begasungskopfs 12 gestaltet.
Hierfür
kann der Wärmehut 96 eine
Aufnahme 97 zur Anordnung an komplementär ausgebildeten Bereichen (nicht
gezeigt) des Begasungskopfs 12 aufweisen. Die obigen Ausführungen
hinsichtlich möglicher
fluidischer und elektrischer wärmeabgebender
Komponenten hinsichtlich der Basis 4 gelten für den Wärmehut 96 entsprechend. So
kann der Wärmehut 96 zum
Beispiel eine Öffnung (nicht
bezeichnet) zur Aufnahme einer elektrisch erwärmbaren Einrichtung 98 aufweisen,
die über
in 14 gezeigte Zuleitungen 99 mit
Energie versorgt werden kann.
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Das
Begasungssystem 2 kann als Systemkomponenten ferner folgende
nicht dargestellte Komponenten umfassen. Eine Vorrichtung, mit der
Fluid, beispielsweise Nährmedium
für Zellkulturen,
in den Fluidkanal 16 eingebracht werden kann. Eine Vorrichtung,
mit der dem Begasungsmediumkanal 64 Begasungsmedium zugeführt werden
kann. Eine oder mehrere Einrichtungen, um in den Unterdruckkammern 86 Unterdruck
zu erzeugen. Auch Mittel, beispielsweise Schläuche, Kupplungen, starre Leitungen
und dergleichen, zum Anschluss der genannten Vorrichtungen können umfasst
sein. Dies gilt auch für
Komponenten zu deren Steuerungen.
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Letztere
können
auch von der Steuerung 14 umfasst sein. Vereinfachend ist
die Steuerung 14 für eine
Ausführung
dargestellt, bei der die Steuerung 14 zur Steuerung der
wärmeerzeugenden
Vorrichtung 94 dient. Neben Eingabemitteln (Knöpfen, Schieber, Tastaturen
etc.) kann die Steuerung 14, wie beispielsweise in 1 gezeigt,
Anzeigen aufweisen, die aktuelle Temperaturen der Basis 4,
der wärmeabgebenden
Einrichtung 94, des Probenaufnahmenblocks 8 und/oder
des Begasungskopfs 12 anzeigen.
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15 zeigt
eine Ausführungsform
des Begasungssystems 2, das abgesehen von den folgenden
Unterschieden mit dem Begasungssystem von 1 vergleichbar
ist und Komponenten gemäß den 2 bis 14 umfassen kann.
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Bei
der Ausführungsform
von 15 sind zwischen dem Teil 75 und dem
Teil 76 des Begasungskopfs 12 Fotometer 100 angeordnet.
Aufgrund der Größe der Fotometer 100 können diese,
wie in 15 gezeigt, versetzt angeordnet
sein. Kleinere Fotometer können
neben einander in einer Ebene angeordnet sein.
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Die
Fotometer 100 sind jeweils zwischen einer Abzweigung 78 und
einem Begasungsmediumauslass 74 angeordnet und mit diesem über Verbindungsleitungen 102 verbunden.
Bei einer nicht gezeigten Ausführungsform
können
die Fotometer baueinheitlich in den Begasungskopf 12 integriert
sein, beispielsweise derart, dass sie vom Begasungskopf 12 umschlossen
sind. Bei einer weiteren nicht gezeigten Ausführungsform kann ein einzelnes
Fotometer am Einlassanschluss 68 zwischen einer Begasungsmediumquelle
(nicht gezeigt) und dem Begasungsmediumkanal 64 und/oder
ein einzelnes Fotometer am Auslassanschluss 72 stromab
angeordnet sein.
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Zur
Anordnung des Begasungskopfs am Probenaufnahmenblock 8 können die
Hebel 10, wie in 15 beispielhaft
veranschaulicht, verlängert sein.
Die Hebel 10 können
auch zur Wärmeübertragung
von der Basis 4 bzw. des Probenaufnahmenblocks 8 zum
Begasungskopf 12 ausgebildet sein.
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16 bis 21 veranschaulichen
weitere Ausführungsformen
eines Begasungssystems 2. Bei dieser Ausführungsform
können
auf der Basis 4 zwei einen Probenaufnahmenblock 8 und
einen Begasungskopf 12 umfassende Begasungsvorrichtungen angeordnet
sein. Bei weiteren, nicht gezeigten Ausführungsformen können auf
der Basis 4 mehr als zwei Begasungsvorrichtungen (3, 4, 5,...)
angeordnet sein.
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Die
folgenden Ausführungen,
die vereinfachend auf zwei Begasungsvorrichtungen Bezug nehmen,
gelten entsprechend für
Ausführungsformen von
Begasungssystemen mit mehr Begasungsvorrichtungen.
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Die
unter Bezugnahme auf 1 bis 15 gemachten
Ausführungen
gelten für
die Ausführungsformen
von 16 bis 21 entsprechend. Im
Folgenden unter Bezugnahme auf 16 bis 21 beschriebene
Ausführungen
sind auch für
die zuvor beschriebenen Ausführungsformen
vorgesehen.
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Zur
Anordnung von Begasungsvorrichtungen auf der Basis 4 können diese
nebeneinander dort angeordnet werden. Dabei können Fluidanschlüsse 24 für die jeweiligen
Fluidkanäle 16,
wie z. B. in 3 veranschaulicht, an Stirnseiten
der Probenaufnahmenblöcke 8 angeordnet
sein (hier nicht gezeigte Ausführungsformen).
Stirnseiten der Probenaufnahmenblöcke 8 ohne Fluidanschluss
können,
wie in 16 bis 20 gezeigt,
einander kontaktieren. Wenn eine oder mehrere Fluidkanäle 16 an
beiden Enden 18, 22 mit Fluidanschlüssen verbunden
werden sollen, kann dies hier erreicht werden, indem für das bzw.
die Enden 18 vorgesehene Fluidanschlüsse, wie oben bereits erläutert, an
einer Längsseite des
entsprechenden Probenaufnahmenblocks 8 angeordnet sind.
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Auch
wenn nur ein Fluidanschluss 24 für einen oder mehrere Fluidkanäle 16 vorgesehen
ist, kann der bzw. die Fluidanschlüsse 24, wie in 17 bis 20 gezeigt,
seitlich angeordnet sein. Diese Ausführung ermöglicht gleichorientierte Anordnungen
von Begasungsvorrichtungen. Dies kann insbesondere bei Verwendung
von mehr als zwei Begasungsvorrichtungen auf einer gemeinsamen Basis 4 vorteilhaft
sein.
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Bei
einer nicht gezeigten Ausführungsform können die
Fluidkanäle 16 benachbarten
Probenaufnahmenblöcke 8 miteinander
verbunden sein, um einen durchgängigen
zentralen Fluidkanal bereitzustellen. Dies kann beispielsweise erreicht
werden, indem das Ende 18 eines Fluidkanals 16 mit
dem Ende 22 eines weiteren Fluidkanals 16 verbunden
wird. Dafür kann
bei entsprechender Gestaltung des Endes 18 und von dieses
umgebenden Bereichen des Probenaufnahmenblocks 8 der Fluidanschluss 24 am
Ende 22 verwendet werden. Die Verbindung kann auch erreicht
werden, indem der Fluidanschluss 24 am Ende 22 weggelassen
und ein Verbindungsstück
zwischen den Enden 18 und 22 angeordnet wird.
Ein Verbindungsstück
hierfür
kann beispielsweise mit einem weiter unten beschriebenen Verbindungsstück für Begasungsmediumkanäle 64 benachbarter
Begasungsköpfe 12 vergleichbar
ausgestaltet sein.
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Darstellungsgemäß ist die
Basis 4 vergleichbar zu der Basis für die Ausführungsformen von 1 bis 15 aufgebaut.
Dies gilt auch für
die Abmessungen, wenn man annimmt, dass die in 16 bis 20 gezeigten
Begasungsvorrichtungen in Längsrichtung
betrachtet eine Länge
haben, die mit der Länge
der Begasungsvorrichtung der obigen Ausführungsformen (im Wesentlichen)
entspricht. Der Vollständigkeit
halber sei darauf hingewiesen, dass die in 16 bis 20 gezeigten
Begasungsvorrichtungen Begasungsköpfe 12 mit jeweils
drei Begasungsmediumauslässen 74 aufweisen.
Die halb so große
Anzahl an Begasungsmediumauslässen 74 pro
Begasungskopf 12 kann zu einer Gesamtlänge pro Probenaufnahmenblock 8 führen, die
halb so groß wie
die Länge
des Begasungsblocks 8 für
die Ausführungsformen
von 1 bis 15 ist. Weil die Länge eines
Probenaufnahmenblocks 8 beispielsweise auch von der Größe darin
vorgesehener Probenaufnahmen 26 abhängen kann, legt die Anzahl
an Begasungsmediumauslässen 74 die
Blockgesamtlänge
nicht fest. Es ist beispielsweise möglich, dass die in 16 bis 20 gezeigten
Probenaufnahmenblöcke 8 jeweils
eine Gesamtlänge
haben, die der Gesamtlänge
des Probenaufnahmenblocks 8 von 1 bis 16 entspricht,
doppelt so groß ist,
halb so groß ist
usw.
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Darstellungsgemäß sind die
Begasungsköpfe 12 über einen
gemeinsamen Eingangsanschluss 68 und einen gemeinsamen
Auslassanschluss 72 ausgestattet, über die Begasungsmedium durch
die Begasungsköpfe 12 geführt und
den Begasungsmediumauslässen 74 zugeführt werden
kann. Zur Verbindung der Begasungsmediumkanäle 64 dient ein Verbindungsstück 102,
mit dem das Ende 70 des darstellungsgemäß linken Begasungsmediumkanals 64 mit
dem Ende 66 des darstellungsgemäß rechten Begasungsmediumkanals 64 verbunden
ist.
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Eine
für Begasungsköpfe 12 getrennte
Zu- und Abfuhr von Begasungsmedium kann erreicht werden, wenn wie
bereits oben erläutert,
Einlassanschlüsse 68 und
Auslassanschlüsse 72 an
Längsseiten
von Begasungsköpfen 12 angeordnet
sind.
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Bei
den gezeigten Ausführungsformen
umfasst die Basis 4 eine wärmeabgebende/erzeugende Vorrichtung 94 für alle Begasungsvorrichtungen.
Um beispielsweise eine für
Begasungsvorrichtungen getrennte Wärmesteuerung zu erreichen,
kann die Basis 4 mit Vorrichtungen 94 ausgestattet
sein, die jeweils einer Begasungsvorrichtung zugeordnet sind.
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22 bis 29 zeigen
Ausführungsformen
ohne separat ausgeführte
Basis 4, die hier als baueinheitlich mit Probenaufnahmenblöcken 8 ausgeführt vorgesehen
ist. Ansonsten gelten die obigen Ausführungen hinsichtlich der Basis 4 hier
entsprechend. Anstelle der gezeigten Ausführungen mit integrierter Basis 4 kann
eine separat ausgeführte
Basis 4, wie beispielsweise in 14 gezeigt,
verwendet werden.
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Die
in 22 gezeigte Ausführungsform eines Probenaufnahmenblocks 8 weist
für jede
Probenaufnahme 26 einen ersten separaten Fluidkanal 104 auf,
die jeweils mit einem ersten Fluidanschluss 106 verbunden
sind. Über
die Fluidanschlüsse 106 kann
Fluid den jeweiligen Probenaufnahmen 26 zugeführt und
von diesen entfernt werden.
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Ergänzend kann
für jede
Probenaufnahme 26 ein zweiter separater Fluidkanal 108 vorgesehen sein,
der mit einem zweiten Fluidanschluss 110 verbunden ist.
Diese Ausführung
ermöglicht
es, wenigstens teilweise gleichzeitig über die ersten und zweiten
Fluidanschlüsse 106 und 110 zuzuführen und/oder
zu entfernen. Dadurch kann beispielsweise Fluid schneller zugeführt bzw.
entfernt werden. Es ist möglich,
Fluid über
einen der ersten und zweiten Fluidanschlüsse 106 und 110 zuzuführen und über den anderen
zu entfernen.
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Bei
nicht gezeigten Ausführungsformen
sind die ersten separaten Fluidkanäle 104 mit einem gemeinsamen
zentralen, sich in Längsrichtung
durch den Probenaufnahmenblock 8 erstreckenden Fluidkanal
verbunden. Dies kann auch für
die zweiten separaten Fluidkanäle 108 vorgesehen
sein. Eine für die
Probenaufnahmen 26 individuell durchgeführte Fluidsteuerung (Zufuhr
und Abfuhr) kann dann erreicht werden, wenn unter Verwendung von
Schließgliedern
(z. B. Ventile) die separaten Fluidkanäle 104/108 gesteuert
geöffnet
und geschlossen erden können.
Für solche
zentralen Fluidkanäle
können Fluidanschlüsse, wie
beispielsweise oben unter Bezugnahme u.a. auf 3 beschrieben,
vorgesehen sein.
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Der
Probenaufnahmenblock 8 von 23 umfasst
einen sich in Längsrichtung
erstreckenden Kanal 112, der, wie oben unter Bezugnahme
auf die separate Basis 4 beschrieben, zur Führung von
erwärmten
Fluid zur Temperatursteuerung dienen kann. Anstelle des Kanals 112 kann
eine Aufnahme für
eine wärmeerzeugende/abgegebene
Vorrichtung (z. B. Spreizpatrone; verwendet werden.
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Die
Basis 4 umfasst hier einen Kanal 113 zur fluidbasierten
Wärmesteuerung;
es auch die bereits oben beschriebene Aufnahme 92 für eine wärmeerzeugende/abgebende
Vorrichtung 94 verwendet werden.
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Die
Ausführungsform
eines Probenaufnahmenblocks 8 gemäß 23 umfasst
einen (nicht gezeigten) zentralen Fluidkanal 16 mit einem
Fluidanschluss 24. Auch ansonsten ist diese Ausführungsform
mit denen von 1 bis 21 vergleichbar, abgesehen
von der baueinheitlich integrierten Basis 4. Die hier gezeigte
Basis 4 umfasst zwei (nicht dargestellte) sich in Längsrichtung
erstreckende Kanäle, die über Anschlüsse 114 und 116 mit
erwärmtem
Fluid versorgt werden können.
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24 zeigt
eine Ausführungsform
einer Begasungsvorrichtung mit dem Probenaufnahmenblock 8 mit
integrierter Basis 4 von 23. Bei
dieser Ausführungsform
sind der Begasungskopf 12 und der Probenaufnahmenblock 8 (mit
integrierter Basis 4) mittels bajonettverschlussartigen
Verriegelungen 118 aneinander gesichert.
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Die
nicht gezeigten Begasungsmediumauslässe 74 des Begasungskopfs 12 sind
mit sich von der Oberseite des Begasungskopfs 12 weg erstreckenden
Einlassanschlüssen 68 verbunden.
Die ebenfalls nicht dargestellten Unterdruckkammern 82 sind über sich
auch von der Oberseite des Begasungskopfs 12 weg erstreckenden
Unterdruckanschlüssen 86 verbunden, über die
gesteuert für
einzelne, mehrere oder alle Unterdruckkammern 82 Unterdruck
angelegt werden kann.
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Der
Begasungskopf 12 gemäß 24 weist Fluidanschlüsse 120 und 122 auf,
zwischen denen sich jeweils ein nicht dargestellter Fluidkanal in Längsrichtung
durch den Begasungskopf 12 erstreckt. Diese Komponenten
ermöglichen
eine Wärmesteuerung
unter Verwendung von erwärmtem
Fluid für
den Begasungskopf 12.
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Die
in 25 gezeigte Ausführungsform einer Begasungsvorrichtung
umfasst die Ausführungsform
von 22 mit dem Begasungskopf von 24.
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Bei
der in 26 gezeigten Ausführungsform
eines Probenaufnahmenblocks 8 mit integrierter Basis 4 sind
zwei der unter Bezugnahme auf 22 erläuterten
Kanäle 112 (oder
Aufnahmen) und zwei Aufnahmen 113 (Kanäle 92) ausgebildet.
Gemäß 26 sind
die Kammern 54 durch Ausnehmungen, Ausschnitte 124 im
Probenaufnahmenblock 8 selbst und darüber angeordneten Abdeckelementen 126 begrenzt.
Ansonsten ist die Ausführungsform
von 26 mit der von 22 vergleichbar.
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Die
in 27 gezeigte Ausführungsform einer Begasungsvorrichtung
umfasst die Ausführungsform
von 26 mit einem Begasungskopf 12, der mit
dem Begasungskopf von 24 und 26 vergleichbar
ist. Diesbezügliche
Ausführungen
gelten daher hier entsprechend.
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28 und 29 zeigen
schematische Veranschaulichungen von Begasungsmediumauslässen 74 und
insbesondere von Ausführungsformen derer
Ablassenden 128.
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Bei
der in 28 dargestellten Ausführungsform
umfasst der Begasungsmediumauslass 74 einen zentralen Kanal 130,
der zum Auslassende 128 führt. Das Auslassende 128 umfasst
mehrere Auslasskanäle 132.
Die Auslasskanäle 132 haben
quer zur Längsrichtung
einen mehreckigen, beispielsweise sechseckigen (honigwabenartigen)
Querschnitt. Die Auslasskanäle 132 können an
ihren zum zentralen Kanal 130 benachbarten Enden einen
Querschnitt haben, der sich bis zum anderen Ende (gleichmäßig) vergrößert.
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Bei
der in 29 gezeigten Ausführungsform
haben die Auslassgänge 132 einen
kreisförmigen
Querschnitt, der sich ebenfalls ausgehend vom zentralen Kanal 130 in
Längsrichtung
erweitern kann.
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Weitere
vorgesehene Querschnitte quer zu Längsrichtung umfassen ovale
Querschnitte, elliptische Querschnitte, Querschnitte mit wenigstens
drei Ecken oder Seitenflächen,
Parallelogrammform oder Rautenform. Auch können mehreckige Querschnitte verwendet
werden, deren Form sich einer Kreisform nähert.
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Auslassgänge können ausgehend
vom zentralen Kanal 130 ihre Querschnitte gemäß linearer Funktionen,
quadratischer Funktionen oder Funktionen dritter und höherer Ordnung
vergrößern.
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Die
Ausführungen
von 28 und 29 erlauben
eine gleichmäßigere,
homogenere Verteilung von Begasungsmedium in den Probenaufnahmen 26.
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Bei
nicht gezeigten Ausführungsformen
können
die Innenseiten eines Auslassendes einen hohlzylindrischen Raum
oder einen kegelstumpfförmigen Raum
begrenzen.
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Der
Betrieb der oben beschriebenen Ausführungsformen kann wie folgt
sein.
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Im
Folgenden wird vereinfacht auf eine Begasungsvorrichtung bzw. eine
Begasungsvorrichtung umfassendes Begasungssystem Bezug genommen. Die
folgenden Ausführungen
geltend entsprechend bei Verwendung mehrerer Begasungsvorrichtungen.
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In
einzelnen, mehreren oder allen Probenaufnahmen 26 des Probenaufnahmenblocks 8 werden
zu begasende Proben eingebracht. Mögliche Proben umfassen Zellkulturen,
Zellproben, Gewebeproben, Bakterien, Pilze und dergleichen. Zur
Begasung mögliche
Begasungsmedien umfassen gasförmige
Medien beispielsweise in Form eines reinen Gases oder Gase, Gasgemische,
Aerosole, zerstäubte
Flüssigkeiten,
Gase oder Gasmischungen mit Flüssigkeitströpfchen,
Schwebeteilchen, Feststoffpartikeln, gasförmige Suspensionen, zerstäubte Suspensionen
usw. Begasungsmedium kann beispielsweise von einem sogenannten Rauchroboter bereitgestellt
werden, mit dem auf technische Weise Rauch von Zigaretten, vergleichbar
wie beim Zigarettenrauchen, gewonnen werden kann. Ferner können als
Begasungsmediumquellen sogenannte Aerosoigeneratoren und/oder Partikelverdichter
dienen, die (Umwelt) atmosphären
konzentrieren können.
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Die
Bestückung
von Probenaufnahmen 26 mit Proben kann beispielsweise in
einer speziellen Umgebung (z. B. Reinraumumgebung) erfolgen. Dies
wird durch die Verwendung einer erfindungsgemäßen Begasungsvorrichtung erleichtert.
Diese kann separat in eine solche Umgebung gebracht werden. Komponenten,
die (nur) beim Begasungsvorgang benötigt werden, wie zum Beispiel
Begasungsmedien bereitstellende Vorrichtungen, Steuerungen, Halterungen
etc. müssen
dabei nicht mit bewegt werden.
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Nach
Anordnen von Proben in Probenbehältern 26 werden
der Begasungsmediumblock 8 und der Begasungskopf 12 aneinander
gesichert. Die Begasungsvorrichtung wird dann an der Basis 4,
die beispielsweise in einem anderen Raum vorhanden sein kann, angeordnet.
Dort werden die Zu- und Ableitungen, Fluidanschlüsse, Unterdruckanschlüsse etc.
der Begasungsvorrichtung angeschlossen. Ausführungsabhängig kann einzelnen, mehreren
oder allen Probenbehältern 26 beispielsweise über den
Fluidkanal 16 oder separate Fluidkanäle 104 und/oder 108 Fluid
zugeführt
werden. Für
jede Probenaufnahme 26 ist es mittels der jeweiligen Niveauerfassungseinrichtung
möglich,
den aktuellen Fluidpegel in der Probenaufnahme 26 zu ermitteln
bzw. zu überwachen.
Informationen über
Fluidniveaus in Aufnahmen 26 können zur Steuerung der Zufuhr
und/oder Abfuhr von Fluid von bzw. zu einzelnen, mehreren oder allen Probenbehältern 26 verwendet
werden.
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Die
für einzelne,
mehrere oder alle Begasungsmediumauslässe 74 steuerbare
Fluidzufuhr kann bezüglich
eines Begasungsmediumauslasses 74 durch zwei alternativ
oder gemeinsam durchführbare
Maßnahmen
erreicht werden. Die Steuerung von Begasungsmedium für einen
Begasungsmediumauslass 74 kann durch Steuerung von dem
Begasungsmediumauslass 74 zugeführtem Begasungsmedium erreicht
werden. Hierfür
kann die dem Begasungsmediumkanal 64 zugeführte Begasungsmenge beispielsweise
stromauf des Einlassanschlusses 68 gesteuert werden. Die
zur Verfügung
stehende Menge an Begasungsmedium kann durch ein zwischen dem Begasungsmediumkanal 64 und
dem Auslassende 128 des Begasungsmediumauslass 74 gesteuert
werden; das Schließglied,
beispielsweise in Form eines Ventils, kann beispielsweise im zentralen Kanal 130 des
Begasungsmediumauslass 74 oder an dessen Verbindung zu
dem Begasungsmediumkanal 64 angeordnet sein.
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Eine
weitere Vorgehensweise zur Begasungsmediumsteuerung kann über die
Unterdruckkammern 82 erreicht werden. Legt man an den entsprechenden
Unterdruckanschluss 86 Unterdruck an, wird über die
Unterdruckkammer 82 und deren wenigstens eine Öffnung 42 Unterdruck
in der zugeordneten Probenaufnahme 26 erzeugt. Dieser Unterdruck
wirkt über
das Auslassende 128 des jeweiligen Begasungsmediumauslass 74 auf
Begasungsmedium. Das Begasungsmedium wird von diesem Unterdruck
in die Probenaufnahme 26 befördert und kann dort eine Probe
begasen.
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Die
Probenaufnahmen 26 können,
wie oben ausgeführt,
jeweils zur Aufnahme eines einzelnen Probenbehälters ausgeführt sein.
Mögliche
Bauformen für
Probenbehälter,
die als einzelne, separate Probenbehälter oder als Einsatz baueinheitlich
integrierte Probenbehälter
verwendet werden können, sind
unter Bezugnahme auf 30 erläutert. Ein Probenbehälter 134 weist
einen Boden 136 und Seitenwände 138 auf. Der von
dem Boden 136 und den Seitenwänden 138 begrenzte
Innenraum des Probenbehälters 134 kann
parallel zum Boden 136 einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen.
In diesem Innenraum kann eine zu begasende Probe unmittelbar, z.
B. am Boden 136, angeordnet werden.
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Die
zu begasende Probe kann zusammen mit einem Fluid 140 (z.
B. Nährlösung) im
Probengehalter 134 angeordnet sein. In solchen Fällen kann die
zu begasende Probe (teilweise) in das Fluid 140 eingetaucht
sein, dieses nur kontaktieren oder von diesem getrennt angeordnet
sein. Fluid 140 kann beispielsweise über den Fluidkanal 16 zugeführt und/oder
entfernt werden.
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Ferner
kann eine Membran 142, z. B. eine mikroporöse Membran,
verwendet werden, auf der zu untersuchende Proben, beispielsweise
Zellen, angeordnet werden bzw. sein können. Die Membran 142 kann – wenn vorhanden – (teilweise)
in das Medium 140 eingetaucht sein, dieses nur kontaktieren oder
von diesem getrennt angeordnet sein. Die mikroporöse Membran 142 kann
beispielsweise mittels eines Probenbehältereinsatzes 144 angeordnet
werden. Auf der Membran 142 können zu untersuchende Proben,
beispielsweise Zellen, angeordnet werden bzw. sein.
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Die
vorliegende Erfindung sorgt für
einen modularen Aufbau von Begasungssystemen und Vorrichtungen.
Die trennbare Ausführung
der Begasungsvorrichtungen innerhalb des Begasungssystems erlaubt
es, die jeweiligen Arbeits- und Betriebsschritte an unterschiedlichen
Stellen/Orten durchzuführen.
Die Begasungssysteme können
nacheinander mit einzelnen oder mehreren auch unterschiedlichen
Begasungsvorrichtungen verwendet werden, wobei im übrigen die
gleichen Komponenten (im Wesentlichen) ohne Änderung weiter benutzt werden können. Dies
gilt insbesondere für
Fluid- und Begasungsmediumzuführungen,
-anschlüsse
und dergleichen. Auch die Basis und Steuerkomponenten können beibehalten
werden. Es können
Begasungsvorrichtungen mit unterschiedlicher Anzahl an Probenaufnahmen
ohne weitere Änderungen
im Gesamtsystem verwendet werden. Die Konstruktionen insbesondere
des Probenaufnahmenblocks sind aufgrund von zum Teil einstückigen Ausführungen
einfach, automatisiert herzustellen, robust und einfach zu handhaben.
Insbesondere für
experimentele Laboranwendungen, aufwändige Verbindungsleitung umfassende
Anordnungen mit zum Teil zahlreichen aus zerbrechlichen Materialien
(z. B. Glas) hergestellten Komponenten werden vermieden.