DE102017000228A1 - Method and device for gentle, automatic parallel dispensing and aspiration of liquids and biological suspensions - Google Patents
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Abstract
Dispensierkamm zur simultanen Verteilung einer Flüssigkeit in mehreren in Arrays angeordneten Behälter, umfassend ein linearer Versorgungskanal (2, 3) verbunden mit einem waagerechten geraden Verteilungskanal (4) verbunden entlang seiner Länge, in regelmäßigen Abständen, mit mindestens 2, üblicherweise 8 oder 16, parallel zueinander liegenden Dispensierkanäle (6), wobei: – zu einander senkrechte Längsschnitte des Versorgungskanals (2, 3) Symmetriepläne (SP1, SP2) bilden, – der Verteilungskanal (4), plansymmetrisch zu SP1, d. h. mittig längst, verbunden mit dem Versorgungskanal (2, 3) ist, – die Kapillar-Dispensierkanäle (6) plansymmetrisch zu SP1 verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass Kapillar-Dispensierkanäle (6) mit einem Winkel von 0 bis 90 Grad zum Symmetrieplan SP2 münden.Dispensing comb for simultaneously distributing a liquid in a plurality of arrays arranged in arrays, comprising a linear supply channel (2, 3) connected to a horizontal straight distribution channel (4) connected along its length, at regular intervals, with at least 2, usually 8 or 16, in parallel to each other lying Dispensierkanäle (6), wherein: - form mutually perpendicular longitudinal sections of the supply channel (2, 3) Symmetriepläne (SP1, SP2), - the distribution channel (4), plane symmetrical to SP1, d. H. in the middle longest, connected to the supply channel (2, 3), - the capillary dispensing channels (6) are connected plane symmetrical to SP1, characterized in that capillary dispensing channels (6) open at an angle of 0 to 90 degrees to the symmetry plan SP2 ,
Description
Die Erfindung betrifft eine Methode und Gerät zum schonenden, automatischen parallelen Dispensieren und Aspirieren von Flüssigkeiten und insbesondere zellhaltigen oder anderen scherempfindlichen Flüssigkeiten wie Suspensionen, Dispersionen oder Lösungen.The invention relates to a method and apparatus for the gentle, automatic parallel dispensing and aspiration of liquids and in particular cell-containing or other shear-sensitive liquids such as suspensions, dispersions or solutions.
Aus der
Die reproduzierbare und schonende Dispensierung von scherempfindlichen Komponenten wie Proteinen oder Stammzellen in Mikrotiterplatten, insbesondere eine simultane Dispensierung in mehrere in Arrays angeordneten Behälter, ist aufgrund der Scherbeanspruchung, die kommerzieller Systeme auf die scherempfindlichen Komponenten ausüben, derzeit nicht unter idealen Bedingungen möglich. Durch Scherstress ausgelöste Differenzierung oder sogar Schädigung stellt bei der Handhabung von Stammzellen eine Gefahr dar. Bei der Handhabung von Proteinen kann es ebenfalls zur Schädigung der Proteine kommen. Diese wird oftmals erst bei der Lagerung bemerkt.The reproducible and gentle dispensing of shear-sensitive components such as proteins or stem cells in microtiter plates, in particular simultaneous dispensing into a plurality of containers arranged in arrays, is currently not possible under ideal conditions due to the shear stress that commercial systems exert on the shear-sensitive components. Shear stress-induced differentiation or even damage poses a hazard to stem cell handling. Protecting proteins may also damage the proteins. This is often noticed only during storage.
Kommerziell erhältliche Systeme bieten zudem nur eingeschränkt die Möglichkeit an, Komponenten mit Zellkontakt auszutauschen.Commercially available systems also offer only limited possibility to exchange components with cell contact.
Eine Aufgabe bestand daher darin eine Lösung bereitzustellen, die eine reproduzierbare und schonende Dispensierung einer Flüssigkeit enthaltend scherempfindliche Komponenten in Behälter insbesondere Mikrotiterplatten ermöglicht.It was therefore an object to provide a solution which enables a reproducible and gentle dispensing of a liquid containing shear-sensitive components in containers, in particular microtiter plates.
Weitere Aufgaben bestanden darin, diese Lösung so zu gestalten dass alle Komponenten, die im Kontakt mit der Flüssigkeit kommen, einfach ausgetauscht werden können. Idealerweise sollte zudem eine kompakte integrierte Bauform bereitgestellt werden, was den sterilen Betrieb des Geräts unter einer mikrobiellen Sicherheitswerkbank (Cleanbench) ermöglicht.Other tasks were to design this solution so that all components that come in contact with the liquid can be easily replaced. Ideally, a compact integrated design should also be provided, allowing for sterile operation of the device under a microbial safety cabinet (cleanbench).
Die erste Aufgabe wurde durch einen Dispensierkamm zur simultanen Verteilung einer Flüssigkeit in mehreren in Arrays angeordneten Behälter gelöst, umfassend ein linearer Versorgungskanal (
- – zu einander senkrechte Längsschnitte des Versorgungskanals (
2 ,3 ) Symmetriepläne (SP1, SP2) bilden, - – der Verteilungskanal (
4 ), plansymmetrisch zu SP1, d. h. mittig längst, verbunden mit dem Versorgungskanal (2 ,3 ) ist, - – die Kapillar-Dispensierkanäle (
6 ) plansymmetrisch zu SP1 verbunden sind.
- - to vertical longitudinal sections of the supply channel (
2 .3 ) Form symmetry plans (SP1, SP2), - - the distribution channel (
4 ), plane symmetrical to SP1, ie longest in the middle, connected to the supply channel (2 .3 ), - The capillary dispensing channels (
6 ) are connected symmetrically to SP1.
Dieser Dispensierkamm erlaubt eine kontrollierte, präzise Abgabe einer zu dispensierenden Flüssigkeit bei gleichzeitigem hohen Durchsatz befüllter Behältern pro Zeiteinheit.This dispensing comb allows a controlled, precise delivery of a liquid to be dispensed with high throughput of filled containers per unit time.
Zu dispensierende Flüssigkeiten im Sinne der Anmeldung sind insbesondere biologische Suspension enthaltend scherempfindliche Komponenten insbesondere zellhaltigen oder proteinhaltige Suspension beispielsweise Stammzellensuspensionen.For the purposes of the application, liquids to be dispensed are in particular biological suspensions containing shear-sensitive components, in particular cell-containing or protein-containing suspensions, for example stem cell suspensions.
Dispensieren im Sinne der Anmeldung bedeutet die Abgabe einer kontrolliert definierten Flüssigkeitsmenge.Dispensing in the sense of the application means the delivery of a controlled amount of liquid.
Im Sinne der Anmeldung ist ein Symmetrieplan eine Symmetrielinie, welche den Dispensierkamm in 2 deckungsgleiche Teile teilt.For the purposes of the application, a symmetry plan is a symmetry line which divides the dispensing comb into 2 congruent parts.
Im Sinne der Anmeldung bezieht sich der Begriff „plansymmetrisch” darauf, dass ein Merkmal, z. B. die Kapillarkanäle, in gleichen Abständen über eine definiert Länge z. B. die Länge des Verteilungskanals verteilt ist und gleichzeitig die einzelnen Ausprägungen des Merkmals symmetrisch beiderseits einer Symmetrielinie – beispielsweise des Versorgungskanals – verteilt sind.For the purposes of the application, the term "plan symmetric" refers to the fact that a feature, eg. B. the capillary channels, at equal intervals over a defined length z. B. the length of the distribution channel is distributed and at the same time the individual characteristics of the feature symmetrical on both sides of a symmetry line - for example, the supply channel - are distributed.
In Sinne der Anmeldung ist ein Kapillarkanal – auch als Kapillar-Dispensierkanal bezeichnet – der letzte, feinste Kanal durch den die zu dispensierende Flüssigkeit geführt wird. Er ist üblicherweise rund und weist einen Durchmesser von 0,2 bis 1 mm auf. Bei einem kleinen Durchmesser steigt der Scherstress für die Flüssigkeit an. Bei großem Durchmesser steigt das Risiko von Tropfverlusten der zu dispensierenden Flüssigkeit. Tropfverluste sind nach Möglichkeit zu vermeiden, da dadurch die Menge an dispensierter Flüssigkeit schwankt und die Dispensionsvolumina somit nicht einheitlich sind. Außerdem darf der Innendurchmesser der Kapillarkanäle im Verhältnis zum Strömungsquerschnitt des Verteilungskanals nicht zu groß sein. Davon hängt unter Anderem die Gleichverteilung der Flüssigkeit über alle Kanäle ab. For the purposes of the application, a capillary channel - also referred to as capillary dispensing channel - the last, finest channel through which the liquid to be dispensed is performed. It is usually round and has a diameter of 0.2 to 1 mm. With a small diameter, the shear stress for the liquid increases. With a large diameter, the risk of dripping losses of the liquid to be dispensed increases. Drip losses should be avoided as far as possible, as this will cause the amount of dispensed liquid to fluctuate, meaning that the dispensing volumes are not uniform. In addition, the inner diameter of the capillary channels must not be too large in relation to the flow cross-section of the distribution channel. Among other things, this depends on the uniform distribution of the liquid over all channels.
Im Sinne der Anmeldung ist ein Versorgungskanal, der zentrale erste Kanal des Dispensierkamms, in den die zu dispensierende Flüssigkeit eingebracht wird.For the purposes of the application is a supply channel, the central first channel of the Dispensierkamms, in which the liquid to be dispensed is introduced.
Im Sinne der Anmeldung ist ein Verteilungskanal der Kanal, der die zu dispensierende Flüssigkeit vom Versorgungskanal aufnimmt und an die Kapillarkanäle weiterleitet.For the purposes of the application, a distribution channel is the channel which receives the liquid to be dispensed from the supply channel and forwards it to the capillary channels.
Bevorzugt münden die Kapillar-Dispensierkanäle mit einem Winkel von 40 bis 50 Grad zum Symmetrieplan SP2. Dies hat den Effekt, dass die zu dispensierende Flüssigkeit an die Behälterwand geleitet wird und nicht direkt in die Flüssigkeit, welche sich im Behälter befindet. Somit lässt sich die Gefahr einer Kreuzkontamination durch Flüssigkeitstropfen, die bei Einbringen der zu dispensierende Flüssigkeit in benachbarte Wells gelangen, minimieren. Überdies, schont ein Einleiten an die Behälterwand auch die in der zu dispensierende Flüssigkeit befindlichen Komponenten sowie ggf. bereits in dem Behälter befindliche Komponenten. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn sich bereits sedimentierte oder angewachsene Zellen am Boden der Behältern (Wells) befinden, da sich diese durch ein direktes Anstrahlen wieder vom Boden lösen könnten.Preferably, the capillary dispensing channels open at an angle of 40 to 50 degrees to the symmetry plan SP2. This has the effect that the liquid to be dispensed is directed to the container wall and not directly into the liquid, which is located in the container. Thus, the risk of cross-contamination by liquid drops, which arrive at the introduction of the liquid to be dispensed in adjacent wells minimize. Moreover, an introduction to the container wall also protects the components in the liquid to be dispensed and any components already present in the container. This is the case, for example, if already sedimented or grown cells are located at the bottom of the containers (wells), since they could be detached from the ground again by a direct irradiation.
In einer besonderen Ausführungsform sind alle Kanäle in einem Kammkörper eingebracht.In a particular embodiment, all channels are introduced in a comb body.
Vorzugsweise wird der Kammkörper aus einem biokompatiblen Werkstoff hergestellt, beispielsweise aus einem biokompatiblen Kunststoff wie Polyoxymethylen (POM) oder anderen bekannten biokompatiblen Materialen wie Glas, Edelstahl oder beschichteten Materialien.Preferably, the comb body is made of a biocompatible material, for example of a biocompatible plastic such as polyoxymethylene (POM) or other known biocompatible materials such as glass, stainless steel or coated materials.
In den Kammkörper können die Kanäle mit den üblichen Methoden der Fertigungstechnik eingebracht also z. B. gefräst sein oder der gesamte Körper mittels Spritzgusstechnik hergestellt sein.In the comb body, the channels can be introduced with the usual methods of manufacturing technology so z. B. be milled or the entire body be made by injection molding.
Vorzugsweise umfasst der Kammkörper den Verteilungskanal, besonders bevorzugt auch den Versorgungskanal.Preferably, the comb body comprises the distribution channel, particularly preferably the supply channel.
Vorzugsweise ist der Verteilungskanal vertikal im Verhältnis zum Versorgungskanal angeordnet und verläuft demnach parallel zur SP1.Preferably, the distribution channel is arranged vertically in relation to the supply channel and thus runs parallel to the SP1.
Vorzugsweise ist ferner in der Verlängerung des Versorgungskanals kein Kapillarkanal untergebracht. Stattdessen mündet der Versorgungskanal in einem erweiterten Bereich des Verteilungskanals um eine gleichmäßige Strömungsverteilung zu erreichen.Furthermore, no capillary channel is preferably accommodated in the extension of the supply channel. Instead, the supply channel opens in an extended area of the distribution channel to achieve a uniform flow distribution.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Dispensierkamms werden die Kapillar-Dispensierkanäle durch separate Kapillar-Dispensierdüsen/röhren gebildet.In a preferred embodiment of the dispensing comb, the capillary dispensing channels are formed by separate capillary dispensing nozzles / tubes.
Im Sinne der Anmeldung sind separate Kapillar-Dispensierdüsen/röhren Kapillarkanäle, die nicht im Kammkörper umfasst sind.For the purposes of the application, separate capillary dispensing nozzles / tubes are capillary channels which are not included in the comb body.
Diese Kapillar-Dispensierdüsen/röhren sind bevorzugt aus einem biokompatiblen Werkstoffl.These capillary dispensing nozzles / tubes are preferably made of a biocompatible material.
In dieser Ausführungsform des Dispensierkamms weist der Verteilungungskanal Öffnungen zur Aufnahme der Kapillar-Dispensierdüsen auf. Die Kapillar-Dispensierdüsen/röhren werden typischerweise in diese Öffnungen eingepresst oder ggf. verklebt.In this embodiment of the dispensing comb, the distribution channel has openings for receiving the capillary dispensing nozzles. The capillary dispensing nozzles / tubes are typically pressed into these openings or possibly glued.
Diese Öffnungen zur Aufnahme der Kapillar-Dispensierdüsen/röhre sind vorzugsweise kanalförmig und weisen den passenden Winkel auf, so dass die Kapillar-Dispensierdüsen/röhre in den Öffnungen mit dem richtigen Winkel eingesteckt sind. Der Winkel kann zwischen 0–90° und vorzugweise zwischen 40–50° betragen. Besonders bevorzugt ist ein Winkel von 45°.These openings for receiving the capillary dispensing nozzles / tube are preferably channel-shaped and have the appropriate angle, so that the capillary dispensing nozzles / tube are inserted in the openings with the correct angle. The angle can be between 0-90 ° and preferably between 40-50 °. Particularly preferred is an angle of 45 °.
Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass der Dispensierkamm kostengünstig hergestellt werden kann und der komplette Dispensierkamm inklusive der bereits eingesteckten Kapillar-Dispensierdüsen/röhre gut und stabil dampfsterilisierbar z. B. autoklavierbar ist. This embodiment has the advantage that the Dispensierkamm can be produced inexpensively and the complete Dispensierkamm including the already inserted capillary Dispensierdüsen / tube good and stable steam sterilizable z. B. is autoclavable.
Zudem ist es denkbar, denn gesamten Dispensierkamm als single-use Artikel zu gestalten.In addition, it is conceivable to design the entire Dispensier comb as a single-use article.
Beispielsweise weist der Verteilungskanal (
Die Kanal- und Anschlussdimensionen sind auf ein möglichst kleines Totraumvolumen optimiert.The duct and connection dimensions are optimized for the smallest possible dead space volume.
Im Sinne der Anmeldung ist ein Totvolumen eine Menge der zu dispensierenden Flüssigkeit, die in den Dispensierkamm eingebracht wurde, aber diesen nicht während des normalen Dispensiervorgangs verlässt und somit die Effizienz des Dispensierkamms reduziert.For the purposes of the application, a dead volume is an amount of the liquid to be dispensed which has been introduced into the dispensing comb, but does not leave it during the normal dispensing operation and thus reduces the efficiency of the dispensing comb.
Die Dimensionen des Verteilungskanals sind an die Mikroplatte bzw. das Array von Behälter angepasst.The dimensions of the distribution channel are adapted to the microplate or array of containers.
Im Sinne der Anmeldung ist ein Array eine räumlich festgelegt Anordnung von Behälter wobei die Behälter auf der gleichen Ebene nebeneinander angeordnet sind. Typischerweise sind die Ebenen der Arrays rechteckig.For the purposes of the application, an array is a spatially fixed arrangement of containers wherein the containers are arranged side by side on the same plane. Typically, the planes of the arrays are rectangular.
Auf rechteckigen Arrayebenen gibt es somit Behälter die nebeneinander längs der langen Seite des Rechtecks angeordnet sind. Im Sinne dieser Anmeldung liegen sie auf einer Linie.On rectangular array planes there are thus containers arranged side by side along the long side of the rectangle. For the purposes of this application, they are in line.
Zudem gibt es Behälter die nebeneinander längs der kürzeren Rechteckseite angeordnet sind – umgangssprachlich über- bzw. untereinander. Im Sinne dieser Anmeldung liegen diese Behälter in einer Spalte.In addition, there are containers which are arranged side by side along the shorter side of the rectangle - colloquially over or under each other. For the purposes of this application, these containers are in a column.
Bevorzugte Arrays sind Mikrotiterplatten insbesondere 6-, 12-, 24-, 48-, 96- und 384–1536 Well-Platten.Preferred arrays are microtiter plates, in particular 6-, 12-, 24-, 48-, 96- and 384-1536 well plates.
Somit liegen die 3 Wells einer 6-Wellplatte auf einer Linie, während sich jeweils 2 Wells der 6-Wellplatte in einer Spalte befinden.Thus, the 3 wells of a 6-well plate are in line, while each 2 wells of the 6-well plate are in a column.
Üblicherweise ist der Verteilungskanal (
Es ist jedoch genauso gut denkbar, dass der Verteilungskanal (
Üblicherweise ist die Querschnittfläche des Verteilungskanals ≤ Querschnittfläche des damit verbundenen Ausgangs des Versorgungskanals.Usually, the cross-sectional area of the distribution channel is ≦ cross-sectional area of the output of the supply channel connected thereto.
Mit dem Verteilungskanal sind die Kapillar-Dispensierkanälen plansymmetrisch zu SP1 schräg mit dem o. g. Winkel über ihre Eingänge verbunden, d. h. in gleichen Abständen über die Länge des Verteilungskanals und symmetrisch beiderseits des Versorgungskanals verteilt.With the distribution channel, the capillary dispensing channels are diagonally inclined to the o. G plan symmetrical to SP1. Angle connected via their inputs, d. H. distributed at equal intervals over the length of the distribution channel and symmetrically on both sides of the supply channel.
Zudem weist der Dispensierkamm 4, 8 oder 16, bevorzugt 8 oder 16 Kapillar-Dispensierdüsen/röhren bzw. Kapillarkanäle auf. Mit anderen Worten ist der Dispensierkamm typischerweise auf 96- oder 348-Wellplatten ausgelegt. Jedoch ist auch jede andere Zahl an Kapillar-Dispensierdüsen/röhren bzw. Kapillarkanäle denkbar.In addition, the
Vorzugsweise entspricht der Abstand zwischen den Kapillar-Dispensierkanälen üblicherweise der Geometrie der zu befüllenden Mikrotiterplatte oder verwendeten Array von Behältern. Besagte Geometrie der Mikrotiterplatten ist durch den Standard der Society for Biomolecular Science (SBS) genormt.Preferably, the distance between the capillary dispensing channels usually corresponds to the geometry of the microtiter plate to be filled or array of containers used. Said geometry of the microtiter plates is standardized by the standard of the Society for Biomolecular Science (SBS).
Im Fall von 384-Wellplatten, sprich einem Dispensierkamm mit 16 Kapillar-Dispensierkanälen weist der Dispensierkamm einen Abstand von 4,5 mm zwischen den Kapillar-Dispensierdüsen/röhren bzw. Kapillarkanäle auf (gemessen von der Mitte der Kapillar-Dispensierdüsen/röhren bzw. Kapillarkanäle). In the case of 384-well plates, that is a dispensing comb with 16 capillary dispensing channels, the dispensing comb is spaced 4.5 mm between the capillary dispensing nozzles / capillary channels (measured from the center of the capillary dispensing nozzles / capillary channels) ).
In einer ersten Ausführungsform befinden sich die Eingänge (
Alternativ und bevorzugt sind aber die Eingänge (
Vorzugsweise ist dann der Versorgungskanal nicht in der Mitte sondern seitlich des Verteilungskanals verbunden. Am besten ist der Verteilungskanal in der Verlängerung des Versorgungskanals verbunden, wie in
In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Verteilungskanal mit einer transparenten Folie, bevorzugt ein biokompatibles Klebeband, verschlossen, so dass der Verteilungskanal (
Durch dieses Fenster können Störungen im Verteilungskanal (Luftblasen oder Verstopfungen) bei Bedarf geprüft werden. Der Dispensierkamm wird außerdem beim Priming-Prozess mit wenigen mL Dispensiergut gespült (zusammen mit den übrigen Komponenten der Verschlauchung). Das optische Fenster erlaubt die visuelle Detektion auf evtl. vorhandene Luftblasen, um die Qualität des Primings zu überprüfen. Typischerweise erfolgt diese Sichtprüfung durch den Nutzer. Eine Automatisierung z. B. mittels Bildaufnahme und Analyse wäre aber auch möglich.Through this window, faults in the distribution channel (air bubbles or blockages) can be checked if necessary. The dispensing comb is also rinsed during the priming process with a few mL of dispensed material (together with the other components of the tubing). The optical window allows the visual detection of any existing air bubbles to check the quality of the priming. Typically, this visual inspection is done by the user. An automation z. B. by image capture and analysis would also be possible.
Im Sinne der Anmeldung ist ein Priming bzw. ein Priming-Prozess die Erstbefüllung des Dispensierkamms bzw. der Dispensierunit.For the purposes of the application, a priming or a priming process is the first filling of the dispensing comb or dispensing unit.
Üblicherweise wird die Länge der Dispensierkanäle (
Vorzugsweise, wird der Kamm werkzeuglos in die dafür vorgesehene Aufnahme in der Dispensierunit eingeklipst. Dadurch ergibt sich eine spielfreie und robuste Koppelung im Gerät.Preferably, the comb is tool-clipped into the receptacle provided in the Dispensierunit. This results in a play-free and robust coupling in the device.
Der beschriebene Dispensierkamm ermöglicht es beispielsweise eine ungewünschte durch Scherstress ausgelöste Schädigung von Proteinen oder Stammzellen zu minimieren. Im Falle von Stammzellen wird überdies eine ungewünschte durch Scherstress ausgelöste Differenzierung minimiert.The described dispensing comb makes it possible, for example, to minimize unwanted damage caused by shear stress to proteins or stem cells. In the case of stem cells, moreover, an undesired differentiation triggered by shear stress is minimized.
Weiterer Gegenstand der Anmeldung ist eine Dispensierunit für eine Vorrichtung zum Dispensieren einer oder mehrerer Flüssigkeiten, umfassend folgende Elementen:
- – mindestens ein Mittel zur Aufnahme der zu dispensierenden Flüssigkeit aus einer drucklosen Flüssigkeitsvorlage, verbunden mit
- – mindestens einem Transportsystem zur Beförderung der zu dispensierenden Flüssigkeit, verbunden mit
- – dem oben beschriebenen Dispensierkamm,
- - At least one means for receiving the liquid to be dispensed from a pressureless liquid reservoir, associated with
- - At least one transport system for transporting the liquid to be dispensed, associated with
- The above-described dispensing comb,
Im Sinne der Anmeldung ist eine Dispensierunit eine Vorrichtung, die eine zu dispensierende Flüssigkeit selbständig aufnehmen und in die Behälter eines Arrays abgeben kann. Vorzugsweise kann die Dispensierunit diesen Vorgang auch selbständig vorbereiten, z. B. indem ein Primingvorgang durchgeführt wird. Überdies ist die Dispensierunit bevorzugt so ausgelegt, dass verschiedene Spalten eines Arrays mit unterschiedlichen Komponenten und/oder mit unterschiedlichen Volumina befüllt werden können. For the purposes of the application, a dispensing unit is a device that can independently pick up a liquid to be dispensed and dispense it into the containers of an array. Preferably, the Dispensierunit also prepare this process independently, z. By performing a priming operation. Moreover, the dispensing unit is preferably designed so that different columns of an array can be filled with different components and / or with different volumes.
Ein Beispiel für eine drucklose Flüssigkeitsvorlage ist ein offenes Gefäß, in dem sich die zu dispensierende Flüssigkeit befindet.An example of a pressureless fluid reservoir is an open vessel in which the liquid to be dispensed is located.
Ein Beispiel für einen intermediären Druckbehälter, in dem abwechselnd Überdruck/Unterdruck erzeugt werden kann, ist der Körper einer Spritze. Die Verwendung einer Spritze ohne Kolben als intermediären Druckbehälter hat den Vorteil, dass die Spritze steril sowie disposable bzw. zum Einmalgebrauch konzipiert ist.An example of an intermediate pressure vessel in which alternating positive pressure / negative pressure can be generated is the body of a syringe. The use of a syringe without a piston as an intermediate pressure container has the advantage that the syringe is sterile and disposable or designed for single use.
Vorzugweise wird der Überdruck/Unterdruck extern mit Hilfe zweier Pumpen angelegt beispielsweise wie in
Vorzugsweise wird die Dispensierunit zum Dispensieren biologischer Flüssigkeiten verwendet. Im Sinne dieser Anmeldung sind biologische Flüssigkeiten Lösungen von Biostoffen oder Biopolymeren wie z. B. Proteinen oder Nukleinsäuren oder zellhaltige Suspensionen oder Dispersionen.Preferably, the dispensing unit is used to dispense biological fluids. For the purposes of this application, biological fluids are solutions of biopolymers or biopolymers such. As proteins or nucleic acids or cell-containing suspensions or dispersions.
Die schonende Dispensierung der biologischen Suspension, z. B. einer Zellsuspension wird durch Verwendung eines intermediären Druckbehälters (z. B. wie in
Vorzugsweise wird der intermediäre Druckbehälter mit einem Füllstandsensor überwacht und die Pumpe anhand des entsprechenden Signals gesteuert. Diese Lösung hat den besonderen Vorteil, dass die Umstellung von Unterdruck bei Aufnahme der Flüssigkeit zu Überdruck bei Förderung und Dispensierung der Flüssigkeit variabel und besonders schonend je nach Empfindlichkeit der Flüssigkeit erfolgen kann.Preferably, the intermediate pressure vessel is monitored by a level sensor and the pump is controlled by the corresponding signal. This solution has the particular advantage that the changeover from underpressure when taking up the liquid to overpressure during delivery and dispensing of the liquid can be carried out variably and with particular care depending on the sensitivity of the liquid.
Vorzugsweise erfolgt der Transport der Flüssigkeit über Schlauchleitungen und wird durch präzise schaltende Schlauchquetschventile kontrolliert.The transport of the liquid preferably takes place via hose lines and is controlled by precise switching pinch valves.
Typischerweise werden kommerziell erhältlich Einwegkomponenten für den Transport der Flüssigkeit verwendet. In einer Testanlage wurden folgende Komponenten verwendet.
Die biologische Suspension wird in den oben beschriebenen Dispensierkamm geleitet, dessen zentraler Verteilungskanal in Dispensier-Kapillaren mündet, aus denen das Dispensiergut abgegeben wird. Der auf diese Weise ausgeübte Scherstress auf die Zellen ist vergleichbar mit manuellem Pipettieren.The biological suspension is passed into the dispensing comb described above, whose central distribution channel opens into dispensing capillaries, from which the dispensed material is dispensed. The shear stress exerted on the cells in this way is comparable to manual pipetting.
Vorzugsweise umfasst die Dispensierunit eine Vorrichtung, mit der Flüssigkeit aus den Behältern eines Arrays aspiriert werden kann, beispielsweise einen Absaugekamm.The dispensing unit preferably comprises a device with which liquid can be aspirated from the containers of an array, for example a suction comb.
Ferner umfasst die Dispensierunit vorzugsweise weitere Komponenten beispielsweise eine Steuerung, Treiber, Motoren, Schalldämpfer, Druckregelventile, Belüftung.Furthermore, the dispensing unit preferably comprises further components, for example a controller, drivers, motors, silencers, pressure regulating valves, ventilation.
In einem Beispiel ist die Position der Dispensierkamms innerhalb der Dispensierunit fix. In diesem Beispiel bewegen sich ein Absaugkamm und die zu befüllende Mikrotiterplatte. Üblicherweise sind die Bewegung des Absaugkamms und die Dispension des Dispensierkamms mit der Bewegung der Mikrotiterplatte getaktet. Auflage- und Transportmittel für die Platten sind kommerziell verfügbar. Beispielsweise wurden die Elemente der Firma Igus in einer Test-Unit verwendet. Das Transportsystem wurde selbst entwickelt.In one example, the position of the dispensing comb within the dispensing unit is fixed. In this example, a suction comb and the microtiter plate to be filled move. Usually, the movement of the Absaugkamms and the Dispension of the Dispensierkamms with the movement of the microtiter plate clocked. Support and transport for the plates are commercially available. For example, the elements of Igus were used in a test unit. The transport system was self-developed.
Der Takt, die Pumpe und schaltende Schlauchquetschventile werden mit Hilfe einer entsprechend konfigurierten zentralen Steuereinheit verbunden mit einer Nutzeroberfläche computer-gesteuert.The cycle, the pump and switching Pinquet valves are computer controlled by means of a correspondingly configured central control unit connected to a user interface.
Durch Verwendung einer Touchscreen-basierten Steuerung ist das Gerät zudem sehr komfortabel zu bedienen und führt reproduzierbaren Dispensierergebnissen. Der gesamte Prozess läuft nutzergesteuert automatisiert ab. Die Dispensierung ist zunächst ausgelegt auf die unten gelisteten Mikrotiterplatten, kann aber durch Justage am Gerät bzw. an der Software auf andere zu befüllende Gefäße angepasst werden. Vorzugsweise ist der Dispenser vollständig mittels eines ins Gerät integrierten Touch-Bildschirm zu bedienen.By using a touch screen-based control, the device is also very comfortable to use and results in reproducible dispensing results. The entire process is automated and user-controlled. The dispensing is initially designed for the microtiter plates listed below, but can be adapted to other vessels to be filled by adjusting the device or the software. Preferably, the dispenser is completely operated by means of a built-in touch screen device.
Die hohen hygienischen Anforderungen werden durch ein integriertes Reinigungskonzept erreicht. Alle Komponenten mit Zellkontakt sind nutzerseitig entweder austauschbar oder dampfsterilisierbar. Zudem besitzt das Gerät für kurzfristigen Reinigungsbedarf ein entsprechendes Spülprogramm, das eine Desinfektionslösung durch die Flüssigkeitswege führt. Zuletzt sind sämtliche Verschlauchungen und Adapter mit Flüssigkeitskontakt austauschbar (disposable) ausgeführt.The high hygienic requirements are achieved through an integrated cleaning concept. All components with cell contact are user-replaceable or steam sterilizable. In addition, the device has a corresponding wash program for short-term cleaning requirements, which leads a disinfectant solution through the fluid paths. Finally, all tubings and adapters with liquid contact are interchangeable (disposable).
Nutzerseitig ist neben der Durchführung des jeweiligen Dispensierprotokolls darauf zu achten, dass eine auf das Medium angepasste Kalibration erfolgt. Ferner sollte vor jeder Dispensierung ein Priming-Vorgang und nach Beendigung der Tätigkeiten das Wasch- und Entleerungsprotokoll durchgeführt werden Zum Betrieb des Wasch- und Entleerungsprotokoll verfügt die Dispensierunit vorzugsweise zusätzlich über ein externes Flüssigabfallgefäß samt Verschlauchung, das mit Vakuum ausgestattet ist.In addition to carrying out the respective dispensing protocol, the user must ensure that a calibration adapted to the medium takes place. Furthermore, a priming procedure should be carried out before each dispensing and the wash and emptying protocol should be carried out after the activities have been completed. To operate the wash and emptying protocol, the dispensing unit preferably additionally has an external liquid waste container, including a tubing, which is equipped with a vacuum.
Figuren:Characters:
Die Figuren zeigen besondere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Dispensierkamms und Dispensierunit, ohne sich darauf zu begrenzen.The figures show particular embodiments of the Dispensierkamms and Dispensierunit invention, without being limited thereto.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- SP1, SP2SP1, SP2
- Symmetriepläne des Dispensierkamms, die durch zu einander senkrechte Längsschnitte des Versorgungskanals gebildet sind.Symmetry plans of the Dispensierkamms, which are formed by mutually perpendicular longitudinal sections of the supply channel.
- 11
- Kammkörpercomb body
- 22
- Versorgungskanal OberteilSupply channel shell
- 33
- Versorgungskanal UnterteilSupply channel lower part
- 44
- Verteilungskanaldistribution channel
- 55
- Fenster verschlossen (z. B. mit einer Folie, die nicht dargestellt ist)Window closed (eg with a foil, which is not shown)
- 66
- Kapillar-DispensierkanalCapillary dispensing channel
- 77
- Eingang des Kapillar-DispensierkanalsEntrance of the capillary dispensing channel
- 88th
- Ausgang des Kapillar-Dispensierkanals = DispengierdüseOutput of the capillary dispensing channel = dispensing nozzle
Beispiel:Example:
Ein Dispensierkamm für 384-Wellmikrotiterplatten mit 16 Kapillar-Dispensierkanälen sowie ein Dispensierkamm für 96-Wellmikrotiterplatten mit 8 Kapillar-Dispensierkanälen wurden getestet. Die Auslegung der Kämme bewirkte eine gleichmäßige Abgabe des Dispensierguts bei minimiertem Totvolumen (siehe
Die Arbeiten, die zu dieser Anmeldung geführt haben, wurden gemäß der
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- US 4417610 [0002] US 4417610 [0002]
- US 4995432 [0002] US 4995432 [0002]
- US 5105859 [0002] US 5105859 [0002]
- US 5865224 [0002] US 5865224 [0002]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- Finanzhilfevereinbarung „Bio.NRW: StemCellFactory, Förderkennzeichen: 005-1007-0026, Projektnummer: z0911bt027f” NRW Programm: Bio.NRW Ziel2-Wettbewerb (2009) [0082] Grant Agreement "Bio.NRW: StemCellFactory, Grant Number: 005-1007-0026, Project Number: z0911bt027f" NRW Program: Bio.NRW Ziel2 Competition (2009) [0082]
Claims (2)
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
DE102017000228.2A DE102017000228A1 (en) | 2017-01-13 | 2017-01-13 | Method and device for gentle, automatic parallel dispensing and aspiration of liquids and biological suspensions |
Applications Claiming Priority (1)
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DE102017000228.2A DE102017000228A1 (en) | 2017-01-13 | 2017-01-13 | Method and device for gentle, automatic parallel dispensing and aspiration of liquids and biological suspensions |
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---|---|
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Family Applications (1)
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---|---|
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Citations (4)
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---|---|---|---|---|
US4417610A (en) | 1981-03-31 | 1983-11-29 | O.G. Hoyer A/S | Dispenser systems |
US4995432A (en) | 1987-02-20 | 1991-02-26 | Labsystems Oy | Dosage equipment |
US5105859A (en) | 1990-05-07 | 1992-04-21 | National Instrument Company | Time flow volumetric liquid filling machine |
US5865224A (en) | 1996-12-20 | 1999-02-02 | Life Technologies, Inc. | Method and apparatus for automated dispensing |
-
2017
- 2017-01-13 DE DE102017000228.2A patent/DE102017000228A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US5865224A (en) | 1996-12-20 | 1999-02-02 | Life Technologies, Inc. | Method and apparatus for automated dispensing |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Finanzhilfevereinbarung „Bio.NRW: StemCellFactory, Förderkennzeichen: 005-1007-0026, Projektnummer: z0911bt027f" NRW Programm: Bio.NRW Ziel2-Wettbewerb (2009) |
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