EP1996522A2 - Method and device for producing glass pipettes or glass capillaries - Google Patents

Method and device for producing glass pipettes or glass capillaries

Info

Publication number
EP1996522A2
EP1996522A2 EP07723536A EP07723536A EP1996522A2 EP 1996522 A2 EP1996522 A2 EP 1996522A2 EP 07723536 A EP07723536 A EP 07723536A EP 07723536 A EP07723536 A EP 07723536A EP 1996522 A2 EP1996522 A2 EP 1996522A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
glass
glass pipette
pipette
radiation field
heat radiation
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Withdrawn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
EP07723536A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Albrecht Lepple-Wienhues
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.)
Flyion GmbH
Original Assignee
Flyion 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 Flyion GmbH filed Critical Flyion GmbH
Publication of EP1996522A2 publication Critical patent/EP1996522A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B23/00Re-forming shaped glass
    • C03B23/04Re-forming tubes or rods
    • C03B23/07Re-forming tubes or rods by blowing, e.g. for making electric bulbs
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B23/00Re-forming shaped glass
    • C03B23/04Re-forming tubes or rods
    • C03B23/045Tools or apparatus specially adapted for re-forming tubes or rods in general, e.g. glass lathes, chucks
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/483Physical analysis of biological material
    • G01N33/487Physical analysis of biological material of liquid biological material
    • G01N33/48707Physical analysis of biological material of liquid biological material by electrical means
    • G01N33/48728Investigating individual cells, e.g. by patch clamp, voltage clamp

Definitions

  • the invention relates to a method for the production of glass pipettes or glass capillaries and a device for the production of glass pipettes or glass capillaries.
  • the pipettes or capillaries are intended in particular for performing patch-clamp experiments.
  • lipid membrane As is known, the interior of living cells is surrounded by a lipid membrane which seals off the processes inside the cell from the outside environment. These lipid membranes are largely impermeable to charged particles. For this purpose, special transport proteins embedded in the membranes transport the charged particles (ions) through the membrane. These transport proteins thus form the basis for a variety of physiological functions.
  • the patch-clamp technique allows the direct measurement of currents generated by the ion transporters in the membrane with high temporal resolution.
  • the resulting advantages are known. For example, it is possible to determine directly the effect of signal molecules or pharmacologically active substances on a target protein.
  • the patch-clamp technique allows precise control of the electrical and chemical environment of a membrane and also allows the application of signal molecules, pharmacologically active substances, etc. to both sides of a membrane.
  • the patch-clamp technique is known in the art and is widely used, it should be dispensed with further basic embodiments.
  • the usual procedure in the patch-clamp technique is to mechanically approximate a glass capillary or glass (micro-) pipette of a cell and thus of its cell membrane and to fix it there by suction. This leads to an electrically dense connection between the cell membrane and the tip of the pipette.
  • This electrically sealed connection is a prerequisite for a high-resolution, low-noise measurement of small and very small currents.
  • the electrically sealed connection is often referred to as a "seal.”
  • a so-called “gigaseal” is required; H. an electrically sealed connection in which the electrical resistance reaches the gigaohm range.
  • resistors of 10 G ohms and above are needed to assure that even small ions such as protons do not pass uncontrollably between cell membrane and glass surface.
  • the glass pipettes or glass capillaries used for prior art patch clamp experiments typically have a cone-shaped tip and a portion adjacent to this tip that is substantially tube-shaped.
  • Such pipettes or capillaries are generally produced by conventional glass blowing technology. by drawing (pulling) glass tubes after or at melting of the area where the conical constriction and tip is to be created.
  • Such pipettes or capillary tubes with conical tip are then used both for those techniques in which the glass capillary is introduced from the outside to the cell membrane, and in those techniques in which the cell is fixed inside the capillary to form a gigaseal.
  • the object of the invention is to provide a new method by means of which glass pipettes or glass capillaries can be produced.
  • this should make new pipettes or capillaries accessible, which can be advantageously used in the case of patch pipettes.
  • Clamp techniques can be used in which the cell or corresponding biological structure is fixed inside the capillary to form a Gigaseals.
  • a glass pipette or glass capillary having a cone-shaped tip and a substantially tubular portion adjoining the tip is fixed in a holding device.
  • the fixed glass pipette is placed in the heat radiation field of a heater. This is preferably done so that the fixed glass pipette is moved by means of a positioning in the heat radiation field of the heater.
  • the glass pipette is softened, in particular melted, at least in the region of the tip, in particular in the region of the base surface of the cone, and optionally also in the part of the tube-shaped section adjoining the tip. This softening is preferably carried out in sections. Before softening and / or in the softened state, the interior of the glass pipette and thus also its softened area is subjected to a gas pressure. This results in that the
  • Jump-shaped should mean here that the enlargement / enlargement of the diameter takes place over a short length, in particular over a length of less than 150 ⁇ m.
  • the diameter in particular from a value of less than 50 ⁇ m at the base surface, should be extended to a diameter of at least 100 ⁇ m in the tubular section of the glass pipette.
  • the thus expanded glass pipette is removed from the heat radiation field of the heater again, preferably the Glass pipette is moved with the help of the positioning of the heat radiation field.
  • the method according to the invention is designed in such a way that the sudden enlargement of the diameter of the glass pipette is controlled and preferably also controlled by means of an optical observation device.
  • a cone is known to be a structure that has the shape of a cone or truncated cone. Accordingly, in the invention, the pipette / capillary has a tip with the shape of such a cone. Due to its production process (usually pulling / pulling from a capillary), this tip is not geometrically exactly conical in shape, but can essentially be described by such a cone shape. Since the tip is necessarily open, d. H. is not closed, it will be in the case of the invention is usually a cone in the form of a truncated cone.
  • a truncated cone is a body of revolution that results from cutting a smaller cone from a straight circular cone parallel to the base surface.
  • two parallel circular surfaces of which one designates the larger as the base surface and the smaller than the top surface. If this is again transferred to the case of the present invention, the cone of the tip with its (larger) base surface adjoins the tubular portion at the pipette / capillary.
  • the claimed method of the invention has the advantage that compared to the prior art, a much more pronounced, jump-shaped widening of the diameter of the capillary / pipette can be achieved, starting from the point at which the cell at is fixed to the corresponding patch clamp measurements inside the capillary / pipette, towards the tubular portion of the larger diameter capillary / pipette.
  • This is done according to the invention in that a larger part of the pipette, preferably by section-wise melting and widening successively, in diameter is increased.
  • the desired expanded contour of the pipette can be achieved over a length which is greater than the extent of the heat radiation field.
  • the measure according to the invention preferably to provide a radial heat radiation field, also contributes to the success of the method according to the invention.
  • the process procedure described has the further advantage that the diameter enlargement desired for the glass pipettes and glass capillaries can be observed in a defined manner under optical control and optionally controlled.
  • the glass pipette or glass capillary to be processed directly from a device for pulling such glass pipettes is transferred to the holding device. In this way it is ensured that freshly drawn (freshly gepullte) capillaries (further) are processed by the method according to the invention. Under certain circumstances, it is also advantageously possible to use the same holding device for pulling the glass pipettes, which is also used to fix the pipette for the method according to the invention.
  • the fixed glass pipette is introduced into the heat radiation field of a heating device.
  • the advantageous embodiment of the heater will be explained later in connection with the device according to the invention.
  • the holding device is introduced by means of the positioning device for introducing the fixed glass pipette into the heat radiation field only in one spatial direction (eg x-direction) must be moved.
  • the glass pipette is usually set in the holding device such that the movement in the x-direction corresponds to a movement in the axial direction (longitudinal direction) of the glass pipette.
  • the movement in the x-direction is expedient anyway and usually provided, as with this movement (syakkeit) and the introduction and removal (replacement) of the pipette is accomplished in the holding device.
  • the abovementioned embodiments also apply accordingly to the removal of the expanded glass pipette from the heat radiation field of the heating device.
  • the glass pipette can cool down.
  • the cooling can be accelerated, preferably by blowing with air, for example through a cooling valve.
  • the interior of the glass pipette is subjected to a gas pressure, so that the desired extension of the diameter of the pipette occurs. It is basically preferred if the interior of the pipette is subjected to a continuous (constant) gas pressure.
  • a proportional valve may be provided. This pressurization can take place before and / or during the softening / melting of the glass pipette.
  • pressure pulses wherein both the duration of the pressure pulses and the pauses between individual pressure pulses can be varied. It is also possible to change the pressure values of individual pressure pulses. With all these measures, a more targeted procedure is possible.
  • the pressures in the invention are between 0.1 and 10 bar (10 to 1,000 KPa). Prints in the Order of 1 bar (100 KPa) are preferred. Usually, air is used as the gas.
  • the jump-like widening of the diameter of the glass pipette is controlled by means of an optical observation device.
  • an optical observation device for this purpose, a wide variety of parameters of the optically imaged shape of the pipette can be selected. In principle, such an entire contour line of a glass pipette can be observed during the process.
  • the (foremost) tip of the cone is not necessarily chosen as the starting point or point of origin for these measurements.
  • At (fixed) distance from this "zero position" at least one diameter of the glass pipette can be followed before, during or after the expansion of the pipette with the gas pressure
  • the length of the tip between the base surface and the top surface of the cone it has also been found to be advantageous in the case of the length of the tip between the base surface and the top surface of the cone to be determined before, during and after the expansion, the location of the top surface of the cone being in accordance with the location of the foremost one
  • the value of the length of the tip together with at least one diameter at a distance from the foremost point, preferably with the three diameter values is determined in this way Control of the geometry of the expanded pipette available.
  • the invention also encompasses a device for the production of glass pipettes or glass capillaries, which are provided in particular for patch clamp experiments, with the following devices: a holding device for fixing the glass pipette. a heating device for softening, in particular melting, regions of the glass pipette with the aid of a heat radiation field. a positioning device for controlled movement and positioning of the glass pipette at least in its axial direction with respect to the heating device. Preferably, the holding device is moved by means of this positioning device. a device for defined loading of the interior of the glass pipette with a gas pressure. an observation device for optically observing the glass pipette, in particular the region of the tip of the Glaspipet- te, during the heating and during the application of the following devices: a holding device for fixing the glass pipette. a heating device for softening, in particular melting, regions of the glass pipette with the aid of a heat radiation field. a positioning device for controlled movement and positioning of the glass pipette at
  • Glass pipette with gas pressure a control / control device for selecting and influencing the parameters of the method carried out with the device, in particular for influencing the temperature in the heating device, the gas pressure and the movement (in particular in the axial direction of the pipette) of the positioning device.
  • the holding device is a clamping device for the pipette or capillary.
  • the pipette can be fixed in a simple manner in the holding device and remove it again.
  • the glass pipette in the invention is preferably in the holding device pressure-tight fixable.
  • any suitable heating device for generating heat radiation can be used to generate a heat radiation field.
  • This may be, for example, a gas flame (eg acetylene flame) or an infrared laser.
  • the heating device is a so-called heating filament.
  • Such heating filaments are known to the person skilled in the art.
  • the heating device in particular the Schufilament, substantially annular or U-shaped forms, so that it accordingly surrounds the glass pipette at least partially on its outer circumference.
  • the heating device in particular the Schufilament, substantially annular or U-shaped forms, so that it accordingly surrounds the glass pipette at least partially on its outer circumference.
  • the heater allows a clear view of the optical detection on the pipette. This can be achieved in particular in that the heating device or the Schufilament is tilted against the longitudinal direction of the glass pipette. This is preferably done at an angle of about 45 °.
  • the heating device is designed such that its heating power is current-controlled. This allows a particularly simple change of the heat radiation field when softening the glass pipette.
  • the device for defined loading of the interior of the glass pipette is formed with a gas pressure, preferably for continuous pressurization.
  • a gas pressure preferably for continuous pressurization.
  • this has a proportional valve for controllable continuous pressurization.
  • optical observation devices for optical observation of the glass pipette during melting and pressurization with gas pressure basically all possible optical observation devices can be used, for example, those with CCD or CMOS technology.
  • an observation device is used in the invention, which can be described as a measuring microscope with CCD camera. So it is a magnifying lens, for example, with 10x magnification, used, which is combined with a CCD camera.
  • This camera can be designed as a grayscale camera.
  • This observation device is focused on the tip of the pipette, wherein expediently an automatic focusing device is provided.
  • the control / monitoring device in the device according to the invention preferably comprises an image processing system, with the help of which the change of the .Oußenkontur the pipette can be followed during the heating and during the pressurization.
  • a recording of the corresponding image sequence can also be provided.
  • the device according to the invention may also comprise a device for drawing glass pipettes or glass capillaries. In this way it is possible to introduce freshly drawn pipettes or capillaries directly into the device according to the invention.
  • FIG. 2 shows a pipette or capillary which can be produced with the method according to the invention and the device according to the invention in a schematic representation.
  • the schematic diagram of FIG. 1 shows, on the one hand, some essential components of the device according to the invention and, on the other hand, a rough course of the method according to the invention.
  • a glass pipette or glass capillary 1 is shown, which is fixed in a holding device 2 (clamping device).
  • the holding device 2 is provided with a positioning device (not shown), by means of which the capillary 1 fixed in the holding device 2 in the x direction, i. H. in the axial direction of the capillary 1 is movable.
  • FIG. 1 shows a heating device 3 in the form of a U-shaped heating filament which can generate a radially homogeneous heat radiation field for softening or melting the capillary 1.
  • an observation device 4 is provided in Fig. 1, which consists of a lamp 5, a microscope lens 6 and a CCD camera 7. With the aid of this movable observation device 4, the pipette 1 is observable during the softening / melting process and during the pressurization of the pipette with gas pressure. To ensure this, the heating filament is tilted by approx. 45 ° to the direction of observation.
  • FIG. 1 Further details of a device according to the invention are not shown in FIG. 1, in particular not the device for defined loading of the interior of the glass pipette with a gas pressure and possibly existing control and monitoring devices.
  • FIG. 1 The sequence of the method according to the invention is also indicated schematically in FIG. 1, wherein the shape and approximate position of the capillary 1 in the process stages I 1 II, III and IV is shown.
  • this first section is that in the process control, which (with respect to the capillary) farthest from the top of the capillary.
  • the softened / melted first capillary section is widened by the gas pressure.
  • the next (second) capillary section is moved into the heat radiation field by appropriate movement of the capillary in the x-direction.
  • This next (second) capillary section is closer to the top of the capillary than the first, already expanded capillary section.
  • the glass of the capillary is also softened or melted at the second capillary section, a corresponding widening takes place here as well, due to the continuously existing gas pressure, which is likewise optically controlled again. This is shown schematically in process stage III in FIG. 1.
  • the procedure according to the invention is such that the gas pressure is kept constant throughout the process.
  • the energy content of the heat radiation field can be varied (for example by controlling the current of the heating filament used).
  • the closer the section is to the tip of the capillary the lower the energy content / heating power used. This is because the wall thickness of the glass capillary usually decreases towards the tip.
  • a fourth and last method step is shown in FIG. 1, in which the region of the tip of the capillary itself is widened.
  • that capillary section which is closest to the tip or comprises this tip is introduced into the heat radiation field by movement in the x direction and is widened by the constant gas pressure still applied.
  • the final characteristic shape of the pipette / capillary with the sudden expansion of the diameter of the base surface of the remaining cone-shaped tip towards the substantially tubular portion of the pipette / capillary.
  • FIG. 2 shows the shape and dimensions of an exemplified glass pipette or glass capillary, as used with the invention
  • Characteristic is the sudden widening of the diameter diameter of the capillary between the region of the cone-shaped tip and the adjoining this tip substantially tubular portion of the capillary.
  • FIG. 2 also shows four values as determined for controlling and controlling the sudden enlargement of the diameter in the production of such pipettes or capillaries in the method according to the invention.
  • the original position (zero position) is selected at the (foremost) tip of the cone.
  • the four values that are determined are then the length of the peak between zero position / original position (on the top surface of the cone) and the base surface of the cone.
  • the diameter values in the tubular section are determined at three (predetermined) points.
  • the three diameter values in the tubular section are 138.9 ⁇ m, 169.0 ⁇ m and 189.0 ⁇ m. It goes without saying that these are merely exemplary values which in no way limit the subject matter of the present invention.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)
  • Devices For Use In Laboratory Experiments (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)

Abstract

The invention relates to a method for producing glass pipettes or glass capillaries. In said method, a pipette or capillary (1) with a conical tip and a tubular section that adjoins the latter is fixed in a retaining device (2), the fixed glass pipette (1) is then introduced into the thermal radiation field of a heating unit (3), the glass pipette is softened at least in the tip region, a gas pressure is applied to the interior of the glass pipette in such a way that the diameter of said pipette is abruptly lengthened by a small amount between the base surface of the cone and the tubular section, the expanded glass pipette (1) is then removed from the thermal radiation field of the heating unit (3) and the abrupt lengthening of the diameter of the glass pipette (1) is verified and preferably controlled with the aid of an optical observation unit (4). The invention also relates to a corresponding device for the production of glass pipettes or glass capillaries (1) consisting of a retaining device, a heating unit, a positioning device, a pressure application unit, an observation unit and a control and verification unit.

Description

Beschreibung description
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Glaspipetten oder Glas- kapillarenMethod and device for producing glass pipettes or glass capillaries
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Glaspipetten o- der Glaskapillaren sowie eine Vorrichtung für die Herstellung von Glaspipetten oder Glaskapillaren. Dabei sind die Pipetten oder Kapillaren insbesondere zur Durchführung von Patch-Clamp-Experimenten vorgesehen.The invention relates to a method for the production of glass pipettes or glass capillaries and a device for the production of glass pipettes or glass capillaries. The pipettes or capillaries are intended in particular for performing patch-clamp experiments.
Bekanntlich ist das Innere lebender Zellen von einer Lipidmembran umgeben, die die Abläufe im Inneren der Zelle gegenüber der äußeren Umgebung abschottet. Diese Lipidmembranen sind für geladene Teilchen weitgehend undurchlässig. Dafür übernehmen spezielle Transport- proteine, die in die Membranen eingelagert sind, den Transport der geladenen Teilchen (Ionen) durch die Membran hindurch. Diese Transportproteine bilden somit die Basis für eine Vielzahl von physiologischen Funktionen.As is known, the interior of living cells is surrounded by a lipid membrane which seals off the processes inside the cell from the outside environment. These lipid membranes are largely impermeable to charged particles. For this purpose, special transport proteins embedded in the membranes transport the charged particles (ions) through the membrane. These transport proteins thus form the basis for a variety of physiological functions.
Die zellbiologische Forschung wurde revolutioniert durch die sogenannte Patch-Clamp-Methode, die von Sakmann und Neher 1981 entwickelt wurde. Die Patch-Clamp-Technik erlaubt die direkte Messung von Strömen, die durch die lonentransporter in der Membran erzeugt werden, mit hoher zeitlicher Auflösung. Die daraus resultierenden Vorteile sind be- kannt. So kann man beispielsweise die Wirkung von Signalmolekülen oder pharmakologisch aktiven Substanzen auf ein Targetprotein direkt feststellen. Außerdem erlaubt es die Patch-Clamp-Technik, die elektrische und chemische Umgebung einer Membran exakt zu kontrollieren und ermöglicht auch die Anwendung von Signalmolekülen, pharmakolo- gisch aktiven Substanzen usw. auf beide Seiten einer Membran. In Anbetracht der Tatsache, daß die Patch-Clamp-Technik dem Fachmann bekannt ist und vielfach angewendet wird, soll hier auf weitere grundsätzliche Ausführungen verzichtet werden.Cell biological research was revolutionized by the so-called patch-clamp method developed by Sakmann and Neher in 1981. The patch-clamp technique allows the direct measurement of currents generated by the ion transporters in the membrane with high temporal resolution. The resulting advantages are known. For example, it is possible to determine directly the effect of signal molecules or pharmacologically active substances on a target protein. In addition, the patch-clamp technique allows precise control of the electrical and chemical environment of a membrane and also allows the application of signal molecules, pharmacologically active substances, etc. to both sides of a membrane. In view of the fact that the patch-clamp technique is known in the art and is widely used, it should be dispensed with further basic embodiments.
Die übliche Vorgehensweise bei der Patch-Clamp-Technik ist es, eine Glaskapillare oder Glas(mikro-)pipette einer Zelle und damit ihrer Zellmembran mechanisch anzunähern und dort durch Ansaugen zu fixieren. Dies führt zu einem elektrisch dichten Verbund zwischen Zellmembran und Spitze der Pipette. Diese elektrisch dichte Verbindung ist eine Vor- aussetzung für eine hochauflösende rauscharme Messung kleiner und kleinster Ströme. Die elektrisch dichte Verbindung wird häufig auch als „seal" bezeichnet. Um vernünftige Patch-Clamp-Messungen durchzuführen, ist ein sogenanntes „Gigaseal" erforderlich, d. h. eine elektrisch dichte Verbindung, bei der der elektrische Widerstand den Gigaohm- Bereich erreicht. Üblicherweise benötigt man Widerstände von 10 Giga- ohm und mehr, um zu gewährleisten, daß auch kleine Ionen wie Protonen nicht unkontrolliert zwischen Zellmembran und Glasoberfläche hindurchtreten.The usual procedure in the patch-clamp technique is to mechanically approximate a glass capillary or glass (micro-) pipette of a cell and thus of its cell membrane and to fix it there by suction. This leads to an electrically dense connection between the cell membrane and the tip of the pipette. This electrically sealed connection is a prerequisite for a high-resolution, low-noise measurement of small and very small currents. The electrically sealed connection is often referred to as a "seal." In order to make reasonable patch clamp measurements, a so-called "gigaseal" is required; H. an electrically sealed connection in which the electrical resistance reaches the gigaohm range. Typically, resistors of 10 G ohms and above are needed to assure that even small ions such as protons do not pass uncontrollably between cell membrane and glass surface.
Die beschriebene Patch-Clamp-Technik mit der Kontaktierung der Glaspipette auf die Zellmembran „von außen" wurde in der Vergangenheit mit Vorteil dadurch abgewandelt, daß die Zelle oder entsprechende biologische Struktur in das Innere einer Glaskapillare oder Glas(mikro-)pi- pette eingebracht wurde. Bezüglich der genauen Vorgehensweise wird hierzu auf die WO 02/10747 A2 verwiesen. Die damit erreichten Vorteile lassen sich ebenfalls dieser Offenlegungsschrift entnehmen.The described patch-clamp technique with contacting the glass pipette to the cell membrane "from outside" has been modified in the past with advantage by introducing the cell or corresponding biological structure into the interior of a glass capillary or glass (micro) pipette With regard to the exact procedure, reference is made to WO 02/10747 A2 for this purpose The advantages thus achieved can also be taken from this publication.
Die Glaspipetten oder Glaskapillaren, die für Patch-Clamp-Experimente des Standes der Technik verwendet werden, besitzen in der Regel eine konusförmige Spitze und einen sich an diese Spitze anschließenden Abschnitt, der im wesentlichen röhrchenförmig ist. Solche Pipetten oder Kapillaren werden in der Regel durch übliche Glasbläsertechnik herge- stellt, nämlich durch das Ziehen (Pullen) von Glasröhrchen nach oder bei Aufschmelzung des Bereichs, an dem die konusförmige Verengung und Spitze erzeugt werden soll. Derartige Pipetten oder Kapillaren mit konusförmiger Spitze werden dann sowohl für diejenigen Techniken ver- wendet, bei denen die Glaskapillare von außen an die Zellmembran herangeführt wird, als auch bei denjenigen Techniken, bei denen die Zelle im Inneren der Kapillare unter Ausbildung eines Gigaseals fixiert wird.The glass pipettes or glass capillaries used for prior art patch clamp experiments typically have a cone-shaped tip and a portion adjacent to this tip that is substantially tube-shaped. Such pipettes or capillaries are generally produced by conventional glass blowing technology. by drawing (pulling) glass tubes after or at melting of the area where the conical constriction and tip is to be created. Such pipettes or capillary tubes with conical tip are then used both for those techniques in which the glass capillary is introduced from the outside to the cell membrane, and in those techniques in which the cell is fixed inside the capillary to form a gigaseal.
Bei den letztgenannten Techniken (Fixierung der Zelle im Inneren der Kapillare) kann es dann zu Schwierigkeiten kommen, wenn im Inneren der Kapillare ein, insbesondere rascher, Austausch der dort enthaltenen Lösungen erforderlich wird. Wie erwähnt, soll bei Patch-Clamp-Experi- menten häufig die Wechselwirkung der Membranproteine und/oder des Inneren der Zelle mit von außen an die Membran herangebrachten Wirkstoffen oder Wirkstoffkandidaten untersucht werden. Dieses Heranbringen der entsprechenden Substanzen an die Membran soll grundsätzlich möglichst rasch erfolgen. Bei chemisch gesteuerten Vorgängen an der Membran ist dies häufig sogar zwingend erforderlich.In the latter techniques (fixation of the cell in the interior of the capillary), it may then be difficult if in the interior of the capillary, in particular faster, replacement of the solutions contained therein is required. As mentioned, the interaction of the membrane proteins and / or the interior of the cell with agents or drug candidates brought to the outside of the membrane is frequently to be investigated in patch-clamp experiments. This bringing the corresponding substances to the membrane should always be as fast as possible. In the case of chemically controlled processes on the membrane, this is often even mandatory.
Aufgrund ihrer Form und Geometrie sind die bisher bekannten Pipetten und Kapillaren für einen solchen raschen Lösungswechsel bzw. für ein rasches Heranbringen von Wirkstoffen oder Wirkstoffkandidaten an die Zellmembran nicht optimal. Bei den Patch-Clamp-Techniken, bei denen die Zelle im Inneren der Kapillare fixiert wird, wollte man ja gerade, zumindest an der Stelle der Fixierung, eine möglichst enge Form der Kapillare bzw. des Konus bereitstellen.Due to their shape and geometry, the previously known pipettes and capillaries are not optimal for such a rapid change of solution or for a rapid bringing of active ingredients or drug candidates to the cell membrane. With the patch-clamp techniques, in which the cell is fixed inside the capillary, one wanted to provide, at least at the place of the fixation, a narrowest possible form of the capillary or the cone.
Es ist zwar aus der Veröffentlichung von Miriam B. Goodman und Shawn R. Lockery (Journal of Neuroscience Methods 100 (2000), Seiten 13 bis 15) bekannt, die Spitzen von Pipetten durch sogenanntes „pressure polishing" zu bearbeiten. Dort wird die Spitze einer üblichen Kapilla- re oder Pipette mit Hilfe eines Gasdrucks erweitert. Dazu wird ein V-förmiges Filament, das als punktförmige Heizquelle wirkt, mit seiner Spitze auf die Spitze der Glaspipette gerichtet. Durch das erzeugte im wesentlichen kugelförmige Wärmestrahlungsfeld wird lediglich die unmittelbare Spitze der Pipette aufgeschmolzen und aufgeweitet. Der so erhaltene erweiterte Abschnitt am Konus der Pipette erreicht dadurch maximal einen Durchmesser von ca. 30 bis 35 μm und ist deshalb für eine Anwendung bei Techniken, die die Zelle im Inneren der Kapillare/Pipette fixieren, nicht geeignet. Dementsprechend beschäftigt sich die genannte Veröffentlichung auch ausschließlich mit den üblichen Patch-Clamp- Techniken, bei denen die Glaskapillare von außen an die Membran einer Zelle herangeführt wird.Although it is known from the publication of Miriam B. Goodman and Shawn R. Lockery (Journal of Neuroscience Methods 100 (2000), pages 13 to 15) to edit the tips of pipettes by so-called "pressure polishing." There is the tip a usual capillary or pipette with the help of a gas pressure. For this purpose, a V-shaped filament, which acts as a punctiform heat source, directed with its tip on the tip of the glass pipette. Due to the generated substantially spherical heat radiation field only the immediate tip of the pipette is melted and expanded. The thus obtained extended section on the cone of the pipette thereby reaches a maximum diameter of about 30 to 35 μm and is therefore unsuitable for use in techniques which fix the cell inside the capillary / pipette. Accordingly, the cited publication also deals exclusively with the usual patch-clamp techniques, in which the glass capillary is brought from the outside to the membrane of a cell.
Dementsprechend stellt sich die Erfindung die Aufgabe, ein neues Ver- fahren bereitzustellen, mit dessen Hilfe Glaspipetten oder Glaskapillaren hergestellt werden können. Insbesondere sollen damit neue Pipetten oder Kapillaren zugänglich sein, die auf vorteilhafte Weise bei Patch-Accordingly, the object of the invention is to provide a new method by means of which glass pipettes or glass capillaries can be produced. In particular, this should make new pipettes or capillaries accessible, which can be advantageously used in the case of patch pipettes.
Clamp-Techniken eingesetzt werden können, bei denen die Zelle oder entsprechende biologische Struktur im Inneren der Kapillare unter Aus- bildung eines Gigaseals fixiert ist.Clamp techniques can be used in which the cell or corresponding biological structure is fixed inside the capillary to form a Gigaseals.
Weiter ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Bereitstellung solcher Pipetten oder Kapillaren zu entwickeln, insbesondere eine Vorrichtung zur Durchführung des neuen Verfahrens.It is another object of the invention to develop a device for providing such pipettes or capillaries, in particular a device for carrying out the new method.
Diese Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch die Vorrichtung nach den Merkmalen des Anspruchs 10. Bevorzugte Ausführungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 9 bzw. 11 bis 20 definiert. Der Wortlaut sämtlicher An- sprüche wird hiermit durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Beschreibung gemacht. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Glaspipetten oder Glaskapillaren, die insbesondere für Patch-Clamp-Experimente vorgesehen sind, umfaßt die folgenden Verfahrensschritte:This object is achieved by the method with the features of claim 1 and by the device according to the features of claim 10. Preferred embodiments of the method and apparatus according to the invention are defined in the dependent claims 2 to 9 and 11 to 20. The wording of all claims is hereby incorporated by reference into the content of this description. The process according to the invention for producing glass pipettes or glass capillaries, which are intended in particular for patch clamp experiments, comprises the following process steps:
- Zunächst wird eine Glaspipette oder Glaskapillare, die eine konus- förmige Spitze und einen sich an die Spitze anschließenden im wesentlichen röhrchenförmigen Abschnitt aufweist, in einer Halteeinrichtung fixiert. Die fixierte Glaspipette wird in das Wärmestrahlungsfeld einer Heizeinrichtung eingebracht. Dies geschieht vorzugsweise so, daß die fixierte Glaspipette mit Hilfe einer Positioniereinrichtung in das Wärmestrahlungsfeld der Heizeinrichtung hineinbewegt wird. Die Glaspipette wird zumindest im Bereich der Spitze, insbesondere im Bereich der Basisfläche des Konus, und gegebenenfalls auch im sich an die Spitze anschließenden Teil des röhrchenförmigen Abschnitts erweicht, insbesondere aufgeschmolzen. Dieses Erweichen erfolgt vorzugsweise abschnittsweise. Vor dem Erweichen und/oder im erweichten Zustand wird das Innere der Glaspipette und damit auch deren erweichter Bereich mit einem Gasdruck beaufschlagt. Dies resultiert darin, daß sich derFirst, a glass pipette or glass capillary having a cone-shaped tip and a substantially tubular portion adjoining the tip is fixed in a holding device. The fixed glass pipette is placed in the heat radiation field of a heater. This is preferably done so that the fixed glass pipette is moved by means of a positioning in the heat radiation field of the heater. The glass pipette is softened, in particular melted, at least in the region of the tip, in particular in the region of the base surface of the cone, and optionally also in the part of the tube-shaped section adjoining the tip. This softening is preferably carried out in sections. Before softening and / or in the softened state, the interior of the glass pipette and thus also its softened area is subjected to a gas pressure. This results in that the
Durchmesser der Pipette zwischen der Basisfläche des Konus und dem röhrchenförmigen Abschnitt der Glaspipette sprungförmig auf einen größeren Durchmesser als an der Basisfläche erweitert. Sprungförmig soll hier bedeuten, daß die Vergrößerung/Erweite- rung des Durchmessers über eine geringe Länge erfolgt, insbesondere über eine Länge von weniger als 150 μm. Vorzugsweise soll dabei der Durchmesser, insbesondere von einem Wert von weniger als 50 μm an der Basisfläche, auf einen Durchmesser von mindestens 100 μm im röhrchenförmigen Abschnitt der Glaspipet- te erweitert werden.Diameter of the pipette between the base surface of the cone and the tubular portion of the glass pipette jumped expanded to a larger diameter than at the base surface. Jump-shaped should mean here that the enlargement / enlargement of the diameter takes place over a short length, in particular over a length of less than 150 μm. Preferably, the diameter, in particular from a value of less than 50 μm at the base surface, should be extended to a diameter of at least 100 μm in the tubular section of the glass pipette.
Die so aufgeweitete Glaspipette wird aus dem Wärmestrahlungsfeld der Heizeinrichtung wieder entfernt, wobei vorzugsweise die Glaspipette mit Hilfe der Positioniereinrichtung aus dem Wärmestrahlungsfeld herausbewegt wird.The thus expanded glass pipette is removed from the heat radiation field of the heater again, preferably the Glass pipette is moved with the help of the positioning of the heat radiation field.
Schließlich ist das erfindungsgernäße Verfahren so ausgestaltet, daß die sprungförmige Erweiterung des Durchmessers der Glas- pipette mit Hilfe einer optischen Beobachtungseinrichtung kontrolliert und vorzugsweise auch gesteuert wird.Finally, the method according to the invention is designed in such a way that the sudden enlargement of the diameter of the glass pipette is controlled and preferably also controlled by means of an optical observation device.
Zur Erläuterung wird noch folgendes angemerkt.For explanation, the following is noted.
Bei einem Konus handelt es sich bekanntlich um ein Gebilde, das die Form eines Kegels oder Kegelstumpfes aufweist. Dementsprechend besitzt bei der Erfindung die Pipette/Kapillare eine Spitze mit der Form eines solchen Konus. Diese Spitze ist, bedingt durch ihren Herstellungsprozeß (in der Regel Ziehen/Pullen aus einer Kapillare), geomet- risch nicht exakt konusförmig, läßt sich aber im wesentlichen durch eine solche Konusform beschreiben. Da die Spitze zwingend offen, d. h. nicht geschlossen, ist, wird es sich im Falle der Erfindung in der Regel um einen Konus in Form eines Kegelstumpfes handeln.A cone is known to be a structure that has the shape of a cone or truncated cone. Accordingly, in the invention, the pipette / capillary has a tip with the shape of such a cone. Due to its production process (usually pulling / pulling from a capillary), this tip is not geometrically exactly conical in shape, but can essentially be described by such a cone shape. Since the tip is necessarily open, d. H. is not closed, it will be in the case of the invention is usually a cone in the form of a truncated cone.
Ein Kegelstumpf ist ein Rotationskörper, der dadurch entsteht, daß man von einem geraden Kreiskegel parallel zur Basisfläche einen kleineren Kegel abschneidet. Auf diese Weise entstehen zwei parallele Kreisflächen, von denen man die größere als Basisfläche und die kleinere als Deckfläche bezeichnet. Überträgt man dies wiederum auf den Fall der vorliegenden Erfindung, so schließt sich hier bei der Pipette/Kapillare der Konus der Spitze mit seiner (größeren) Basisfläche an den röhrchenförmigen Abschnitt an.A truncated cone is a body of revolution that results from cutting a smaller cone from a straight circular cone parallel to the base surface. In this way, two parallel circular surfaces, of which one designates the larger as the base surface and the smaller than the top surface. If this is again transferred to the case of the present invention, the cone of the tip with its (larger) base surface adjoins the tubular portion at the pipette / capillary.
Das von der Erfindung beanspruchte Verfahren hat den Vorteil, daß ge- genüber dem Stand der Technik eine wesentlich ausgeprägtere, sprungförmige Aufweitung des Durchmessers der Kapillare/Pipette erreicht werden kann, und zwar ausgehend von der Stelle, an der die Zelle bei den entsprechenden Patch-Clamp-Messungen im Inneren der Kapillare/ Pipette fixiert wird, hin zu dem röhrchenförmigen Abschnitt der Kapillare/ Pipette mit größerem Durchmesser. Dies erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß ein größerer Teil der Pipette, vorzugsweise durch abschnitts- weises Aufschmelzen und Aufweiten nacheinander, im Durchmesser vergrößert wird. Insbesondere durch die abschnittsweise Vorgehensweise kann die erwünschte aufgeweitete Kontur der Pipette auf einer Länge erreicht werden, die größer ist als die Ausdehnung des Wärmestrahlungsfeldes. Darüber hinaus trägt auch die erfindungsgemäße Maßnah- me, vorzugsweise ein radiales Wärmestrahlungsfeld vorzusehen, zum Erfolg der erfindungsgemäßen Verfahrensführung bei.The claimed method of the invention has the advantage that compared to the prior art, a much more pronounced, jump-shaped widening of the diameter of the capillary / pipette can be achieved, starting from the point at which the cell at is fixed to the corresponding patch clamp measurements inside the capillary / pipette, towards the tubular portion of the larger diameter capillary / pipette. This is done according to the invention in that a larger part of the pipette, preferably by section-wise melting and widening successively, in diameter is increased. In particular, by the sectional procedure, the desired expanded contour of the pipette can be achieved over a length which is greater than the extent of the heat radiation field. In addition, the measure according to the invention, preferably to provide a radial heat radiation field, also contributes to the success of the method according to the invention.
Die beschriebene Verfahrensführung hat den weiteren Vorteil, daß die für die Glaspipetten und Glaskapillaren erwünschte Durchmesserver- größerung unter optischer Kontrolle definiert beobachtet und gegebenenfalls gesteuert werden kann. Dies bedeutet, daß Pipetten oder Kapillaren, die die erwünschte sprungförmige Durchmesservergrößerung nicht aufweisen, nicht erst bei einer aufwendigen Kontrolle bereits hergestellter Pipetten/Kapillaren geprüft und aussortiert werden müssen, sondern daß diese Kontrolle während des Herstellungsprozesses selbst gezielt vorgenommen werden kann. Auf diese Weise ist es aber nicht nur möglich, falsch hergestellte Pipetten oder Kapillaren schon bei der Herstellung auszusortieren. Es ist darüber hinaus möglich, die Form der Pipetten und Kapillaren gezielt einzustellen und entsprechend den jewei- ligen Vorgaben abzuwandeln. Dies erlaubt eine in hohem Maße automatisierte Fertigung, die weit über das hinausgeht, was bisher bei der Herstellung von Pipetten oder Kapillaren, insbesondere von solchen für Patch-Clamp-Experimente möglich war. Die genannten Vorteile und weitere Vorteile werden im folgenden noch näher erläutert.The process procedure described has the further advantage that the diameter enlargement desired for the glass pipettes and glass capillaries can be observed in a defined manner under optical control and optionally controlled. This means that pipettes or capillaries, which do not have the desired jump-shaped diameter increase, need not be checked and sorted out only with a complex control of already manufactured pipettes / capillaries, but that this control can be made specifically during the manufacturing process itself. In this way, it is not only possible to sort out incorrectly produced pipettes or capillaries during production. It is also possible to adjust the shape of the pipettes and capillaries in a targeted manner and to modify them according to the respective specifications. This allows a highly automated manufacturing, which goes far beyond what was previously possible in the production of pipettes or capillaries, especially those for patch-clamp experiments. The advantages mentioned and other advantages will be explained in more detail below.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es bevorzugt, wenn die zu bearbeitende Glaspipette oder Glaskapillare direkt aus einer Vorrichtung zum Ziehen solcher Glaspipetten in die Halteeinrichtung überführt wird. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß frisch gezogene (frisch gepullte) Kapillaren mit dem erfindungsgemäßen Verfahren (weiter-)bearbeitet werden. Unter Umständen ist es mit Vorteil auch möglich, für das Ziehen der Glaspipetten dieselbe Halteeinrichtung zu verwenden, die auch zur Fixierung der Pipette für das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt wird.In the method according to the invention, it is preferred if the glass pipette or glass capillary to be processed directly from a device for pulling such glass pipettes is transferred to the holding device. In this way it is ensured that freshly drawn (freshly gepullte) capillaries (further) are processed by the method according to the invention. Under certain circumstances, it is also advantageously possible to use the same holding device for pulling the glass pipettes, which is also used to fix the pipette for the method according to the invention.
Wie bereits erläutert, wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die fixierte Glaspipette in das Wärmestrahlungsfeld einer Heizeinrichtung eingebracht. Die vorteilhafte Ausgestaltung der Heizeinrichtung wird später noch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erläutert. Auf diese Ausführungen wird ausdrücklich Bezug genommen und verwiesen.As already explained, in the method according to the invention the fixed glass pipette is introduced into the heat radiation field of a heating device. The advantageous embodiment of the heater will be explained later in connection with the device according to the invention. These statements are expressly incorporated and referenced.
In diesem Zusammenhang ist es selbstverständlich möglich, die Heizeinrichtung relativ zur fixierten Glaspipette zu bewegen. Da jedoch der Erweichungs- bzw. Aufschmelzvorgang in der Heizeinrichtung bei der Erfindung vorzugsweise optisch beobachtet werden kann, ist es bevor- zugt, nicht die Heizeinrichtung relativ zur Glaspipette, sondern die Glaspipette mit der Halteeinrichtung relativ zur Heizeinrichtung zu bewegen. Dies geschieht vorzugsweise mit Hilfe einer Positioniereinrichtung, die entweder bereits Teil der Halteeinrichtung ist oder mit dieser Halteeinrichtung zusammenwirkt. In diesem Zusammenhang ist es selbstverständlich möglich, die fixierte Glaspipette beim Einbringen in das Wärmestrahlungsfeld der Heizeinrichtung in allen drei Raumrichtungen (x-, y-, z-Richtung) zu bewegen. In vielen Fällen ist es jedoch einfacher, die Heizeinrichtung und die Halteeinrichtung in zwei Raumrichtungen (z. B. y- und z-Richtung) relativ zu- einander vorzufixieren, so daß zum Einbringen der fixierten Glaspipette in das Wärmestrahlungsfeld die Halteeinrichtung mit Hilfe der Positioniereinrichtung nur noch in einer Raumrichtung (z. B. x-Richtung) be- wegt werden muß. In diesen Fällen ist die Glaspipette in der Regel derart in der Halteeinrichtung festgelegt, daß die Bewegung in x-Richtung einer Bewegung in axialer Richtung (Längsrichtung) der Glaspipette entspricht. Die Bewegung in x-Richtung ist ohnehin zweckmäßig und in der Regel vorgesehen, da mit dieser Bewegung(smöglichkeit) auch das Einbringen und Ausbringen (Auswechseln) der Pipette in die Halteeinrichtung bewerkstelligt wird.In this context, it is of course possible to move the heater relative to the fixed glass pipette. However, since the softening process in the heater in the invention is preferably optically observed, it is preferable not to move the heater relative to the glass pipette but the glass pipette with the holding device relative to the heater. This is preferably done with the aid of a positioning device which is either already part of the holding device or cooperates with this holding device. In this context, it is of course possible to move the fixed glass pipette when introduced into the heat radiation field of the heater in all three spatial directions (x, y, z direction). In many cases, however, it is simpler to pre-fix the heating device and the holding device in two spatial directions (eg y- and z-direction) relative to one another, so that the holding device is introduced by means of the positioning device for introducing the fixed glass pipette into the heat radiation field only in one spatial direction (eg x-direction) must be moved. In these cases, the glass pipette is usually set in the holding device such that the movement in the x-direction corresponds to a movement in the axial direction (longitudinal direction) of the glass pipette. The movement in the x-direction is expedient anyway and usually provided, as with this movement (smöglichkeit) and the introduction and removal (replacement) of the pipette is accomplished in the holding device.
Die vorgenannten Ausführungen gelten selbstverständlich entsprechend auch für das Herausbewegen der aufgeweiteten Glaspipette aus dem Wärmestrahlungsfeld der Heizeinrichtung. Hierbei ist es zur Vereinfachung der Steuerung selbstverständlich bevorzugt, wenn die Glaspipette nach dem Aufweiten im wesentlichen in die Ausgangsstellung zurückbewegt wird, in der sie sich vor dem Einbringen in das Wärmestrahlungsfeld befunden hat. Dort kann die Glaspipette abkühlen. Um sicher auszuschließen, daß die Pipette während eines allmählichen Abkühlens noch ihre Form verändert, kann das Abkühlen beschleunigt werden, vorzugsweise durch Anblasen mit Luft, beispielsweise durch ein Kühlventil.Of course, the abovementioned embodiments also apply accordingly to the removal of the expanded glass pipette from the heat radiation field of the heating device. In this case, it is of course preferred for simplification of the control, when the glass pipette is moved back after the expansion substantially in the starting position in which it was located prior to introduction into the heat radiation field. There, the glass pipette can cool down. In order to reliably rule out that the pipette still changes its shape during a gradual cooling, the cooling can be accelerated, preferably by blowing with air, for example through a cooling valve.
Wie erläutert, wird das Innere der Glaspipette mit einem Gasdruck be- aufschlagt, damit die erwünschte Erweiterung des Durchmessers der Pipette eintritt. Dabei ist es grundsätzlich bevorzugt, wenn das Innere der Pipette dazu mit einem kontinuierlichen (konstanten) Gasdruck beaufschlagt wird. Hierzu kann beispielsweise ein Proportionalventil vorgesehen sein. Diese Druckbeaufschlagung kann bereits vor und/oder wäh- rend des Erweichens/Aufschmelzens der Glaspipette erfolgen. Es ist jedoch auch möglich, hier mit Druckpulsen zu arbeiten, wobei sowohl die Dauer der Druckpulse als auch die Pausen zwischen einzelnen Druckpulsen variiert werden können. Es ist auch möglich, die Druckwerte einzelner Druckpulse zu verändern. Mit all diesen Maßnahmen ist eine ge- zieltere Verfahrensführung möglich. In der Regel liegen die Drucke bei der Erfindung zwischen 0,1 und 10 bar (10 bis 1.000 KPa). Drucke in der Größenordnung von 1 bar (100 KPa) sind bevorzugt. Üblicherweise wird als Gas Luft verwendet.As explained, the interior of the glass pipette is subjected to a gas pressure, so that the desired extension of the diameter of the pipette occurs. It is basically preferred if the interior of the pipette is subjected to a continuous (constant) gas pressure. For this purpose, for example, a proportional valve may be provided. This pressurization can take place before and / or during the softening / melting of the glass pipette. However, it is also possible to work with pressure pulses, wherein both the duration of the pressure pulses and the pauses between individual pressure pulses can be varied. It is also possible to change the pressure values of individual pressure pulses. With all these measures, a more targeted procedure is possible. As a rule, the pressures in the invention are between 0.1 and 10 bar (10 to 1,000 KPa). Prints in the Order of 1 bar (100 KPa) are preferred. Usually, air is used as the gas.
Wie ebenfalls bereits erläutert, wird die sprungförmige Erweiterung des Durchmessers der Glaspipette (und gegebenenfalls auch der Erwei- chungs- und Aufschmelzvorgang) mit Hilfe einer optischen Beobachtungseinrichtung kontrolliert. Hierzu können die unterschiedlichsten Parameter der optisch abgebildeten Form der Pipette ausgewählt werden. Grundsätzlich kann so eine gesamte Konturlinie einer Glaspipette wäh- rend des Verfahrens beobachtet werden. Bei vereinfachten Ausführungen wird als Ausgangspunkt oder Ursprungspunkt für diese Messungen nicht notwendigerweise aber sinnvollerweise die (vorderste) Spitze des Konus ausgewählt. Im (festen) Abstand von dieser „Nullage" kann dann mindestens ein Durchmesser der Glaspipette vor, während oder nach der Aufweitung der Pipette mit dem Gasdruck verfolgt werden. In diesem Zusammenhang hat es sich bewährt, drei Durchmesserwerte mit festem Abstand von der vordersten Spitze der Glaspipette zu beobachten. In Weiterbildung hat es sich auch als Vorteil erwiesen, wenn die Länge der Spitze zwischen Basisfläche und Deckfläche des Konus vor, wäh- rend und nach der Aufweitung bestimmt wird. Der Ort der Deckfläche des Konus stimmt dabei mit dem Ort der vordersten Spitze des Konus und damit mit der Ursprungslage (Nullage) überein. Vorzugsweise wird der Wert der Länge der Spitze zusammen mit mindestens einem Durchmesser im Abstand von der vordersten Spitze, vorzugsweise mit den genannten drei Durchmesserwerten, bestimmt. Auf diese Weise stehen insgesamt vier Meßwerte zur Kontrolle der Geometrie der aufgeweiteten Pipette zur Verfügung.As already explained, the jump-like widening of the diameter of the glass pipette (and possibly also the softening and melting process) is controlled by means of an optical observation device. For this purpose, a wide variety of parameters of the optically imaged shape of the pipette can be selected. In principle, such an entire contour line of a glass pipette can be observed during the process. In simplified embodiments, the (foremost) tip of the cone is not necessarily chosen as the starting point or point of origin for these measurements. At (fixed) distance from this "zero position", at least one diameter of the glass pipette can be followed before, during or after the expansion of the pipette with the gas pressure In this connection, it has been proven to have three fixed distance diameters from the foremost tip of the It has also been found to be advantageous in the case of the length of the tip between the base surface and the top surface of the cone to be determined before, during and after the expansion, the location of the top surface of the cone being in accordance with the location of the foremost one Preferably, the value of the length of the tip together with at least one diameter at a distance from the foremost point, preferably with the three diameter values, is determined in this way Control of the geometry of the expanded pipette available.
Der Ordnung halber sei noch festgehalten, daß das Gesamtverfahren bei der geschilderten bevorzugten Verfahrensführung im wesentlichen von drei Verfahrensparametern bestimmt wird, nämlichFor the sake of order, it should be noted that the overall method in the case of the described preferred method procedure is essentially determined by three method parameters, namely
Temperatur des Wärmestrahlungsfelds, das auf die fixierte Glaspipette wirkt. x-Position der fixierten Glaspipette, und Gasdruck für die Durchmesseraufweitung.Temperature of the heat radiation field acting on the fixed glass pipette. x position of the fixed glass pipette, and gas pressure for diameter expansion.
Neben dem erfindungsgemäßen Verfahren umfaßt die Erfindung auch eine Vorrichtung für die Herstellung von Glaspipetten oder Glaskapillaren, wobei diese insbesondere für Patch-Clamp-Experimente vorgesehen sind, mit den folgenden Einrichtungen: einer Halteeinrichtung für die Fixierung der Glaspipette. einer Heizeinrichtung zum Erweichen, insbesondere Aufschmel- zen, von Bereichen der Glaspipette mit Hilfe eines Wärmestrahlungsfelds. einer Positioniereinrichtung zur kontrollierten Bewegung und Positionierung der Glaspipette mindestens in deren axialer Richtung in Bezug auf die Heizeinrichtung. Vorzugsweise wird dabei die HaI- teeinrichtung mit Hilfe dieser Positioniereinrichtung bewegt. einer Einrichtung zur definierten Beaufschlagung des Inneren der Glaspipette mit einem Gasdruck. einer Beobachtungseinrichtung zur optischen Beobachtung der Glaspipette, insbesondere des Bereichs der Spitze der Glaspipet- te, während des Aufheizens und während der Beaufschlagung derIn addition to the method according to the invention, the invention also encompasses a device for the production of glass pipettes or glass capillaries, which are provided in particular for patch clamp experiments, with the following devices: a holding device for fixing the glass pipette. a heating device for softening, in particular melting, regions of the glass pipette with the aid of a heat radiation field. a positioning device for controlled movement and positioning of the glass pipette at least in its axial direction with respect to the heating device. Preferably, the holding device is moved by means of this positioning device. a device for defined loading of the interior of the glass pipette with a gas pressure. an observation device for optically observing the glass pipette, in particular the region of the tip of the Glaspipet- te, during the heating and during the application of the
Glaspipette mit Gasdruck. einer Steuerungs-/Kontrolleinrichtung zur Auswahl und Beeinflussung der Parameter des mit der Vorrichtung durchgeführten Verfahrens, insbesondere zur Beeinflussung der Temperatur in der Heizeinrichtung, des Gasdrucks und der Bewegung (insbesondere in axialer Richtung der Pipette) der Positioniereinrichtung.Glass pipette with gas pressure. a control / control device for selecting and influencing the parameters of the method carried out with the device, in particular for influencing the temperature in the heating device, the gas pressure and the movement (in particular in the axial direction of the pipette) of the positioning device.
Zur Erläuterung der Funktion der einzelnen Einrichtungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird sowohl auf die noch folgenden Ausfüh- rungen, als auch auf die bereits gemachten Ausführungen zum erfindungsgemäßen Verfahren Bezug genommen und ausdrücklich verwiesen. Die Erläuterungen zum erfindungsgemäßen Verfahren sollen aus- drücklich auch Bestandteil der Erläuterungen zur erfindungsgemäßen Vorrichtung sein und umgekehrt.In order to explain the function of the individual devices of the device according to the invention, reference is made both to the following embodiments as well as to the statements already made on the method according to the invention and expressly referred to. The explanations of the process according to the invention are intended to expressly be part of the explanation of the device according to the invention and vice versa.
Bei bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrich- tung handelt es sich bei der Halteeinrichtung um eine Klemmvorrichtung für die Pipette oder Kapillare. Auf diese Weise läßt sich die Pipette in einfacher Weise in der Halteeinrichtung fixieren und wieder aus dieser entfernen.In preferred embodiments of the device according to the invention, the holding device is a clamping device for the pipette or capillary. In this way, the pipette can be fixed in a simple manner in the holding device and remove it again.
Um Druckverluste bei der Aufweitung der Pipette zu vermeiden und die Kontrollierbarkeit der Verfahrensführung zu verbessern, ist die Glaspipette bei der Erfindung vorzugsweise in der Halteeinrichtung druckdicht fixierbar.In order to avoid pressure losses during the expansion of the pipette and to improve the controllability of the process control, the glass pipette in the invention is preferably in the holding device pressure-tight fixable.
Zur Erzeugung eines Wärmestrahlungsfelds kann grundsätzlich jede geeignete Heizeinrichtung zur Erzeugung von Wärmestrahlung (IR- Strahlung) eingesetzt werden. Hier kann es sich beispielsweise um eine Gasflamme (z. B. Acetylenflamme) handeln oder um einen Infrarotlaser. Es ist jedoch bevorzugt, wenn es sich bei der Heizeinrichtung um ein sogenanntes Heizfilament handelt. Derartige Heizfilamente sind dem Fachmann bekannt.In principle, any suitable heating device for generating heat radiation (IR radiation) can be used to generate a heat radiation field. This may be, for example, a gas flame (eg acetylene flame) or an infrared laser. However, it is preferred if the heating device is a so-called heating filament. Such heating filaments are known to the person skilled in the art.
In Weiterbildung ist bei der Erfindung die Heizeinrichtung, insbesondere das Heizfilament, im wesentlichen ringförmig oder auch U-förmig ausge- bildet, so daß es dementsprechend die Glaspipette an ihrem Außenumfang mindestens teilweise umgibt. Ein derartiges Einschließen der Glaspipette zur Erzeugung eines radial homogenen Wärmestrahlungsfeldes läßt sich in einfacher Weise mit solchen U-förmigen Heizeinrichtungen bzw. Heizfilamenten erzeugen.In a further development of the invention, the heating device, in particular the Heizfilament, substantially annular or U-shaped forms, so that it accordingly surrounds the glass pipette at least partially on its outer circumference. Such enclosing the glass pipette to produce a radially homogeneous heat radiation field can be produced in a simple manner with such U-shaped heaters or heating filaments.
Da die Pipette insbesondere während der Erweichung des Glases im Wärmestrahlungsfeld, insbesondere beim teilweisen Aufschmelzen, und bei der Aufweitung durch Gasdruck beobachtet werden soll, ist es von Vorteil, wenn die Heizeinrichtung einen freien Blick für die optische De- tektion auf die Pipette zuläßt. Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, daß die Heizeinrichtung bzw. das Heizfilament gegen die Längsrichtung der Glaspipette schräggestellt ist. Dies geschieht vorzugsweise in einem Winkel von ca. 45 °.Since the pipette in particular during the softening of the glass in the heat radiation field, in particular during partial melting, and is to be observed in the expansion by gas pressure, it is advantageous if the heater allows a clear view of the optical detection on the pipette. This can be achieved in particular in that the heating device or the Heizfilament is tilted against the longitudinal direction of the glass pipette. This is preferably done at an angle of about 45 °.
In Weiterbildung ist die Heizeinrichtung so ausgestaltet, daß deren Heizleistung stromgesteuert ist. Dies ermöglicht eine besonders einfache Änderung des Wärmestrahlungsfeldes beim Erweichen der Glaspipette.In a further development, the heating device is designed such that its heating power is current-controlled. This allows a particularly simple change of the heat radiation field when softening the glass pipette.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Einrichtung zur definierten Beaufschlagung des Inneren der Glaspipette mit einem Gasdruck, vorzugsweise zur kontinuierlichen Druckbeaufschlagung ausgebildet. Vorzugsweise weist diese zur regelbaren kontinuierlichen Druckbeaufschlagung ein Proportionalventil auf. Die damit verbundenen Vorteile wurden im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bereits erläutert.In the device according to the invention, the device for defined loading of the interior of the glass pipette is formed with a gas pressure, preferably for continuous pressurization. Preferably, this has a proportional valve for controllable continuous pressurization. The associated advantages have already been explained in connection with the method according to the invention.
Zur optischen Beobachtung der Glaspipette beim Aufschmelzen und beim Beaufschlagen mit Gasdruck können grundsätzlich alle möglichen optischen Beobachtungseinrichtungen eingesetzt werden, beispielsweise solche mit CCD- oder CMOS-Technik. Vorzugsweise wird bei der Erfindung eine Beobachtungseinrichtung eingesetzt, die man als Meß- mikroskop mit CCD-Kamera bezeichnen kann. Es wird also ein Vergrößerungsobjektiv, beispielsweise mit 10fach-Vergrößerung, eingesetzt, das mit einer CCD-Kamera kombiniert ist. Diese Kamera kann als Grauwertkamera ausgebildet sein. Diese Beobachtungseinrichtung wird auf die Spitze der Pipette fokussiert, wobei zweckmäßig eine automati- sehe Fokussiereinrichtung vorgesehen ist. Die Steuerungs-/Kontrolleinrichtung bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfaßt vorzugsweise ein Bildverarbeitungssystem, mit dessen Hilfe die Änderung der .Außenkontur der Pipette während des Aufheizens und während der Druckbeaufschlagung verfolgt werden kann. Eine Aufzeich- nung der entsprechenden Bildfolge kann ebenfalls vorgesehen sein.For optical observation of the glass pipette during melting and pressurization with gas pressure basically all possible optical observation devices can be used, for example, those with CCD or CMOS technology. Preferably, an observation device is used in the invention, which can be described as a measuring microscope with CCD camera. So it is a magnifying lens, for example, with 10x magnification, used, which is combined with a CCD camera. This camera can be designed as a grayscale camera. This observation device is focused on the tip of the pipette, wherein expediently an automatic focusing device is provided. The control / monitoring device in the device according to the invention preferably comprises an image processing system, with the help of which the change of the .Oußenkontur the pipette can be followed during the heating and during the pressurization. A recording of the corresponding image sequence can also be provided.
Schließlich kann die erfindungsgemäße Vorrichtung noch eine Einrichtung zum Ziehen von Glaspipetten oder Glaskapillaren umfassen. Auf diese Weise wird es möglich, frisch gezogene Pipetten oder Kapillaren direkt in die erfindungsgemäße Vorrichtung einzubringen.Finally, the device according to the invention may also comprise a device for drawing glass pipettes or glass capillaries. In this way it is possible to introduce freshly drawn pipettes or capillaries directly into the device according to the invention.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den Unteransprüchen. Hierbei können die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Kombination miteinander verwirklicht sein. Die beschriebenen Ausführungsformen dienen lediglich zur Erläuterung und zum besseren Verständnis der Erfindung und sind in keiner Weise einschränkend zu verstehen.Further features of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments in conjunction with the subclaims. In this case, the individual features can be implemented individually or in combination with one another in each case. The described embodiments are merely illustrative and for a better understanding of the invention and are in no way limiting.
In den Zeichnungen zeigen:In the drawings show:
Fig. 1 eine schematische Prinzipskizze zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung, und1 is a schematic diagram for explaining the method and apparatus of the invention, and
Fig. 2 eine mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung herstellbare Pipette oder Kapillare in sche- matischer Darstellung. Die Prinzipskizze gemäß Fig. 1 zeigt zum einen einige wesentliche Bestandteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung und zum anderen einen groben Ablauf des erfindungsgernäßen Verfahrens.2 shows a pipette or capillary which can be produced with the method according to the invention and the device according to the invention in a schematic representation. The schematic diagram of FIG. 1 shows, on the one hand, some essential components of the device according to the invention and, on the other hand, a rough course of the method according to the invention.
So ist in Fig. 1 eine Glaspipette oder Glaskapillare 1 dargestellt, die in einer Halteeinrichtung 2 (Klemmvorrichtung) fixiert ist. Die Halteeinrichtung 2 ist mit einer Positioniereinrichtung (nicht dargestellt) versehen, mit deren Hilfe die in der Halteeinrichtung 2 fixierte Kapillare 1 in x- Richtung, d. h. in axialer Richtung der Kapillare 1 bewegbar ist.Thus, in Fig. 1, a glass pipette or glass capillary 1 is shown, which is fixed in a holding device 2 (clamping device). The holding device 2 is provided with a positioning device (not shown), by means of which the capillary 1 fixed in the holding device 2 in the x direction, i. H. in the axial direction of the capillary 1 is movable.
Weiter zeigt Fig. 1 eine Heizeinrichtung 3 in Form eines U-förmigen Heizfilaments, das ein radial homogenes Wärmestrahlungsfeld zur Erweichung bzw. Aufschmelzung der Kapillare 1 erzeugen kann. Weiter ist in Fig. 1 eine Beobachtungseinrichtung 4 vorgesehen, die aus einer Lampe 5, einer Mikroskopoptik 6 und einer CCD-Kamera 7 besteht. Mit Hilfe dieser beweglichen Beobachtungseinrichtung 4 ist die Pipette 1 während des Erweichungs-/Aufschmelzvorganges und während der Beaufschlagung der Pipette mit Gasdruck beobachtbar. Um dies zu gewährleisten, ist das Heizfilament um ca. 45 ° zur Beobach- tungsrichtung schräg gestellt.Furthermore, FIG. 1 shows a heating device 3 in the form of a U-shaped heating filament which can generate a radially homogeneous heat radiation field for softening or melting the capillary 1. Next, an observation device 4 is provided in Fig. 1, which consists of a lamp 5, a microscope lens 6 and a CCD camera 7. With the aid of this movable observation device 4, the pipette 1 is observable during the softening / melting process and during the pressurization of the pipette with gas pressure. To ensure this, the heating filament is tilted by approx. 45 ° to the direction of observation.
Weitere Einzelheiten einer erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in Fig. 1 nicht dargestellt, insbesondere nicht die Einrichtung zur definierten Beaufschlagung des Inneren der Glaspipette mit einem Gasdruck und ge- gebenenfalls vorhandene Steuerungs- und Kontrolleinrichtungen.Further details of a device according to the invention are not shown in FIG. 1, in particular not the device for defined loading of the interior of the glass pipette with a gas pressure and possibly existing control and monitoring devices.
Der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in der Fig. 1 ebenfalls schematisch angedeutet, wobei die Form und ungefähre Position der Kapillare 1 in den Verfahrensstadien I1 II, III und IV gezeigt ist.The sequence of the method according to the invention is also indicated schematically in FIG. 1, wherein the shape and approximate position of the capillary 1 in the process stages I 1 II, III and IV is shown.
So wird die in der Halteeinrichtung 2 fixierte Kapillare 1 im Verfahrensstadium I in das Wärmestrahlungsfeld der Heizeinrichtung 3 in x-Rich- tung hineinbewegt, so daß der (erste) aufzuweitende Kapillarabschnitt im Wärmestrahlungsfeld zu liegen kommt. Vorzugsweise handelt es sich bei diesem ersten Abschnitt um denjenigen bei der Verfahrensführung, der (bezogen auf die Kapillare) am weitesten von der Spitze der Kapilla- re entfernt ist.Thus, the capillary 1 fixed in the holding device 2 in the process stage I in the heat radiation field of the heater 3 in x-rich tion, so that the (first) dilated Kapillarabschnitt comes to rest in the heat radiation field. Preferably, this first section is that in the process control, which (with respect to the capillary) farthest from the top of the capillary.
Sobald sich der aufzuweitende (erste) Abschnitt der Kapillare im Wärmestrahlungsfeld befindet, wird das Innere der Kapillare mit einem konstanten Gasdruck von ca. 1 bar beaufschlagt. Grundsätzlich ist es auch möglich, eine bereits mit dem Gasdruck beaufschlagte Kapillare in das Wärmestrahlungsfeld einzubringen.As soon as the (first) section of the capillary to be expanded is in the heat radiation field, the inside of the capillary is exposed to a constant gas pressure of approx. 1 bar. In principle, it is also possible to introduce a capillary which has already been subjected to the gas pressure into the heat radiation field.
Wie Verfahrensstadium Il in Fig. 1 schematisch zeigt, wird der erweichte/aufgeschmolzene erste Kapillarabschnitt durch den Gasdruck aufge- weitet. Sobald dies unter der erfindungsgemäß vorgesehenen optischen Kontrolle (in dem erwünschten Ausmaß) geschehen ist, wird durch entsprechende Bewegung der Kapillare in x-Richtung der nächste (zweite) Kapillarabschnitt in das Wärmestrahlungsfeld hineinbewegt. Dieser nächste (zweite) Kapillarabschnitt liegt näher an der Spitze der Kapillare als der erste, bereits aufgeweitete Kapillarabschnitt. Sobald das Glas der Kapillare auch am zweiten Kapillarabschnitt erweicht bzw. aufgeschmolzen ist, erfolgt hier ebenfalls durch den kontinuierlich vorhandenen Gasdruck eine entsprechende Aufweitung, die ebenfalls wieder optisch kontrolliert wird. Dies ist in Verfahrensstadium III in Fig. 1 schema- tisch dargestellt.As shown schematically in process stage II in FIG. 1, the softened / melted first capillary section is widened by the gas pressure. As soon as this has been done (to the desired extent) under the optical control provided according to the invention, the next (second) capillary section is moved into the heat radiation field by appropriate movement of the capillary in the x-direction. This next (second) capillary section is closer to the top of the capillary than the first, already expanded capillary section. As soon as the glass of the capillary is also softened or melted at the second capillary section, a corresponding widening takes place here as well, due to the continuously existing gas pressure, which is likewise optically controlled again. This is shown schematically in process stage III in FIG. 1.
Im vorliegenden Fall wird bei der Erfindung so vorgegangen, daß der Gasdruck während der gesamten Verfahrensführung konstant gehalten wird. In diesem Fall kann bei der gewählten Vorgehensweise, bei der abschnittsweise in Richtung auf die Spitze der Kapillare aufgeweitet wird, der Energieinhalt des Wärmestrahlungsfeldes (z. B. durch Steuerung des Stromes des verwendeten Heizfilaments) variiert werden. Übli- cherweise werden dabei, je näher der Abschnitt an der Spitze der Kapillare liegt, immer geringer werdende Energieinhalte/Heizleistungen verwendet. Dies liegt daran, daß die Wandstärke der Glaskapillare üblicherweise in Richtung auf die Spitze abnimmt. Mit gleichem Ergebnis könnte man aber auch so vorgehen, daß der E- nergieinhalt/Heizleistung während der gesamten Verfahrensdauer konstant gehalten wird und der Gasdruck, je näher man an die Spitze der Kapillare kommt, entsprechend verringert wird.In the present case, the procedure according to the invention is such that the gas pressure is kept constant throughout the process. In this case, in the selected procedure, in which the sections of the capillary are widened in the direction of the tip, the energy content of the heat radiation field can be varied (for example by controlling the current of the heating filament used). customary In this case, the closer the section is to the tip of the capillary, the lower the energy content / heating power used. This is because the wall thickness of the glass capillary usually decreases towards the tip. With the same result, one could also proceed in such a way that the energy content / heat output is kept constant during the entire process duration and the gas pressure is reduced correspondingly the closer one gets to the tip of the capillary.
Im Verfahrensstadium IV ist in Fig. 1 ein vierter und letzter Verfahrensschritt dargestellt, bei dem der Bereich der Spitze der Kapillare selbst aufgeweitet wird. Dazu wird derjenige Kapillarabschnitt, der der Spitze am nächsten liegt bzw. diese Spitze umfaßt, durch Bewegung in x-Rich- tung in das Wärmestrahlungsfeld eingebracht und durch den immer noch anliegenden konstanten Gasdruck aufgeweitet. Auf diese Weise entsteht dann die abschließende charakteristische Form der Pipette/ Kapillare mit der sprungförmigen Erweiterung des Durchmessers von der Basisfläche der verbliebenen konusförmigen Spitze hin zum im wesentlichen röhrchenförmigen Abschnitt der Pipette/Kapillare.In method stage IV, a fourth and last method step is shown in FIG. 1, in which the region of the tip of the capillary itself is widened. For this purpose, that capillary section which is closest to the tip or comprises this tip is introduced into the heat radiation field by movement in the x direction and is widened by the constant gas pressure still applied. In this way, then the final characteristic shape of the pipette / capillary with the sudden expansion of the diameter of the base surface of the remaining cone-shaped tip towards the substantially tubular portion of the pipette / capillary.
Abschließend wird, was in Fig. 1 nicht mehr dargestellt ist, die in erwünschter Weise aufgeweitete Pipette in x-Richtung vollständig aus dem Wärmestrahlungsfeld herausbewegt, oder dieses Wärmestrahlungsfeld wird abschaltet. Dann erfolgt üblicherweise ein allmähliches Kühlen der endgeformten Pipette an Luft. Dieses Abkühlen kann zusätzlich durch Anblasen der Pipette mit kalter Luft mittels einer nicht dargestellten Vorrichtung beschleunigt werden.Finally, what is not shown in Fig. 1, the widened in the desired manner pipette in the x-direction completely moved out of the heat radiation field, or this heat radiation field is switched off. Then, a gradual cooling of the final molded pipette is usually done in air. This cooling can be additionally accelerated by blowing the cold air pipette by means not shown.
Fig. 2 zeigt die Form und die Abmessungen einer beispielhaft hergestell- ten Glaspipette oder Glaskapillare, wie sie mit dem erfindungsgemäßenFIG. 2 shows the shape and dimensions of an exemplified glass pipette or glass capillary, as used with the invention
Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung erhalten werden können. Charakteristisch ist die sprungförmige Aufweitung des Durch- messers der Kapillare zwischen dem Bereich der konusförmigen Spitze und dem sich an diese Spitze anschließenden im wesentlichen röhrchenförmigen Abschnitt der Kapillare.Method and the device according to the invention can be obtained. Characteristic is the sudden widening of the diameter diameter of the capillary between the region of the cone-shaped tip and the adjoining this tip substantially tubular portion of the capillary.
Fig. 2 zeigt auch, wie in der Beschreibung geschildert, vier Werte, wie sie zur Kontrolle und Steuerung der sprungförmigen Erweiterung des Durchmessers bei der Herstellung solcher Pipetten oder Kapillaren beim erfindungsgemäßen Verfahren bestimmt werden. Wie geschildert, wird die Ursprungslage (Nullage) an der (vordersten) Spitze des Konus ge- wählt. Die vier Werte, die bestimmt werden, sind dann zum einen die Länge der Spitze zwischen Nullage/Ursprungslage (an der Deckfläche des Konus) und der Basisfläche des Konus. Desweiteren werden an drei (vorbestimmten) Stellen die Durchmesserwerte im röhrchenförmigen Abschnitt bestimmt.As also described in the description, FIG. 2 also shows four values as determined for controlling and controlling the sudden enlargement of the diameter in the production of such pipettes or capillaries in the method according to the invention. As described, the original position (zero position) is selected at the (foremost) tip of the cone. The four values that are determined are then the length of the peak between zero position / original position (on the top surface of the cone) and the base surface of the cone. Furthermore, the diameter values in the tubular section are determined at three (predetermined) points.
Im vorliegenden Fall beträgt die Länge der Spitze 31 ,4 μm. Die drei Durchmesserwerte im röhrchenförmigen Abschnitt betragen 138,9 μm, 169,0 μm und 189,0 μm. Es versteht sich von selbst, daß es sich hier nur um Beispielwerte handelt, die den Gegenstand der vorliegenden Er- findung in keiner Weise beschränken können. In the present case, the length of the tip 31, 4 microns. The three diameter values in the tubular section are 138.9 μm, 169.0 μm and 189.0 μm. It goes without saying that these are merely exemplary values which in no way limit the subject matter of the present invention.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Herstellung von Glaspipetten oder Glaskapillaren, insbesondere für Patch-Clamp-Experimente, bei dem mindestens eine Glaspipette oder Glaskapillare (1), die eine konusförmige Spitze und einen sich an die Spitze anschließenden im wesentlichen röhrchenförmigen Abschnitt aufweist, in einer Halteeinrichtung (2) fixiert wird, die fixierte Glaspipette (1) in das Wärmestrahlungsfeld einer Heizeinrichtung (3) eingebracht wird, wobei vorzugsweise die fixierte Glaspipette mit Hilfe einer Positioniereinrichtung in das Wärmestrahlungsfeld der Heizeinrichtung bewegt wird, die Glaspipette zumindest im Bereich der Spitze, insbesondere im Bereich der Basisfläche des Konus, und gegebenenfalls auch im sich an die Spitze anschließenden Teil des röhrchenförmigen Abschnitts erweicht, vorzugsweise aufgeschmolzen wird, wobei das Erweichen vorzugsweise abschnittsweise erfolgt. das Innere der Glaspipette (1 ) vor dem Erweichen und/oder im erweichten Zustand mit einem Gasdruck beaufschlagt wird, derart, daß sich der Durchmesser der Pipette zwischen der Basisfläche des Konus und dem röhrchenförmigen Abschnitt der Glaspipette sprungförmig, d. h. über eine geringe Länge auf einen größeren Durchmesser als an der Basisfläche, insbesondere auf einen Durchmesser von mindestens 100 μm, erweitert, wobei die so aufgeweitete Glaspipette (1) aus dem Wärmestrahlungsfeld der Heizeinrichtung (3) entfernt wird, wobei vorzugsweise die Glaspipette mit Hilfe der Positioniereinrichtung aus dem Wärmestrahlungsfeld herausbewegt wird, die sprungförmige Erweiterung des Durchmessers der Glaspipette (1 ) mit Hilfe einer optischen Beobachtungseinrichtung (4) kontrolliert und vorzugsweise gesteuert wird.1. A process for the production of glass pipettes or glass capillaries, in particular for patch clamp experiments, in which at least one glass pipette or glass capillary (1) having a conical tip and a substantially tubular portion adjoining the tip, in a holding device ( 2) is fixed, the fixed glass pipette (1) is introduced into the heat radiation field of a heater (3), wherein preferably the fixed glass pipette is moved by means of a positioning in the heat radiation field of the heater, the glass pipette at least in the region of the tip, in particular in the area the base surface of the cone, and optionally also softened in the adjoining the tip part of the tubular portion, is preferably melted, wherein the softening is preferably carried out in sections. the interior of the glass pipette (1) is subjected to a gas pressure before softening and / or in the softened state, such that the diameter of the pipette between the base surface of the cone and the tubular portion of the glass pipette jump, ie over a small length to a gas pressure larger diameter than at the base surface, in particular to a diameter of at least 100 microns, extended, the thus expanded glass pipette (1) from the heat radiation field of the heater (3) is removed, wherein preferably the glass pipette with the aid of the positioning device is moved out of the heat radiation field . the jump-shaped extension of the diameter of the glass pipette (1) by means of an optical observation device (4) is controlled and preferably controlled.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Glaspipette direkt aus einer Vorrichtung zum Ziehen solcher Glaspipetten in die Halteeinrichtung überführt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the glass pipette is transferred directly from a device for pulling such glass pipettes in the holding device.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die fixierte Glaspipette beim Einbringen und beim Entfernen aus dem Wärmestrahlungsfeld im wesentlichen nur axial, d. h. in Richtung ihrer Längsrichtung, mit Hilfe der Positioniereinrichtung bewegt wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the fixed glass pipette during insertion and removal from the heat radiation field substantially only axially, d. H. in the direction of its longitudinal direction, is moved by means of the positioning device.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Glaspipette nach dem Erweichen in dem Wärmestrahlungsfeld im wesentlichen in die Ausgangsstellung zurückbewegt wird, in der sie sich vor dem Einbringen in das Wärmestrahlungsfeld befunden hat.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the glass pipette is moved back after softening in the heat radiation field substantially in the initial position in which it was located prior to introduction into the heat radiation field.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein kontinuierlicher Gasdruck im Inneren der Glaspipette aufgebaut wird.5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a continuous gas pressure is built up in the interior of the glass pipette.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß verschiedene Längsabschnitte der Glaspipette nacheinander in das Wärmestrahlungsfeld eingebracht und dort durch Beaufschlagung mit Gasdruck aufgeweitet werden, wobei vorzugsweise die resultierende aufgeweitete Kontur der Glaspipette in deren axialer Richtung eine größere Länge besitzt als die Ausdehnung des Wärmestrahlungsfelds in dieser axialen Richtung. 6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that different longitudinal sections of the glass pipette are successively introduced into the heat radiation field and there widened by application of gas pressure, wherein preferably the resulting flared contour of the glass pipette in the axial direction has a greater length than the extension the heat radiation field in this axial direction.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kontrolle und Steuerung der sprungför- migen Erweiterung des Durchmessers die Änderung der Außenkontur der Glaspipette beobachtet wird, wobei vorzugsweise die Änderung von Abmessungen der Glaspipette an vordefinierten Stellen bestimmt wird.7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the change in the outer contour of the glass pipette is observed to control and control the abrupt extension of the diameter, wherein preferably the change in dimensions of the glass pipette is determined at predefined locations.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Durchmesser der Glaspipette, vorzugsweise drei Durchmesser, mit festem Abstand von der Spitze der Glaspipette bestimmt werden.8. The method according to claim 7, characterized in that at least one diameter of the glass pipette, preferably three diameters, are determined at a fixed distance from the tip of the glass pipette.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Spitze zwischen Basisfläche und Deckfläche des Konus bestimmt wird.9. The method according to claim 7 or claim 8, characterized in that the length of the tip between the base surface and the top surface of the cone is determined.
10. Vorrichtung für die Herstellung von Glaspipetten oder Glaskapillaren (1 ), insbesondere für Patch-Clamp-Experimente, mit einer Halteeinrichtung (2) zur Fixierung der Glaspipette (1), einer Heizeinrichtung (3) zum Erweichen, insbesondere Aufschmelzen, von Bereichen der Glaspipette mit Hilfe eines Wärmestrahlungsfelds, einer Positioniereinrichtung zur kontrollierten Bewegung und Positionierung der Glaspipette mindestens in deren axialer Richtung in Bezug auf die Heizeinrichtung, wobei vorzugsweise die Halteeinrichtung mit Hilfe dieser Positioniereinrichtung bewegbar ist, einer Einrichtung zur definierten Beaufschlagung des Inneren der Glaspipette mit einem Gasdruck, einer Beobachtungseinrichtung (4) zur optischen Beobachtung der Glaspipette, insbesondere des Bereichs der Spitze der Glaspipette, während des Aufheizens und der Beaufschlagung der Glaspipette mit Gasdruck, und einer Steuerungs-/Kontro!ieinrichtung zur Auswahl und Beeinflussung der Parameter des mit der Vorrichtung durchgeführten Verfahrens, insbesondere zur Beeinflussung der Temperatur in der Heizeinrichtung, des Gasdrucks und der Bewegung der Positioniereinrichtung.10. Apparatus for the production of glass pipettes or glass capillaries (1), in particular for patch clamp experiments, with a holding device (2) for fixing the glass pipette (1), a heating device (3) for softening, in particular melting, of areas of Glass pipette with the aid of a heat radiation field, a positioning device for the controlled movement and positioning of the glass pipette at least in its axial direction with respect to the heating device, wherein preferably the holding device is movable with the aid of this positioning device, a device for defined pressurization of the interior of the glass pipette with a gas pressure, an observation device (4) for optically observing the glass pipette, in particular the region of the tip the glass pipette, during the heating and loading of the glass pipette with gas pressure, and a control / Konto !, means for selecting and influencing the parameters of the method carried out with the device, in particular for influencing the temperature in the heater, the gas pressure and the movement of the positioning.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Halteeinrichung (2) um eine Klemmvorrichtung handelt.11. The device according to claim 10, characterized in that it is at the Halteeinrichung (2) is a clamping device.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, daß die Glaspipette in der Halteeinrichtung druckdicht fixierbar ist.12. The device according to claim 10 or claim 11, characterized in that the glass pipette is pressure-tight fixable in the holding device.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Heizeinrichtung (3) um ein sogenanntes Heizfilament handelt.13. Device according to one of claims 10 to 12, characterized in that it is a so-called Heizfilament in the heating device (3).
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (3), insbesondere das Heizfilament, U-förmig ausgebildet ist und dementsprechend die Glaspipette an ihrem Außenumfang mindestens teilweise umgibt.14. Device according to one of claims 10 to 13, characterized in that the heating device (3), in particular the Heizfilament, U-shaped and accordingly surrounds the glass pipette at its outer periphery at least partially.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (3), insbesondere das Heizfilament, gegen die Längsrichtung der Glaspipette schräg gestellt ist, vorzugsweise in einem Winkel von ca. 45 °. 15. Device according to one of claims 10 to 14, characterized in that the heating device (3), in particular the Heizfilament, is inclined against the longitudinal direction of the glass pipette, preferably at an angle of about 45 °.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizleistung der Heizeinrichtung stromgesteuert ist.16. Device according to one of claims 10 to 15, characterized in that the heating power of the heating device is current-controlled.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur definierten Beaufschlagung des Inneren der Glaspipette mit einem konstanten Gasdruck ausgebildet ist.17. Device according to one of claims 10 to 16, characterized in that the means for defined loading of the interior of the glass pipette is formed with a constant gas pressure.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Beobachtungseinrichtung um ein Meßmikroskop (6) mit CCD-Kamera (7) handelt.18. Device according to one of claims 10 to 17, characterized in that it is in the observation device to a measuring microscope (6) with CCD camera (7).
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungs-/Kontrolleinhchtung ein Bildverarbeitungssystem umfaßt, mit dessen Hilfe die Änderung der Außenkontur der Glaspipette während des Aufheizens und während der Druckbeaufschlagung verfolgt werden kann.19. Device according to one of claims 10 to 18, characterized in that the control / Kontrollinhchtung comprises an image processing system by means of which the change in the outer contour of the glass pipette can be traced during the heating and during the pressurization.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 19, weiter gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Ziehen von Glaspipetten o- der Glaskapillaren. 20. Device according to one of claims 10 to 19, further characterized by a device for pulling glass pipettes o- or glass capillaries.
EP07723536A 2006-03-23 2007-03-23 Method and device for producing glass pipettes or glass capillaries Withdrawn EP1996522A2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006014512A DE102006014512A1 (en) 2006-03-23 2006-03-23 Production of glass pipettes or glass capillaries used in patch-clamp experiments comprises fixing glass pipettes or capillaries, subjecting the pipettes to heat radiation, softening the pipette at the tip and further processing
PCT/EP2007/002586 WO2007110202A2 (en) 2006-03-23 2007-03-23 Method and device for producing glass pipettes or glass capillaries

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP1996522A2 true EP1996522A2 (en) 2008-12-03

Family

ID=38421181

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP07723536A Withdrawn EP1996522A2 (en) 2006-03-23 2007-03-23 Method and device for producing glass pipettes or glass capillaries

Country Status (5)

Country Link
US (2) US20090260398A1 (en)
EP (1) EP1996522A2 (en)
JP (1) JP2009531259A (en)
DE (1) DE102006014512A1 (en)
WO (1) WO2007110202A2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102603167A (en) * 2011-12-06 2012-07-25 洛阳高拓机械设备有限公司 Clamping device for spiral lamp tube

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5015867A (en) * 1989-08-30 1991-05-14 Ppg Industries, Inc. Apparatus and methods for measuring the diameter of a moving elongated material
US6363750B1 (en) * 2000-02-25 2002-04-02 Chris D. Chiodo Automatic pipette puller and forge
JP2001290042A (en) * 2000-04-05 2001-10-19 Nippon Sheet Glass Co Ltd Method for manufacturing glass parts for connecting optical fiber and such glass parts manufactured thereby
US7182915B2 (en) * 2001-11-30 2007-02-27 Bristol-Myers Squibb Company Pipette configurations and arrays thereof for measuring cellular electrical properties
JP3959647B2 (en) * 2003-11-13 2007-08-15 住友電気工業株式会社 Glass pipe diameter expansion method

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2007110202A2 *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2007110202A2 (en) 2007-10-04
US20090260398A1 (en) 2009-10-22
WO2007110202A3 (en) 2007-11-15
DE102006014512A1 (en) 2007-09-27
US20120204602A1 (en) 2012-08-16
JP2009531259A (en) 2009-09-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102006021317B3 (en) Sample`s interesting structure spatial high-resolution imaging method, involves adjusting intensity of signal such that ten percentage of molecules of substance have specific distance to adjacent molecules
DE102005028062B4 (en) Laser microdissection method and apparatus for laser microdissection
EP3017296B1 (en) Laser microdissection system and examination method for samples containing nucleic acid
EP3368935B1 (en) Specimen delimiting element made of nano-porous material for immersion microscopy
DE102014101762B4 (en) Method and microscope for imaging a volume sample
EP2592461A2 (en) Microscopic device and method for three-dimensional localization of punctiform objects in a sample
WO2015036589A1 (en) Cuvette for an inverted fluorescence analysis
DE102011087955B4 (en) Scanning electron microscope
DE102009022912B4 (en) Correlative optical and particle beam microscopy
EP3041403B1 (en) Method for enhancing the optical transparency of areas of a tissue sample
DE102006043874B4 (en) Method and device for repairing photolithography masks
EP1996522A2 (en) Method and device for producing glass pipettes or glass capillaries
DE102010003056B9 (en) Method for generating images of a sample
WO2014147257A1 (en) Light-microscopy method for locating point objects
DE102010054581A1 (en) Sample preparation for ionization with matrix-assisted laser desorption
DE102008000504A1 (en) Capillary tube for guiding fluid, is partly extended along optical path and is arranged between source of light and receiver, where two sections are provided with two diameters
DE102013102440B3 (en) Positioning unit for flow cell for optical detection in HPLC field, has front end facing away from flow cell formed by outer surface of flange of cell, and terminal piece whose front end is connected with light conductor and sample supply
DE102008058068A1 (en) Apparatus and a method for providing a predetermined concentration of at least one component in a liquid medium
WO2007107375A2 (en) Glass pipette or glass capillary for patch clamp experiments
DE102022130985A1 (en) Method for operating a particle beam device, computer program product and particle beam device for carrying out the method
WO2015128448A1 (en) Laser microdissection system and laser microdissection method
DE102020129976A1 (en) Method for removing material from an object using a particle beam device, computer program product, particle beam device for carrying out the method, and system with a particle beam device and a data memory
DE102022119041A1 (en) Method for attaching an object to a manipulator and moving the object in a particle beam device, computer program product and particle beam device
DE102022109027A1 (en) Method for mapping the surface of a macromolecule
DE102006062053A1 (en) Sensor unit manufacturing method for determining physical characteristic i.e. oxygen concentration, of gas mixture i.e. exhaust gas, involves separating areas of output electrode such that two electrodes are formed from areas, respectively

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20081001

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MT NL PL PT RO SE SI SK TR

17Q First examination report despatched

Effective date: 20090309

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20120628