DE60307982T2

DE60307982T2 - Abgabevorrichtung

Info

Publication number: DE60307982T2
Application number: DE60307982T
Authority: DE
Inventors: Adrian Neil Bargh
Original assignee: Automation Partnership Cambridge Ltd
Current assignee: Automation Partnership Cambridge Ltd
Priority date: 2003-04-28
Filing date: 2003-04-28
Publication date: 2007-02-22
Anticipated expiration: 2023-04-29
Also published as: DE60307982D1; ATE337811T1; WO2004096327A1; EP1473054A1; EP1473054B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Spender zum Abgeben kleiner Fluidmengen und insbesondere zum Abgeben kleiner Suspensionsmengen.
Eine herkömmliche Spritzenpumpe zur Abgabe kleiner Fluidmengen ist vertikal angeordnet, und zwar mit einem Drehventil, das drei Öffnungen aufweist, am Kopf einer Spritzenkammer und am Boden mit einem Kolben, der nach unten gezogen wird, um aus einem Speicher Flüssigkeit in die Spritzenkammer einzuziehen. Die Absicht, eine Spritze vertikal anzuordnen, besteht darin, dass dies dabei unterstützen soll, Luft aus der Spritze zu entfernen, da Luftblasen naturgemäß zum Ventil hin aufsteigen. Das Ventil kann umgestellt werden, um so die Spritzenkammer entweder mit einer Einlassöffnung oder einer Auslassöffnung zu verbinden. Ein in der Ausbildung eines Dreiöffnungsventils oder -schiebers (im Folgenden wird durchgehend der Begriff „Ventil" anstelle von „Schieber", wie in den Patentansprüchen, verwendet) liegendes Problem besteht darin, dass zwischen der Spritzenkammer und dem Ventil selbst ein Totraum besteht. Dieser Totraum führt zu eingeschlossener Luft, die nicht aus der Spritze entweichen kann. Wenn sich der Kolben am oberen Ende seines Hubes befindet, wird die Luft in den Totraum gedrückt. Jedoch wird, da das Wiederbefüllen durch die gleiche Öffnung erfolgt, beim erneuten Befüllen der Spritze die eingeschlossene Luft vordem einfließenden Fluid in die Spritze zurückgedrückt. Daher führt die Ausgestaltung solcher Spritzenpumpenspender dazu, dass Luftblasen eingeschlossen werden und nur dazu gebracht werden können, die Spritzenkammer zu verlassen, indem man die Spritze manuell abzapft. Luftblasen in der Spritze können dazu führen, dass der Abgabevorgang auf ein Niveau reduziert wird, bei dein die Zuverlässigkeit der Abgabe nicht mehr annehmbar ist, und zwar als Ergebnis der Tatsache, dass Luft viel leichter als die abzugebende Flüssigkeit komprimiert werden kann, was wiederum zu einer nicht hinnehmbaren Volumenänderung führt.
Ein typischer Spritzenspender mit einer Dreiöffnungsventil-Gestalttung ist in 1a–e gezeigt. Diese Darstellungen zeigen eine herkömmliche Spritzenpumpe 1, die gefüllt und geleert wird. 1a zeigt die Spritzenpumpe, wenn sie sich nicht in Betrieb befindet und die Spritze 11 leer ist. 1b zeigt die Spritze, wie sie durch die Einlassöffnung 3 über das Dreiöffnungsventil 2 gefüllt wird, wobei eine Anzahl Luftblasen 13 in der Spritze 11 eingeschlossen gezeigt ist. 1c zeigt, wie die Spritze durch die Auslassöffnung 5 über das Dreiöffnungsventil 2 abgibt. Es ist gezeigt, dass sich dann, wenn sich der Spritzenkolben 12 am oberen Ende seines Hubes befindet und die Spritze 11 leer ist, die Luftblasen in einen Totraum 8 bewegt haben, der sich zwischen dem Kopf der Spritze 11 und dem Dreiöffnungsventil 2 befindet. Da dieser Totraum 8 ein Teil des Fluid-Durchgangsweges von der Einlassöffnung 3 in die Spritze 11 ist, werden dann, wenn, wie in 1d gezeigt, die Spritze erneut durch die Einlassöffnung gefüllt wird, die Luftblasen 13 vor dem eintretenden Fluid 14 zurück in die Spritze gedrückt.
WO 97/14027 offenbart eine Spenderanordnung enthaltend einen Spender, umfassend eine vertikal angeordnete Spritzenpumpe mit getrennten Einlass- und Auslassöffnungen am Ende des Spritzenrohres gegenüber dem Kolben, wobei Drehventile vorgesehen sind.
Es wurde beobachtet, dass als Resultat der vertikalen Gestaltung der Spritze dann, wenn eine Suspension abgegeben werden soll, ein bemerkenswerter Unterschied in der Konzentration zwischen der ersten abgegebenen Menge und der letzten innerhalb eines einzelnen Spritzenhubes in Folge des Absetzens der Suspension zur Position des Spritzkolbens hin vorhanden sein kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist deshalb eine Spenderanordnung zum Abgeben von Zellsuspensionen gemäß Anspruch 1 vorgesehen.
Der Spritzenkolben kann entfernbar und der Endteil der Spritze mit einem größeren Querschnittsbereich ausgebildet sein. Das Spritzenrohr kann ein Glasrohr sein.
Es kann eine Abgabeanordnung ausgebildet werden, die eine Mehrzahl Spender umfasst, wobei die Abgabespitzen und die Spritzenkolben ausgestaltet sind, um im Wesentlichen parallele Anordnungen zu bilden.
Solch eine Abgabeanordnung kann weiterhin ein Betätigungs- oder Stellglied umfassen, das ausgestaltet ist, die Spritzenkolben gleichzeitig zu betätigen.
Die Abgabeanordnung kann durch die in Anspruch 7 definierten Verfahrensschritte gesäubert und von Luft gereinigt werden.
Vorzugsweise wird das Einziehen und Abgeben von Fluid wiederholt, wobei das erste Fluid PBS und das zweite eine Mischung von Wasser und Alkohol ist.
Weiterhin ist gemäß Anspruch 9 ein Verfahren zum Reinigen von Spritzen in einer Abgabeanordnung vorgesehen.
Ein Beispiel eines Spenders gemäß der vorliegenden Erfindung wird nunmehr weiter unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
1a–e die Ausgestaltung und Wirkungsweise einer herkömmlichen Dreiöffnungsventil-Spritzenpumpe zeigen;
2a–e die Abfolge der Wirkungsweise und Ausgestaltung der Ventile bei einem Spender gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen;
3 die Ausgestaltung der Spritze zeigt, die das Verfahren des Säuberns gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht;
4 einen Spender gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
5 eine Abgabeanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
2a–e zeigen Ausgestaltung und Wirkungsweise eines Beispiels eines Spenders 10 gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Spender 10 umfasst eine Spritze 11 mit zwei jeweils zwei Öffnungen aufweisenden Drehventilen (oder -schiebern) 15 und 16. Im Betrieb ist die Spritze horizontal angeordnet, was dazu führt, dass die Einlassöffnung 17 nach oben zur Spritze 11 hin geneigt und die Auslassöffnung 18 nach oben hin von der Spritze 11 weg geneigt ist. Die Spritze 11 besteht aus einem Glaszylinder 19 und einem Spritzenkolben 12. 2a zeigt den Spender 10, wenn er sich nicht im Betrieb befindet. Die Spritze 11 ist frei von Fluid 14. Vor und nach der Verwendung wird der Spender 10 durchgewaschen. Es wird ein zweistufiger Waschprozess angewendet. Zuerst wird, wie in 2b gezeigt, ein Fluid wie Phosphat-gepufferte Salzlösung (PBS) durch die Einlassöffnung 17, durch den unteren Teil der mit zwei Öffnungen versehenen Drehventile 15 und in die Spritze 11 eingezogen. Es wird aus 2b erkennbar, dass in der Spritze Luftblasen innerhalb des Fluids eingeschlossen sein können. Ventil 15 wird dann geschlossen, und Ventil 1G wird geöffnet, um zu ermöglichen, dass die Spritze 11 zum Abgeben über das obere Auslass-Zweiöffnungsventil 16 und den Auslass 18 verwendet werden kann. Die Luftblasen 13 bewegen sich daher in das Auslass-Zweiöffnungsventil und verlassen die Spritze 11. Diese zwei Schritte können dann mit einer Wasser/Alkohol-Mischung wiederholt werden, um den Flüssigkeitsweg zu sterilisieren. 2d zeigt die mit dem abzugebenden Fluid 14 gefüllte Spritze. Es ist klar, dass die Luftblasen 13 nicht wieder in die Spritze 11 eintreten und daher hinsichtlich der abgegebenden Menge keine Inkonsistenzen einführen, die von in der Spritze 11 eingeschlossenen Luftblasen herrühren, die kompressibel sind. 2e zeigt die Spritze 11 am Ende des Grundzyklus.
Aus 2 ist ersichtlich, dass, im Vergleich mit einem herkömmlichen Dreiöffnungsventil, wie es in 1 gezeigt ist, die zwei Zweiöffnungsventile als Folge der horizontalen Ausgestaltung der Spritze vertikal getrennt sind. Die horizontale Ausgestaltung der Spritze 11 verringert ebenfalls den Effekt des Absetzens, wenn eine Suspension abgegeben werden soll, da die Höhe der Fluidsäule kürzer ist und daher die Schwankung in der Konzentration der Suspension zwischen den ersten und letzten Proben, die innerhalb eines Hubes des Spritzenkolbens abgegeben werden, durch Benutzen eines Spenders dieser Art reduziert wird.
3 zeigt Details der Spritze 11. Insbesondere zeigt sie ein Verfahren zum Reinigen der Spritze 11. Der Glaszylinder 19 der Spritze 11 hat einen Endteil 29 dünneren Glases als der Hauptteil des Zylinders, wodurch es möglich wird, dass der Spritzenkolben 12 sicher gehalten werden kann, während es ermöglicht wird, dass eine kleine Menge Waschfluid 20 am Spritzenkolben vorbei und aus dem Ende des Glaszylinders 19 in einen Überlauf 21 fließen kann. Der Überlauf 21 sammelt das aus dem Endteil 29 der Spritze 11 fließende Fluid. Dadurch wird ermöglicht, dass das Waschfluid 20 die Innenfläche des Glaszylinders 19 und den Spritzenkolben 12 von jeglichen Kristallen reinigen kann, die sich daran ausgebildet haben können.
4 zeigt weitere Details des Spenders. Das untere Zweiöffinungsventil 15 führt über Flussigkeitseinlassrohr 22 zu einem Flussigkeitsreservoir 23, das das abzugebende Fluid 14 enthält. Das obere Zweiöffnungsventil 16 führt über ein Flüssigkeitsauslassrohr 24 zu einer Abgabespitze 25, von der Fluid 14 auf eine herkömmliche Mikroplatte 26 abgegeben wird. Wenn die Spritze mit PBS oder Alkohol/Wassermischung gewaschen wird, ist die Abgabespitze 25 so zurückgeführt, dass die Waschfluide in eine Rinne 30 abgegeben werden, die unterhalb der Mikroplatte 26 angeordnet ist. Die Mikroplatte 26 kann horizontal bewegt werden, um zu ermöglichen, dass das abzugebende Fluid an verschiedene Teile der Mikroplatte 2G abgegeben wird, und um auch Zugang zur Rinne 30 zu ermöglichen, die unterhalb der Abgabespitze 25 angeordnet ist. Wenn der Spender 10 gewaschen wird, kann die Abgabespitze 25 in die Rinne 30 abgesenkt werden. Die Rinne 30 hat im Wesentlichen parallele Wände, die mit der Außenfläche der Abgabespitze 25 weitgehend übereinstimmen. Wenn PBS oder Wasser/Alkoholmischung durch die Abgabespitze 25 abgegeben werden, wird das Fluid gezwungen, nach oben um die Außenfläche der Abgabespitze 25 zu fließen, wodurch die Spitze 25 gereinigt wird.
Wie in 5 gezeigt, kann aus einer Mehrzahl Spender 10 eine Spenderanordnung ausgebildet werden. Die Abgabespitzen 25 der Spender sind in einer im Wesentlichen parallelen Abgabeanordnung ausgebildet. Weiterhin sind die Spritzen 11 ebenfalls in einer im Wesentlichen parallelen Anordnung derart ausgebildet, dass die Kolben 12 der Spender gleichzeitig von einem Betätigungs- oder Stellglied betätigt werden können, das sich in einer Ebene senkrecht zur Ebene der Anordnung der Kolben 12 bewegt.

Claims

Spendeanordnung (10) zum Abgeben von Zellsuspensionen, wobei die einen Spender enthaltende Anordnung (10) umfasst: eine Spendespitze (25); eine Spritze (11) mit einem Rohr, einem beweglichen Kolben (12), einer Einlassöffnung (17) und einer Auslassöffnung (18) dadurch gekennzeichnet, dass die Spritze (11) im Gebrauch im Wesentlichen horizontal angeordnet ist; zwei Zweiweg-Drehschieber (15, 16), die ein Einlassventil und ein Auslassventil an dem dem Kolben entgegengesetzten Ende des Rohrs darstellen, und die jeweils mit der Einlassöffnung (17) und der Auslassöffnung (18) verbunden sind; die Einlassöffnung (17), die unter der Auslassöffnung (18) angeordnet ist und beim Gebrauch über das Einlassventil (15) mit einem Vorratsbehälter (23) für Fluid so verbunden werden kann, dass Fluid aus dem Vorratsbehälter (23) in die Spritze (11) gesaugt werden kann, und die Auslassöffnung (18) im Gebrauch über das Auslassventil (16) mit der Spendespitze (25) verbunden werden kann, um daraus ein Fluid abzugeben.
Spendeanordnung (10) nach Anspruch 1, bei der der Spritzenkolben (12) entfernt werden kann.
Spendeanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner einen Endabschnitt der Spritze (11) mit einer größeren Querschnittsfläche umfasst.
Spendeanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Rohr der Spritze ein Glasrohr (19) ist.
Spendegruppe, die eine Vielzahl von Spendeanordnungen (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 umfasst, bei der die Spendespitzen (25) und die Spritzenkolben (12) so gestaltet sind, dass sie im Wesentlichen parallele Anordnungen ausbilden.
Spendegruppe nach Anspruch 5, die des Weiteren ein Stellglied umfasst, das so gestaltet ist, dass es die Kolben der Spritzen (11) gleichzeitig betätigt.
Verfahren zum Reinigen und Blasen von Luft aus einer Spendegruppe, die eine Vielzahl von Spendeanordnungen nach einem der Ansprüche 1 bis 4 umfasst, in der die Spendespitzen (25) und die Kolben (12) der Spritze so gestaltet sind, dass sie im Wesentlichen parallele Anordnungen ausbilden, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Bereitstellen der Spendegruppe, Saugen von Fluid durch den unteren Zweiweg-Drehschieber (15) in die Spritze (11), Absenken der Gruppe von Spendespitzen (25) in die Ablaufrinne (30), Niederdrücken des Kolbens (12), um das Fluid durch den oberen Zweiweg-Drehschieber (16) herauszupressen, alle eingeschlossenen Luftblasen in den oberen Zweiweg-Drehschieber zu befördern und das Fluid so durch die Spitzen (25) zu drücken, dass sie um das Ende der Spitze herum abfließt.
Verfahren nach Anspruch 7, in dem das Einsaugen und Spenden von Fluid wiederholt wird, wobei das erste Fluid PBS ist und das zweite eine Mischung aus Wasser und Alkohol ist.
Verfahren zum Reinigen von Spritzen in einer Spendegruppe, die eine Vielzahl von Spendeanordnungen (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 umfasst, in der die Spendespitzen (25) und die Kolben (12) der Spritze so gestaltet sind, dass sie im Wesentliche parallele Anordnungen ausbilden, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Bereitstellen der Spendegruppe, Saugen von Fluid durch den unteren Zweiweg-Drehschieber (15) bis die Spritze (11) voll ist, weiteres Einsaugen von Fluid, wodurch der Kolben (12) gezwungen wird, sich von dem Rohr der Spritze zu lösen, und das Fluid aus dem Ende des Rohrs (19) und in den Überlaufbereich hinein fließen kann.