-
Die Erfindung betrifft eine Probenablageeinrichtung,
insbesondere für
einen Zellsortierer, gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
-
Aus
US
5 489 506 ist ein Zellsortierer bekannt, der es ermöglicht,
biologische Zellen in einem Trägerstrom
dielektrophoretisch zu trennen, wobei die zur Trennung verwendeten
dielektrophoretischen Effekte beispielsweise in Müller, T.
et al.: "A 3-D microelectrode
system for handling and caging single cells and particles", Biosensors & Bioelectronics
14 (1999) 247-256 beschrieben sind. Die zu sortierenden biologischen
Zellen werden hierbei entsprechend einem vorgegebenen Sortierkriterium
in eine von mehreren Ausgangsleitungen sortiert, wobei die Ausgangsleitungen
jeweils in einzelne Probenbehälter
münden.
Ein ähnlicher
Zellsortierer ist aus
DE
195 20 298 A1 bekannt.
-
Nachteilig an dieser bekannten Probenablageeinrichtung
ist die Tatsache, dass der Zellsortierer eine Vielzahl von Ausgangsleitungen
benötigt,
um die einzelnen Proben den verschiedenen Probenbehältern zuführen zu
können.
Hierfür
werden bei der bekannten Probenablageeinrichtung an den Ausgangsleitungen
jeweils individuelle Saugpumpen benötigt.
-
Weiterhin ist ein Zellsortierer bekannt,
der lediglich eine einzige Ausgangsleitung aufweist, wobei in dem
Zellsortierer biologische Zellen entsprechend einem vorgegebenen
Selektionskriterium ausselektiert werden können, so dass die ausselektierten
biologischen Zellen nicht in die Ausgangsleitung gelangen. Die Ausgangsleitung
des Zellsortierers ist hierbei über
einer als Probenablage dienenden Mikrotiterplatte beweg lich, so
dass die von dem Zellsortierer ausgegebenen Proben durch eine geeignete
Positionierung der Mündungsöffnung der
Ausgangsleitung des Zellsortierers in den gewünschten Probenbehälter verbracht
werden können.
-
Hierbei werden die Zellen an der
Ausgangsleitung in Flüssigkeitstropfen
vereinzelt, die in die Probenbehälter
der Probenablage gelenkt werden. Die damit verbundene Aerosolbildung
erschwert eine fehlerfreie Ablage der Proben und ist anfällig für Verunreinigungen
in die Proben hinein und aus der Probe heraus.
-
Nachteilig an dieser bekannten Probenablageeinrichtung
mit einer einstellbaren Positionierung der Ausgangsleitung des Zellsortierers
ist weiterhin die Tatsache, dass der Sortierprozess in dem Zellsortierer
durch die Bewegung der Ausgangsleitung gestört wird.
-
-
Ferner ist aus
US 6 400 453 81 eine Probenablageeinrichtung
bekannt, bei der eine Mikrotiterplatte unterhalb einer Probenzuführung verfahrbar ist,
damit die von der Probenzuführung
abgegebenen Proben in den gewünschten
Probenbehälter
der Mikrotiterplatte fallen. Eine Verwendung dieser bekannten Probenablageeinrichtung
mit einem Zellsortierer führt
jedoch ebenfalls zu einer Störung
des Zellsortierers.
-
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe
zugrunde, die vorstehend beschriebene bekannte Probenablageeinrichtung
für einen
Zellsortierer dahingehend zu verbessern, dass der Sortiervorgang
in dem Zellsortierer durch die Probenablage nicht ge stört wird
und nur gewünschte
Zellen aus der Ausgangsleitung des Zellsortierers in die Probenablage
gelangen.
-
Diese Aufgabe wird, ausgehend von
der vorstehend beschriebenen bekannten Probenablageeinrichtung gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1, durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs
1 gelöst.
-
Die Erfindung geht von der technischen
Erkenntnis aus, dass die Bewegung der Ausgangsleitung des Zellsortierers
bei der Positionierung über der
Mikrotiterplatte der Probenablageeinrichtung mit einer strömungstechnischen
Rückkopplung
in den Zellsortierer verbunden ist, wodurch die Sortiervorgänge in dem
Zellsortierer gestört
werden.
-
Die Erfindung umfasst deshalb die
allgemeine technische Lehre, die Ausgangsleitung des Zellsortierers
und damit die Probenzuführung
der Probenablageeinrichtung ortsfest anzuordnen, um die vorstehend
erwähnten
störenden
strömungstechnischen
Rückkopplungen
in den Zellsortierer zu vermeiden.
-
Die Zuordnung und individuelle Ablage
der einzelnen Proben in den verschiedenen Probenbehältern der
Probenablage erfolgt dagegen im Rahmen der Erfindung durch eine
geeignete Positionierung der Probenablage.
-
Der im Rahmen der Erfindung verwendete Begriff
einer Probenzuführung
ist allgemein zu verstehen und nicht auf einen Schlauch oder eine
Leitung beschränkt,
wie es bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung der Fall ist.
-
Darüber hinaus ist auch der im
Rahmen der Erfindung verwendete Begriff einer Probenablage allgemein
zu verstehen und nicht auf die im bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung verwendete Mikrotiterplatte beschränkt.
-
Vorzugsweise weist die Probenzuführung der
erfindungsgemäßen Probenablageeinrichtung
jedoch eine Leitung oder einen Schlauch auf, dessen Mündungsöffnung ortsfest über der
Probenablage fixiert ist. Die aus dem Schlauch bzw. der Leitung
austretenden Proben fliessen dabei aufgrund der Schwerkraft und
einer gegebenen Pumprate nach unten in Richtung der Probenablage
in einen der Probenbehälter,
wobei die Auswahl des gewünschten Probenbehälters durch
eine geeignete Positionierung der Probenablage erfolgt.
-
Besonders vorteilhaft ist es hierbei,
wenn der Schlauch durch ein Führungsteil
geführt
wird, um die Mündungsöffnung des
Schlauchs in Richtung auf die Probenablage auszurichten. Dies ist
sinnvoll, da der Schlauch ansonsten aufgrund seiner Eigenelastizität eine unerwünschte räumliche
Ausrichtung annehmen könnte,
so dass die aus dem Schlauch austretende Probe möglicherweise nicht in die Probenablage
gelangen würde.
Diese Führung
des Schlauchs durch das Führungsteil
ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn sich die Probenablage in
einem Raum (z.B. einem Inkubator) befindet, der möglichst
steril zu halten ist, da der Schlauch dann in den sterilen Raum
eingebracht werden kann, ohne dass in den sterilen Raum hineingegriffen
werden muss, was mit einer unerwünschten
Einbringung von Keimen verbunden wäre.
-
Die Führung des Schlauchs kann beispielsweise
durch eine in dem Führungsteil
angebrachte Nut erfolgen, in die der Schlauch einführbar ist,
um den Schlauchverlauf festzulegen und die Mündungsöffnung des Schlauchs auf die
Probenablage auszurichten.
-
Vorzugsweise weist die Nut hierbei
an den Nuträndern
Vorsprünge
auf, die den Schlauch im eingeführten
Zustand festklemmen und dadurch ein Herausrutschen des Schlauchs
während
des Betriebs der Probenablageeinrichtung verhindern.
-
Es ist jedoch alternativ auch möglich, dass der
Schlauch mit der zugehörigen
Nut ein Presspassung bildet, so dass der Schlauch in der Nut kraftschlüssig fixiert
wird.
-
Vorzugsweise ist das Führungsteil
für den Schlauch
autoklavierbar, um eine mehrfache Sterilisation zu ermöglichen.
Als Material zur Herstellung des Führungsteils eignet sich des halb
vorteilhaft PEEK, jedoch kann das Führungsteil grundsätzlich auch
aus anderen Materialien bestehen.
-
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist der Schlauch bzw. das Führungsteil mit dem Schlauch
lösbar über der
Probenablage fixiert. Diese lösbare
Montage des Führungsteils
bzw. des Schlauchs oberhalb der Probenablage ermöglicht vorteilhaft eine einfache
Montage sowie einen schnellen Schlauchwechsel, da der Schlauch außerhalb
der Probenablageeinrichtung in das Führungsteil eingeführt werden
kann.
-
Die lösbare Montage des Schlauchs
bzw. des Führungsteils
mit dem Schlauch kann beispielsweise mittels eines Haltemagneten
erfolgen, der den Schlauch bzw. das Führungsteil mit dem Schlauch lösbar über der
Probenablage fixiert. Eine Möglichkeit
hierzu besteht darin, dass der Haltemagnet an dem Führungsteil
angebracht ist, während
an der Probenablageeinrichtung ortsfest ein zugehöriges magnetisierbares
Halteelement oder ein weiterer Haltemagnet angeordnet ist. Vorzugsweise
ist jedoch an dem Führungsteil
ein magnetisierbares Halteelement angebracht, während der zugehörige Haltemagnet
ortsfest an der Probenablageeinrichtung montiert ist.
-
Vorzugsweise ist das magnetisierbare
Halteelement hierbei in das Führungsteil
eingegossen oder von dem Führungsteil
umspritzt, um eine Korrosion des magnetisierbaren Halteelements
zu verhindern. Dies ist sinnvoll, da magnetisierbare Stähle zumeist
eine unbefriedigende Korrosionsbeständigkeit aufweisen. Die korrosionsgeschützte Anordnung
des magnetisierbaren Halteelements in dem Führungsteil erweitert deshalb
den konstruktiven Gestaltungsspielraum bei der Auswahl des Werkstoffs
für das magnetisierbare
Halteelement.
-
Es wurde bereits vorstehend ausgeführt, dass
die Zuordnung der abzulegenden Proben zu den einzelnen Probenbehältern der
Probenablage durch eine geeignete Positionierung der Probenablage
erfolgt. Vorzugsweise ist deshalb ein Stellglied vorgesehen, um
die Probenablage entsprechend zu positionieren. Ein derartiges Stellglied
kann beispielsweise ein Elektromotor oder ein pneumatisches Stellglied
sein, jedoch ist die Erfindung hinsichtlich des technischen Prinzips
des Stellglieds zur Positionierung der Probenablage nicht auf die
vorstehend beschriebenen Typen von Stellgliedern beschränkt.
-
Vorzugsweise ermöglicht das Stellglied jedoch
eine Positionierung der Probenablage in mindestens zwei Raumrichtungen,
die vorzugsweise in einer waagerechten Ebene liegen.
-
Darüber hinaus ist es vorteilhaft,
wenn die Probenablage auch in Richtung auf die Probenzuführung bzw.
die Mündungsöffnung des
Zuführungsschlauchs
bewegt werden kann. Die Probenablage wird dann bei der Ablage der
Proben vorzugsweise so weit in Richtung auf die Probenzuführung bewegt, dass
die Probenzuführung
in die in der Probenablage befindliche Flüssigkeit eintaucht. Bei einem
Schlauch als Probenzuführung
wird die Probenablage also vorzugsweise so weit nach oben bewegt,
bis die Mündungsöffnung des
Schlauchs in die in dem Probenbehälter befindliche Flüssigkeit
eintaucht. Dieses Eintauchen der Probenzuführung bei der Ablage der Proben
ist vorteilhaft, da auf diese Weise eine Tropfenbildung mit einer
nachfolgenden Tropfenablösung verhindert
wird, wodurch die Kontaminationssicherheit der Probenablageeinrichtung
erhöht
und eventuelle Fehler minimiert werden. Die Probenablage ist also
vorzugsweise in drei Raumrichtungen positionierbar, wobei die Positionierung
in waagerechter Richtung der Auswahl eines Probenbehälters dient, während die
Positionierung in senkrechter Richtung die Probenzuführung in
die Probenablage eintauchen soll, um eine störende Tropfenbildung und -ablösung zu
verhindern.
-
Der störende Tropfenabriß an der
Probenzuführung
kann jedoch auch dadurch verhindert werden, dass der Abstand zwischen
der Probenzuführung
und der darunter befindlichen Probenablage kleiner als eine materialabhängige Tropfenabrißgröße ist.
In dieser Variante der Erfindung kann sich zwar an der Probenzuführung zunächst ein
Tropfen bilden, was jedoch unschädlich
ist, solange sich der Tropfen nicht von der Probenzuführung ablöst. Ab einer
bestimmten Größe des Tropfens
berührt
dieser jedoch die Probenablage oder taucht in die Probenablage ein,
was zu einer kontrollierten Abgabe des Tropfens ohne die störenden strömungsdynamischen
Effekte führt.
Die Tropfenabrißgröße hängt hierbei
von dem Probenmaterial und insbesondere von der Dichte und der Kohäsionskraft
des Probenmaterials ab, so dass der Abstand zwischen der Probenzuführung und
der Probenablage entsprechend eingestellt werden sollte.
-
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn
die gesamte Probenablage in einem Inkubator angeordnet ist, der
vorzugsweise eine Klimatisierungseinrichtung aufweist, um die Temperatur
und/oder die Luftfeuchtigkeit in dem Inkubator einzustellen. Dies
ist bei der Ablage von biologischen Proben vorteilhaft, die ein bestimmtes
klimatisches Milieu benötigen.
-
Vorzugsweise wird der Inkubator mit
vorgefilterter, steriler Luft mit leichtem Überdruck betrieben. Der Überdruck
verhindert hierbei wie bei einer Reinraumbelüftung ein Eindringen von Keimen
von außen.
-
Darüber hinaus besteht auch die
Möglichkeit einer
CO2-Begasung
des Inkubators und einer Einstellung der Luftfeuch tigkeit, um Flüssigkeitsverdunstungen
aus den Probenbehälter
heraus zu vermeiden.
-
Zur Überwachung der Probenablage
kann in dem Inkubator ein Sichtfenster angeordnet sein, wobei das
Sichtfenster beispielsweise in Form einer Klappe geöffnet werden
kann, um nötigenfalls
einen manuellen Zugriff zu erlauben.
-
Die Probenablage (z.B. eine Mikrotiterplatte) ist
vorzugsweise lösbar
in der erfindungsgemäßen Probenablageeinrichtung
angeordnet, um eine Auswechslung der Probenablage zu ermöglichen.
Beispielsweise kann die Probenablage manuell oder von einem Roboter
in die Probenablageeinrichtung eingeführt werden. Bei einer Mikrotiterplatte
als Probenablage sollte der Deckel der Mikrotiterplatte erst nach dem
Einführen
in die Probenablageeinrichtung bzw. den Inkubator geöffnet werden,
um eine Kontamination zu vermeiden. Weiterhin ist es bei einer Mikrotiterplatte
als Probenablage vorteilhaft, wenn diese durch seitlich angebrachte
Metallkugeln oder federnde Kugeldruckstücke geführt wird.
-
Ferner ist zu erwähnen, dass der im Rahmen der
Erfindung verwendete Begriff einer Probe allgemein zu verstehen
ist und nicht auf biologische Zellen beschränkt ist, die von einem Zellsortierer
sortiert werden.
-
Vorteilhaft an der erfindungsgemäßen Probenablageeinrichtung
ist die Möglichkeit
eines kontaminationsarmen Arbeitens. Die Bauform und Ausführung der
Probenablageeinrichtung ist raumoptimiert für die Verminderung sowohl des
Eintrags von Verunreinigungen (z.B. Keime) in die Probe, als auch
für die
Verminderung der Übertragung
von Stoffen (z.B. Krankheitserregern) über die Luft aus der Probe. Weiterhin
ist die erfindungsgemäße Probenablageeinrichtung
optimiert auf eine schnelle, schonende und fehlerfreie Ablage von
Partikeln (z.B. biologische Zellen) in die Probenablage oder ein
sonstiges Aufnahmegefäß.
-
Schließlich umfasst die Erfindung
auch einen Zellsortierer, einen Partikelmanipulator und ein Fluidiksystem
mit einer erfindungsgemäßen Probenablageeinrichtung,
wie sie vorstehend beschrieben wurde.
-
Andere vorteilhafte Weiterbildungen
der Erfindung sind in dem Unteransprüchen gekennzeichnet oder werden
nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der
Erfindung anhand der Figuren näher
erläutert.
Es zeigen:
-
1 ein
Fluidikschaubild eines erfindungsgemäßen Zellsortierers ohne die
erfindungsgemäße Probenablageeinrichtung,
-
2 eine
perspektivische Darstellung des Zellsortierers aus 1 mit der erfindungsgemäßen Probenablageeinrichtung,
-
3 eine
Frontansicht des Zellsortierers aus 2 im
Bereich der Probenablageeinrichtung sowie
-
4 eine
Perspektivansicht der Mechanik der Probenablageeinrichtung aus 3.
-
Die schematische Darstellung in 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Zellsortierer,
der mittels eines mikrofluidischen Sortierchips 1 biologische
Zellen dielektrophoretisch sortiert, wobei der Sortierchip 1 schwingungsgedämpft gelagert
ist.
-
Die Techniken der dielektrophoretischen
Beeinflussung von biologischen Zellen sind beispielsweise in Müller, T.
et al.: "A 3-D microelectrode
system for handling and caging single cells and particles", Biosensors & Bioelectronics
14 (1999) 247-256 beschrieben, so dass im folgenden auf eine detaillierte
Beschreibung der dielektrophoretischen Prozesse in dem Sortierchip 1 verzichtet
wird und diesbezüglich
auf die vorstehende Veröffentlichung
verwiesen wird.
-
Der Sortierchip
1 weist
zur fluidischen Kontaktierung mehrere Anschlüsse
2-6 auf, wobei
die fluidische Kontaktierung der Anschlüsse
2-6 in
DE 102 13 272 A1 beschrieben
ist, deren Inhalt der vorliegenden Beschreibung zuzurechnen ist.
-
Der Anschluss 2 des Sortierchips 1 dient
zur Aufnahme eines Trägerstroms
mit den zu sortierenden biologischen Zellen, während der Anschluss 3 des
Sortierchips 1 zur Abführung
der ausselektierten biologischen Zellen dient, die auf dem Sortierchip 1 nicht
weiter untersucht werden. Die ausselektierten biologischen Zellen
können
von einer Saugspritze 7 aufgefangen werden, die an den
Anschluss 3 des Sortierchips 1 angeschlossen werden
kann. Der Ausgang 5 des Sortierchips 1 dient dagegen
zur Abführung
der interessierenden biologischen Zellen, die anschließend weiter
verarbeitet oder untersucht werden können.
-
Ferner dienen die Anschlüsse
4 und
6 des Sortierchips
1 zur
Zuführung
eines sogenannten Hüllstroms,
der die Aufgabe hat, die selektierten biologischen Zellen zu dem
Anschluss
5 des Sortierchips
1 zu führen. Hinsichtlich
der Funktionsweise des Hüllstroms
wird auf die deutsche Patentanmeldung
DE 100 05 735 verwiesen, so dass
im folgenden auf eine detaillierte Beschreibung der Funktionsweise
des Hüllstroms
verzichtet werden kann.
-
Die Anschlüsse 4 und 6 des
Sortierchips sind über
zwei Hüllstromleitungen 8, 9,
ein Y-Stück 10 und ein
Vier-Wege-Ventil 11 mit einem Druckbehälter 12 verbunden,
in dem sich ein Kultivierungsmedium für den Hüllstrom befindet.
-
Der Druckbehälter 12 wird über eine
Druckluftleitung 13 unter Überdruck gesetzt, so dass das
in dem Druckbehälter 12 befindliche
Kultivierungsmedium bei einer entsprechenden Stellung des Vier-Wege-Ventils 11 über das
Y-Stück 10 und
die Hüllstromleitungen 8, 9 zu
den Anschlüssen 4, 6 des
Sortierchips 1 strömt.
-
Der Anschluss 2 des Sortierchips 1 ist
dagegen über
eine Trägerstromleitung 14 mit
einem Partikelinjektor 15 verbunden.
-
Stromaufwärts ist der Partikelinjektor 15 über ein
T-Stück 16 mit
einer Trägerstromspritze 17 verbunden,
die maschinell angetrieben wird und einen vorgegebenen Flüssigkeitsstrom
eines Trägerstroms injiziert.
-
Darüber hinaus ist das T-Stück 16 stromaufwärts über ein
weiteres Vier-Wege-Ventil 18 und eine Hüllstromleitung 19 mit
einem Drei-Wege-Ventil 20 verbunden. Das Drei-Wege-Ventil 20 ermöglicht eine Spülung der
Hüllstromleitungen 8, 9 sowie
der Trägerstromleitung 14 vor
dem eigentlichen Betrieb.
-
Hierzu ist das Drei-Wege-Ventil 20 stromaufwärts über eine
Peristaltikpumpe 21 mit drei Drei-Wege-Ventilen 22.1-22.3 verbunden,
an die jeweils ein Spritzenreservoir 23.1-23.3 angeschlossen
ist. Die Spritzenreservoire 23.1-23.3 dienen hierbei zur
Zuführung
eines Füllstroms
zum Spülen
des gesamten Fluidiksystems vor dem eigentlichen Betrieb, wobei das
Spritzenreservoir 23.1 70% Ethanol enthält, während das Spritzenreservoir 23.2 als
Füllstromsubstanz
Aqua destillata enthält.
Das Spritzenreservoir 23.3 enthält schließlich eine Manipulationsflüssigkeit, wie
beispielsweise eine Pufferlösung
als Füllstromsubstanz.
-
Ferner weist der Zellsortierer einen
Auffangbehälter 27 für überschüssigen Hüllstrom
sowie einen Auffangbehälter 28 für überschüssigen Füllstrom auf.
-
Im folgenden wird zunächst der
Spülvorgang beschrieben,
der vor dem eigentlichen Betrieb des Zellsortierers durchgeführt wird,
um die Hüllstromleitung 8, 9,
die Trägerstromleitung 14 und
das restliche Fluidiksystem des Zellsortierers von Luftblasen und Verunreinigungen
zu befreien.
-
Hierzu wird zunächst das Drei-Wege-Ventil 22.1 geöffnet und
Ethanol von dem Spritzenreservoir 23.1 als Füllstrom
eingespritzt, wobei das Ethanol von der Peristaltikpumpe 21 zunächst zu
dem Drei-Wege-Ventil 20 gefördert wird. Während des Spülvorgangs
ist das Drei-Wege-Ventil 20 so eingestellt, das ein Teil
des von der Peristaltikpumpe 21 geförderten Füllstroms über die Füllstromleitung 19 weiter
geleitet wird, während
der restliche Teil des von der Peristaltikpumpe 21 geförderten
Füllstroms zu
dem Vier-Wege-Ventil 11 gelangt. Die beiden Vier-Wege-Ventile 11, 18 sind
wiederum so eingestellt, dass der Füllstrom durch die Hüllstromleitungen 8, 9 und
die Trägerstromleitung 14 durchgeleitet wird.
Weiterhin fliesst Kultivierungsmedium aus dem Druckbehälter 12 in
den Auffangbehälter 27,
um die Leitungen kurz zu fluten.
-
Nach der vorstehend beschriebenen
Spülung
des Zellsortierers mit Ethanol erfolgt in der gleichen Weise eine
Spülung
mit Aqua destillata bzw. einer Manipulationsflüssigkeit, wie beispielsweise
einer Pufferlösung,
wobei jeweils die Drei-Wege-Ventile
bzw. 22.2 bzw. 22.3 geöffnet werden.
-
Bei dem vorstehend beschriebenen
Spülvorgang
kann überschüssiger Füllstrom
von dem Vier-Wege-Ventil 18 in den Auffangbehälter 28 abgeleitet
werden.
-
Nach dem Spülvorgang werden die Drei-Wege-Ventile 22.1-22.3 geschlossen
und die Peristaltikpumpe 21 abgeschaltet.
-
Zur Einleitung des Sortierbetriebs
wird das Vier-Wege-Ventil 11 so eingestellt, dass der Druckbehälter 12,
mit dem Y-Stück 10 verbunden
wird, so dass die in dem Druckbehälter 12 befindliche
Manipulationsflüssigkeit
(z.B. ein Kultivierungsmedium) aufgrund des in dem Druckbehälter 12 herrschenden Überdrucks
in die Hüllstromleitungen 8, 9 gedrückt wird.
-
Weiterhin wird während des Sortierbetriebs das
Vier-Wege-Ventil 18 so
eingestellt, dass keine Strömungsverbindung
zwischen dem T-Stück 16 und dem
Vier-Wege-Ventil 18 besteht.
-
Der von der Trägerstromspritze 17 eingespritzte
Trägerstrom
fließt
dann über
das T-Stück 16 in
den Partikelinjektor 15, wobei durch eine weitere Injektionsspritze 29 biologische
Zellen in den Trägerstrom
eingespritzt werden. Anschließend
fließt
der Trägerstrom
mit den injizierten biologischen Zellen von dem Partikelinjektor 15 über die
Trägerstromleitung 14 zu
dem Anschluss 2 des Sortierchips.
-
Weiterhin ist zu erwähnen, dass
an dem Partikelinjektor 15 ein Temperatursensor 30 angebracht ist,
um die Temperatur T des Partikelinjektors 15 zu messen.
-
Darüber hinaus befindet sich an
dem Partikelinjektor 15 ein Temperierelement 31 in
Form eines Peltier-Elements, um den Partikelinjektor 15 beheizen
oder abkühlen
zu können.
-
Die Heiz- bzw. Kühlenergie Q wird hierbei von
einem Temperaturregler 32 vorgegeben, der eingangsseitig
mit dem Temperatursensor 30 verbunden ist und die Temperatur
T des Partikelinjektors 15 auf einen vorgegebenen Sollwert
einregelt.
-
Im folgenden wird nun die in 2 dargestellte Perspektivansicht
des in 1 gezeigten Zellsortierers
beschrieben.
-
Der Zellsortierer ist in einem aus
Kunststoff bestehenden Gehäuse 33 untergebracht,
wobei das Gehäuse 33 eine
durchsichtige Abdeckung aufweist, um eine Sichtkontrolle des Betriebs
des Zellsortierers zu ermöglichen.
-
In dem Gehäuse 33 befindet sich
ein Aufbau mit einer sogenannten Docking-Station 34, in
die die wesentlichen Fluidik-Bestandteile
sowie die elektrischen Zuleitungen des Zellsortierers auf einer
Hauptplatte eingeschoben werden können. Die Docking-Station 34 des
Zellsortierers ermöglicht
also vorteilhaft ein schnelles und einfaches Auswechseln der wesentlichen
Komponenten des Zellsortierers.
-
Der Aufbau des Zellsortierers trägt weiterhin den
Sortierchip 1, wobei oberhalb des Sortierchips 1 eine
Durchleuchtungseinrichtung 35 angeordnet ist, um den durch
den Sortierchip 1 fließenden
Trägerstrom
mit den darin suspendierten Partikeln zu durchleuchten.
-
In der Zeichnung rechts neben dem
Sortierchip 1 ist eine Probenablageeinrichtung angeordnet,
die als Probenablage eine Mikrotiterplatte 36 aufweist.
-
Die Probenablageeinrichtung mit der
Mikrotiterplatte 36 ist hierbei in einem Inkubator 37 angeordnet,
wobei der Inkuba tor 37 eine Klimatisierungseinrichtung
aufweist, um die Temperatur, die Luftfeuchtigkeit und/oder die CO2-Begasung in dem Inkubator 37 zu
regeln. Die Klimatisierung in dem Inkubator 37 ist wichtig,
damit die in der Mikrotiterplatte 36 abgelegten biologischen
Proben auch bei einer vorübergehenden
Zwischenlagerung in der Mikrotiterplatte 36 unbeschädigt steril
bleiben. Darüber
hinaus erzeugt die Klimatisierungseinrichtung einen leichten Überdruck
in dem Inkubator 37, damit keine Partikel von außen in den
Inkubator 37 eindringen, da dies zu einer Kontamination
führen
könnte.
Ferner filtert die Klimatisierungseinrichtung die Luft, die in den
Inkubator 37 eindringt und verhindert dadurch ebenfalls eine
Kontamination der Proben.
-
An seiner Frontseite weist der Inkubator 37 eine
Klappe aus durchsichtigem Kunststoff auf, die ein Sichtfenster bildet,
was eine Sichtkontrolle der Probenablageeinrichtung ermöglicht.
-
Darüber hinaus ist in dem Inkubator 37 eine kleine
Kamera angebracht, um die Ablage der Proben und insbesondere das
Eintauchen eines Schlauchs 38 in die Probenbehälter der
Mikrotiterplatte 36 überwachen
zu können,
wobei die Kamera zur Vereinfachung nicht dargestellt ist. Vorzugsweise kann
eine zusätzliche
LED-Beleuchtung vorgesehen sein.
-
Der Schlauch 38 besteht
hierbei aus Teflon, jedoch kann der Schlauch 38 alternativ
auch aus PE-Kapillaren, anderen Kunststoffen oder Glas bestehen.
-
Im folgenden wird nun unter Bezugnahme auf
die 3 und 4 der Aufbau der erfindungsgemäßen Probenablageeinrichtung
beschrieben.
-
An den Anschluss
5 des Sortierchips
1 ist
der Schlauch
38 angeschlossen, wobei die fluidische Kontaktierung
des Sortierchips
1 durch den Schlauch
38 in
DE 102 13 272 A1 beschrieben
ist, deren Inhalt der vorliegenden Beschreibung zuzurechnen ist,
so dass im vorliegenden auf eine detaillierte Beschreibung der fluidischen
Kontaktierung des Sortierchips
1 durch den Schlauch
38 verzichtet
werden kann.
-
Der Schlauch 38 ist durch
eine seitliche, abgedichtete Öffnung
in dem Inkubator 37 in das Innere des Inkubators 37 hineingeführt, wobei
die Mündungsöffnung des
Schlauchs 38 oberhalb der Mikrotiterplatte 36 angeordnet
und in Richtung auf die Mikrotiterplatte 36 ausgerichtet
ist. Durch die Abdichtung der seitlichen Öffnung und den leichten Überdruck
in dem Inkubator 37 bleibt die Sterilität hierbei erhalten. Die Ausrichtung
des Schlauchs 38 wird durch ein Führungsteil 39 erreicht,
das seitlich eine Nut aufweist, in die der Schlauch 38 eingepresst
ist, so dass der Nutverlauf die Ausrichtung des Schlauchs 38 oberhalb
der Mikrotiterplatte 36 bestimmt. An den Nutflanken der
Nut in dem Führungsteil 39 sind
hierbei einstückig
Vorsprünge
angeformt, die ein Herausrutschen des Schlauchs 38 aus
der Nut des Führungsteils 39 verhindern.
-
Weiterhin ist zu erwähnen, dass
das Ende des Schlauchs 38 in dem Führungsteil 39 innerhalb der
Probenablageeinrichtung ortsfest angebracht ist. Dies bietet den
Vorteil, dass keine störenden
strömungstechnischen
Rückkopplungen über den Schlauch 38 in
den Sortierchip 1 auftreten, so dass die Sortiervorgänge in dem
Sortierchip 1 ungestört ablaufen
können.
-
Die ortsfeste Anbringung des Führungsteils 39 in
dem Schlauch 38 erfolgt durch einen Haltemagneten 40,
der an der Innenwand des Inkubators 37 befestigt ist.
-
Der Haltemagnet 40 wirkt
mit einem Halteelement zusammen, das aus einem magnetisierbaren Material
besteht und in das Führungsteil 39 eingearbeitet
ist.
-
Die Befestigung des Führungsteils 39 mit dem
Schlauch 38 an dem Haltemagneten 40 ermöglicht vorteilhaft
eine einfache, keimarme Montage.
-
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht
das Führungsteil 39 aus
PEEK und ist damit autoklavierbar, so dass eine Sterilisation des
Führungsteils 39 möglich ist.
-
Über
den Schlauch 38 können
die von dem Zellsortierer abgegebenen Proben in die verschiedenen
Probenbehälter
der Mikrotiterplatte 36 eingebracht werden. Die Auswahl
des gewünschten
Probenbehälters
der Mikrotiterplatte 36 erfolgt hierbei durch eine geeignete
Positionierung der Mikrotiterplatte 36 relativ zu der Mündungsöffnung des Schlauchs 38,
wozu die in 4 dargestellte
Mechanik dient.
-
Darüber hinaus können nicht
gewünschte Zellen
oder Spülflüssigkeit
in einen Auffangbehälter befördert werden,
der sich direkt neben der Mikrotiterplatte 36 befindet.
-
So ist die Mikrotiterplatte 36 in
eine Aufnahme 41 eingelegt, wobei die Aufnahme 41 durch
drei Elektromotoren 42-44 in x-, y- und z-Richtung positionierbar
ist.
-
Darüber hinaus kann die Aufnahme 41 durch Lösen einer
Knaufschraube 45 aus der Probenablageeinrichtung entnommen
werden.
-
Weiterhin ist zu erwähnen, dass
die Aufnahme 41 neben der Mikrotiterplatte 36 einen
entnehmbaren Auffangbehälter 46 ("Waste Container") aufweist, in den
Proben verbracht werden kön nen,
die nicht weiter interessieren und deshalb nicht in der Mikrotiterplatte 36 abgelegt
werden sollen.
-
Der Auffangbehälter 46 besteht aus
einem autoklavierbaren Material und weist an seiner Oberseite einen
abnehmbaren Deckel auf.
-
Darüber hinaus befinden sich an
der Oberseite des Auffangbehälters 46 muldenförmige Ausformungen 47, 48,
um bei der Ablage von Proben in den Auffangbehälter 46 einen störenden Tropfenabriß zu verhindern,
wie nachfolgend beschrieben wird.
-
Hierzu wird die Aufnahme 41 so
positioniert, dass sich die Mündungsöffnung des
Schlauchs 38 über
einer der beiden Ausformungen 47, 48 befindet.
-
Anschließend wird die Aufnahme 41 nach oben
in Richtung auf die Mündungsöffnung des Schlauchs 38 gefahren,
bis der Schlauch 38 auf die Ausformung 47 bzw. 48 tupft,
wobei sich die in dem Schlauch 38 befindliche Probe ablöst und in
den Auffangbehälter 46 gelangt.
Hierbei erfolgt jedoch kein Tropfenabriß, so dass auch keine störenden strömungsdynamischen
Effekte auftreten.
-
Darüber hinaus weist der Schlauch 38 eine angeschrägte Spitze
und eine hydrophile Beschichtung auf, um den störenden Tropfenabriß bei der
Probenablage zu verhindern.