DE102020134318A1

DE102020134318A1 - Handhabung von Laborelementen

Info

Publication number: DE102020134318A1
Application number: DE102020134318.3A
Authority: DE
Inventors: Roland Lehmann; Thomas Moore
Original assignee: Analytik Jena GmbH Analysenmessgeraete und Laboreinrichtungen
Current assignee: Analytik Jena Gmbh+co Kg De
Priority date: 2019-12-19
Filing date: 2020-12-18
Publication date: 2021-06-24

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Adapter (1) zur Aufnahme eines Laborelements (2) mit einer Pipette (3), eine Adapteranordnung (8), eine Pipettenanordnung (9) mit einer erfindungsgemäßen Adapteranordnung (8), ein System mit einer erfindungsgemäßen Pipettenanordnung (9), sowie ein Verfahren mit einem erfindungsgemäßen System. Der Adapter (1) ist dabei zwischen dem Laborelement (2) und der Pipette (3) angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Adapter zur Aufnahme eines Laborelements mit einer Pipette, eine Adapteranordnung, eine Pipettenanordnung mit einer erfindungsgemäßen Adapteranordnung, ein System mit einer erfindungsgemäßen Pipettenanordnung, sowie ein Verfahren mit einem erfindungsgemäßen System. Der Adapter ist dabei zwischen dem Laborelement und der Pipette angeordnet.
Repetitive Aufgaben im Labor werden zunehmend von automatisierten Laborgeräten übernommen. Insbesondere für biochemische Techniken im Bereich der Chemie und Pharmazie sind Systeme für die automatisierte Handhabung von flüssigen Proben erwünscht. So dienen sogenannte Liquid Handling Systeme zur Aufbereitung von Proben und/oder zur Analyse der aufbereiteten Proben. Solche Laborgeräte sind auch unter Begriffen wie Pipettierroboter oder Pipettier- und Analysegerät bekannt. Aufgaben dieser automatisierten Pipettiervorrichtungen sind unter anderem die Zugabe und Entnahme von definierten Volumina an Flüssigkeiten in Laborelementen, um beispielsweise durch die Zugabe eines Reagenz eine biochemische Reaktion anzustoßen, sowie die Vorbereitung der Proben für die anschließende Vermessung in einem Analysegerät, wie zum Beispiel das Trocknen der Proben. Als Analysegeräte kommen alle Geräte infrage, welche mindestens eine chemische und/oder physikalische Information der Probe bestimmen, wie Geräte für die Spektroskopie und Spektrometrie, aber auch pH- und Leitfähigkeitssonden, sowie weitere Geräte.
Typische Elemente einer solchen automatisierten Pipettiervorrichtung sind mindestens eine Arbeitsplatte, auf welcher verschiedene Laborelemente, insbesondere in definierten, für eine Pipettiereinheit zugreifbare Positionierbereichen, angeordnet sind. Teilweise weisen die automatisierten Pipettiervorrichtungen mehrere Arbeitsplatten auf in verschiedenen Höhen angeordneten Ebenen an. In manchen automatisierten Pipettiervorrichtungen kommen Kreuztische oder passive Schlitten als Positioniereinheit zum Verfahren der Laborelemente zum Einsatz. Mögliche Laborelemente sind beispielsweise Arbeitsgefäße, Mikrotitrationsplatten, Deep Well Blöcke, Pipettenspitzenbehälter, Heizelemente, Rührelemente, Inkubatoren sowie Deckel für die entsprechenden Elemente.
Entsprechende automatisierte Pipettiervorrichtungen beinhalten eine, in der Regel mehrere Pipetten, welche häufig in, mitunter austauschbaren, Pipettierköpfen angeordnet sind. Einfache automatisierte Pipettiervorrichtungen geben lediglich eine definierte Menge einer Flüssigkeit aus, während in größeren automatisierten Pipettiervorrichtungen die Pipettierköpfe in zwei oder drei Raumrichtungen verfahrbar sind. Komplexere automatisierte Pipettiervorrichtungen übernehmen häufig zusätzliche Aufgaben wie den Transport und die Handhabung von Laborelementen sowie das Mischen und das Inkubieren von Proben.
Eine Pipette dient zur Aufnahme und Abgabe von definierten Volumina an Flüssigkeiten. Die Aufnahme und Abgabe der Flüssigkeiten erfolgt in der Regel mittels Unter- und Überdruck. In der Regel ist die Pipette so ausgestaltet, dass die Flüssigkeit nicht ins Innere der Pipette gelangt. Stattdessen wird eine Pipettenspitze auf einen Endbereich der Pipette aufgesetzt, in welche die Flüssigkeit aufgenommen wird. Der Endbereich der Pipette ist in der Regel konisch oder schaftartig geformt. Die Pipettenspitze ist dabei kraftschlüssig mit dem Endbereich der Pipette verbunden und teilweise zusätzlich mit einem Dichtelement, beispielsweise einem O-Ring, gesichert. Das Entfernen der Pipettenspitze kann manuell oder mechanisch erfolgen, indem ein Abwurfelement, wie beispielsweise ein Ring oder eine Platte, welche oberhalb der Pipettenspitze an der Pipette angeordnet ist, mechanischen Druck auf die Pipettenspitze ausübt und diese so vom Endbereich der Pipette abstreift.
Innerhalb der automatisierten Pipettiervorrichtung ist es häufig nötig, Laborelemente zu bewegen, sie also an einen anderen Ort zu transportieren. Beispielsweise kann es erforderlich sein einen Deckel auf eine Mikrotiterplatte zu legen oder eine Mikrotiterplatte zum Analysegerät zu transportieren.
Automatisierte Pipettiervorrichtungen werden häufig als Bench-top Produkte angeboten, die platzsparend in bestehende Labore integriert werden können. In der Folge ist es von Nachteil zusätzliche Elemente, wie beispielsweise Greifarme, in die automatisierte Pipettiervorrichtung einzubauen und dadurch den vorhanden Raum in der automatisierten Pipettiervorrichtung zu verkleinern.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Möglichkeiten zur Handhabung von Laborelementen bekannt geworden.
In der DE 10 2004 057 450 B4 ist ein automatisches Pipettier- und Analysegerät offenbart. Dabei wird die Pipette mit einem Aufsteckkörper versehen, welcher in eine als negativ zu einem Aufsteckkörper geformte Aussparung eines passiven Schlitten steckbar ist. Die Pipette wird durch eine Antriebseinheit bewegt und bewegt durch die Verbindung mittels des Aufsteckkörpers den passiven Schlitten, auf dem ein Laborelement sitzt.
Die EP 2 831 596 B1 beschreibt ein Laborelemente- und Flüssigkeitshandhabungssystem, in welchem ein Laborelement eine Adapterstruktur mit zwei Verriegelungsstrukturen besitzt, mit welchem das Laborelement an zwei Pipetten verbunden werden kann. Die Verriegelungsstrukturen sind einander gegenüber angeordnet und weisen jeweils einen U-förmigen Unterstützungsflansch auf, welcher jeweils einen Flanschschlitz und jeweils eine seitliche Öffnung in Verbindung
mit dem ersten Flanschschlitz festlegt. Die Pipetten werden über das Laborelement gefahren und anschließend wird eine erste Pipette seitlich in den ersten Flanschschlitz gefahren. Eine zweite Pipette wird dann in die entgegengesetzte Richtung in den zweiten Flanschschlitz gefahren. Das System ist damit nur für solche Pipetten einsetzbar, welche separat in verschiedene Richtungen verfahrbar sind.
Die Aufgabe der Erfindung besteht also darin, Laborelemente mittels einer automatisierten Pipettiervorrichtung auf einfache Weise zu handhaben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Adapter gemäß Anspruch 1, der Adapteranordnung gemäß Anspruch 9, der Pipettenanordnung gemäß Anspruch 11, dem System gemäß Anspruch 14 und dem Verfahren gemäß Anspruch 15 gelöst.
Hinsichtlich des Adapters zur Aufnahme und zum Abwerfen eines Laborelements mit einer Pipette, vorzugsweise mit einer automatisierten Pipettiervorrichtung, wobei der Adapter zwischen dem Laborelement und der Pipette angeordnet ist, wird die Aufgabe gelöst durch einen Adapter, umfassend

- einen hohlen Grundkörper,
- einen ersten Endbereich, welcher zur Verbindung des Adapters mit der Pipette dient, wobei ein Aufnahmebereich der Pipette derart in den ersten Endbereich einführbar ist, dass der Aufnahmebereich mit dem ersten Endbereich kraftschlüssig mittels eines Unterdruckes oder mittels Klemmen oder mittels Reibung verbindbar ist, und
- einen zweiten Endbereich, welcher zur Verbindung des Adapters mit dem Laborelement dient, wobei der zweite Endbereich in Abhängigkeit von der Form eines Kontaktbereichs des Laborelements derart ausgestaltet ist, dass der zweite Endbereich mit dem Kontaktbereich des Laborelements kraftschlüssig verbindbar ist.

Der große Vorteil des erfindungsgemäßen Adapters besteht darin, dass jede Art von Laborelement mit jedem Typ von Pipette verbunden und so das Laborelement mit der Pipette aufgenommen und an einen gewünschten Ort transportiert werden kann. Es ist dabei unerheblich, ob eine einzelne Pipette oder ein Pipettierkopf mit mehreren Pipetten vorhanden ist oder welches Laborelement bewegt werden soll. Lediglich der erfindungsgemäße Adapter muss zur Handhabung der Laborelemente bereitgestellt werden. Sperrige zusätzliche Elemente wie mobile Greifarme oder Greifvorrichtungen, welche von mindestens einer Pipette aufgenommen werden müssen, werden dadurch überflüssig. Der Adapter stellt damit eine platzsparende Lösung dar, welche in bestehende automatisierte Pipettiervorrichtungen jederzeit problemlos integriert werden kann. Der Adapter ist kraftschlüssig sowohl mit der Pipette als auch dem Laborelement verbunden. Dabei ist zumindest die Verbindung mit der Pipette lösbar ausgestaltet, damit das Laborelement von der Pipette abgeworfen werden kann. Der erste Endbereich des Adapters kann beispielsweise mittels eines von der Pipette erzeugten Unterdrucks mit dem Aufnahmebereich der Pipette verbunden sein. Die Pipette ist in dem Fall eine Kolbenhubpipette, in der mittels eines beweglichen Kolbens ein Unterdruck erzeugbar ist. Die Verbindung zwischen Adapter und Pipette kann somit durch langsamen Abbau des Unterdrucks geschehen, wodurch ein kontrolliertes Abwerfen des Laborelements ermöglicht wird. Alternativ ist es möglich, den ersten Endbereich klemmenartig auszugestalten, so dass der Aufnahmebereich in den ersten Endbereich einklemmbar ist. In einer weiteren Alternative kann der Adapter durch Reibungskräfte am Aufnahmebereich gehalten werden.
Eine mögliche Ausgestaltung sieht vor, dass der Adapter in einem additiven Fertigungsverfahren oder einem Spritzgussverfahren herstellbar ist. Somit lässt der Adapter auf einfache und schnelle Weise herstellen.
In einer weiteren Ausgestaltung umfasst der Kontaktbereich des Laborelements bevorzugt eine Erhöhung oder eine Vertiefung oder eine ebene Fläche. Im Falle einer Mikrotitrationsplatte oder eines Deep Well Blocks kann der Adapter in eine der Aussparungen der entsprechenden Platte oder des entsprechenden Blocks eingesetzt und damit verbunden werden. Der Adapter kann auch auf einer ebenen Randfläche der Platten angebracht sein. Ein Deckel für eine Mikrotitrationsplatte weist typischerweise eine ebene Fläche auf, auf der der Adapter angebracht werden kann. Auch für andere Laborelemente gibt es mindestens eine ebene Fläche, eine Erhöhung oder eine Vertiefung, an der der zweite Endbereich des Adapters verbunden werden kann. Die Ausgestaltung des Kontaktbereichs ist damit abhängig von dem jeweilig zu handhabenden Laborelement.
In einer weiteren Ausgestaltung ist der Adapter mit dem Laborelement mittels An- oder Einpressen oder Kleben oder Klemmen oder mittels eines Unterdruckes oder eines Klettverschlusses oder eines Magneten verbindbar. Für den Fall einer Mikrotitrationsplatte oder eines Deep Well Blocks kann der zweite Endbereich des Adapters beispielsweise in einer der jeweiligen Vertiefungen eingepresst oder eingeklemmt sein. Wenn die Kontaktfläche eine ebene Fläche umfasst, kann der zweite Endbereich des Adapters vorteilhafterweise auf die ebene Fläche geklebt werden. Alternativ kann ein Magnet oder ein Klettverschluss auf dem Laborelement angebracht sein, um den Adapter mittels einer auf den Adapter aufgebrachten magnetisierbaren Schicht oder einen zweiten Magneten oder einen am Adapter angebrachten Klettverschluss mit dem Laborelement zu verbinden. Das Laborelement kann weiterhin mittels Unterdrucks mit dem Adapter verbunden sein. Beispielsweise kann der Adapter sowohl mit der Pipette und dem Laborelement mittels Unterdruck verbunden sein, so dass die Pipette einen Unterdruck erzeugt, der sowohl den Adapter als auch das Laborelement aufnimmt.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass der Adapter aus einem vollständig oder partiell elastischen oder viskoelastischen Material besteht. Dadurch lässt sich der Aufnahmebereich der Pipette auf einfache Weise in den Adapter einführen und wieder entfernen.
Bevorzugterweise sind der erste und der zweite Endbereich hohlzylindrisch ausgebildet. Diese Ausgestaltung des Adapters ist besonders einfach herstellbar und lässt sich besonders für Mikrotiterplatten und ähnliche Platten mit Vertiefungen oder Erhöhungen einsetzen. Der Aufnahmebereich der Pipette ist in der Regel zylindrisch geformt, so dass hier eine hohlzylindrische Ausgestaltung des ersten Endbereichs die einfachste Wahl ist. Der erste und zweite Endbereich muss sich dabei nicht unbedingt an die Form des Aufnahmebereichs oder des Kontaktbereichs anpassen, solange der erste und zweite Endbereich den Aufnahmebereich und den Kontaktbereich in mindestens zwei Punkten derart berühren, dass eine kraftschlüssige Verbindung erfolgt. Erfolgt die Verbindung zwischen Pipette und Adapter bzw. zwischen Laborelement und Adapter mittels Unterdruck, ist eine Berührung an zwei Punkten selbstverständlich nicht ausreichend, sondern der Aufnahmebereich und der erste Endbereichs sowie der Kontaktbereich und der zweite Endbereich müssen zueinander korrespondierend ausgestaltet sein, so dass eine formschlüssige Verbindung erhalten wird.
In einer möglichen Ausgestaltung umfasst der Aufnahmebereich der Pipette einen Konus oder einen Schaft, wobei der Aufnahmebereich zur Aufnahme einer Pipettenspitze oder zur Aufnahme des Adapters dient. Der Aufnahmebereich der Pipette, an dem gewöhnlich die Pipettenspitze angebracht wird, übernimmt somit eine weitere Funktion, nämlich die Aufnahme des Adapters und somit die Handhabung von Laborelementen.
Vorteilhafterweise ist der Adapter auf dem Aufnahmebereich der Pipette mittels eines Dichtrings gesichert. Dadurch wird ein sicherer Sitz des Adapters auf dem Aufnahmebereich der Pipette gewährleistet und ein Abrutschen des Adapters vom Aufnahmebereich verhindert.
Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Adapteranordnung zur Aufnahme und zum Abwerfen eines Laborelements mit einer Pipette, wobei ein Adapter zwischen dem Laborelement und der Pipette angeordnet ist, umfassend

- mindestens einen Adapter, umfassend
- o einen hohlen Grundkörper,
- o einen ersten Endbereich, welcher zur Verbindung des Adapters mit der Pipette dient, wobei ein Aufnahmebereich der Pipette derart in den ersten Endbereich einführbar ist, dass der Aufnahmebereich mit dem ersten Endbereich kraftschlüssig mittels eines Unterdruckes oder mittels Klemmen oder mittels Reibung verbindbar ist, und
- o einen zweiten Endbereich, welcher zur Verbindung des Adapters mit dem Laborelement dient, wobei der zweite Endbereich in Abhängigkeit von der Form eines Kontaktbereichs des Laborelements derart ausgestaltet ist, dass der zweite Endbereich mit dem Kontaktbereich des Laborelement verbunden ist, und
- das Laborelement, welches mindestens einen Kontaktbereich aufweist, mit welchem der mindestens eine Adapter verbunden ist, wobei der mindestens eine Adapter mit dem mindestens einen Kontaktbereich entweder kraftschlüssig und lösbar oder fest verbunden ist.

Der Adapter kann innerhalb der Adapteranordnung entweder auf einfache und kraftschlüssige Weise mit dem Laborelement verbunden oder integraler Bestandteil des Laborelements sein. Im letzteren Fall ist das Laborelement so hergestellt, dass es einen integrierten Adapter mit einem ersten Endbereich aufweist, welcher zur Verbindung mit der Pipette dient, während der zweite Endbereich fest mit dem Laborelement verbunden ist. In beiden Fällen wird das Laborelements mittels des Adapters auf einfache Weise mit der Pipette verbunden und durch diese gehandhabt.
Für den Adapter innerhalb der Adapteranordnung sind die für den erfindungsgemäßen Adapter bereits genannten Ausgestaltungen ebenfalls zutreffend. In einer Ausgestaltung ist der Adapter in einem additiven Fertigungsverfahren oder einem Spritzgussverfahren herstellbar. Vorteilhafterweise umfasst der Aufnahmebereich der Pipette einen Konus oder einen Schaft, wobei der Aufnahmebereich zur Aufnahme einer Pipettenspitze oder zur Aufnahme des Adapters dient.
Die folgenden Ausgestaltungen betreffen nur den vom Laborelement lösbar ausgestalteten Adapter. In einer weiteren Ausgestaltung umfasst der Kontaktbereich des Laborelements bevorzugt eine Erhöhung oder eine Vertiefung oder eine ebene Fläche. In einer möglichen Ausgestaltung ist der Adapter mit dem Laborelement mittels An- oder Einpressen oder Kleben oder Klemmen oder mittels eines Unterdruckes oder eines Klettverschlusses oder eines Magneten verbindbar. Bevorzugterweise sind der erste und der zweite Endbereich hohlzylindrisch ausgebildet. Vorteilhafterweise besteht der Adapter aus einem vollständig oder partiell elastischen oder viskoelastischen Material.
Bevorzugterweise ist das Laborelement insbesondere eine Mikrotiterplatte, ein Deckel für eine Mikrotiterplatte oder ein Pipettenspitzenbehälter. Mit der erfindungsgemäßen Adapteranordnung kann eine Vielfalt an Laborelementen bewegt werden. Die genannten Beispiele sind dabei die in automatisierten Pipettiervorrichtungen typischerweise am häufigsten vorkommenden und zu handhabenden Laborelemente.
Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Pipettenanordnung zur Aufnahme und zum Abwerfen eines Laborelements mit einer Pipette, wobei der Adapter zwischen dem Laborelement und der Pipette angeordnet ist, umfassend

- mindestens eine erfindungsgemäße Adapteranordnung nach zumindest einer der beschriebenen Ausgestaltungen, und
- mindestens eine Pipette mit einem Aufnahmebereich zur kraftschlüssigen Verbindung mit einem ersten Endbereich des Adapters und einem Abwurfelement zum Abwerfen des aufgenommenen Adapters und des damit verbundenen Laborelements mittels Ausübung von Druck auf den Adapter.

Mittels der Pipettenanordnung kann das Laborelement auf einfache Weise aufgenommen, an einen gewünschten Ort transportiert und dort abgeworfen werden. Die Pipettenanordnung kann aus einer Pipette mit einer Adapteranordnung bestehen. Sie kann aber auch mehrere Pipetten umfassen, welche beispielsweise in einer Reihe oder in einem Rechteck angeordnet sind. In einem solchen Fall können auch mehrere Adapteranordnungen vorhanden sein. Eine Möglichkeit wäre es, ein Laborelement mittels mehrerer gegenüberliegender oder versetzter Adaptern an mehreren Pipetten zu befestigen. Durch die Verbindung des Laborelements anhand mehrerer Kontaktbereiche kann das Laborelement sicher transportiert werden. Zum einen ist eine solche Pipettenanordnung im Gegensatz zu einer Pipettenanordnung mit nur einer Pipette weniger anfällig für Verkippungen des Laborelements, da das Laborelement an mehreren Kontaktbereichen aufgenommen ist. Dadurch ist ein möglicher Inhalt des Laborelements weniger der Gefahr ausgesetzt verschüttet zu werden. Zum anderen kann eine solche Pipettenanordnung schwerere Laborelemente bewegen als eine Pipettenanordnung mit nur einer Pipette, da das Gewicht des Laborelements auf mehrere Pipetten verteilt ist. Alternativ ist es auch möglich mit mehreren Pipetten mehrere Laborelemente gleichzeitig zu handhaben.
In einer möglichen Ausgestaltung ist das Laborelement an mindestens zwei Kontaktbereichen mit mindestens zwei Pipetten mittels mindestens zwei Adaptern verbindbar. Wie beschrieben, erhöht die Verbindung des Laborelements mit zwei Pipetten die Sicherheit des Transports des Laborelements. Idealerweise sind die zwei Kontaktbereiche auf zwei gegenüberliegenden Seiten des Laborelements angeordnet, um einen besonders stabilen Transport des Laborelements zu ermöglichen.
In einer weiteren Ausgestaltung ist das Abwurfelement insbesondere eine Platte oder ein Ring, wobei das Abwurfelement beispielsweise aus Metall oder Kunststoff gefertigt ist. Mittels Ausübung von Druck auf das Abwurfelement kann der Adapter mit dem daran verbundenen Laborelement von der Pipette abgeworfen werden.
Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird ferner gelöst durch ein System zur Handhabung von Laborelementen, umfassend

- eine erfindungsgemäße Pipettenanordnung zur Aufnahme eines Laborelements nach zumindest einer der beschriebenen Ausgestaltungen,
- eine Antriebseinheit zur Bewegung der mindestens einen Pipette in allen drei Raumrichtungen.

In Kombination mit der Antriebseinheit kann die erfindungsgemäße Pipettenanordnung beliebige Laborelemente von beliebigen Positionen aufnehmen und sie an beliebige gewünschte Positionen transportieren.
Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zur Handhabung von Laborelementen, umfassend ein erfindungsgemäßes System, wobei folgende Schritte vorgesehen sind

- Positionierung der Pipette oberhalb des Adapters des Laborelements mittels der Antriebseinheit,
- Absenken der Pipette, bis die Pipette in den Adapter eindringt und kraftschlüssig mit dem Adapter verbunden ist,
- Anheben der Pipette mitsamt des Adapters und des Laborelements,
- Bewegen der Pipette mitsamt des Adapters und des Laborelements mittels der Antriebseinheit an eine gewünschte Position, und
- Abwerfen des Laborelements von der Pipette durch Ausübung von Druck vom Abwurfelement auf den Adapter.

Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich Laborelemente mithilfe eines Adapters und einer Pipette auf einfache Weise handhaben. Insbesondere nutzt das Verfahren bereits vorhandene Pipetten innerhalb automatisierter Pipettiervorrichtungen, so dass keine zusätzlichen Greifarme eingebracht werden müssen. Lediglich der Adapter muss zur Verfügung gestellt werden, sofern er nicht bereits im Laborelement integriert ist.
Vorteilhafterweise wird das Abwerfen des Laborelements von der Pipette durch Anpassung der Abwurfhöhe und der Abwurfgeschwindigkeit reguliert. Durch entsprechende Regulierung der Abwurfhöhe und -geschwindigkeit lässt sich das Laborelement auf präzise und sichere Weise auf die gewünschte Position absetzen. Idealerweise wird dabei vermieden, dass ein Inhalt des Laborelements beim Abwerfen aus dem Laborelement verloren geht, z.B. dass eine Flüssigkeit innerhalb einer Mikrotitrationsplatte verschüttet wird.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen 1 - 4c näher erläutert. Es zeigt:

1 eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Adapters,
2 eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Adapteranordnung,
3a-e fünf Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Pipettenanordnung, und
4a-c drei weitere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Pipettenanordnung.

Die Erfindung ist auf eine Vielzahl von automatisierten Pipettiervorrichtungen anwendbar und dient zur Aufnahme und zum Abwerfen eines Laborelements mit einer Pipette, vorzugsweise mit einer automatisierten Pipettiervorrichtung, wobei der Adapter zwischen dem Laborelement und der Pipette angeordnet ist. Es findet keine Beschränkung hinsichtlich der Art des Laborelements oder der Art der Pipette in der automatisierten Pipettiervorrichtung statt. Automatisierte Pipettiervorrichtungen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Entsprechende automatisierte Pipettiervorrichtungen werden von der Anmelderin beispielsweise unter dem Begriff „CyBio FeliX“ hergestellt und vertrieben.
Eine mögliche Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Adapters 1 ist in 1 gezeigt. Der Adapter 1 besitzt einen ersten Endbereich 4 zur Verbindung des Adapters 1 mit einer Pipette 3 und einen zweiten Endbereich 5 zur Verbindung des Adapters 1 mit einem Kontaktbereich 7 eines Laborelements 2. Der Adapter 1 weist ferner einen hohlen Grundkörper auf, der in 1 hohlzylindrisch ausgestaltet ist. Andere Formen des Adapters 1 sind damit nicht ausgeschlossen (s. 2). Ein derartiger Adapter 1 ist beispielsweise in einem additiven Fertigungsverfahren oder einem Spritzgussverfahren herstellbar.
Bei herkömmlichen automatisierten Pipettiervorrichtungen umfasst der Aufnahmebereich 6 der Pipette 3 typischerweise einen Konus oder Schaft, so dass der erste Endbereich 4 den Aufnahmebereich 6 kraftschlüssig umschließen kann. Der Aufnahmebereich 6 der Pipette 3 kann beispielsweise auch zur Aufnahme von Pipettenspitzen dienen. Optional kann der Adapter 1 auf dem Aufnahmebereich 6 mittels eines Dichtrings (nicht gezeigt) gesichert sein.
Der zweite Endbereich 5 ist in Abhängigkeit von der Form eines Kontaktbereichs 7 des Laborelements 2 derart ausgestaltet, dass der zweite Endbereich 5 mit dem Kontaktbereich 7 des Laborelement 2 kraftschlüssig mittels eines Unterdrucks, mittels Klemmen oder mittels Reibung verbindbar ist. Der Kontaktbereich 7 des Laborelements 2 kann dabei eine Erhöhung, eine Vertiefung oder eine ebene Fläche umfassen. Je nach vorhandenem Kontaktbereich 7 wird der Adapter 1 beispielsweise mittels An- oder Einpressen oder Kleben oder Klemmen oder mittels eines Unterdruckes oder eines Klettverschlusses (12) oder eines Magneten (11) mit dem Kontaktbereich 7 des Laborelements 2 verbunden.
In 2 ist eine Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Adapteranordnung 8 dargestellt. Das Laborelement 2, welches beispielsweise ein Pipettenspitzenbehälter, ein Deckel für eine Mikrotitrationsplatte oder eine Mikrotitrationsplatte sein kann, ist hier schematisch als Deep Well Block mit 4 x 5 quadratischen Vertiefungen dargestellt. In die mittlere Reihe der Vertiefungen sind zwei Adapter 1 eingebracht. Die Verbindung des Adapters 1 mit dem Kontaktbereich 7 des Laborelements 2 erfolgt mittels des zweiten Endbereichs 5 des Adapters 1, welcher in Abhängigkeit von der Form eines Kontaktbereichs 7 des Laborelements 2 derart ausgestaltet ist, dass der zweite Endbereich 5 mit dem Kontaktbereich 7 verbunden ist, in diesem Fall mittels Einpressens des Adapters 2 in den Kontaktbereich 7. Die Verbindung zwischen Adapter 1 und Laborelement 2 kann lösbar ausgestaltet sein oder der Adapter 1 kann ein Teil des Laborelements 2 sein. In 2 ist diese Verbindung lösbar ausgestaltet. Der Adapter 1 besitzt weiterhin einen hohlen Grundkörper und einen ersten Endbereich 4 zur Verbindung des Adapters 1 mit einer Pipette 3. Dabei ist ein Aufnahmebereich 6 der Pipette 3 derart in den ersten Endbereich 4 einführbar, dass der Aufnahmebereich 6 mit dem zweiten Endbereich 4 kraftschlüssig verbindbar ist. Die beiden dargestellten Adapter 1 zeigen beispielhaft, dass der Adapter 1 in vielen Formen ausgestaltet sein kann. Dabei muss die Form des ersten und zweiten Endbereichs 4,5 nicht zwingend der Form des Aufnahmebereichs 6 oder des Kontaktbereichs 7 folgen, solange der erste und der zweite Endbereich 4,5 den Aufnahmebereich 6 und den Kontaktbereich 7 an mindestens zwei Punkten so berühren, dass eine kraftschlüssige Verbindung erfolgt.
Eine erste Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Pipettenanordnung 9 ist in 3a mit zwei Adapteranordnungen 8 und zwei Pipetten 3 gezeigt. An den Pipetten 3 ist zudem ein Abwurfelement 10 befestigt, welches zum Abwerfen der aufgenommenen Adapter 1 und des damit verbundenen Laborelements 2 mittels Ausübung von Druck auf die Adapter 1 dient. Das Abwurfelement 10 kann beispielsweise eine Platte oder ein Ring sein und aus Metall oder Kunststoff gefertigt sein. In dieser Ausgestaltung der Pipettenanordnung 9 sind die beiden Adapter 1 mit einem Laborelement 2 und mit zwei Pipetten 3 verbunden. Damit sind andere Kombinationen der Anzahl der Adapter 1, der Laborelemente 2 und der Pipetten 3 nicht ausgeschlossen (s. auch 4a-c). In 3a sind die beiden Kontaktbereiche 7 des Laborelements 2 als ebene Flächen ausgestaltet, mit denen die beiden Adapter 1 beispielsweise mittels einer Klebung verbunden sind. Andere Ausgestaltungen sind wie bereits beschrieben ebenso möglich. Die Pipettenanordnung 9 ist neben einer Antriebseinheit (nicht gezeigt) zur Bewegung der Pipette 3 in allen drei Raumrichtungen zudem Teil des Systems zur Handhabung von Laborelementen 2.
Die Figuren 3b-e zeigen vier weitere Ausgestaltungen der Pipettenanordnung 9 und insbesondere die verschiedenen beispielhaften Optionen der Verbindung zwischen der Pipette 3 und dem Adapter 1 sowie zwischen dem Adapter 1 und dem Laborelement 2. In 3b ist eine Pipettenanordnung 9 gezeigt, bei welcher der Adapter 2 auf dem Kontaktbereich 7 aufgeklebt ist. Die Pipette 3 ist in den ersten Endbereich 4 des Adapters 1 formschlüssig eingeführt und erzeugt einen Unterdruck. In 3c wird der Adapter 1 mittels zweier Magneten 11 mit dem Laborelement 2 verbunden. In 3d weist der Adapter 2 im zweiten Endbereich 5 klemmenartig ausgestaltet, um mit einer Vertiefung des Laborelements 2 zu greifen. 3e zeigt schließlich die Option, den Adapter 1 mit dem Laborelement mittels eines Klettverschlusses 12 zu verbinden. Zudem ist der erste Endbereich 4 klemmenartig ausgestaltet und verbindet durch die Klemmung den Adapter 1 mit der Pipette 3.
In 4a-c sind weitere Ausgestaltungen der Pipettenanordnung 9 gezeigt. Beispielsweise kann das Laborelement 2 eine Vertiefung als Kontaktbereich 7 aufweisen (4a) und der Adapter (hier nicht gezeigt) in die Vertiefung eingebracht sein. Die Adapter 1 können auch als Teil des Laborelements 2 ausgestaltet sein (4b). Die Pipettenanordnung kann eine einzelne Pipette 3 (4a) oder mehrere Pipetten (4b) umfassen. 4c zeigt zudem zwei Adapter 1, die mit einer ebenen Fläche des Laborelements 2 verbunden ist.
Die Handhabung der Laborelemente 3 erfolgt dabei nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, welches ein beschriebenes System umfasst. Darin wird zunächst die Pipette 1 oberhalb des Adapters 1 des Laborelements 2 mittels der Antriebseinheit positioniert und anschließend abgesunken, bis die Pipette 3 in den Adapter 1 eindringt und kraftschlüssig mit dem Adapter 1 verbunden ist. Nach erfolgter Verbindung der Pipette 3 mit dem Adapter 1 wird die Pipette 3 mitsamt dem Adapter 1 und dem Laborelement 2 angehoben und mittels der Antriebseinheit an eine gewünschte Position bewegt. Zuletzt wird das Laborelement 2 von der Pipette 3 durch Ausübung von Druck vom Abwurfelement 10 auf den Adapter 1 abgeworfen. Der Vorgang des Abwerfens kann beispielsweise durch Anpassung der Abwurfhöhe und der Abwurfgeschwindigkeit reguliert werden.
Bezugszeichenliste

1: Adapter
2: Laborelement
3: Pipette
4: erster Endbereich
5: zweiter Endbereich
6: Aufnahmebereich
7: Kontaktbereich
8: Adapteranordnung
9: Pipettenanordnung
10: Abwurfelement
11: Magnet
12: Klettverschluss

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 102004057450 B4 [0009]
EP 2831596 B1 [0010]

Claims

Adapter (1) zur Aufnahme und zum Abwerfen eines Laborelements (2) mit einer Pipette (3), vorzugsweise mit einer automatisierten Pipettiervorrichtung, wobei der Adapter (1) zwischen dem Laborelement (2) und der Pipette (3) angeordnet ist, umfassend - einen hohlen Grundkörper, - einen ersten Endbereich (4), welcher zur Verbindung des Adapters (1) mit der Pipette (3) dient, wobei ein Aufnahmebereich (6) der Pipette (3) derart in den ersten Endbereich (4) einführbar ist, dass der Aufnahmebereich (6) mit dem ersten Endbereich (4) kraftschlüssig mittels eines Unterdruckes oder mittels Klemmen oder mittels Reibung verbindbar ist, und - einen zweiten Endbereich (5), welcher zur Verbindung des Adapters (1) mit dem Laborelement (2) dient, wobei der zweite Endbereich (5) in Abhängigkeit von der Form eines Kontaktbereichs (7) des Laborelements (2) derart ausgestaltet ist, dass der zweite Endbereich (5) mit dem Kontaktbereich (7) des Laborelements (2) kraftschlüssig verbindbar ist.
Adapter nach Anspruch 1, wobei der Adapter (1) in einem additiven Fertigungsverfahren oder einem Spritzgussverfahren herstellbar ist.
Adapter nach mindestens einem der Ansprüche 1-2, wobei der Adapter (1) mit dem Laborelement (2) mittels An- oder Einpressen oder Kleben oder Klemmen oder mittels eines Unterdruckes oder eines Klettverschlusses (12) oder eines Magneten (11) verbindbar ist.
Adapter nach mindestens einem der Ansprüche 1-3, wobei der Adapter (1) aus einem vollständig oder partiell elastischen oder viskoelastischen Material besteht.
Adapter nach mindestens einem der Ansprüche 1-4, wobei der Adapter (1) auf dem Aufnahmebereich (6) der Pipette (3) mittels eines Dichtrings gesichert ist.
Adapter nach mindestens einem der Ansprüche 1-5, wobei der erste und der zweite Endbereich (4,5) hohlzylindrisch ausgebildet sind.
Adapter nach mindestens einem der Ansprüche 1-6, wobei der Aufnahmebereich (6) der Pipette (3) einen Konus oder einen Schaft umfasst, wobei der Aufnahmebereich (6) zur Aufnahme einer Pipettenspitze oder zur Aufnahme des Adapters (1) dient.
Adapter nach mindestens einem der Ansprüche 1-7, wobei der Kontaktbereich (7) des Laborelements (2) bevorzugt eine Erhöhung oder eine Vertiefung oder eine ebene Fläche umfasst.
Adapteranordnung (8) zur Aufnahme und zum Abwerfen eines Laborelements (2) mit einer Pipette (3), vorzugsweise mit einer automatisierten Pipettiervorrichtung, wobei ein Adapter (1) zwischen dem Laborelement (2) und der Pipette (3) angeordnet ist, umfassend - mindestens einen Adapter (1) umfassend o einen hohlen Grundkörper, o einen ersten Endbereich (4), welcher zur Verbindung des Adapters (1) mit der Pipette (3) dient, wobei ein Aufnahmebereich (6) der Pipette (3) derart in den ersten Endbereich (4) einführbar ist, dass der Aufnahmebereich (6) mit dem ersten Endbereich (4) kraftschlüssig mittels eines Unterdruckes oder mittels Klemmen oder mittels Reibung verbindbar ist, und o einen zweiten Endbereich (5), welcher zur Verbindung des Adapters (1) mit dem Laborelement (2) dient, wobei der zweite Endbereich (5) in Abhängigkeit von der Form eines Kontaktbereichs (7) des Laborelements (2) derart ausgestaltet ist, dass der zweite Endbereich (5) mit dem Kontaktbereich (7) des Laborelement (2) verbunden ist, und - das Laborelement (2), welches mindestens einen Kontaktbereich (7) aufweist, mit welchem der mindestens eine Adapter (1) verbunden ist, wobei der mindestens eine Adapter (1) mit dem mindestens einen Kontaktbereich (7) entweder kraftschlüssig und lösbar oder fest verbunden ist.
Adapteranordnung nach Anspruch 9, wobei das Laborelement (2) insbesondere eine Mikrotiterplatte, ein Deckel für eine Mikrotiterplatte oder ein Pipettenspitzenbehälter ist.
Pipettenanordnung (9) zur Aufnahme und zum Abwerfen eines Laborelements (2) mit einer Pipette (3), wobei ein Adapter (1) zwischen dem Laborelement (2) und der Pipette (3) angeordnet ist, umfassend - mindestens eine Adapteranordnung (8) nach mindestens einem der Ansprüche 9-10, und - mindestens eine Pipette (3) mit einem Aufnahmebereich (6) zur kraftschlüssigen Verbindung mit einem ersten Endbereich (4) des Adapters (1) und einem Abwurfelement (10) zum Abwerfen des aufgenommenen Adapters (1) und des damit verbundenen Laborelements (2) mittels Ausübung von Druck auf den Adapter (1).
Pipettenanordnung nach Anspruch 11, wobei das Laborelement (2) an mindestens zwei Kontaktbereichen (7) mit mindestens zwei Pipetten (3) mittels mindestens zwei Adaptern (1) verbindbar ist.
Pipettenanordnung nach mindestens einem der Ansprüche 11-12, wobei das Abwurfelement (10) insbesondere eine Platte oder ein Ring ist, wobei das Abwurfelement (10) beispielsweise aus Metall oder Kunststoff gefertigt ist.
System zur Handhabung von Laborelementen, umfassend - eine Pipettenanordnung (9) zur Aufnahme eines Laborelements (2) nach mindestens einem der Ansprüche 11-13, - eine Antriebseinheit zur Bewegung der mindestens einen Pipette (3) in allen drei Raumrichtungen.
Verfahren zur Handhabung von Laborelementen (2), umfassend ein System nach Anspruch 14, wobei folgende Schritte vorgesehen sind - Positionierung der Pipette (3) oberhalb des Adapters (1) des Laborelements (2) mittels der Antriebseinheit, - Absenken der Pipette (3), bis die Pipette (3) in den Adapter (1) eindringt und kraftschlüssig mit dem Adapter (1) verbunden ist, - Anheben der Pipette (3) mitsamt des Adapters (1) und des Laborelements (2), - Bewegen der Pipette (3) mitsamt des Adapters (1) und des Laborelements (2) mittels der Antriebseinheit an eine gewünschte Position, und - Abwerfen des Laborelements (2) von der Pipette (3) durch Ausübung von Druck vom Abwurfelement (10) auf den Adapter (1).
Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Abwerfen des Laborelements (2) von der Pipette (3) durch Anpassung der Abwurfhöhe und der Abwurfgeschwindigkeit reguliert wird.