DE102008033286A1

DE102008033286A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Abtrennung, Portionierung und Ausgabe von Medien, steril

Info

Publication number: DE102008033286A1
Application number: DE200810033286
Authority: DE
Inventors: Heiner Sann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-07-11
Filing date: 2008-07-11
Publication date: 2010-01-14

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren, bei deren Anwendung Medium aus einem Behälter und/oder einer Leitung entnommen werden kann. Dabei wird das Medium portioniert. Der Prozess der Entnahme und des Transportes kann schnell erfolgen, so dass Portionen mit Volumen im Bereich von Millilitern innerhalb von Sekunden oder Bruchteilen von Sekunden entnommen und einem anderen Behälter und/oder Leitung, z. B. Auffang- oder Sammeleinrichtung, zugeführt werden. Ein getesteter Aufbau besteht aus einer Entnahmevorrichtung (1), gesteuerten Ventilen (3, 4) und optional Druckbehältern. In einer Leitung befindet sich ein Hilfsmedium mit Überdruck (5), in der anderen ein Vakuum (6). Das Verfahren beinhaltet zwei Schritte: 1) Medium entnehmen, 2) Medium aus der erfindungsgemäßen Vorrichtung fördern und dabei die Vorrichtung komplett leeren. Nach der Entleerung ist die Vorrichtung wieder in der Ausgangsposition zur Entnahme oder wechselt in die Position "Ende der Entnahme". Ein steriler Betrieb ist möglich.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren, bei deren Anwendung Medium aus einem Behälter und/oder einer Leitung entnommen werden kann. Dabei wird das Medium portioniert. Der Prozess der Entnahme und des Transportes kann schnell erfolgen, so dass Portionen mit Volumen im Bereich von Millilitern innerhalb von Sekunden oder Bruchteilen von Sekunden entnommen und einem anderen Behälter und/oder Leitung, z. B. Auffang- oder Sammeleinrichtung zugeführt werden. Ein getesteter Aufbau besteht aus einer Entnahmevorrichtung (1), gesteuerten Ventilen (3, 4) und optional Druckbehältern. In einer Leitung befindet sich ein Hilfsmedium mit Überdruck (5), in der anderen ein Vakuum (6). Das Verfahren beinhaltet 2 Schritte: 1) Medium entnehmen, 2) Medium aus der erfindungsgemäßen Vorrichtung fördern und dabei die Vorrichtung komplett leeren. Nach der Entleerung ist die Vorrichtung wieder in der Ausgangsposition zur Entnahme oder wechselt in die Position „Ende der Entnahme”. Ein steriler Betrieb ist möglich.
Für die schnelle Entnahme und den Transport von Medium aus Behältern (Probenahme) sind Vorrichtungen bekannt, welche aus einem Chemostaten zur Biomasseanzucht, einem weiteren Reaktor zum Reaktionsstart mit einem Auslassport und einer Auffangvorrichtung bestehen ( DE19705289 ). Diese komplexen Gerätesysteme sind als eine Einheit zur Untersuchung schneller Kinetiken angewendet worden. Sie haben allerdings den Nachteil, dass sie nicht für die Untersuchung in beliebigen Behältern oder Leitungen eingesetzt werden können. Eine weitere Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit Probenahmesonde, in welche eine weitere Flüssigkeit eingeführt wird um Proben zu separieren und/oder zu inaktivieren, an welche sich unmittelbar ein Aufnahmebehälter in Form einer Rohrleitung anschließt, welcher nach der Probenahme eingefroren wird ( CH688414A5 ). Die Volumen-Kapazität der Probenserie wird durch das Rohrleitungsvolumen abzüglich Sperrflüssigkeit und/oder Inaktivierungsmittel begrenzt. Weitere Möglichkeiten zur schnellen Probenahme sind beschrieben in CH688414A5 .
Die vorliegende Erfindung hat folgende Anforderungen zu erfüllen: 1) schnelle sterile (totvolumenfreie) Probenahme 2) für den Einsatz an beliebigen (Reaktions-)Behältern und/oder Rohrleitungen, insbesondere Fermentern, Bioreaktoren 3) automatischer Betrieb. Es sollen Proben genommen werden, die einer unmittelbaren Analyse, Aufarbeitung oder Lagerung zuführbar sind. Die Probenahme ist einsetzbar bei der Biomassebestimmung, bei der morphologischen Untersuchung von Zellen, Aggregaten sowie Zellbestandteilen, bei der Untersuchung biochemischer Prozesse, der DNA- und RNA-Analytik sowie weiterer Analytik. Die Vorrichtung soll einen einfachen Aufbau besitzen, automatisch zu betreiben sein, nur wenige einfache Schritte zur Probenahme benötigen, welche in kurzer Zeit und/oder zyklisch ablaufen können.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus einer (1) Entnahmevorrichtung, einem automatischen Rückstellventil (2), einer Rohrleitung mit Überdruck für Hilfsmedium (5), einer Rohrleitung mit Vakuum (6), einer Ventilsteuerung für steuerbare Ventile, steuerbaren Ventilen (3, 4), optionalen Vorratsbehältern zur Speicherung von Hilfsmedium oder Vakuum, Leitungen von optionalen Vorratsbehältern zu einem ersten steuerbaren Ventil, einer Leitung vom ersten steuerbaren Ventil zur Entnahmevorrichtung, einer Leitung von der Entnahmevorrichtung zu einem zweiten steuerbaren Ventil und einer Leitung von dort zum Auslass. Das Verfahren der schnellen Probenahme ist für Serien- und Einzelproben anwendbar. Die Serienprobenahme erfolgt erfindungsgemäß in zwei alternierenden Schritten. Schritt 1: Ein erstes steuerbares Ventil zwischen den Gas-Vorratsbehältern und der Entnahmevorrichtung öffnet durch die Ventilsteuerung den Weg Vakuumversorgung der Entnahmevorrichtung, gleichzeitig trennt ein zweites steuerbares Ventil den Weg zwischen Entnahmevorrichtung und Auslass. Das anliegende Vakuum öffnet automatisch das Rückstellventil der Entnahmevorrichtung, dabei wird Medium aus dem Behälter in die Leitung aufgenommen. Als Volumenbegrenzung der Probe wirken ein Membranfilter oder rückstellventilwirkendes Element und ein steuerbares ventilwirkendes Element. Schritt 2: Über die Ventilsteuerung werden die beiden steuerbaren Ventile umgeschaltet. Dabei liegt jetzt ein Überdruck in den Leitungen der Probenahme, das Rückstellventil schließ automatisch und die Probe wird über das geöffnete zweite Ventil nach Außen befördert. Schritt 1 und Schritt 2 können alternieren und so Serien von Proben entnehmen. Nach Abschluss der Entnahme einer Probenserie erfolgt der Schritt Ende Probenahme: Im Anschluss an Schritt 2 schließt das Ventil zwischen Entnahmevorrichtung und Auslass. Dabei bleibt in den Leitungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Überdruck zurück, welcher geeignet ist, das Rückstellventil der Entnahmevorrichtung geschlossen zu halten. Einzelprobenahme: Nach einmaliger Ausführung von Schritt 1 und Schritt 2 wird mit Schritt Ende Probenahme die Probeentnahme beendet.
Durchgeführte vorläufige Tests mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigen, dass eine Serie von 60 Einzelproben mit je 2 ml wässrigem Fluid innerhalb von 60 sec gefördert werden können. Diese Probenvolumen sind für viele bekannte Untersuchungsmethoden ausreichend. Andere Mediumvolumen sind möglich. Durch die Abzweigung eines weiteren Auslasses mit Pumpe ist eine kontinuierliche Probenahme möglich.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 19705289 [0002]
- CH 688414 A5 [0002, 0002]

Claims

Vorrichtung zur Abtrennung, Portionierung und Ausgabe von Medien, steril dadurch gekennzeichnet, dass eine Entnahmevorrichtung und ein Rückstellventil eingangsseitig mit Hilfsmedium-Leitungen über ein steuerbares Ventil und ausgangsseitig mit dem Probenauslass über ein weiteres als Ventil wirkendes Element mit Rohrleitungen verbunden sind, eingangsseitig Druck- und Vakuum-führbare Leitungen existieren und an eine entsprechende Versorgung angeschlossen sind; die Vorrichtung auch aus Disposable Anteilen besteht oder gänzlich ein Disposable ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass den eingangsseitigen Leitungen optional Druckvorratsbehälter zwischengeschaltet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Druckvorratsbehälter sich ein Hilfsmedium mit einem Überdruck befindet, in einem weiteren Druckvorratsbehälter sich ein Vakuum befindet.
Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Druckvorratsbehälter mit Hilfsmedium oder Vakuum von Außen versorgt werden können.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckvorratsbehälter durch Leitungen mit einem steuerbaren Ventil verbunden sind, welches dazu geeignet ist, die Druckvorratsbehälter abwechselnd mit einer weiteren Leitung zu verbinden.
Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das steuerbare Ventil über eine Leitung mit der Entnahmevorrichtung verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Entnahmevorrichtung mit einem selbsttätigen Rückstellventil verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Entnahmevorrichtung über eine weitere Leitung mit einem weiteren steuerbaren als Ventil wirkenden Element verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die steuerbaren Ventile über eine Ventilsteuerung steuerbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem steuerbaren Ventil eingangsseitig und der Entnahmevorrichtung ein Sterilfilter, insbesondere Membranfilter, angeordnet ist, welcher einerseits als Sterilbarriere sowie andererseits als Mediumbegrenzung oder als automatisches Rückstellventil wirkendes Element wirksam ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das steuerbare Ventil am Probenauslass durch eine Pumpe mit Ventilwirkung, insbesondere Schlauchpumpe, ergänzt oder ersetzt werden kann und eine Spülvorrichtung vorhanden sein kann.
Verfahren zur Abtrennung, Portionierung und Ausgabe von Medien, steril dadurch gekennzeichnet, dass die Entnahme von Medium aus dem Behälter oder der Rohrleitung, insbesondere Fermenter, Bioreaktor in die Entnahmevorrichtung und dem durch die Ventile und dem eingangsseitigen Membranfilter begrenzten Volumen (erfindungsgemäßen Vorrichtung) und die Ausgabe von Medium aus derselben mit nur 2 Schritten erfolgt, die alternieren können um Probenserien zu erstellen; wobei im ersten Schritt Medium entnommen wird und im zweiten Schritt das Medium aus der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Außen gefördert wird. Nach Abschluss der Mediumentnahme wird die Probenahme mit dem Schritt Ende Probenahme beendet und die erfindungsgemäße Vorrichtung unter einem definierten Druck belassen.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Schritt ein steuerbares Ventil durch die Ventilsteuerung die Leitung zwischen dem Vakuum-Vorratsbehälter und der Entnahmevorrichtung öffnet, ein weiteres steuerbares als Ventil wirkendes Element zeitgleich die Leitung zwischen der Entnahmevorrichtung und dem Probenauslass trennt.
Verfahren nach Anspruch 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass das in der Entnahmevorrichtung entstehende Vakuum ein automatisches Rückstellventil öffnet und Medium aus dem Fermenter in die Entnahmevorrichtung und die Leitungen von der Entnahmevorrichtung bis zum Membranfilter eingangsseitig und bis zum steuerbaren ventilwirkenden Element ausgangsseitig gesaugt wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das maximal aufnehmbare Proben-Volumen einer einzelnen Probe durch das Volumen der Leitungen vom Membranfilter eingangsseitig über die Entnahmevorrichtung bis zum steuerbaren Ventil ausgangsseitig festlegbar ist.
Verfahren nach Anspruch 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Benutzung eines Druckbehälters als Vakuum-Reservoir ein Vakuum in der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellt wird, welches durch die Trägheit des Rückstellventils der Entnahmevorrichtung und des zu entnehmenden Mediums geeignet ist, die erfindungsgemäße Vorrichtung innerhalb der in Anspruch 15 erwähnten Grenzen zu füllen.
Verfahren nach Anspruch 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass in einem zweiten Schritt durch die Ventilsteuerung das steuerbare Ventil eingangsseitig und das steuerbare ventilwirkende Element ausgangsseitig zeitgleich umgeschaltet werden, so dass die Entnahmevorrichtung eingangsseitig mit dem Druckvorratsbehälter und ausgangsseitig mit dem Probenauslass verbunden ist. Dabei schließ das Rückstellventil der Entnahmevorrichtung selbsttätig und die Probe wird unmittelbar aus der erfindungsgemäßen Vorrichtung gefördert.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Probenahme beliebig oft wiederholt werden kann, in dem nach Abschluß des zweiten Schrittes ein weiterer erster Schritt erfolgt usw., um eine Probenserien zu erhalten.
Verfahren nach Anspruch 17 und 18, dadurch gekennzeichnet, dass zum Abschluß der Probenahme nach dem zweiten Schritt der Schritt Ende Probenahme erfolgt, wobei das steuerbare Ventil ausgangsseitig der Entnahmevorrichtung geschlossen wird und ein Überdruck in den Leitungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung verbleibt.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der verbleibende Überdruck optional durch ein geeignetes Verfahren kontrolliert und geregelt werden kann.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine parallel zum steuerbaren Ventil ausgangsseitig installierte Pumpe mit Ventilwirkung, insbesondere Schlauchpumpe, eine kontinuierliche oder in Kombination beliebige Probenahme ermöglicht.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die verwendeter, medienberührenden Oberflächen mediumabweisend ausgestaltbar sind, bei Betrieb an Bioreaktoren aus vorzugsweise biologisch innertem Material bestehen und bei Bedarf mit einer geeigneten Vorrichtung gereinigt werden können.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass mit einer verwendbaren Steuerung unterschiedliche Medium-Volumen, insbesondere auch größere als das durch vom eingangsseitigen Membranfilter oder anderen Rückstellventil-wirkenden Elements bis zum ausgangsseitigen ventilwirkenden Element umschriebene Volumen entnommen werden können.