DE102011016977A1

DE102011016977A1 - Inokulationsspritze

Info

Publication number: DE102011016977A1
Application number: DE201110016977
Authority: DE
Inventors: Dr. Tappe Alexander; Holger Linne; Shahmir Fatherazi
Original assignee: Sartorius Stedim Biotech GmbH
Current assignee: Sartorius Stedim Biotech GmbH
Priority date: 2011-04-15
Filing date: 2011-04-15
Publication date: 2012-10-18
Also published as: WO2012139695A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Inokulationsspritze mit einem in einem Kolbenraum eines hohlzylindrischen Spritzenkörpers längsverschieblich angeordneten Kolben und mit einer aus dem rückwärtigen Ende des Spritzenkörpers herausragenden Kolbenstange, wobei der Kolben einen Belüftungskanal aufweist, der an seinem dem Kolbenraum abgewandten Ende über den Spritzenkörper mit der Umgebung korrespondiert, wobei der Belüftungskanal zum Kolbenraum hin von einem Sterilfilter verschlossen ist, und wobei dem Sterilfilter zu dem Kolbenraum hin ein Schutzgitter vorgelagert ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Inokulationsspritze mit einem in einem Kolbenraum eines hohlzylindrischen Spritzenkörpers längsverschieblich angeordneten Kolben und mit einer aus dem rückwärtigen Ende des Spritzenkörpers herausragenden Kolbenstange.
Stand der Technik
Aus der WO 2006/012613 A1 ist eine Inokulationsspritze zum Animpfen von Bioreaktoren mit aufgetauten Zellen bekannt.
Nachteilig bei dieser bekannten Inokulationsspritze, die sich grundsätzlich bewährt hat, ist, dass mit dem Einfrieren bzw. Auftauen der Zellmasse im Kolbenraum des Spritzenkörpers eine Volumenänderung mit einer entsprechenden Druckänderung einhergeht, wobei die Inokulationsspritze keine Einrichtungen zum sterilen Be- und Entlüften des in der Spritze enthaltenen Inhalts aufweist.
Weiterhin ist aus der JP 2004-018504 A eine Spritze bekannt, die zur Applikation von z. B. Stamm- oder Knochenmarkszellen an Patienten verwendet werden soll. Dieses Dokument offenbart einen Spritzenkörper, dessen Außenwandung fensterförmige Aussparungen aufweist, die von einer hohlzylindrischen innen liegenden gaspermeablen Membran abgedeckt werden.
Nachteilig ist zum einen, dass der Spritzenkörper eine zweischichtige Wandung aufweist, die relativ kostenintensiv und aufwendig herzustellen ist und die zum anderen von der Reibung des Kolbens belastet wird. Bei der Verwendung von hydrophoben Membranmaterialien besteht zudem die Gefahr, dass diese verblockt werden können, wodurch der vorgesehene Gasaustausch verhindert werden würde.
Weiterhin ist aus der WO 2009/155430 A2 eine Vorrichtung zum raschen Abkühlen von Zellproben auf einen glasähnlichen Zustand bekannt. Dabei weist ein hohlzylindrischer Stempel bzw. Kolben eine Stirnfläche auf, die von einem Schutzgitter mit durchgängigen Poren verschlossen wird. Der Stempel kann in einen Zylinder- bzw. topfförmigen Aufnahmebehälter, der einen Zylinderraum bildet, eingesetzt werden. Zu dem Aufnahmebehälter hin kann dem Schutzgitter eine austauschbare Filtermembran vorgelagert werden. Für einen Druckausgleich beim Einführen des Stempels in den Aufnahmebehälter kann dieser an seinem Umfang in Längsrichtung verlaufende Nuten aufweisen.
Bei dieser bekannten Vorrichtung wird das Zellmaterial vor dem Einsetzen des Kolbens in den Aufnahmebehälter eingebracht. Über die Stirnfläche des Kolbens soll kein Gasaustausch stattfinden, sondern gefilterte Flüssigkeit abgezogen werden.
Diese bekannte Vorrichtung ist damit nicht als Inokulationsspritze zum Animpfen von Bioreaktoren mit aufgetauten Zellen geeignet.
Aus der EP 1 879 642 B1 ist ein zweiteiliger Sterilverbinder bekannt, bei dem ein erstes Teil an ein komplementäres zweites Teil ankoppelbar ist. Während das erste Teil eine Fluidzufuhr aufweist, weist das zweite eine Fluidabfuhr auf, wobei die Fluidzufuhr steril mit der Fluidabfuhr verbindbar ist.
Aufgabenstellung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die bekannte Inokulationsspritze so zu verbessern, dass beim Auftauen der Zellmasse ein die Sterilität wahrender Druckausgleich im Kolbenraum bei einem relativ einfachen und kostengünstigen Aufbau ermöglicht wird.
Darstellung der Erfindung
Diese Aufgabe wird in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruches 1 dadurch gelöst, dass der Kolben einen Belüftungskanal aufweist, der an seinem dem Kolbenraum abgewandten Ende über den Spritzenkörper mit der Umgebung korrespondiert, dass der Belüftungskanal zum Kolbenraum hin von einem Sterilfilter verschlossen ist, und dass dem Sterilfilter zu dem Kolbenraum hin ein Schutzgitter vorgelagert ist.
Durch die Anordnung eines Belüftungskanals im Kolben wird vorteilhaft erreicht, dass beim Auftauen der Zellen ein Druckausgleich über den Kolben erfolgen kann, ohne dass die Zellen den von einem Schutzgitter geschützten Sterilfilter blockieren oder beschädigen. Durch die Verwendung eines Sterilfilters erfolgt eine sterile Belüftung der Zellmasse in dem dem Kolben vorgelagerten Kolbenraum.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Belüftungskanal zentral in dem Kolben angeordnet und setzt sich in die Kolbenstange fort, in der der Belüftungskanal seitlich austritt und über den rückwärtigen Teil des Spritzenkörpers mit der Umgebung kommunizieren kann.
Grundsätzlich ist es aber auch möglich, die Kolbenstange zentral an dem Kolben anzuordnen und eine oder mehrere Belüftungskanäle seitlich bzw. konzentrisch durch den Kolben zu führen, so dass der oder die Kanäle über den zwischen Spritzenwandung und Kolbenstange angeordneten Zwischenraum mit der Umgebung korrespondieren.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Kolbenstange an ihrem dem Kolben abgewandten Ende eine Kappe auf, die in einer Endstellung des Kolbens mit dem freien Ende des Spritzenkörpers verrastbar ist. Durch die Verrastung des Kolbens bzw. seiner Kolbenstange über die Kappe wird zuverlässig erreicht, dass die Inokulationsspritze nicht erneut verwendet werden kann, was zu einer Beeinträchtigung der Sterilität führen könnte.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Kolben am rückwärtigen Ende des Spritzenkörpers in den Kolbenraum einsetzbar. Dadurch ist zum einen eine einfache Befüllung der Inokulationsspritze möglich und zum anderen ist es möglich, die Kombination von Kolben, Kolbenstange und Kappe als ein integrales Bauteil, also einteilig, auszubilden.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Sterilfilter als eine hydrophobe Membran ausgebildet. Weiter bevorzugt ist der Sterilfilter als eine PTFE-Membran ausgebildet.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bildet der Spritzenkörper mit seinem dem rückwärtigen Ende abgewandten vorderseitigen Ende den ersten Teil eines zweiteiligen Sterilverbinders. Dabei ist das vorderseitige Ende des Spritzenkörpers mit dem zweiten Teil des Sterilverbinders steril verbindbar.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der zweite Teil des Sterilverbinders mit der Wand eines Bioreaktors verbunden. Damit lässt sich leicht und sicher eine sterile Verbindung zwischen der Inokulationsspritze und dem von der Wand begrenzten Innenraum eines Bioreaktors herstellen.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft veranschaulicht sind.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
In den Zeichnungen zeigen:
1: eine Seitenansicht im Schnitt einer Inokulationsspritze, die an ein zweites Teil einer Sterilverbindung angekuppelt ist;
2: eine Seitenansicht des Spritzenkörpers und des zweiten Teiles von 1;
3: eine Seitenansicht im Schnitt der Inokulationsspritze von 1 mit in einer Endstellung des Kolbens verrasteten Kappe;
4: eine Seitenansicht im Schnitt in vergrößerter Darstellung des Kolbens von 1 mit Kolbenstange und Kappe sowie mit eingesetztem Sterilfilter und Schutzgitter;
5: eine Draufsicht auf das Schutzgitter von 4 aus Richtung V;
6: eine Seitenansicht des Kolbens von 1 im Schnitt und vergrößerter Darstellung;
7: eine Seitenansicht des Spritzenkörpers von 1 im Schnitt und vergrößerter Darstellung;
8: eine Seitenansicht des zweiten Teils der Sterilverbindung von 1 im Schnitt und vergrößerter Darstellung;
9: eine räumliche Darstellung des Spritzenkörpers von 7;
10: eine räumliche Darstellung des zweiten Teils von 8;
11: eine Seitenansicht einer Inokulationsspritze angekuppelt an ein zweites Teil, dass mit einer Wandung eines Bioreaktors verbunden ist;
12: eine Seitenansicht eines weiteren Kolbens mit Membran und Schutzgitter in vergrößerter Darstellung, teilweise geschnitten;
13: eine Darstellung des Kolbens mit Kolbenstange von
12 entlang der Linie XIII-XIII geschnitten und
14: eine Draufsicht auf das Schutzgitter von 12 aus Richtung XIV.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Eine Inokulationsspritze 1 besteht im Wesentlichen aus einem Spritzenkörper 2 und einem Kolben 3 sowie einer Kolbenstange 4.
Der Spritzenkörper 2 ist hohlzylindrisch ausgebildet und weist einen durchgehenden Kolbenkanal 5 auf, in den der Kolben 3 längsverschieblich von einem rückwärtigen Ende 6 her einschiebbar ist. Zwischen einem dem rückwärtigen Ende 6 des Spritzenkörpers 2 abgewandten vorderseitigen Ende 7 des Spritzenkörpers 2 und der freien Stirnseite 8 des Kolbens 3 wird ein variabler Kolbenraum 9 gebildet. Gegenüber dem Kolbenkanal 5 ist der Kolben 3 durch Dichtungen 31 abgedichtet.
Mit seinem vorderseitigen Ende 7 bildet der Spritzenkörper 2 einen ersten Teil 10 eines zweiteiligen Sterilverbinders 11. Damit ist das vorderseitige Ende 7 des Spritzenkörpers 2 mit einem zweiten Teil 12 des Sterilverbinders 11 steril ankuppelbar bzw. verbindbar. Zwischen den beiden Teilen 10, 12 ist eine sterile Abdeckung 13, beispielsweise eine Folie, eine Sterilmembran oder ein Schieber angeordnet, die nach dem Verkuppeln der beiden Teile 10, 12 entfernbar ist. Das erste Teil 10 weist ein männliches Kupplungsteil 14 auf, das in ein komplementäres weibliches Kupplungsteil 15 des zweiten Teiles 12 einsetzbar und verrastbar ist.
Der Kolben 3 geht an seinem seiner freien Stirnseite 8 abgewandten rückwärtigen Ende 16 in die Kolbenstange 4 über. An ihrem rückwärtigen, dem Kolben 3 abgewandten Ende 17 ist an die Kolbenstange 4 eine Kappe 18 angeformt. Zum einen dient die Kappe 18 als Bedienteil des Kolbens 3 und zum anderen verrostet die Kappe 18 mit ihrem kolbenseitigen Rastbund 19 in einer eingeschobenen Endstellung des Kolbens 3 mit einer umlaufenden Rastnase 20 des rückwärtigen Endes 6 des Spritzenkörpers 2.
Entsprechend den 1, 3, 4 und 6 weist der Kolben 3 einen zentralen Belüftungskanal 21 auf, der sich in der Kolbenstange 4 fortsetzt und über eine seitliche Öffnung 22 aus der Kolbenstange 4 in den Kolbenkanal 5 austritt und über das rückwärtige Ende 6 des Spritzenkörpers 2 mit der Umgebung korrespondiert.
Der Kolben 3 weist zu seinem Belüftungskanal 21 hin eine erste Vertiefung 23 auf, in der ein Sterilfilter 24, der den Belüftungskanal 21 abschließt, angeordnet ist. Der Sterilfilter 24 ist als eine hydrophobe Membran im Ausführungsbeispiel aus PTFE (Polytetrafluorethylen) ausgebildet.
In einer zweiten Vertiefung 25 der freien Stirnfläche 8 des Kolbens 3 ist zu dem dem Belüftungskanal 21 abgewandten Kolbenraum 9 hin, dem Sterilfilter 24 ein Schutzgitter 26 vorgelagert.
Entsprechend dem Ausführungsbeispiel der 5 ist das Schutzgitter 26 als eine flache Scheibe ausgebildet, die eine Mehrzahl von Öffnungen 27 aufweist, die eine Verbindung zwischen Kolbenraum 9 und dem Sterilfilter 24 herstellen.
Entsprechend dem Ausführungsbeispiel von 11 kann eine Inokulationsspritze 1 mit ihrem Spritzenkörper 2, der ein erstes Teil 10 eines Sterilverbinders 11 bildet, an das zweite Teil 12 des Sterilverbinders 11 angekuppelt werden.
Entsprechend 11 ist das zweite Teil 12 des Sterilverbinders 11 mit einer Wand 28 eines Bioreaktors 29 verbunden.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel der 12 und 13 weist der Kolben 3' eine Mehrzahl von Belüftungskanälen 30 auf, die etwa kreisförmig und seitlich außerhalb der Kolbenstange 4' angeordnet sind. Auch diese Belüftungskanäle 30 werden durch einen Sterilfilter 24 abgedeckt, der von einem modifizierten Schutzgitter 26' geschützt wird. Das Schutzgitter 26' weist den Belüftungskanälen 30 zugeordnete Öffnungen 27' auf.
Zellmaterial kann in den Kolbenraum 9 der Inokulationsspritze 1 eingebracht und nach einem sterilen Verschließen des Spritzenkörpers 2 an seinem vorderseitigen Ende 7 mit einer sterilen Abdeckung 13 in gefrorenem Zustand des Zellmaterials gelagert werden. Zu gegebener Zeit kann die Inokulationsspritze 1 mit dem aufgetauten Zellmaterial zum Animpfen des Bioreaktors 29 an das zweite Teil 12 des Sterilverbinders 11 angekuppelt werden. Nach Entfernen der sterilen Abdeckung 13 wird zum Auswurf des Zellmaterials der Kolben 3, 3' in Richtung des zweiten Teils 12 geschoben und in seine Endstellung gebracht, wobei die Kappe 18 mit dem rückwärtigen Ende 6 des Spritzenkörpers 2 verrastet.
Natürlich stellen die in der speziellen Beschreibung diskutierten und in den Figuren gezeigten Ausführungsformen nur illustrative Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar. Dem Fachmann ist im Lichte der hiesigen Offenbarung ein breites Spektrum an Variationsmöglichkeiten an die Hand gegeben.
Bezugszeichenliste

1: Inokulationsspritze
2: Spritzenkörper
3, 3': Kolben
4, 4': Kolbenstange
5: Kolbenkanal
6: rückwärtiges Ende von 2
7: vorderseitiges Ende von 2
8: freie Stirnseite von 3
9: Kolbenraum
10: erster Teil von 11
11: Sterilverbinder
12: zweiter Teil von 11
13: sterile Abdeckung
14: männliches Kupplungsteil
15: weibliches Kupplungsteil
16: rückwärtiges Ende von 3
17: rückwärtiges Ende von 4
18: Kappe
19: Rastbund
20: umlaufende Rastnase
21: zentrischer Belüftungskanal von 3
22: seitliche Öffnung
23: erste Vertiefung
24: Sterilfilter
25: zweite Vertiefung
26, 26': Schutzgitter
27, 27': Öffnung
28: Wand von 29
29: Bioreaktor
30: Belüftungskanal von 3'

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

WO 2006/012613 A1 [0002]
JP 2004-018504 A [0004]
WO 2009/155430 A2 [0006]
EP 1879642 B1 [0009]

Claims

Inokulationsspritze (1) mit einem in einem Kolbenraum (9) eines hohlzylindrischen Spritzenkörpers (2) längsverschieblich angeordneten Kolben (3, 3') und mit einer aus dem rückwärtigen Ende (6) des Spritzenkörpers (2) herausragenden Kolbenstange (4), dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (3, 3') einen Belüftungskanal (21, 30) aufweist, der an seinem dem Kolbenraum (9) abgewandten Ende über den Spritzenkörper (2) mit der Umgebung korrespondiert, dass der Belüftungskanal (21, 30) zum Kolbenraum (9) hin von einem Sterilfilter (24) verschlossen ist, und dass dem Sterilfilter (24) zu dem Kolbenraum (9) hin ein Schutzgitter (26, 26') vorgelagert ist.
Inokulationsspritze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Belüftungskanal (21) zentral in dem Kolben (3) angeordnet ist, sich in die Kolbenstange (4) fortsetzt und seitlich aus der Kolbenstange (4) austritt.
Inokulationsspritze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (4, 4') an ihrem dem Kolben (3, 3') abgewandten Ende eine Kappe (18) aufweist, die in einer Endstellung des Kolbens (3, 3') mit dem freien Ende des Spritzenkörpers (2) verrastbar ist.
Inokulationsspritze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (3, 3') am rückwärtigen Ende (6) des Spritzenkörpers (2) in den Kolbenraum (9) einsetzbar ist.
Inokulationsspritze nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (3, 3'), die Kolbenstange (4, 4') und die Kappe (18) einteilig ausgebildet sind.
Inokulationsspritze nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Sterilfilter (24) als eine hydrophobe Membran ausgebildet ist.
Inokulationsspritze nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Sterilfilter (24) als eine PTFE-Membran ausgebildet ist.
Inokulationsspritze nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Spritzenkörper (2) mit seinem dem rückwärtigen Ende (6) abgewandten vorderseitigen Ende (7) den ersten Teil (10) eines zweiteiligen Sterilverbinders (11) bildet.
Inokulationsspritze nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass das vorderseitige Ende (7) des Spritzenkörpers (2) mit dem zweiten Teil (12) des Sterilverbinders (11) steril verbindbar ist.
Inokulationsspritze nach Anspruch 8 oder 9 dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Teil (12) des Sterilverbinders (11) mit der Wand (28) eines Bioreaktors (29) verbunden ist.