DE4321062A1 - Verfahren und Einrichtung zum Behandeln von biologischen Objekten, die sich in einer Flüssigkeit befinden - Google Patents
Verfahren und Einrichtung zum Behandeln von biologischen Objekten, die sich in einer Flüssigkeit befindenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung geht aus von einem Verfahren mit
den im Oberbegriff des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmalen
und betrifft außerdem Einrichtungen zu dessen Durchführung.
Die Erfindung betrifft insbesondere Verfahren und Einrich
tungen zum Behandeln von kleineren Objekten, die sich in
einem Flüssigkeitsvolumen befinden, durch Inkubieren, Ablösen,
Mischen, Perfundieren (Behandeln durch einen über die Objek
te geleiteten Flüssigkeitsstrom), Verdünnen, Vereinzeln
und/oder Entnehmen. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet ist die
Behandlung von biologischen Objekten, wie Zellen, die Er
findung soll daher im folgenden anhand dieses Anwendungs
gebietes erläutert werden, obwohl sie nicht auf die Be
handlung von biologischen Objekten beschränkt ist.
Es sind Mehrfachpipetten zum gleichzeitigen Einführen
dosierter Substanzmengen in eine entsprechende Anzahl von
Behälter bekannt. Solche Mehrfachpipetten sind jedoch für
eine gezielte Behandlung von Objekten, wie Zellen, Zell
verbänden, Gewebe u. dgl. weder bestimmt noch geeignet.
Es ist ferner bekannt, substratverankerte (adhärente) Zellen,
die unter Zellkulturbedingungen an einem Substrat, wie einem
Zellkulturgefäß, fest haften (z. B. Monolayerkulturen von
Epithelzellen oder Fibroblasten) oder lose auf einem Substrat
aufliegende Zellen (z. B. Suspensionskulturen hämopoetischer
Zellen oder Hybridomzellen) oder aus Zellen aus Zellverbän
den, Geweben, Gewebeschnitten, Slice-Präparaten und anderen
Untersuchungsobjekten durch eine spezielle Behandlung, z. B.
durch gezieltes Spülen eines definierten Ausschnittes einer
Monolayerkultur oder eines Zellenklones in einer Petrischale
nach einer Enzymbehandlung herauszulösen. Bei vielen Separa
tionsverfahren dieser Art ist ein gezieltes mechanisches
Ablösen von haftenden und/oder zusammenhängenden Zellen oder
Zellklonen mit bestimmter Lokalisation bzw. bestimmten Merk
malen aus Geweben oder von Kulturunterlagen, eine gezielte
Separation von Zellen oder Zellklonen mit bestimmten Eigen
schaften und das Überführen in ein anderes Zellkulturgefäß
unter definierten, z. B. sterilen Bedingungen erforderlich,
wobei gewährleistet sein muß, daß die isolierten Zellen oder
Zellklone weiter unter Gewebekulturbedingungen am Leben
erhalten werden.
Üblicherweise erfolgt die Isolation bestimmter Zellen aus
Geweben oder von einem Substrat durch Behandlung des
gesamten Gewebes oder der gesamten Kultureinheit mit Enzymen
(z. B. Trypsin). Nach entsprechender Einwirkzeit lassen sich
die ausgewählten Zellen, die beispielsweise einen bestimmten
Gewebetyp oder dem Zellklon angehören, durch gezieltes
lokales Spülen in einem Flüssigkeitsstrom mit einer Pipette,
z. B. einer Pasteurpipette oder einer Festvolumen-Mikroliter
pipette von der Oberfläche der Kulturunterlage oder des
Gewebes aufnehmen und in ein anderes Kulturgefäß überführen.
Dieser Stand der Technik ist aus mehreren Gründen
unbefriedigend:
- 1. Das Ablösen der Zellen durch wiederholtes Spülen bestimmter Abschnitte einer Kultur oder eines Gewebes mit einer Perfusionspipette hat in der Regel eine Dispersion der Zellen über einen größeren Bereich der Kultur oder des Gewebes zur Folge, so daß eine vollständige Aufnahme des gesamten interessierenden Zellmaterials wegen des Verstreuens und der ungenügenden Lokalisierbarkeit des perfundierten Material schwierig.
- 2. Eine Enzymbehandlung einer Zellkultur oder Gewebeeinheit in ihrer Gesamtheit ist oft nicht erwünscht.
- 3. Eine genaue Lokalisation von gewünschten Gewebe abschnitten ist nach einer generellen Enzymbehandlung schwierig, zeitaufwendig und bei manueller Führung der Pipetten ungenau.
- 4. Eine Kontamination der entnommenen Zellen oder Zellklone durch andere, in der Kulturschale befindliche Zelltypen kann nicht ausgeschlossen werden.
- 5. Während der Isolationsprozedur besteht die Gefahr einer Zellschädigung durch Eintrocknen der Zellen oder zu lange Exposition mit der Enzymlösung, da die Enzymbehandlung in der Regel in sehr kleinen Flüssigkeitsvolumina durch geführt wird und eine mehrfache Entnahme von Zellen oder Zellklonen aus der enzymbehandelten Gewebekultur erforder lich ist, um mehrere unterschiedliche Einzelkulturen aus einer Kultur mit verschiedenen Zellklonen anzulegen.
Zur Verringerung dieser Schwierigkeiten sind verschiedene
Maßnahmen bekannt:
- a) Spezielle Gewebekulturschalen, bei denen nichthaftende Klone in einzelnen Näpfchen wachsen.
- b) Die Anwendung eines sogenannten Klonierungsringes, der auf das Kultursubstrat aufgeklebt wird und ein bestimmtes Areal lokal abgrenzt. Dadurch wird, wenn auch sehr einge schränkt, eine lokale Behandlung, z. B. Enzymbehandlung, der durch einen solchen Ring abgegrenzten Zellen möglich.
Diese Maßnahmen führen jedoch noch nicht zu voll befriedi
genden Ergebnissen: Mit den erwähnten bekannten speziellen
Gewebekulturschalen können nur Klone nichtadhärenter Zellen
separiert werden, der Erfolg dieser Maßnahme hängt außerdem
von der Zelldichte bei der Einsaat der Zellen ab und ist
dadurch eingeschränkt, daß nicht alle Zellarten bei geringer
Zelldichte wachsen. Auch durch den Einsatz eines Klonierungs
ringes können die obengenannten Probleme nur teilweise
überwunden werden. Die Plazierung eines Klonierungsringes
ist mühsam und hinterläßt Spuren des erforderlichen Haft
mittels, z. B. eines Silikonklebers, auf dem Substrat (z. B.
einer Zellkulturplatte) oder dem Gewebe, was bei weiterer
Langzeitkultivierung störend ist. Da das durch einen
Klonierungsring umschlossene Volumen offen ist und mit dem
Rest der Kultur in Verbindung steht, kann eine Kontamination
der entnommenen Zellen oder Klone durch Zellen aus dem Rest
der Kultur nicht ausgeschlossen werden. Auch ist eine genaue
Abgrenzung von Klonen oder Zellgruppen wegen der gewöhnlich
mit einer Pipette durchgeführten manuellen Positionierung
des Ringes auf der Kulturoberfläche nur schwer möglich.
Der vorliegenden Erfindung liegt, ausgehend von dem oben
geschilderten Stand der Technik, die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart
weiterzubilden, daß eine einfache und exakt lokalisierbare
Behandlung von Objekten in einer Flüssigkeit durchgeführt
werden kann, insbesondere (jedoch nicht ausschließlich) ein
lokales Spülen, Inkubieren, Ablösen, Mischen, Perfundieren,
Verdünnen, Vereinzeln und/oder Entnehmen von kleinen
(Größenordnung Millimeter und daraunter), insbesondere
biologischen Objekten, die sich in einem Flüssigkeitsvolumen
befinden.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß dem Ober
begriff des Anspruchs 1 mit den kennzeichnenden Merkmalen
des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 2 gelöst.
Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der er
findungsgemäßen Verfahren und vorteilhafte Einrichtungen zu
dessen Durchführung sind Gegenstand weiterer Ansprüche.
Die vorliegenden Verfahren und die vorliegenden Einrich
tungen ermöglichen es, Objekte, wie Zellen und dergleichen,
die an einem Substrat haften oder auf einem Substrat auf
liegen oder in einer Flüssigkeit suspendiert sind, unter
visueller Kontrolle aus einem Behälter, wie einem Kultur
gefäß, abzutrennen. Eine Verunreinigung der separierten
Zellen oder Zellklone durch andere Zelltypen, die Schädigung
anderer Zellen der Kultureinheit durch die Behandlung und/
oder ein Austrocknen der Kulturen während der Behandlung
werden vermieden. Die Erfindung ermöglicht eine lokale und
separate Perfusion und Behandlung von bestimmten Abschnitten
einer zu behandelnden Struktur, wie eines Gewebes an einer
Zellkultur, zur Lösung diagnostischer zellbiologischer und
gentechnischer Fragestellungen, eine Färbung, Gen-Trans
ferierung, in situ Hybridisierung, ohne das Weiterbestehen
der Kultur zu gefährden. Das Untersuchungsobjekt kann aus
einem Substrat abgelöst, aus einer Kultureinheit oder einem
Gewebe entnommen werden und in definierten Behältern zur
weiteren Bearbeitung separiert werden.
Die Behandlung kann lokalisiert durchgeführt werden, wobei
der nichtbehandelte Bereich des betreffenden Flüssigkeits
volumens im wesentlichen unbeeinflußt bleibt. Inkubations
lösungen können rasch ausgetauscht werden, eine Verun
reinigung des Bades, in dem die Behandlung des Untersuchungs
objektes erfolgt und aus dem das Objekt entnommen werden
kann, wird vermieden.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert, dabei werden
noch weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung zur Sprache
kommen. Es zeigen:
Fig. 1 eine stark vereinfachte Schnittansicht einer ersten
Ausführungsform einer Einrichtung gemäß der Erfindung;
Fig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht eines Teiles einer
gegenüber Fig. 1 etwas abgewandelten Ausführungsform
der Erfindung;
Fig. 3 eine stark vereinfachte Schnittansicht einer weiteren
Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 4 bis Fig. 6 vereinfachte isometrische Darstellungen
eines wesentlichen Teiles weiterer Ausführungsformen
der Erfindung;
Fig. 7 eine Abwandlung der Ausführungsform gemäß Fig. 6;
Fig. 8 bis 10 stark vereinfachte, isometrische Darstellungen
eines wesentlichen Teiles wieder anderer Ausführungs
formen der Erfindung,
Fig. 11 eine etwas vergrößerte Darstellung der in Fig. 1
dargestellten Ausführungsform von unten,
Fig. 12 eine vereinfachte perspektivische Ansicht einer
weiteren Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 13 und 14 Axialschnitte von Pipettenspitzenteilen
gemäß weiterer Ausführungsformen der Erfindung,
Fig. 15A und Fig. 15B Axialschnitte eines Pipettenspitzen
teiles gemäß wieder einer anderen Ausführungsform
der Erfindung in zwei verschiedenen Betriebs
zuständen.
Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung wird wie bekannt ein
Strom von Flüssigkeit über Material oder Objekte, die zu
behandeln sind und sich gewöhnlich in einem Flüssigkeitsbad
befinden, geleitet ("Perfusion"). Gemäß der Erfindung wird
der Einwirkungsbereich des gewöhnlich gerichteten, strahl
artigen Flüssigkeitsstromes innerhalb des Flüssigkeits
volumens begrenzt. Dies kann einerseits geometrisch erfolgen,
indem an der Mündung eines Pipettenspitzenteiles ein ring-
oder kammerartiges Bauteil angeordnet wird, das einen Teil
volumen des Flüssigkeitsbades von diesem abgrenzt. Das
Teilvolumen kann vollständig oder auch nur teilweise, ins
besondere in seitlicher Richtung, gegen das Gesamtvolumen
abgeschlossen sein.
Die Begrenzung des Einwirkungsbereiches kann andererseits
auch dynamisch erfolgen, indem beim Einführen von Flüssig
keit in einen Bereich, in dem sich das Material oder die
Objekte, die zu behandeln sind, befinden, gleichzeitig
Flüssigkeit aus diesem Bereich aktiv abgesaugt wird. Das
Absaugen kann kolinear (Fig. 1), im wesentlichen parallel
(Fig. 4), im wesentlichen tangential zu einem vom zugeführ
ten Flüssigkeitsstrom tangierten Kreis (Fig. 9) oder koaxial
(Fig. 10) erfolgen. Es kann eine gesteuerte Pendelbewegung
der Perfusionsflüssigkeit über das zu behandelnde Material
durchgeführt werden.
Die in Fig. 1 dargestellte Einrichtung zur Durchführung des
vorliegenden Verfahrens besteht im wesentlichen aus einem
Applikatorteil und einer Fluidfördervorrichtung 12.
Der Applikatorteil 10 enthält zwei düsenartige Pipetten
spitzenteile 14, 16, die sich von kurzen, zylindrischen An
schlußteilen 14a, 16a zu ihren Mündungen 14b bzw. 16b ver
jüngen. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 sind die
Vorderenden der Pipettenspitzenteile um etwa 90° gebogen, so
daß die Mündungen 14b, 16b einander koaxial mit Abstand
gegenüberliegen. Die Pipettenspitzenteile 14, 16 können
getrennte Bauteile sein oder, gegebenenfalls lösbar durch
ein Verbindungselement 18 miteinander verbunden sein oder
ein integrales Bauteil bilden. Der Applikatorteil ist aus
wechselbar an der Fluidfördervorrichtung angebracht.
Die Fluidfördervorrichtung 12 enthält einen Zylinder 20, in
dem ein Kolben 22 mit einer Kolbenstange 24 nach Art einer
Injektionsspritze oder dergl. verschiebbar gelagert ist. Der
Zylinder 20 ist unten mit einem ersten Anschlußstutzen 26
versehen, auf dem das Anschlußteil 14a dicht aufsteckbar. An
das obere Ende des Zylinders 20 ist eine Rohrleitung 28
angeschlossen, die in einem zweiten Anschlußstutzen 30
endet, auf den das Anschlußteil 16a aufgesteckt ist.
Der Kolben und die Rohrleitung 28 können in einem nicht
dargestellten Gehäuse angeordnet oder mit einem solchen
integral ausgebildet sein.
Die Einrichtung gemäß Fig. 1 kann auf eine Zellkultur 32
oder dergl., die sich z. B. in einer mit einer geeigneten
Flüssigkeit gefüllten Petrischale oder Klonierungsplatte 34
befindet, aufgesetzt oder mit den Mündungen der Pipetten
spitzenteile in die Nähe der Zellkultur gebracht werden, wie
es in Fig. 1 dargestellt ist. Durch Hin- und Herbewegen des
Kolbens 22 kann eine Pendelbewegung der Flüssigkeit in dem
Bereich zwischen den beiden Mündungen 14b, 16b bewirkt
werden. Wenn die Pipettenspitzenteile vorher mit einer
Behandlungsflüssigkeit, z. B. einer Enzymlösung, gefüllt
worden waren, kann eine lokalisierte Enzymbehandlung der
Zellkultur durchgeführt werden. In entsprechender Weise
können Zellen aus der Zellkultur in den einen oder in den
anderen Pipettenteil 14 oder 16 angesaugt und dann an einen
anderen Ort übergeführt werden. Die Pipettenspitzenteile 14,
16 können beispielsweise aus biegsamem Kunststoff, wie PVC
oder PE bestehen.
Fig. 2 zeigt stark vergrößert einen gegenüber Fig. 1 etwas
abgewandelten Applikatorteil 210. Der Applikatorteil 210
enthält wieder zwei Pipettenspitzenteile 214, 216, deren
Mündungen hier jedoch miteinander verbunden sind und eine
gemeinsame, nach unten weisende Öffnung 236 bilden. Der Rand
der Öffnung 236 ist durch einen elastischen Dichtungsring
238 bezüglich eines Substrats 240 abgedichtet. Der Dichtungs
ring kann in einer nicht dargestellten Nut des Randes der
Öffnung 236 angeordnet oder auf andere Weise an diesem Rand
befestigt oder auch von dem Applikatorteil 210 getrennt
sein.
Der Applikatorteil 210 wird mit einer Fluidfördervorrichtung
12 (Fig. 1) verbunden und auf das Substrat 240 aufgesetzt.
Durch Betätigung des Kolbens der Fluidfördervorrichtung kann
eine im Applikatorteil befindliche Flüssigkeit 242 zum
Vorbeiströmen an der durch die Öffnung 236 begrenzten Teil
der Oberfläche des Substrats 240 gebracht werden und dort
befindliche Objekte wie Zellen 244 in den einen Pipetten
spitzenteil, z. B. 216 gespült werden. Auch die anderen oben
erwähnten Manipulationen können durchgeführt werden. Fig. 3
zeigt eine Einrichtung gemäß der Erfindung mit einer abge
wandelten Fluidfördervorrichtung 312. Die Fluidförder
vorrichtung 312 enthält zwei Zylinder 320a, 320b, in denen
jeweils ein Kolben 322a bzw. 322b mit einer Kolbenstange
324a angeordnet ist. Die Kolbenstangen sind durch eine
ausrückbare Kopplungsvorrichtung 346 so miteinander gekop
pelt, daß sie entweder gemeinsam gegenläufig oder unabhängig
voneinander bewegt werden können.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 sind die Kolben
stangen 324a, 324b als Zahnstangen ausgebildet und durch
drei in einer Reihe zwischen ihnen angeordnete Zahnräder
miteinander koppelbar. Zur Entkopplung kann beispielsweise
das mittlere Zahnrad ausgerückt oder eine der Kolbenstangen
so gedreht werden, daß die Zahnstange nicht mehr in das
benachbarte Zahnrad eingreift.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Kolbenstangen
durch eine Klammer, einen Bügel oder dergl., gegebenenfalls
mit gewünschter axialer Versetzung, direkt miteinander zu
verbinden, so daß sie gleichsinnig bewegbar sind. In diesem
Fall ist dann der eine Zylinder mit seinem oberen Ende, der
andere mit seinem unteren Ende mit dem zugehörigen Applika
torteil verbunden, um eine gegensinnige Strömung in den
Applikatorteilen zu gewährleisten.
Die Kopplungsvorrichtung kann selbstverständlich auch anders
ausgebildet sein und beispielsweise ein Gestänge enthalten.
Die Zylinder 320a, 320b können unterschiedliche Querschnitte
haben.
Die Doppelkolben-Fluidfördervorrichtung gemäß Fig. 3 erlaubt
eine exakt gesteuerte Pendelbewegung der Flüssigkeit auch
dann, wenn der Raum zwischen den Mündungen der Pipetten
spitzenteile wie bei Fig. 1 nicht abgeschlossen ist.
Fig. 4 zeigt einen Applikatorteil mit zwei Pipettenspitzen
teilen 414, 416 mit axialen Mündungen. Der Abstand der
Mündungen kann je nach Anwendung verschieden bemessen
werden, wie durch einen Doppelpfeil symbolisiert ist.
Fig. 5 zeigt einen Applikatorteil, dessen Pipettenspitzen
teile 514, 516 gebogene Enden aufweisen, so daß sich die
Mündungen der Pipettenspitzenteile wie bei den Pipetten
spitzenteilen 14, 16 in Fig. 1 gegenüberstehen. Bei Fig. 5
ist die Mündung 516b des Pipettenspitzenteiles 516 trichter
artig erweitert, um das Einspülen von Objekten in den Pipet
tenspitzenteil 516 zu erleichtern. Der Pipettenspitzenteil
514 hat eine spitz zulaufende Mündung, die einen definierten
Strahl zu erzeugen gestattet. Für andere Anwendungen können
beide Pipettenspitzenteile 514, 516 mit einer erweiterten
Mündung versehen sein.
Fig. 6 zeigt einen Applikatorteil 610, der ähnlich aus
gebildet ist wie der Applikatorteil 10 gemäß Fig. 1. Hier
sind jedoch die mündungsseitigen Enden der Pipettenspitzen
teile in einem Klonierungsring 650 angeordnet. Der Klonie
rungsring kann mit dem Applikatorteil 610 verbunden oder
integral mit diesem ausgebildet sein.
Fig. 7 zeigt einen Applikatorteil 710, der sich von dem
gemäß Fig. 6 dadurch unterscheidet, daß die Enden der Pipet
tenspitzenteile durch Öffnungen in der Seitenwand des Klo
nierungsrings 750 in dessen Inneres eingeführt sein. Die
Enden der Pipettenspitzenteile 714, 716 können in die
Öffnungen des Klonierungsringes 50 lösbar, dicht eingesteckt
oder mit dem Klonierungsring fest verbunden sein.
Fig. 8 zeigt einen Applikatorteil 810, bei dem die Enden der
Pipettenspitzenteile 814, 816 wie bei Fig. 2 miteinander
verbunden sind. An der Unterseite ist eine Öffnung 836
vorgesehen, deren Größe je nach Anwendung verschieden bemes
sen und die wie bei Fig. 2 mit einer Dichtung (nicht darge
stellt) versehen sein kann. Fig. 9 zeigt einen Applikator
teil 910, bei dem die Enden der Pipettenspitzenteile 914,
916 in eine zur Achse der Anschlußteile senkrechte Ebene so
gebogen sind, daß die Mündungen tangential oder in einem
gewissen, z. B. nach innen gerichteten Winkel zu einem
imaginären Kreis verlaufen. Der Applikatorteil 910 ermöglicht
die Erzeugung einer durch Pfeile angedeuteten Wirbelströmung.
In den Fig. 10 und 11 ist ein Applikatorteil 110 dar
gestellt, dessen eine integrale Struktur bildenden Pipetten
spitzenteile 114, 116 sich überschneiden und konzentrische
Mündungen 114b, 116b bilden, wie insbesondere aus Fig. 11
ersichtlich ist. Die äußere Mündung 114b kann mit einer
Dichtung versehen sein und die innere Mündung 116b ist
gegenüber dem unteren Rand der Dichtung bzw. dem Rand der
Mündung 114b etwas zurückgesetzt, damit das Aus- oder Ein
treten von Flüssigkeit nicht behindert wird.
Die besonders einfache Ausführungsform gemäß Fig. 12 enthält
einen Applikatorteil mit nur einem einzigen Pipettenspitzen
teil 14, das mit einer Fluidfördervorrichtung 12 z. B. nach
Art einer Injektionsspritze verbunden wird. An der Mündung
14a des Pipettenspitzenteiles 14 ist ein ringförmiges Bau
teil nach Art eines Klonierungsringes angebracht, dessen
unterer Rand abdichtend an einem Substrat 40 anliegt, so daß
ein Teilvolumen, das ein zu behandelndes Objekt 32 enthält,
vom übrigen Flüssigkeitsvolumen in seitlicher Richtung
abgegrenzt ist. Die unsymmetrische trichterartige Erweite
rung des ringförmigen Bauteil nach einer Seite, hier nach
oben und in Richtung von der Mündung des Pipettenteiles weg,
ermöglicht eine laterale Perfussion der Substratoberfläche.
Durch alternierendes Ausstoßen und Ansaugen von Flüssigkeit
kann das Objekt gezielt und auf es beschränkt behandelt
werden.
Ähnliche Wirkungen wie durch die Einrichtung gemäß Fig. 12
kann auch mit einem Applikatorteil der in Fig. 2 dargestell
ten Art erreicht werden, bei dem nur ein Pipettenspitzenteil
mit einer Fluidfördervorrichtung funktionsmäßig verbunden
ist und das andere als kommunizierende Röhre wirkt.
Die Pipettenspitzenteile können innen verschiedene Vorrich
tungen enthalten, die eine Gestaltung der Strömungsform
(laminar, turbulent, schraubenförmig) ermöglichen.
Das in Fig. 13 dargestellte Pipettenspitzenteil 14x enthält
einen Ring 14x1, der durch Halterungen, z. B. elastische
Streben, im mündungsseitigen Ende gelagert ist und eine
Turbulenz der austretenden Strömung bewirkt, wie durch
Pfeile angedeutet ist.
Das in Fig. 14 dargestellte Pipettenspitzenteil 14y enthält
spiralförmige Rippen 14y1, die der austretenden Strömung
einen Drall erteilen.
Das in Fig. 15 dargestellte Pipettenspitzenteil 14z enthält
einen kippbaren und axial verschiebbaren Einsatz 14z1 der an
einem Ring ansetzt, dann ein zylindrisches oder schwach
konisches Zwischenstück enthält und schließlich in einem
kegelstumpfförmigen Trichterteil endet. Der Ring ist so
bemessen, daß er in der ausgefahrenen Stellung (Fig. 15A)
an einer inneren Ringschulter anliegt und ein Herausfallen
des Einsatzes verhindert. Bei ausreichend losem Sitz des
Einsatzes kann sein Ausfahren (Fig. 15A) und Einziehen
(Fig. 15B) durch die Strömung selbst bewirkt werden. Mit
den verschiedenen Stellungen des beschriebenen beweglichen
Einsatzes und anderer beweglicher Einsätze lassen sich
unterschiedliche Strömungsformen erzeugen.
Die Fluidfördervorrichtungen können anstelle einer Zylinder
Kolben-Anordnung beispielsweise auch mindestens einen
zusammendrückbaren Balgen enthalten.
Claims (29)
1. Verfahren zum Behandeln von Objekten, die sich in einem
Flüssigkeitsvolumen befinden, mit einer Flüssigkeit, bei
welchem ein Flüssigkeitsstrom über die Objekte geleitet
wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich innerhalb des
Flüssigkeitsvolumens, auf den der Flüssigkeitsstrom wirkt,
geometrisch begrenzt wird.
2. Verfahren zum Behandeln von Objekten, die sich in einem
Flüssigkeitsvolumen befinden, mit einer Flüssigkeit, bei
welchem ein Flüssigkeitsstrom über die Objekte geleitet
wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich innerhalb des
Flüssigkeitsvolumens, auf den der Flüssigkeitsstrom wirkt,
dadurch begrenzt wird, daß gleichzeitig Flüssigkeit aus
einer die Objekte enthaltenden Umgebung abgesaugt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
durch abwechselndes Zuführen und Absaugen von Flüssigkeit
eine hin- und hergehende Strömung in der Umgebung der
Objekte erzeugt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
das Absaugen im wesentlichen kolinear zum zugeführten
Flüssigkeitsstrom erfolgt (Fig. 1).
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
das Absaugen im wesentlichen parallel zum zugeführten
Flüssigkeitsstrom erfolgt (Fig. 4).
6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
das Absaugen im wesentlichen koaxial zum zugeführten
Flüssigkeitsstrom erfolgt (Fig. 10).
7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
das Absaugen im wesentlichen tangential zu einem Kreis
erfolgt, zu dem der zugeführte Flüssigkeitsstrom im wesent
lichen tangential verläuft (Fig. 9).
8. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
Zuführungsstelle und Absaugstelle vertauscht werden, so daß
die Flüssigkeit in dem genannten Bereich eine Pendelbewegung
ausführt.
9. Einrichtung zum Behandeln von Objekten, die sich in einer
Flüssigkeit befinden, mit einem Pipettenspitzenteil (14) und
mit einer Fluidfördervorrichtung (12), die zum Ansaugen oder
Ausstoßen von Fluid mit dem Pipettenspitzenteil gekoppelt
ist, gekennzeichnet durch ein zweites Pipettenspitzenteil
(16), das zum Ansaugen und Ausstoßen von Flüssigkeit mit der
Flüssigkeitsfördervorrichtung (12) gekoppelt ist und eine
Mündung (16b) aufweist, die sich in der Nähe der Mündung
(14b) des ersten Pipettenspitzenteiles (14) befindet und daß
die Fluidfördervorrichtung zum Erzeugen von Strömungen
entgegengesetzter Richtungen in den beiden Pipettenteilen
ausgebildet ist.
10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
sich die Mündungen (14b, 16b) der beiden Pipettenspitzen
teile gegenüberstehen.
11. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
die Pipettenspitzenteile (414, 416) derart nebeneinander
angeordnet sind, daß die Mündungen im wesentlichen in die
gleiche Richtung weisen (Fig. 4).
12. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
die Pipettenspitzenteile (914, 916) so gebogen sind, daß die
Richtungen, in die die Mündungen weisen, im wesentlichen
tangential oder in einem kleinen Winkel zu einem Kreis
verlaufen (Fig. 9).
13. Einrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Mündung (516b) mindestens eines der Pipet
tenspitzenteile (516) trichterartig erweitert ist (Fig. 5).
14. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
die mündungsseitigen Enden der Pipettenspitzenteile mit
einander verbunden sind und eine gemeinsame Mündungsöffnung
(236, 836) bilden (Fig. 2 bzw. 8).
15. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
die Mündungen (114b, 116b) der Pipettenspitzenteile (114,
116) im wesentlichen konzentrisch sind (Fig. 10 und 11).
16. Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 15,
gekennzeichnet durch ein im wesentlichen ringförmiges
Bauteil (650), in dem die Mündungen der Pipettenspitzenteile
angeordnet sind (Fig. 6).
17. Einrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch ein
ringförmiges Bauteil (750), das mindestens zwei seitliche
Öffnungen aufweist, die jeweils ein mündungsseitiges Ende
eines der Pipettenspitzenteile (714, 716) aufnehmen (Fig. 7).
18. Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 17,
dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidfördervorrichtung
mindestens einen Zylinder (20) enthält, in dem ein Kolben
(22) verschiebbar angeordnet ist.
19. Einrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet,
daß das eine Ende des Zylinders (20) mit dem einen Pipetten
spitzenteil (14) und das andere Ende des Zylinders mit dem
anderen Pipettenspitzenteil (16) verbunden ist (Fig. 1).
20. Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 18, dadurch
gekennzeichnet, daß die Fluidfördervorrichtung zwei Zylinder
(320a, 320b) enthält, in denen jeweils ein Kolben (322a,
322b) verschiebbar angeordnet ist, und daß der eine Zylinder
mit dem einen Pipettenspitzenteil und der andere Zylinder
mit dem anderen Pipettenspitzenteil verbunden ist.
21. Einrichtung nach Anspruch 20, gekennzeichnet durch eine
Kopplungsvorrichtung (346), durch die die Kolben miteinander
koppelbar sind.
22. Einrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet,daß
die Kopplungsvorrichtung für eine unabhängige Betätigung der
Kolben ausrückbar ist.
23. Einrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch
gekennzeichnet, daß Zylinder unterschiedliche Querschnitte
aufweisen.
24. Einrichtung zum Behandeln von Objekten, die sich in
einem Flüssigkeitsvolumen befinden, mit einem Pipettens
pitzenteil (14), das eine Mündung aufweist, und mit einer
Fluidfördervorrichtung (12), die zum Ansaugen oder Ausstoßen
von Fluid mit dem Pipettenspitzenteil gekoppelt ist,
gekennzeichnet durch ein an der Mündung des Pipettenteiles
angebrachtes Bauteil (50 in Fig. 12), das einen Bereich des
Flüssigkeitsvolumens abgrenzt (Fig. 12).
25. Einrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet,
daß das Bauteil im wesentlichen ringförmig ist und einen
Rand aufweist, der an eine Oberfläche eines Substrats anleg
bar ist.
26. Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 25, dadurch
gekennzeichnet, daß die Mündung des oder mindestens eines
der beiden Pipettenteile zum Erzeugen eines gerichteten,
strahlartigen Flüssigkeitsstromes düsenartig ausgebildet ist.
27. Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 26, dadurch
gekennzeichnet, daß im mündungsseitigen Ende mindestens
eines Pipettenspitzenteiles eine Vorrichtung (14x1, 14y1)
zur Strömungsformbeeinflussung vorgesehen ist.
28. Einrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet,
daß im mündungsseitigen Ende mindestens eines Pipetten
spitzenteiles ein durch die Strömung beweglicher Einsatz
(14z1) angeordnet ist (Fig. 15).
29. Einrichtung nach Anspruche 28, dadurch gekennzeichnet,
daß der Einsatz (14z1) trichterförmig ist.
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