Vorrichtung zum Pipettieren
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Vorrichtungen zum Pipettieren mittels einer Pipette werden häufig in sehr fein dosierender Ausführung benötigt, wobei die Ausbringöffnung der Pipette sehr eng sein muss. Solche Vorrichtungen werden benötigt zum Beispiel, um sehr kleine Flüssigkeitsmengen freifallend in ein Reagenzglas zu pipettieren oder bei¬ spielsweise auch zum Aufbringen sehr kleiner Flüssigkeitsmengen auf Träger¬ platten zur Durchführung chemischer, insbesondere biochemischer Reaktionen oder beispielsweise zu Mikroskopierzwecken.
Ein weiteres Beispiel sind Auftragvorrichtungen für Impflösungen auf Nährbö¬ den. Diese dienen zum Nachweis von in der Impflösung vorhandenen Keimen, wie z.B. Bakterien oder Pilzen, durch Vermehrung mittels Inkubation. Dazu muß die Impflösung in definierter Auftragstärke auf die Oberfläche eines Nährbodens, üblicherweise in einer Petrischale, aufgebracht werden. Die Ausbringöffnung der zum Auftragen verwendeten Pipette muß dazu sehr eng sein.
Die US 5,294,325 A zeigt in Fig. 1 eine Pipettiervorrichtung, bei der eine Pipette in Form einer Spritzennadel an eine Druckerzeugungseinrichtung in Form einer Kolbenspritze ansetzbar ist. Die auszugebende Flüssigkeit wird bei dieser Kon¬ struktion in der Kolbenspritze aufgenommen. Dies hat die nachteilige Folge, dass bei Abgabe kontaminierender Flüssigkeiten, die nicht von einer Probe zur näch¬ sten verschleppt werden dürfen, nach jedem Gebrauch nicht nur die Pipette, son¬ dern auch die Druckerzeugungseinrichtung entsorgt werden muss.
Bei gattungsgemäßen Vorrichtungen gemäß der heute üblichen Pipettiertechnik nimmt die Pipette die gesamte abzugebende Flüssigkeit auf, so dass die Flüssig¬ keit nicht in Kontakt mit der Druckerzeugungseinrichtung gelangt. Daher kann die Pipette als Einwegartikel ausgebildet sein, während die nichtkontaminierte Druckerzeugungseinrichtung wiederverwendet wird.
Bekannte gattungsgemäße Vorrichtungen weisen eine einteilige Pipette auf. Sie werden in üblicher Weise durch Ansaugen befüllt, was durch die enge Ausbrin¬ göffnung sehr viel Zeit benötigt. Dies ist störend insbesondere bei Reihenunter¬ suchungen, bei denen Pipetten sehr schnell gefüllt werden sollen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine gattungsgemäße Vorrichtung mit höherer Arbeitsgeschwindigkeit auszubilden.
Dies wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 sowie mit dem Verfahren nach Anspruch 5 gelöst.
Erfindungsgemäß ist ein Endstück der Pipette mit der Ausbringöffnung an eine Kupplungsöffnung eines Hauptteiles der Pipette ankuppelbar. Im angekuppelten Zustand ist die Pipette in üblicher Weise zum Aufbringen von Flüssigkeit ver¬ wendbar. Im abgekuppelten Zustand kann das Hauptteil der Pipette durch die
sehr viel größere Kupplungsöffnung sehr schnell durch das übliche Ansaugen befüllt werden. Es läßt sich dadurch ein erheblich größeres Arbeitstempo errei¬ chen, insbesondere bei Massenuntersuchungen.
Die Kupplung kann auf weitgehend beliebige Weise, beispielsweise als Schraub¬ kupplung oder dergleichen, ausgebildet sein. Vorteilhaft sind jedoch die Merk¬ male des Anspruches 2 vorgesehen. Konussteckkupplungen bilden eine auf die¬ sem technischen Gebiet weitgehend übliche einfache und präzise Kupplung.
Das Endstück der Pipette kann in bekannter Weise starr ausgebildet sein. Vorteil¬ haft ist es jedoch nach Anspruch 3 langgestreckt und biegeflexibel ausgebildet. Dadurch kann es der Oberfläche eines Nährbodens berührend angelegt werden, wobei seine Flexibilität Beschädigungen und Abstandsänderungen ausgleicht. Dies ist insbesondere von Vorteil bei Vorrichtungen, bei denen zum linienweisen Auftragen die Pipette gegenüber der Oberfläche eines Nährbodens relativ bewegt wird. Es ergibt sich eine höhere Auftragpräzision und eine geringere Beschädi¬ gungsgefahr für die Oberfläche des Nährbodens.
Ein biegeflexibles Endstück kann z.B. in für Pipetten üblicher Weise konisch spitz zulaufend ausgebildet sein, ist vorzugsweise jedoch gemäß Anspruch 4 aus¬ gebildet. Die Verwendung eines Schlauchstückes als Endstück ermöglicht eine besonders einfache Konstruktion, bei der durch Wahl des Schlauchstückes die Elastizitätseigenschaften und die Größe der Ausbringöffnung präzise wählbar sind.
Das Verfahren nach Anspruch 5 beschreibt die vorteilhafte Verwendung der er¬ findungsgemäßen Vorrichtung.
In den Zeichnungen ist die Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt. Es zeigen
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit Nährbo¬ den und Pipette;
Fig. 2 einen Schnitt nach Linie 2-2 in Fig. 1;
Fig. 3 eine Seitenansicht eines Racks mit Pipettenhauptteilen vor deren Ent¬ nahme;
Fig. 4 die Seitenansicht eines entnommenen Pipettenhauptteiles bei seiner Befüllung;
Fig. 5 die Seitenansicht eines Racks mit Pipettenendstücken und
Fig. 6 die Seitenansicht einer komplett gehaltenen Pipette.
Die Fig. 1 und 2 zeigen eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Auftragung einer Impflösung auf die Oberfläche 2 eines Nährbodens 1, der auf dem Boden 3 a einer Petrischale 3 angeordnet ist, welche aus ihrem Boden 3a und einem umlaufenden Rand 3b gebildet ist. Üblicherweise gehört zu einer solchen Petrischale 3 noch ein Deckel, der zum keimdichten Verschluß während der nachfolgenden Inkuba¬ tion dient.
Die Petrischale 3 steht mit ihrem Boden 3a auf einem Drehteller 4 eines im Übri¬ gen nicht dargestellten Antriebssystemes, mit dem die Petrischale 3 und der Nährboden 1 um eine lotrechte Achse 5 in Richtung des Pfeiles 6 antreibbar sind.
Auf die Oberfläche 2 des Nährbodens 1 soll Impflösung 7 aufgebracht werden, die in einer Pipette 8 bereitgehalten wird. Die Pipette 8 wird von ihrem einen En¬ de her über einen Anschlußschlauch 9 z.B. mit Luft druckbeaufschlagt und bringt an ihrem anderen Ende durch eine enge Ausbringöffnung 10 die Impflösung 7 in einer Linie 11 aus, die sich auf die Oberfläche 2 des Nährbodens 1 legt.
Die Pipette 8 wird dabei von einem Haltearm 12 gehalten, der von einer nicht dargestellten Antriebsrichtung derart bewegt und eingestellt wird, daß er die Pipette 8 in definierter Höhenlage über der Oberfläche 2 des Nährbodens 1 hält und während der Umdrehung des Nährbodens 1 die Ausbringöffnung 10 in Richtung des Pfeiles 13 radial nach außen bewegt. Die auf der Oberfläche 2 des Nährbodens 1 aufgebrachte Linie 11 von Impflösung bildet sich daher, wie Fig.l zeigt, als Spirallinie aus.
Der Anschlußschlauch 9 ist an eine nicht dargestellte Druckerzeugungseinrich¬ tung angeschlossen, die für die Druckbeaufschlagung der Pipette zum Ausstoßen der Impflösung 7 sorgt. Der Ausstoß kann dabei variabel geregelt werden, z.B. so, daß die Linie 11 von einem Ende zum anderen Ende hin mit immer geringe¬ rem Auftrag ausgebildet wird, um die aufgebrachte Konzentration an Keimen zu verdünnen.
Anstelle der in Fig. 1 dargestellten Ausbildung der Vorrichtung mit Drehantrieb für den Nährboden 1 und Linearvorschub für die Pipette 8 kann beispielsweise auch die Pipette 8 spiralförmig über den stillstehenden Nährboden 1 bewegt wer¬ den, oder es können durch entsprechende Antriebsausbildung andere Formen für die Linie 11, z.B. mehrere parallele gerade Linien, gewählt werden.
Die Pipette 8 weist einen Halter 14 auf, an dem der Haltearm 12 und der An¬ schlußschlauch 9 angreifen. Dieser Halter 14 kann auch als Pumpeinrichtung zur
Druckbeaufschlagung der Pipette 8 ausgebildet sein, wobei dann anstelle des An¬ schlußschlauches 9 elektrische Steuerleitungen zur Steuerung des Pumpvorgan¬ ges vorgesehen wären.
Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Pipette 8 besteht im wesentlichen aus einem Hauptteil 15, das mit seinem größeren Innenvolumen die gesamte aufzubringende Menge an Impflösung 7 aufnehmen kann. Im Ausführungsbeispiel ist das Haupt¬ teil 15 über eine Konussteckkupplung üblicher Bauart mit dem Halter 14 kuppel¬ bar.
An dem dem Halter 14 gegenüberliegenden Ende ist das Hauptteil 15 über eine ebenfalls in üblicher Weise ausgebildete Konussteckkupplung mit einem End¬ stück 16 verbunden, welches aus einem Kupplungsstück 17 und einem Schlauch 18 besteht.
Mit dem Kupplungsstück 17 ist das Endstück an das Hauptteil 15 ankuppelbar, wobei dort das Hauptteil 15 eine Kupplungsöffnung 19 aufweist, die wesentlich größer ist als die sehr enge Ausbringöffnung 10 am Ende des Endstückes 16.
In alternativer, nicht dargestellter Bauweise kann das Endstück 16 der Pipette 8 auch in üblicher konisch spitzer Form ausgebildet sein, soll dabei jedoch biege¬ flexibel sein, was beispielsweise durch geeignete Materialstärke oder Material¬ auswahl erreichbar wäre. Das Endstück kann auch einstückig mit dem Hauptteil 15 ausgebildet sein.
Durch die biegeflexible Ausbildung des Endstückes 16, die im dargestellten Aus¬ führungsbeispiel durch das dünne Schlauchstück 18 erreicht wird, kann, wie Fig. 2 zeigt, bei entsprechender Höhensteuerung mit dem Haltearm 12 die Pipette 8 in die in Fig. 2 dargestellte Lage gebracht werden. Dabei legt sich das Schlauch-
stück 18 im Bogen federnd der Oberfläche 2 des Nährbodens 1 an, so daß der Endbereich des Schlauchstückes 18 parallel zur Oberfläche des Nährbodens 1 liegt.
Wie Fig. 2 zeigt, ergibt sich daraus eine hochdefinierte Lage der Ausbringöff¬ nung 10 gegenüber der Oberfläche des Nährbodens 1. Treten während des An¬ triebes Höhenabweichungen auf, die beispielsweise durch ungenaue Bewegung des Haltearmes 12 entstehen können oder z.B. durch unterschiedliche Dicke des Nährbodens 1, so werden diese Höhenabweichungen in der Biegung des elasti¬ schen Schlauchstückes 18 federnd abgefangen, ohne daß sich dabei die Lage der Ausbringöffnung 10 gegenüber der Oberfläche des Nährbodens 1 verändert.
Auch bei hoher Fahrgeschwindigkeit der Pipette 8 über der Oberfläche des Nähr¬ bodens 1 kommt es bei der dargestellten Konstruktion nicht zu Abweichungen der Aufbringung und auch nicht zu Verletzungen der empfindlichen Oberfläche des Nährbodens 1.
In der dargestellten Ausführungsform ist das Endstück 16 vom Hauptteil 15 der Pipette 8 abnehmbar, und zwar im dargestellten Ausführungsbeispiel mit einer Konuskupplung, an deren Stelle auch andere Kupplungsarten möglich sind.
Für Reihentests, bei denen sehr viele Impflösungen auf sehr viele Nährböden aufzutragen sind, kann daher ein in Fig. 3 dargestelltes Rack 20 verwendet wer¬ den, in dem mehrere leere Hauptteile 15 aufgestellt sind. Der Halter 14 der Pipette 18 kann mit dem Haltearm 12 in Position über das jeweils nächste Hauptteil 15 auf dem Rack 20 gebracht und nach Absenken mit diesem verkup¬ pelt werden.
Anschließend kann durch entsprechende Bewegung des Haltearmes 12 der Halter 14 mit daran gekuppeltem, noch leerem, Hauptteil 15, wie in Fig. 4 dargestellt, über ein Probegefäß 21 mit der nächsten zu verarbeitenden Impflösung 7 ge¬ bracht und abgesenkt werden, bis die Kupplungsöffnung 19 des Hauptteiles 15 eintaucht. Durch entsprechende Unterdruckbeaufschlagung über den Anschlu߬ schlauch 9 wird das Hauptteil 15 befüllt.
Im nächsten Schritt gemäß Fig. 5 wird das befüllte Hauptteil 15 durch entspre¬ chende Bewegung des Haltearmes 12 über ein Rack 22 mit darin bevorrateten Endstücken 16 gebracht und verkuppelt. Nach Wiederanheben des Haltearmes 12 befindet sich die komplett zusammengesteckte und befüllte Pipette 8 in Stellung gemäß Fig. 6 und kann nun durch entsprechende Höhen- und Winkelsteuerung über einer Petrischale 3 mit Nährboden 1 in Arbeitsstellung gemäß Fig. 1 und 2 gebracht werden.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Pipette 8 in einer in den Figuren 1 und 2 beschriebenen Vorrichtung zum Auftragen einer Impflösung auf die Ober¬ fläche 2 eines Nährbodens 1 eingesetzt. Die in Figur 6 dargestellte Pipette 8 kann jedoch auch zu anderen Zwecken verwendet werden.
Sie kann beispielsweise zum Pipettieren sehr kleiner Flüssigkeitsmengen in Rea¬ genzgefäße, z.B. in Mikrotiterplatten, verwendet werden. Sie kann ferner ver¬ wendet werden, um kleine Flüssigkeitsmengen auf Trägerplatten aufzubringen, z.B. sogenannte Spots für anschließende biochemische Reaktionen. Außerdem kann sie verwendet werden, um beispielsweise kleine Flüssigkeitsmengen zu Mi¬ kroskopierzwecken auf Objektträger aufzubringen. Auch weitere Anwendungs¬ zwecke sind möglich, bei denen sehr kleine Flüssigkeitsmengen zu pipettieren sind und hohe Arbeitsgeschwindigkeiten gefordert werden.
Bei allen solchen Anwendungsfällen ist es nicht erforderlich, daß die Pipetten¬ spitze, wie in den Figuren dargestellt, mit einem langen dünnen Endstück 16 ver¬ sehen ist. Die Pipettenspitze kann auch kurz sein, sofern nur die Austragöffnung 10 sehr eng ist.