EP1623205A1 - Probenablageeinrichtung für einen zellsortierer - Google Patents

Probenablageeinrichtung für einen zellsortierer

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Publication number
EP1623205A1
EP1623205A1 EP04731900A EP04731900A EP1623205A1 EP 1623205 A1 EP1623205 A1 EP 1623205A1 EP 04731900 A EP04731900 A EP 04731900A EP 04731900 A EP04731900 A EP 04731900A EP 1623205 A1 EP1623205 A1 EP 1623205A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sample
storage device
sample storage
hose
guide part
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP04731900A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Torsten Müller
Stefan Hummel
Annette Pfennig
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
PerkinElmer Cellular Technologies Germany GmbH
Original Assignee
Evotec Technologies GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Evotec Technologies GmbH filed Critical Evotec Technologies GmbH
Publication of EP1623205A1 publication Critical patent/EP1623205A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/508—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes rigid containers not provided for above
    • B01L3/5085—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes rigid containers not provided for above for multiple samples, e.g. microtitration plates
    • B01L3/50851—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes rigid containers not provided for above for multiple samples, e.g. microtitration plates specially adapted for heating or cooling samples
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/04—Closures and closing means
    • B01L2300/046—Function or devices integrated in the closure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/02—Burettes; Pipettes
    • B01L3/0241—Drop counters; Drop formers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N15/14—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry
    • G01N15/149—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry specially adapted for sorting particles, e.g. by their size or optical properties
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/02—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor using a plurality of sample containers moved by a conveyor system past one or more treatment or analysis stations
    • G01N35/04—Details of the conveyor system
    • G01N2035/0401—Sample carriers, cuvettes or reaction vessels
    • G01N2035/0418—Plate elements with several rows of samples
    • G01N2035/0422—Plate elements with several rows of samples carried on a linear conveyor
    • G01N2035/0424—Two or more linear conveyors

Definitions

  • the invention relates to a sample storage device, in particular for a cell sorter, according to the preamble of claim 1, and to a corresponding sample storage method according to the preamble of claim 37.
  • a cell sorter is known from US Pat. No. 5,489,506 which enables biological cells to be separated dielectrophoretically in a carrier stream, the dielectrophoretic effects used for the separation being described, for example, in MÜLLER, T. et al .: "A 3-D microelectrode System for handling and caging single cells and particles ", Biosensors & Bioelectronics 14
  • the biological cells to be sorted are sorted into one of several output lines according to a predetermined sorting criterion, the output lines each opening into individual sample containers.
  • a disadvantage of this known sample storage device is the fact that the cell sorter requires a large number of output lines in order to be able to feed the individual samples to the different sample containers. For this purpose, individual suction pumps are required on the output lines in the known sample storage device.
  • a cell sorter which has only a single output line, biological cells in the cell sorter being able to be selected in accordance with a predetermined selection criterion, so that the selected biological cells do not get into the output line.
  • the output line of the cell sorter is here Movable over a microtiter plate serving as a sample holder, so that the samples output by the cell sorter can be brought into the desired sample container by suitable positioning of the opening of the outlet line of the cell sorter.
  • the cells on the output line are separated into liquid drops that are directed into the sample holder of the sample holder.
  • the associated formation of aerosols makes it difficult to store the samples correctly and is susceptible to contamination into and out of the sample.
  • Cell sorter is also the fact that the sorting process in the cell sorter is disrupted by the movement of the output line.
  • the object of the invention is therefore to improve the known sample storage device for a cell sorter described above in such a way that the sorting process in the cell sorter is not disturbed by the sample storage and only desired cells from the output line of the cell sorter get into the sample storage.
  • the object is achieved by a sample placement method according to claim 35.
  • the invention is based on the technical knowledge that the movement of the output line of the cell sorter during positioning over the microtiter plate of the sample storage device is connected to a fluidic feedback in the cell sorter, whereby the sorting processes in the cell sorter are disrupted.
  • the invention therefore encompasses the general technical teaching of arranging the output line of the cell sorter and thus the sample feed of the sample storage device in a fixed position, in order to avoid the above-mentioned disturbing fluidic feedback in the cell sorter.
  • sample delivery used in the context of the invention is to be understood generally and not to one
  • Hose or line limited as is the case with the preferred embodiment of the invention.
  • sample storage used in the context of the invention is also to be understood generally and is not restricted to the microtiter plate used in the preferred exemplary embodiment of the invention. Instead, other receptacles or arrangements of receptacles can also be used as sample storage.
  • the sample feed of the sample depositing device has a line or a hose, the mouth opening of which is fixed in position above the sample deposit.
  • the from the hose or the line emerging samples flow due to the force of gravity and a given pumping rate downwards in the direction of the sample tray into one of the sample containers, the desired sample container being selected by a suitable positioning of the sample tray.
  • the tube is guided through a guide part in order to align the mouth opening of the tube in the direction of the sample holder. This makes sense, since the hose could otherwise assume an undesired spatial orientation due to its inherent elasticity, so that the sample emerging from the hose might not get into the sample holder.
  • This guidance of the hose through the guide part is particularly advantageous when the sample holder is in one
  • the guidance of the hose can take place for example by a mounted in the guide part groove in which the hose • is introduced to the hose course set and to align the orifice of the tube to the sample tray.
  • the groove preferably has projections on the groove edges, which clamp the hose in the inserted state and thereby prevent the hose from slipping out during operation of the sample storage device.
  • the hose it is alternatively also possible for the hose to form an interference fit with the associated groove, so that the hose is non-positively fixed in the groove.
  • the guide part for the hose can preferably be autoclavable in order to enable multiple sterilization.
  • PEEK is therefore advantageously suitable as a material for producing the guide part, but the guide part can in principle also consist of other materials.
  • the hose or the guide part with the hose is detachably fixed over the sample holder.
  • This detachable assembly of the guide part or the hose above the sample holder advantageously enables simple assembly and quick assembly
  • the hose or the guide part can be detachably mounted with the hose, for example, by means of a holding magnet which detachably fixes the hose or the guide part with the hose above the sample holder.
  • a holding magnet which detachably fixes the hose or the guide part with the hose above the sample holder.
  • the holding magnet is attached to the guide part, while an associated magnetizable holding element or a further half-magnet is arranged in a stationary manner on the sample storage device.
  • a magnetizable holding element is preferably attached to the guide part, while the associated holding magnet is fixed in place on the sample storage device.
  • the magnetizable holding element is preferably cast into the guide part or overmolded by the guide part in order to prevent corrosion of the magnetizable holding element. This is useful because magnetizable steels mostly have unsatisfactory corrosion resistance.
  • the corrosion-protected arrangement of the agnetisable holding element in the guide part therefore expands the design freedom when selecting the material for the magnetizable holding element.
  • An actuator is therefore preferably provided in order to position the sample holder accordingly.
  • Such an actuator can be, for example, an electric motor or a pneumatic actuator, but the invention is not limited to the types of actuators described above with regard to the technical principle of the actuator for positioning the sample holder.
  • the actuator preferably enables the sample holder to be positioned in at least two spatial directions, which are preferably in a horizontal plane.
  • the sample holder can also be moved in the direction of the sample feed or the mouth opening of the feed tube.
  • the sample holder is then preferably moved so far in the direction of the sample feed that the sample feed is immersed in the liquid in the sample holder.
  • the sample holder is therefore preferably moved upwards until the mouth opening of the hose is immersed in the liquid in the sample container.
  • the sample holder can therefore preferably be positioned in three spatial directions, the positioning in the horizontal direction serving to select a sample container, while the positioning in the vertical direction is intended to immerse the sample feed in the sample holder in order to prevent troublesome drop formation and detachment.
  • the troublesome tear-off at the sample feed can also be prevented by the fact that the distance between the sample feed and the sample holder located below is smaller than a material-dependent drop-off size.
  • a drop can initially form on the sample feed, but this is harmless as long as the drop does not detach from the sample feed. Above a certain size of the drop, however, it touches the sample holder or dips into the sample holder, which leads to a controlled delivery of the drop without the disturbing flow dynamic effects.
  • the drop size depends on the sample material and in particular on the density and the cohesive force of the sample material, so that the distance between the sample feed and the sample holder should be adjusted accordingly.
  • the entire sample rack is arranged in an incubator, which preferably has an air conditioning device, in order to adjust the temperature and / or the air humidity in the incubator. This is advantageous when storing biological samples that require a certain climatic environment.
  • the incubator is preferably operated with pre-filtered, sterile air with a slight excess pressure.
  • the overpressure prevents germs from penetrating from outside, as with clean room ventilation.
  • a viewing window can be arranged in the incubator, wherein the viewing window can be opened, for example in the form of a flap, to allow manual access if necessary.
  • a camera is arranged in the incubator in order to monitor the process of sample placement.
  • a viewing window in the incubator can be dispensed with.
  • the sample holder (for example a microtiter plate) is preferably detachably arranged in the sample holder device according to the invention in order to enable the sample holder to be replaced.
  • the sample holder can be inserted into the sample holder device manually or by a robot.
  • the lid of the microtiter plate should only be opened after it has been introduced into the sample holder or the incubator in order to avoid contamination.
  • the metal balls or the resilient ball thrust pieces also ensure a compensation of dimensional tolerances of the microtiter plates used.
  • the dimensions of the microtiter plates used may differ slightly from one another due to manufacturing tolerances, which is compensated in this way.
  • the sample holder e.g. a microtiter plate
  • the sample feeder e.g. a tube tip
  • a foil covering of the sample holder enables sterile depositing of the samples, reduces evaporation and reduces the pH shift.
  • the film for covering the sample holder can be, for example, an aluminum, silicone or rubber film.
  • sample used in the context of the invention is to be understood generally and is not restricted to biological cells that are sorted by a cell sorter.
  • sample storage device is the possibility of low-contamination working.
  • the design and design of the sample storage device is space-optimized for reducing both the entry of impurities (e.g. germs) into the sample, as well as for the reduction of the transfer of substances (e.g. pathogens) via the air from the sample.
  • the sample depositing device is optimized for a quick, gentle and error-free depositing of particles (eg biological cells) into the sample deposit or another receptacle.
  • the invention also includes a cell sorter, a particle manipulator and a fluidic system with a sample storage device according to the invention, as described above.
  • FIG. 1 shows a fluidic diagram of a cell sorter according to the invention without the sample storage device according to the invention
  • FIG. 2 shows a perspective illustration of the cell sorter from FIG. 1 with the sample storage device according to the invention
  • Figure 3 is a front view of the cell sorter of Figure 2 in the area of the sample storage device and
  • FIG. 4 shows a perspective view of the mechanics of the sample depositing device from FIG. 3.
  • FIG. 1 shows a cell sorter according to the invention, which uses a microfluidic sorting chip 1 to sort biological cells dielectrophoretically, the sorting chip 1 being mounted in a vibration-damped manner.
  • the Sörti 'erchip 1 has for fluidic contacting on réelle- terminals 2-6, wherein the contacting of the fluidic connections is described in DE 102 13 272 2-6, the content of which is attributable to the present description.
  • connection 2 of the sorting chip 1 serves to receive a carrier current with the biological cells to be sorted, while the connection 3 of the sorting chip 1 serves to discharge the selected biological cells, which are not further examined on the sorting chip 1.
  • the selected biological cells can be collected by a suction syringe 7, which can be connected to the connection 3 of the sorting chip 1.
  • the output 5 of the sorting chip 1, serves to remove the biological cells of interest, which can then be further processed or examined.
  • connections 4 and 6 of the sorting chip 1 serve to supply a so-called enveloping current, which has the task of connecting the selected biological cells to the connection 5 of the
  • connections 4 and 6 of the sorting chip are via two sheath flow lines 8, 9, a Y-piece 10 and a four-way valve 11 connected to a pressure vessel 12 in which there is a cultivation medium for the enveloping stream.
  • the pressure vessel 12 is pressurized via a compressed air line 13, so that the culture medium located in the pressure vessel 12, when the four-way valve 11 is in a corresponding position, via the Y-piece 10 and the sheath flow lines 8, 9 to the connections 4, 6 of the sorting chip 1 flows.
  • connection 2 of the sorting chip 1 is connected to a particle injector 15 via a carrier current line 14.
  • the particle injector 15 is connected via a T-piece 16 to a carrier flow syringe 17, which is mechanically driven and injects a predetermined liquid flow of a carrier flow.
  • the T-piece 16 is connected upstream via a further four-way valve 18 and a filling flow line 19 to a three-way valve 20.
  • the three-way valve 20 enables the sheath flow lines 8, 9 and the carrier flow line 14 to be flushed before the actual operation.
  • the three-way valve 20 is connected upstream via a peristaltic pump 21 to three three-way valves 22.1-22.3, to each of which a syringe reservoir 23.1-23.3 is connected.
  • the syringe reservoirs 23.1-23.3 are used to supply a filling stream for flushing the entire fluidic system before the actual operation, the syringe reservoir 23.1 containing 70% ethanol, while the
  • Syringe reservoir 23.2 contains aqua destillata as filler substance.
  • the syringe reservoir 23.3 finally contains a manipulation liquid, such as a buffer solution as a filling flow substance.
  • the cell sorter has a collecting container 27 for excess envelope flow and a collection container 28 for excess filling flow.
  • the three-way valve 22.1 is first opened and ethanol is injected from the syringe reservoir 23.1 as a filling stream, the ethanol being initially conveyed to the three-way valve 20 by the peristaltic pump 21.
  • the three-way valve 20 is set in such a way that part of the filling flow conveyed by the peristaltic pump 21 is passed on via the filling flow line 19, while the remaining part of the filling flow conveyed by the peristaltic pump 21 is passed on to the four-way valve 11 arrives.
  • the two four-way valves 11, 18 are in turn set such that the filling flow is passed through the sheath flow lines 8, 9 and the carrier flow line 14. Cultivation medium also flows from the pressure container 12 into the collecting container 27 in order to briefly flood the lines.
  • the four-way valve 11 is set in such a way that the pressure vessel 12 is connected to the Y-10 piece 10, so that the manipulation liquid (for example a cultivation medium) in the pressure vessel 12 due to the prevailing in the pressure vessel 12 Overpressure is pressed into the sheath flow lines 8, 9.
  • the manipulation liquid for example a cultivation medium
  • the four-way valve 18 is set during the sorting operation so that there is no flow connection between the T-piece 16 and the four-way valve 18.
  • the carrier stream 20 injected by the carrier stream syringe 17 then flows via the T-piece 16 into the particle injector 15, wherein biological cells are injected into the carrier stream by a further injection syringe 29.
  • the carrier stream with the injected biological cells then flows from the particle injector 15 via the carrier stream line 14 to the connection 2 of the sorting chip.
  • a temperature sensor 30 is attached to the particle injector 15 in order to measure the temperature T of the particle injector 15.
  • a temperature control element 31 in the form of a Peltier element in the particle injector 15 in order to be able to heat or cool the particle injector 15.
  • the heating or cooling energy Q is predefined here by a temperature controller 32, which is connected on the input side to the temperature sensor 30 and regulates the temperature T of the particle injector 15 to a predetermined setpoint.
  • the cell sorter is housed in a housing 33 made of plastic, the housing 33 having a transparent cover in order to enable a visual inspection of the operation of the cell sorter.
  • the housing 33 there is a structure with a so-called docking station 34, into which the essential fluid components and the electrical supply lines of the cell sorting device can be inserted on a main plate.
  • the docking station 34 of the cell sorter thus advantageously enables the essential components of the cell sorter to be replaced quickly and easily.
  • the structure of the cell sorter also carries the sorting chip 1, with a transmitted light device 35 being arranged above the sorting chip 1 in order to illuminate the carrier stream flowing through the sorting chip 1 with the particles suspended therein.
  • a sample storage device which has a microtiter plate 36 as a sample storage.
  • the sample storage device with the microtiter plate 36 is arranged in an incubator 37, the incubator 37 having an air conditioning device in order to control the temperature temperature to regulate the air humidity and / or the C0 2 gassing in the incubator 37.
  • the air conditioning in the incubator 37 is important so that the biological samples stored in the microtiter plate 36 remain undamaged, even when temporarily stored in the microtiter plate 36.
  • the air conditioning device generates a slight excess pressure in the incubator 37 so that no particles enter the incubator 37 from the outside, since this could lead to contamination.
  • the air conditioning device filters the air that penetrates into the incubator 37 and thereby also prevents contamination of the samples.
  • the incubator 37 On its front side, the incubator 37 has a flap made of transparent plastic, which forms a viewing window, which enables a visual inspection of the sample storage device.
  • a small camera is installed in the incubator 37 in order to be able to monitor the storage of the samples and in particular the immersion of a tube 38 in the sample holder of the microtiter plate 36, the camera not being shown for the sake of simplicity. Additional LED lighting can preferably be provided.
  • the hose 38 consists of Teflon, but the hose 38 can alternatively also consist of PE capillaries, other plastics or glass.
  • the structure of the sample storage device according to the invention will now be described below with reference to FIGS. 3 and 4.
  • the hose 38 is connected to the connection 5 of the sorting chip 1, the fluidic contacting of the sorting chip 1 through the hose 38 being described in DE 102 13 272, the content of which is attributable to the present description, so that in the present a detailed description of the fluidic Contact -de-s , sorting chips 1 through the hose 38 can be omitted.
  • the tube 38 is guided through a lateral, sealed opening in the incubator 37 into the interior of the incubator 37, the mouth opening of the tube 38 being arranged above the microtiter plate 36 and oriented in the direction of the microtiter plate 36. Due to the sealing of the lateral opening and the slight overpressure in the incubator 37, sterility is maintained.
  • the orientation of the tube 38 is achieved by a guide part 39, which has a groove on the side into which the tube 38 is pressed, so that the course of the groove determines the orientation of the tube 38 above the microtiter plate 36. Projections are integrally formed on the groove flanks of the groove in the guide part 39, which prevent the hose 38 from slipping out of the groove of the guide part 39.
  • the end of the hose 38 is fixed in place in the guide part 39 within the sample storage device. This offers the advantage that no disturbing fluidic feedback occurs via the hose 38 in the sorting chip 1, so that the sorting processes in the sorting chip 1 can run undisturbed.
  • the guide part 39 is fixed in place in the tube 38 by means of a holding magnet 40 which is fastened to the inner wall of the incubator 37.
  • the holding magnet 40 interacts with a holding element, which consists of a magnetizable material and is incorporated into the guide part 39.
  • the fastening of the guide part 39 with the hose 38 to the holding magnet 'efi ''40 advantageously enables simple, low-germ assembly.
  • the guide part 39 consists of PEEK and can therefore be autoclaved, so that the guide part 39 can be sterilized.
  • the samples delivered by the cell sorter can be introduced into the various sample containers of the microtiter plate 36 via the tube 38.
  • the desired sample container of the microtiter plate 36 is selected by suitably positioning the microtiter plate 36 relative to the mouth opening of the tube 38, for which purpose the mechanism shown in FIG. 4 is used.
  • unwanted cells or rinsing liquid can be conveyed into a collecting container which is located directly next to the microtiter plate 36.
  • the microtiter plate 36 is inserted into a holder 41, the holder 41 being positionable in the x, y and z directions by three electric motors 42-44.
  • the receptacle 41 can be removed from the sample storage device by loosening a knob screw 45. However, there is alternatively also the possibility that the receptacle 41 is held by a catch. The receptacle 41 is then removed from the sample storage device by pulling the receptacle out over the locking point. It should also be mentioned that the receptacle 41 has, in addition to the microtiter plate 36, a removable collecting container 46 (“waste container”) in which samples 5 can be placed which are of no further interest and therefore not in - ' -' ⁇ '- ⁇ of the microtiter plate 36 are deposited sol-le 'n: •
  • the collecting container 46 consists of an autoclavable material and has a removable lid 10 on its upper side.
  • the receptacle 41 is positioned such that the mouth opening of the hose 38 is above one of the two configurations 47, 48.
  • the receptacle 41 is then moved upwards in the direction of the mouth opening of the hose 38 until the hose 38 dabs onto the formation 48 or 48, whereupon
  • Collection container 46 arrives. However, there is no drop tear-off, so that there are no disturbing flow dynamic effects. The recording is only moved up so far that the drop at the mouth of the
  • the collecting container 46 there can be a blind bore with a volume of approximately 50 ⁇ l on the upper side, which, however, is not shown for the sake of simplicity.
  • This blind hole enables the envelope flow rate (envelope flow volume per time) to be checked before each sorting process. For this purpose, the blind bore is filled with the emerging enveloping stream, the time until the blind bore is filled, which then results in the enveloping stream rate.
  • the tube 38 has a beveled tip and a hydrophilic coating in order to prevent the troublesome drop tear-off during sample storage.
  • the tip of the tube 38 enables a foil to be pierced, which covers the microtiter plate 36.
  • This film can be made of aluminum or silicone, for example, and enables sterile sample storage.
  • the film also prevents evaporation from the microtiter plate 36 and reduces the pH shift.
  • the tip can also be manufactured as a separate component and plugged onto the mouth opening of the hose 38.
  • Carrier stream also be mixed with a wetting agent that reduces the surface tension of the carrier liquid and thus counteracts the troublesome drop formation.
  • microtiter plate '36 is positioned so that a formed at the tip of the tube 38 drops of the inner wall of a sample container of Microtiter plate 36 is touched laterally, so that the drop flows over the inner wall without abruptly tearing off.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Probenablageeinrichtung, insbesondere für einen Zellsortierer, mit einer Probenzuführung (38, 39) zur Zuführung von abzulegenden Proben und einer Probenablage (36) zur Ablage der Proben, wobei die Probenablage (36) zur getrennten Ablage der Proben mehrere Probenbehälter aufweist. Es wird vorgeschlagen, dass die Probenablage (36) zur Auswahl eines Probenbehälters beweglich angeordnet ist, während die Probenzuführung (38, 39) ortsfest ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Probenablageeinrichtung, insbesondere für einen Zellsortierer, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein entsprechendes Probenablageverfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 37.
Aus US 5 489 506 ist ein Zellsortierer bekannt, der es ermöglicht, biologische Zellen in einem Trägerstrom dielektropho- retisch zu trennen, wobei die zur Trennung verwendeten die- lektrophoretischen 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 Pro- benbehälter münden.
Nachteilig an dieser bekannten Probenablageeinrichtung ist die Tatsache, dass der Zellsortierer eine Vielzahl von Ausgangsleitungen benötigt, um die einzelnen Proben den ver- schiedenen 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 beweglich, so dass die von dem Zellsortierer ausgegebenen Proben durch eine geeignete Positionierung der Mündungsöffnung der Ausgangsleitung des Zellsortierers in den gewünschten Proben- behälter verbracht werden können.
Hierbei werden die Zellen an der Ausgangsleitung in Flüssigkeitstropfen vereinzelt, die in die Probenbehalter 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 Sortier- prozess in dem Zellsortierer durch die Bewegung der Ausgangsleitung gestört wird.
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 gestört wird und nur gewünschte Zellen aus der Ausgangsleitung des Zellsortierers in die Probenablage gelangen.
-Diese Aufgabe wird, ausgehend von der vorstehend beschriebe- • nen bekannten Probenablageeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , durch die kennzeichnenden Merkmale des An- spruchs 1 gelöst.
Hinsichtlich eines entsprechenden Verfahrens wird die Aufgabe durch ein Probenablageverfahren gemäß Anspruch 35 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 Pro- benzuführung 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 Proben- Zuführung 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 verwende- te Begriff einer Probenablage allgemein zu verstehen und nicht auf die im bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendete Mikrotiterplatte beschränkt. Stattdessen können als Probenablage auch andere Aufnahmegefäße oder Anordnungen von Aufnahmegefäßen verwendet werden.
Vorzügsweise 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 Probenbehalter, wobei die Auswahl des gewünschten Probenbehälters durch eine geeignete Positionie- rung 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 insbeson- dere 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 fest- klemmen 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 autokla- vierbar, um eine mehrfache Sterilisation zu ermöglichen. Als Material zur Herstellung des Führungsteils eignet sich deshalb vorteilhaft PEEK, jedoch kann das Führungsteil grundsätzlich auch aus anderen Materialien bestehen.
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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 15 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 20 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 Probenablageeinrich- 25 tung ortsfest ein zugehöriges magnetisierbares Halteelement oder ein weiterer Halfcemagnet angeordnet ist. Vorzugsweise ist jedoch an dem Führungsteil ein magnetisierbares Halteelement angebracht, während der zugehörige Haltemagnet ortsfest an der Probenablageeinrichtung montiert ist.
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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 agnetisierbaren Halteelements in dem Führungsteil erweitert deshalb den konstruktiven Gestaltungsspielraum bei der Auswahl des Werk- stoffs 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 Proben- abläge 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 Stell- glieds 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 Probenbehalter 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 Kontaminations- Sicherheit der Probenablageeinrichtung erhöht und eventuelle Fehler minimiert werden. Darüber hinaus ist ein Tropfenabriss an der Probenzuführung auch deshalb störend, weil beim Abtropfen strömungsdynamische Rückkopplungen auftreten, die ü- ber die Probenzuführung in den Zellsortierer zurückwirken und dort die Sortiervorgänge stören. Die Probenablage ist also vorzugsweise in drei Raumrichtungen positionierbar, wobei die Positionierung in waagerechter Richtung der Auswahl eines Probenbehälters dient, während die Positionierung in senk- rechter 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 Tropfenabriss- große 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 C02- Begasung des Inkubators und einer Einstellung der Luftfeuchtigkeit, um Flüssigkeitsverdunstungen aus den Probenbehalter 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.
Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass in dem Inkubator eine Kamera angeordnet ist, um den Vorgang der Probenablage zu überwachen. In diesem Fall kann auf ein Sichtfenster in dem Inkubator verzichtet werden.
Die Probenablage (z.B. eine Mikrotiterplatte) ist vorzugswei- se 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 Prόbenablageeinrichtung 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 Kugel- druckstücke geführt wird. Die Metallkugeln bzw. die federnden Kugeldruckstücke gewährleisten auch einen Ausgleich von Maßtoleranzen der verwendeten Mikrotiterplatten. So weichen die Abmessungen der verwendeten Mikrotiterplatten aufgrund von Fertigungstoleranzen u.U. geringfügig voneinander ab, was auf diese Weise ausgeglichen wird.
Darüber hinaus kann die Probenablage (z.B. eine Mikrotiterplatte) mit einer Folie abgedeckt sein, die von der Probenzu- führung (z.B. einer Schlauchspitze) penetrierbar ist, um die Proben in der Probenablage abzulegen. Eine derartige Folienabdeckung der Probenablage ermöglicht ein steriles Ablegen der Proben, verringert die Verdunstung und reduziert die pH- Verschiebung. Bei der Folie zur Abdeckung der Probenablage kann es sich beispielsweise um eine Aluminium-, Silikon- oder Gummifolie handeln.
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 erfin- dungsgemäße 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:
Figur 1 ein Fluidikschaubild eines erfindungsgemäßen Zellsortierers ohne die erfindungsgemäße Probenablageeinrichtung,
Figur 2 eine perspektivische Darstellung des Zellsortierers aus Figur 1 mit der erfindungsgemäßen Probenablageeinrichtung,
Figur 3 eine Frontansicht des Zellsortierers aus Figur 2 im Bereich der Probenablageeinrichtung sowie
Figur 4 eine Perspektivansicht der Mechanik der Probenablageeinrichtung aus Figur 3.
Die schematische Darstellung in Figur 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Zellsortierer, der mittels eines mikrofluidi- schen 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 andling 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 Sörti'erchip 1 weist zur fluidischen Kontaktierung mehrere- Anschlüsse 2-6 auf, wobei die fluidische Kontaktierung der Anschlüsse 2-6 in DE 102 13 272 beschrieben ist, deren Inhalt der vorliegenden Beschreibung zuzurechnen ist.
Der Änschluss 2 des Sortierchips 1 dient zur Aufnahme eines Trägerstroms mit den zu sortierenden biologischen Zellen, während der Änschluss 3 des Sortierchips 1 zur Abführung der ausselektierten biologischen Zellen dient, die auf dem Sor- tierchip 1 nicht weiter untersucht werden. Die ausselektierten biologischen Zellen können von einer Saugspritze 7 aufgefangen werden, die an den Änschluss 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 Änschluss 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 wer- den 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 Änschluss 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 wei- teres Vier-Wege-Ventil 18 und eine Füllstromleitung 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 Luft- blasen 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 zu- nächst zu dem Drei-Wege-Ventil 20 gefördert wird. Während des Spülvorgangs ist das Drei-Wege-Ventil 20 so eingestellt, dass 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 bei- spielsweise 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.
5 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- 10 Stück 10 verbunden wird, so dass die in dem Druckbehälter 12 befindliche Manipulationsflüssigkeit (z.B. ein Kultivierungsmedium) aufgrund des in dem Druckbehälter 12 herrschenden Ü- berdrucks in die Hüllstromleitungen 8, 9 gedrückt wird.
15 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 20 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 Trägerstromlei- 25 tung 14 zu dem Änschluss 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.
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Darüber hinaus befindet sich ari 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 ..-Figur 2 dargestellte Perspektivansicht des in Figur 1 gezeigten Zellsortierers beschrieben.
Der Zellsortierer ist in einem aus Kunststoff bestehenden Ge- häuse 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 soge- nannten Docking-Station 34, in die die wesentlichen Fluidik- Bestandteile sowie die elektrischen Zuleitungen des Zellsor- tierefs auf einer Hauptplatte eingeschoben werden können. Die Docking-Station 34 des Zellsortierers ermöglicht also vorteilhaft ein schnelles und einfaches Auswechseln der wesent- liehen Komponenten des Zellsortierers.
Der Aufbau des Zellsortierers trägt weiterhin den Sortierchip 1, wobei oberhalb des Sortierchips 1 eine Durchlichtein- richtung 35 angeordnet ist, um den durch den Sortierchip 1 fließenden Trägerstrom mit den darin suspendierten Partikeln zu beleuchten.
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 Inkubator 37 eine Klimatisierungseinrichtung aufweist, um die Tem- peratur, die Luftfeuchtigkeit und/oder die C02-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 Klimatisierungsein-- richtung 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 an- gebracht, um die Ablage der Proben und insbesondere das Eintauchen eines Schlauchs 38 in die Probenbehalter 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 Figuren 3 und 4 der Aufbau der erfindungsgemäßen Probenablageeinrichtung beschrieben. An den Änschluss 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 beschrieben ist, deren Inhalt der vorliegenden Beschreibung zuzurechnen ist, so dass im vorliegenden auf eine detaillierte Beschreibung der fluidischen Kontaktierung -de-s,, Sortierchips 1 durch den Schlauch 38 verzichtet werden kann.
Der Schlauch 38 ist durch eine seitliche, abgedichtete Öff- nung 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 Haltemagne't-efi-"'40 ermöglicht vorteilhaft eine einfache, keimarme Montage.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht das Füh- rungsteil 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 Probenbehalter der Mikroti- terplatte 36 eingebra-cht 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 Figur 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 Knauf- schraube 45 aus der Probenablageeinrichtung entnommen werden. Es besteht jedoch alternativ auch die Möglichkeit, dass die Aufnahme 41 durch eine Rastung gehalten wird. Die Entnahme der Aufnahme 41 aus der Probenablageeinrichtung erfolgt dann, indem die Aufnahme über den Rastpunkt herausgezogen wird. Weiterhin ist zu erwähnen, dass die Aufnahme 41 neben der Mikrotiterplatte 36 einen entnehmbaren Auffangbehälter 46 ("Waste Container") aufweist, in den Proben verbracht werden 5 können, die nicht weiter interessieren und deshalb nicht in - ' -'■' -■■ der Mikrotiterplatte 36 abgelegt werden sol-le'n :•
Der Auffangbehälter 46 besteht aus einem autoklavierbaren Material und weist an seiner Oberseite einen abnehmbaren Deckel 10 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 15 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 Aus- 20 formungen 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 48 bzw. 48 tupft, wobei sich
25 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. Die Aufnahme wird hierbei nur so weit nach oben gefahren, dass der Tropfen an der Mündungsöffnung des
30 Schlauchs 38 abfliessen kann, wobei jedoch kein Berührungskontakt zwischen dem Schlauch '38 und der Aufnahme 41 stattfindet. In dem Auffangbehälter 46 kann sich an der Oberseite eine Sackbohrung mit einem Volumen von ungefähr 50 μl befinden, die jedoch zur Vereinfachung nicht dargestellt ist. Diese Sackbohrung ermöglicht eine Überprüfung der Hüllstromrate (Hüllstromvolumen pro Zeit) vor jedem Sortierprozess . Hierzu wird die Sackbohrung mit-dem austretenden Hüllstrom gefüllt, wobei die Zeitdauer bis zur Füllung der Sackbohrung gemessen wird, woraus sich dann die Hüllstromrate ergibt.
Darüber hinaus weist der Schlauch 38 eine angeschrägte Spitze und eine hydrophile Beschichtung auf, um den störenden Trop- fenabriss bei der Probenablage zu verhindern.
Ferner ermöglicht die Spitze des Schlauchs 38 das Durchste- chen einer Folie, welche die Mikrotiterplatte 36 abdeckt. Diese Folie kann beispielsweise aus Aluminium oder Silikon bestehen und ermöglicht eine sterile Probenablage. Darüber hinaus verhindert die Folie auch eine Verdunstung aus der Mikrotiterplatte 36 und reduziert die pH-Verschiebung.
Die Spitze kann hierbei auch als separates Bauteil hergestellt und auf die Mündungsöffnung des Schlauchs 38 aufgesteckt werden.
Zur weiteren Verringerung der Tropfenabrissgröße kann dem
Trägerstrom auch ein Netzmittel beigemischt werden, das die Oberflächenspannung der Trägerflüssigkeit verringert und dadurch der störenden Tropfenbildung entgegen wirkt.
Darüber hinaus besteht zur Vermeidung eines störenden Tropfenabrisses auch die Möglichkeit, dass die Mikrotiterplatte' 36 so positioniert wird, dass ein an der Spitze des Schlauchs 38 gebildeter Tropfen die Innenwand eines Probenbehälters der Mikrotiterplatte 36 seitlich berührt, so dass der Tropfen ü- ber die Innenwand abfliesst, ohne abrupt abzureißen.
Ferner besteht zur Vermeidung eines störenden Tropfenabrisses auch die Möglichkeit einer Strukturierung hydrophiler und hydrophober Bereiche des Schlauchs 38, der Spitze des""••:•>;•;_; i- Schlauchs 38 und der Mikrotiterplatte 36.
Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene be- vorzugte Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen.

Claims

PATENTÄNSPRUCHE
1. Probenablageeinrichtung, insbesondere für einen Zellsortierer, mit " ■■--'-• •'•: einer Probenzuführung (38, 39) zur Zuführung von abzulegenden Proben, einer Probenablage (36) zur Ablage der Proben, wobei die Probenablage (36) zur getrennten Ablage der Proben mehrere Probenbehalter aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Probenablage (36) zur Auswahl eines Probenbehälters beweglich angeordnet ist, während die Probenzuführung (38, 39) ortsfest ist.
2. Probenablageeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Probenzuführung (38, 39) einen Schlauch (38) aufweist, dessen Mündungsöffnung ortsfest über der Pro- benablage (36) fixiert ist.
3. Probenablageeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlauch (38) durch ein Führungsteil (39) geführt wird, um die Mündungsöffnung des Schlauchs (38) auf die Probenablage (36) auszurichten.
4. Probenablageeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsteil (39) eine Nut aufweist, in die der Schlauch (38) einführbar ist, um den Schlauchverlauf festzulegen und die Mündungsöffnung des Schlauchs (38) auf die Probenablage (36) auszurichten.
5. Probenablageeinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsteil (39) aus einem autokla- vierbaren und/oder sterilisierbaren Material besteht.
6. Probenablageeinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsteil (39) aus PEEK LEXAN oder TEFLON besteht.
7. Probenablageeinrichtung nach einem der Anspruch 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlauch (38) und/oder das
Führungsteil (39) lösbar 'über der Probenablage (36) fixiert ist.
8. Probenablageeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Schlauch (38) und/oder das Führungsteil
(39) mit einem Haltemagneten (40) lösbar über der Probenablage (36) fixiert ist.
9. Probenablageeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Haltemagnet (40) an der Probenablageeinrichtung ortsfest montiert ist, während an dem Führungsteil
(39) ein magnetisierbares Halteelement angebracht ist.
10. Probenablageeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn- zeichnet, dass das magnetisierbare Halteelement in das Führungsteil (39) eingegossen oder von dem Führungsteil (39) umspritzt ist.
11. Probenablageeinrichtung nach einem der vorhergehenden An- sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Positionierung der
Probenablage (36) relativ zu der Probenzuführung (38, 39) ein Stellglied (42-44) vorgesehen ist.
12. Probenablageeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Probenablage (36) seitlich und in Richtung auf die Probenzuführung (38, 39) positionierbar ist.
13.. Probenablageeinrichtung nach Anspruch- 12,- dadurch gekennzeichnet, dass die Probenablage (36) so weit in Richtung auf die Probenzuführung (38, 39) positionierbar ist, dass die Probenzuführung (38) in einen der Probenbehalter der Proben- abläge eintaucht.
14. Probenablageeinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die abzulegende Probe flüssig ist und eine materialabhängige Tropfenabrissgröße aufweist, wobei die Pro- benablage (36) so weit nach oben in Richtung auf die Probenzuführung (38) bewegbar ist, dass der Abstand zwischen der Probenzuführung (38) und der Probenablage (36) kleiner als die Tropfenabrissgröße ist.
15. Probenablageeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Probenablage (36) in einem Inkubator (37) angeordnet ist.
16. Probenablageeinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Inkubator (37) ein Sichtfenster und/oder eine Kamera und/oder eine zusätzliche Beleuchtung aufweist, um eine Sichtkontrolle zu ermöglichen.
17. Probenablageeinrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Inkubator (37) eine Klimatisierungseinrichtung aufweist, die die Temperatur und/oder die Luftfeuchtigkeit und/oder den Kohlendioxidgehalt in dem Inkubator (37) einstellt.
18. Probenablageeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Probenablage (36) eine Mikrotiterplatte ist oder Probenstreifen zur Aufnahme von PCR-Proben aufweist.
19. Probenablageeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Probenablage (36) lösbar in der Probenablageeinrichtung angeordnet ist.
20. Probenablageeinrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Probenablage (36) manuell oder durch einen Roboter einführbar und/oder entnehmbar ist.
21. Probenablageeinrichtung nach einem der vorhergehenden An- sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Führung der Probenablage (36) seitlich angebrachte Metallkugeln oder federnde Kugeldruckstücke vorgesehen sind.
22. Probenablageeinrichtung nach einem der vorhergehenden An- sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Probenablage (36) eine Abdeckung aufweist, die für die Ablage der Proben geöffnet werden kann und für die Entnahme und/oder den Transport der Probenablage (36) verschließbar ist.
23. Probenablageeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlauch (38) mit dem Führungsteil (39) lösbar verbunden ist.
24. Probenablageeinrichtung nach einem der vorhergehenden An- sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlauch (38) mit dem Führungsteil (39) dauerhaft verbunden ist.
25. Probenablageeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Probenzuführung (38, 39) über der Probenablage (36) angeordnet ist, wobei der Abstand zwischen der Probenzuführung (38, 39) und der Probenablage (36) kleiner als eine materialabhängige Tropfenabrissgröße ist, um bei der Ablage der Proben einen Tropfenabriss zu verhindern.
26. Probenablageeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ablage von nicht interessierenden Proben ein Auffangbehälter (46) vorgesehen ist.
27. Probenablageeinrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Auffangbehälter (46) einen Deckel aufweist, der geöffnet werden kann.
28. Probenablageeinrichtung nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Auffangbehälter (46) entnehmbar ist.
29. Probenablageeinrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Auffangbehälter (46) aus einem autoklavierbaren Material besteht.
30. Probenablageeinrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis
29, dadurch gekennzeichnet, dass der Auffangbehälter (46) an seiner Oberseite mindestens eine muldenförmige Ausformung
(47, 48) zum Abtupfen einer Probe aufweist.
31. Probenablageeinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis
30, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlauch (38) eine ange- schrägte Spitze aufweist.
32. Probenablageeinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis
31, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlauch (38) zumindest im Bereich seiner Mündungsöffnung aus einem hydrophilen Mate- rial besteht oder zumindest im Bereich seiner Mündungsöffnung mit einem hydrophilen Material beschichtet ist, um einen Tropfenabriss zu vermeiden.
33. Probenablageeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,., dass die Probenablage (36) mit einer Folie bedeckt ist, die von der Probenzuführung (38) penetrierbar ist.
34. Zellsortierer mit einer Probenablageeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
35. Partikelmanipulator mit einer Probenablageeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 33, insbesondere Manipulator zur Fusion und/oder Poration von biologischen Objekten.
36. Fluidiksystem mit einer Probenablageeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 33, insbesondere System zum Mischen von Fluiden.
37. Probenablageverfahren, insbesondere zur Probenablage in einem Zellsortierer, mit den folgenden Schritten:
Positionierung einer Probenzuführung (38) relativ zu einer
Probenablage (36) , - Abgabe der abzulegenden Probe aus der Probenzuführung (38) in die Probenablage (36) , dadurch gekennzeichnet, dass die Probenzuführung (38) ortsfest ist, während die Probenablage (36) bewegt wird.
38. Probenablageverfahren nach Anspruch 37> dadurch gekennzeichnet, dass die Probe flüssig ist und eine materialabhängige Tropfenabrissgröße aufweist, wobei die Probenablage (36) zur Abgabe der Probe so weit nach oben in Richtung der Pro- 35 benzuführung (38) bewegt wird, dass der Abstand zwischen der Probenzuführung (38) und der Probenablage (36) kleiner als die Tropfenabrissgröße ist.
39. Probenablage erfahren nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Abgabe der Probe ein Abstand zwischen-- der Probenzuführung (38) und der Probenablage (36) verbleibt.
• -k -k - ~
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