DE102018121781A1 - Vorrichtung zum Inkubieren von Kulturen, Verfahren zum Inkubieren von Kulturen sowie Verwendung - Google Patents

Vorrichtung zum Inkubieren von Kulturen, Verfahren zum Inkubieren von Kulturen sowie Verwendung Download PDF

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Abstract

Es wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung zum Inkubieren von Kulturen, mit einer die Kulturen aufbewahrenden Kulturenkammer (1), offenbart, wobei im Einsatz die Kulturen mit einem Inkubationsgas (I) begast werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Inkubationsgasquelle (2) im Einsatz beim Inkubieren der Kulturen mit dem Inkubationsgas (I) frei von flüssigem Inkubationsgas (I) ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Inkubieren von Kulturen, ein Verfahren zum Inkubieren von Kulturen sowie eine diesbezügliche Verwendung.
  • Üblicherweise werden in Vorrichtungen zum Inkubieren von Kulturen die Kulturen begasend inkubiert mittels gasförmigen CO2, das direkt aus entsprechenden CO2 Druckkartuschen stammt, wobei dieses CO2 selbst verflüssigt und unter hohem Druck stehend vorliegt.
  • Selbst bei genau arbeitenden Druckminderungsarmaturen ist eine ausgesprochen genaue und vor allem sichere Inkubierung insbesondere mittels CO2 in diesbezüglichen Kulturenkammern nicht immer befriedigend möglich, wobei dies insbesondere für portable Inkubatoren während des Transports gilt.
  • Das Problem der vorliegenden Erfindung besteht also darin, eine Vorrichtung zum Inkubieren von Kulturen bereitzustellen, bei der eine in Bezug auf die Druckverhältnisse genaue und sichere Dosierung des jeweiligen Inkubationsgases in die Kulturenkammern bewerkstelligt wird und möglich ist.
  • Dieses Problem wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1, ein Verfahren nach Anspruch 12 sowie eine Verwendung nach Anspruch 13.
  • Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Inkubieren von Kulturen handelt es sich um eine solche, die eine die Kulturen aufbewahrende Kulturenkammer aufweist, wobei im Einsatz die Kulturen mit einem Inkubationsgas begast werden, beispielsweise und insbesondere mit CO2, wobei die Inkubationsgasquelle im Einsatz beim Inkubieren der Kulturen mit dem Inkubationsgas frei von flüssigem Inkubationsgas ist. Bezogen auf CO2 bedeutet dies, dass nicht wie sonst üblich mittels verflüssigten CO2, das in einer Druckkartusche enthalten ist, dieses über eine Druckminderungsarmatur und ein entsprechendes Ventil dann direkt bei Bedarf in die Kulturenkammer eingeleitet wird.
  • Mit erfindungswesentlich ist die Tatsache, dass eben auch beim Einsatz von flüssigem Inkubationsgas während des Inkubierens der Kulturen mit dem Inkubationsgas auf flüssiges / verflüssigtes Inkubationsgas erfindungsgemäß verzichtet wird, wobei, beispielsweise und insbesondere, bei CO2 als Inkubationsgas, im Einsatz das Inkubationsgas
    1. a) mittels Sublimation für die Inkubation zur Verfügung gestellt wird, beispielsweise und insbesondere bei CO2 mittels Trockeneis, oder
    2. b) chemisch und / oder physikalisch in einem flüssigen oder festen Trägermaterial (3) abgebbar gebunden ist, beispielsweise und insbesondere bei CO2 als Inkubationsgas eine wässrige Kohlensäurelösung mit physikalisch gebundenem CO2 vorliegt.
  • Mittels dieser beiden vorteilhaften Ausgestaltungen ist die aus dem Stand der Technik bekannte Druckproblematik bei der Expansion von flüssigem CO2 zu gasförmigem CO2, bei entsprechender Entspannung des flüssigen CO2, nicht gegeben.
  • In diesem Kontext ist es weiterhin vorteilhaft, da praxisbewährt, dass es sich beim Inkubationsgas um CO2 handelt und im Einsatz
    1. a) dieses in einem nach außen - also zur Umgebungsatmosphäre - hin offenen Aufbewahrungsbehältnis, beispielsweise und insbesondere in Form eines Styroporbehälters, oder in einem mittels eines Ventils temporär offenen, beispielsweise und insbesondere in Form eines mit einem Überdruckventil ausgestalteten, geschlossenen Styroporbehälters, als Trockeneis vorliegt, wobei bei Überschreiten eines bestimmten Druckes das Überdruckventil sich öffnet, um sich dann wieder zu schließen, oder
    2. b) als wässrige Kohlensäurelösung mit chemisch und / oder physikalisch gebundenem CO2 in einem zur äußeren Atmosphäre hin geschlossenen Aufbewahrungsbehälter vorliegt,
    da bei der Variante a) keine problematischen Überdruckverhältnisse im Aufbewahrungsbehältnis entstehen und beispielsweise und insbesondere mittels einer Pumpe das für die Inkubation benötigte CO2 in die Kulturenkammer gefördert werden kann, während bei der Variante b) bei einem leichten Überdruck - der in der Regel nicht mehr als 2 bar beträgt - dann über ein entsprechendes Ventil und / oder auch über eine entsprechende Dosierpumpe das für die Inkubation benötigte CO2 in die Kulturenkammer gefördert werden kann.
  • In diesem Kontext ist es weiterhin vorteilhaft, da praxisbewährt, wenn mittels eines den Inkubationsgas-Gehalt der Atmosphäre der Kulturenkammer erfassenden Sensors bei Über- oder Unterschreiten festgelegter Inkubationsgas-Grenzwerte die Inkubationsgaszufuhr unterbrochen oder ermöglicht wird, beispielsweise und insbesondere, wenn das Unterbinden oder Ermöglichen realisiert wird mittels eines Ventils und / oder einer Dosierpumpe.
  • In der Praxis hat es sich in Bezug auf die Variante b) (siehe oben) bewährt und ist somit vorteilhaft, wenn
    1. a) der Aufbewahrungsbehälter CO2 enthaltendes Wasser aufweist und / oder
    2. b) der Wasser enthaltende Aufbewahrungsbehälter mit einer verflüssigtes CO2 enthaltenden Kartusche zur CO2-Zufuhr in den Aufbewahrungsbehälter im Einsatz beim Inkubieren der Zellen mit CO2 abgesperrt und verbunden ist über ein Sperrventil bzw. im Einsatz beim Nicht-Inkubieren der Zellen mit CO2 absperrbar oder abgesperrt verbunden ist, und / oder
    3. c) der Aufbewahrungsbehälter eine, mittels einer mit Wasser stattfindenden chemischen Reaktion freisetzendes CO2, chemische CO2-Quelle aufweist, beispielsweise und insbesondere wenn als CO2-Quelle ein Hydrogencarbonatsalz, beispielsweise und insbesondere Natriumhydrogencarbonat, verwendet wird, da auf diese Art und Weise recht schonend und kontrolliert CO2 gebildet wird, was dann für die Inkubation teilweise zur Verfügung steht.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn im Falle von CO2 als Inkubationsgas bei Unterschreiten eines festgelegten Vol-% CO2-Wertes in der Atmosphäre der Kulturenkammer, beispielsweise und insbesondere 5 Vol-% CO2, das Ventil geöffnet und / oder die Dosierpumpe aktiviert wird zur Zufuhr gasförmigen CO2 in die Kulturenkammer, damit sehr gute Inkubationsbedingungen in der Kulturenkammer herrschen.
  • Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn die Kulturenkammer einen Ventilator zum Gasaustausch in der Kulturenkammer aufweist, um in Bezug auf die möglichen unterschiedlichen gasförmigen Bestandteile der Atmosphäre in der Kulturenkammer eine möglichst homogene Zusammensetzung bereitzustellen.
  • Schließlich ist es von großem Vorteil, da sich dies in der Praxis als ausgesprochen wichtige Variante darstellt, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung als Transportbehälter, beispielsweise und insbesondere als kofferartig ausgestaltetes Behältnis, ausgestaltet ist, um empfindliche Kulturen auch über weite Strecken hin, beispielsweise und insbesondere mittels Flugzeug, auch über Kontinente hinweg sicher und inkubierend zu transportieren, ohne, dass die zu inkubierenden und zu transportierenden Kulturen während des Transports Schaden nehmen.
  • Schließlich ist es auch erfindungsgemäß, wenn ein diesbezügliches Verfahren zum Inkubieren von Kulturen und / oder zum Transport von Kulturen bereitgestellt wird, bei dem eine erfindungsgemäße Vorrichtung verwendet wird.
  • Entsprechendes gilt für eine erfindungsgemäße Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Inkubieren von Kulturen und / oder zum Transport von Kulturen.
  • Die Erfindung wird im nachfolgenden anhand von vier, die Erfindung nicht-beschränkenden, Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei
    • 1 - skizzenhaft eine erste Ausführungsform darstellt;
    • 2 - skizzenhaft eine zweite Ausführungsform darstellt;
    • 3 - skizzenhaft eine dritte Ausführungsform darstellt; und
    • 4 - skizzenhaft eine vierte Ausführungsform darstellt.
  • In 1 ist eine Vorrichtung zum Inkubieren von Kulturen dargestellt, die eine die Kulturen aufbewahrende Kulturenkammer 1 aufweist, wobei im Einsatz die Kulturen mit einem Inkubationsgas I, nämlich CO2, begast werden, wobei die Inkubationsgasquelle 2 im Einsatz beim Inkubieren der Kulturen mit dem Inkubationsgas I - in diesem Fall also CO2 - frei von flüssigem Inkubationsgas I ist, da im Einsatz das CO2 als wässrige Kohlensäurelösung mit physikalisch und / oder chemisch gebundenem CO2 in einem zur äußeren Atmosphäre hin geschlossenen Aufbewahrungsbehältnis 4 in Form einer Flasche vorliegt, sodass beim Inkubieren durch den leichten Druck (maximal ca. 2 bar) im Aufbewahrungsbehältnis 4 durch das Öffnen eines Ventils 5 das benötigte CO2 in die Kulturenkammer 1 strömen kann, während an anderer (nicht gezeigter) Stelle in Kulturenkammer 1 über ein (nicht gezeigtes) Überdruckventil ein entsprechender Gasausgleich respektive Druckausgleich stattfindet.
  • Denkbar ist in diesem Zusammenhang auch, dass mittels einer (nicht gezeigten) Thermoquelle, beispielsweise und insbesondere in Form einer elektrischen Heizung, das Aufbewahrungsbehältnis 4 leicht gewärmt wird, um einen entsprechend leichten Überdruck im Aufbewahrungsbehältnis 4 zu erzeugen.
  • Die in 2 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich prinzipiell zu der in 1 gezeigten dahingehend, dass das Aufbewahrungsbehältnis 4 mit der wässrigen Kohlensäurelösung als Inkubationsgasquelle 2 und dem darüber befindenden Inkubationsgas I in Form von gasförmigen CO2 angeschlossen ist bzw. angeschlossen werden kann an eine, verflüssigtes CO2 enthaltende und damit unter Druck stehende Kartusche 7, die eine Druckminderungsarmatur 10 aufweist, sodass über ein Absperrventil 9 bei Bedarf entspanntes, gasförmiges und aus der Kartusche 7 stammendes CO2 - bei geschlossenem Ventil 5 - in das Aufbewahrungsbehältnis 4 und somit auch teilweise in die wässrige Kohlensäurelösung der Inkubationsgasquelle 2 aber auch in die CO2 Atmosphäre I des Aufbewahrungsbehältnisses 4 geleitet werden kann für den Fall, dass insbesondere während eines langen Transports die gespeicherte CO2 Menge in der wässrigen Kohlensäurelösung nicht ausreichen sollte.
  • Die in 3 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der in 1 gezeigten dahingehend, dass vor Einsatz eine chemische CO2-Quelle Q, beispielsweise und insbesondere in Form eines Hydrogencarbonatsalzes, beispielsweise und insbesondere in Form von Natriumhydrogencarbonat, beispielsweise in Form eines Presslings oder einer Tablette, in die wässrige Kohlensäurelösung oder in reines Wasser gegeben wird und somit auch in das Aufbewahrungsbehältnis 4, um dieses dann unmittelbar zu verschließen, sodass dann sich nach einer gewissen Zeit ein Überdruck einstellt, da eine wässrige Kohlensäurelösung entstanden ist bzw. eine solche gegebenenfalls mit noch etwas mehr chemisch entstandenem CO2 angereichert geworden ist, bis sich ein Gasdruck und somit ein chemisches und / oder physikalisches Gleichgewicht eingestellt hat, sodass mittels des sich im Gasraum des Aufbewahrungsbehältnisses 4 befindendes CO2 durch das Öffnen des Ventils 5 eine kontrollierte inkubierende Begasung stattfinden kann.
  • Bei den drei oben dargestellten Ausführungsformen wird bei Erreichen eines vorher festgelegten oberen CO2-Gehaltes, beispielsweise und insbesondere 5 Vol-% in der Gasatmosphäre der Kulturenkammer, wobei über (nicht gezeigte) Sensoren der aktuelle CO2-Gehalt gemessen wird, mittels einer entsprechenden Steuerungselektronik das Ventil 5 wieder geschlossen.
  • Die Ausführungsform der 4 unterscheidet sich von den drei vorherigen dahingehend, dass es sich beim Aufbewahrungsbehältnis 4 um ein zur Umgebungsatmosphäre hin offenes Behältnis handelt, beispielsweise und insbesondere ein Styroporbehälter, der ein oder mehrere Stücke Trockeneis T aufweist, sodass ständig und kontrolliert durch Sublimation CO2 in die Gasphase übergeht und bei Bedarf mittels eines (nicht gezeigten) Ventils und / oder beispielsweise und insbesondere einer Dosierpumpe 6 in die Atmosphäre der Kulturenkammer 1 gefördert werden kann, wobei, und dies ist auch bei sämtlichen anderen Ausführungsformen (siehe oben) möglich, die Kulturenkammer 1 beispielsweise und insbesondere ein oder mehrere Ventilatoren 8 zur Verwirbelung aufweist und diese somit zur Homogenisierung der Atmosphäre der Kulturenkammer 1 beitragen.

Claims (13)

  1. Vorrichtung zum Inkubieren von Kulturen, mit einer die Kulturen aufbewahrenden Kulturenkammer (1), wobei im Einsatz die Kulturen mit einem Inkubationsgas (I) begast werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Inkubationsgasquelle (2) im Einsatz beim Inkubieren der Kulturen mit dem Inkubationsgas (I) frei von flüssigem Inkubationsgas (I) ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Inkubationsgasquelle (2) ausgestaltet ist als CO2-Inkubationsgasquelle (2).
  3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Einsatz das Inkubationsgas (I) a) mittels Sublimation für die Inkubation zur Verfügung gestellt wird; oder b) chemisch und / oder physikalisch in einem flüssigen oder festen Trägermaterial (3) abgebbar gebunden ist.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich beim Inkubationsgas (I) um CO2 handelt und im Einsatz a) dieses in einem nach außen hin offenen oder in einem mittels eines Ventils temporär offenen Aufbewahrungsbehältnis (4) als Trockeneis (T) vorliegt, oder b) als wässrige Kohlensäurelösung mit chemisch und / oder physikalisch gebundenem CO2 in einem zur äußeren Atmosphäre hin geschlossenen Aufbewahrungsbehälter (4) vorliegt.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines den Inkubationsgas-Gehalt der Atmosphäre der Kulturenkammer (1) erfassenden Sensors bei Über- oder Unterschreiten festgelegter Inkubationsgas-Grenzwerte die Inkubationsgaszufuhr unterbrochen oder ermöglicht wird.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterbinden oder das Ermöglichen der Inkubationsgaszufuhr realisiert wird mittels eines Ventils (5) und / oder einer Dosierpumpe (6).
  7. Vorrichtung nach Anspruch 4, Alternative b), dadurch gekennzeichnet, dass a) der Aufbewahrungsbehälter (4) CO2 enthaltendes Wasser aufweist und / oder b) der Wasser enthaltende Aufbewahrungsbehälter (4) mit einer verflüssigtes CO2 enthaltenden Kartusche (7) zur CO2-Zufuhr in den Aufbewahrungsbehälter (4) im Einsatz beim Inkubieren der Zellen mit CO2 abgesperrt und verbunden ist über ein Sperrventil (9) bzw. im Einsatz beim Nicht-Inkubieren der Zellen mit CO2 absperrbar oder abgesperrt verbunden ist, und / oder c) der Aufbewahrungsbehälter (4) eine, mittels einer mit Wasser stattfindenden chemischen Reaktion freisetzendes CO2, chemische CO2-Quelle (Q) aufweist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, Alternative c), dadurch gekennzeichnet, dass als CO2-Quelle (Q) ein Hydrogencarbonatsalz verwendet wird.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle von CO2 als Inkubationsgas (I) bei Unterschreiten eines festgelegten Vol-% CO2-Wertes in der Atmosphäre der Kulturenkammer (1) das Ventil (5) geöffnet und / oder die Dosierpumpe (6) aktiviert wird zur Zufuhr gasförmigen CO2 in die Kulturenkammer (1).
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kulturenkammer (1) einen Ventilator (8) zum Gasaustausch in der Kulturenkammer (1) aufweist.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass diese als Transportbehälter ausgestaltet ist.
  12. Verfahren zum Inkubieren von Kulturen und / oder zum Transport von Kulturen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 verwendet wird.
  13. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 zum Inkubieren von Kulturen und / oder zum Transport von Kulturen.
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