EP4139054A1 - Pipettiervorrichtung und verfahren zur bearbeitung einer fluiden probe - Google Patents

Pipettiervorrichtung und verfahren zur bearbeitung einer fluiden probe

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EP4139054A1
EP4139054A1 EP20722245.6A EP20722245A EP4139054A1 EP 4139054 A1 EP4139054 A1 EP 4139054A1 EP 20722245 A EP20722245 A EP 20722245A EP 4139054 A1 EP4139054 A1 EP 4139054A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fluid sample
extension
pipette tip
pipetting device
pipetting
Prior art date
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Pending
Application number
EP20722245.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hans-Jürgen TIEDTKE
Harald Quintel
Konstantin Lutze
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.)
Hombrechtikon Systems Engineering AG
Original Assignee
Hombrechtikon Systems Engineering AG
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Filing date
Publication date
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Publication of EP4139054A1 publication Critical patent/EP4139054A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
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    • B01L2300/0861—Configuration of multiple channels and/or chambers in a single devices
    • B01L2300/087—Multiple sequential chambers

Definitions

  • the invention relates to a pipetting device for processing a fluid sample, an optically transparent extension for the pipetting device according to the invention, an automatic laboratory device for processing the fluid sample, and a method for processing the fluid sample according to the preambles of the independent claims.
  • the state-of-the-art laboratory machines generally include a treatment room in which the samples are placed in containers; a pipetting device for performing the processing steps; a movement device for moving the pipetting device in the treatment room and an electronic control device which controls and instructs the pipetting device and other parts of the laboratory machine to carry out the processing steps.
  • the laboratory automats become an automated one
  • pipetting devices are not only used in laboratory machines, but also generally for dosing liquids. These liquids are taken up and dispensed into a pipette tip of the pipetting device through a tip opening.
  • a Displacement element integrated into the pipetting device, in particular a displacement element for a gas which is flow-connected to the pipette tip through a receiving element for the pipette tip.
  • An air cushion is displaced by means of the displacement element so that liquid is sucked into the pipette tip and expelled from it.
  • the displacement element is usually a cylinder with a piston that can be displaced therein.
  • Pipette tips are detachably connected to the receiving element so that they can be exchanged for a fresh pipette tip after use. In this way, contamination can be avoided with subsequent dosing.
  • Pipette tips for single use are available inexpensively made of plastic.
  • the receiving element comprises, in particular, a projection for fastening pipette tips with a preferably cylindrical or conical shape, onto which the pipette tip can be clamped with a matching plug-on opening or receptacle. This can be done without touching the pipette tip by pressing the projection into the plug-on opening of the pipette tip in a holder.
  • pipetting devices preferably have an ejection device with a drive device and an ejector.
  • the ejector By actuating the drive device, the ejector is displaced in such a way that it detaches the pipette tip from the projection without the user having to touch it.
  • the drive device generally has a mechanism which can be operated manually by means of a button (or automatically in the case of a laboratory machine) in order to detach the pipette tip from the receiving element.
  • the laboratory machines often also have integrated optical systems
  • Detection devices for analyzing the samples The analysis is usually carried out using optical techniques such as spectroscopy or photometry.
  • luminescence spectroscopy is an important analysis method in which the emission light, which is generated on the basis of photon absorption by the biomolecules, is evaluated.
  • fluorescent chemical groups can be attached to large biomolecules by means of fluorescent marking, which then serve as markers for this biomolecule.
  • the concentration of the fluid samples plays a role for further processing, which can be easily determined in particular by fluorescence spectroscopy.
  • the optical density (measure for the attenuation of radiation after passing through a medium) can also be used to determine the concentration.
  • the object of the invention is therefore to provide a pipetting device, an automatic laboratory machine and a method for processing a fluid sample which avoid the disadvantageous effects known from the prior art.
  • a pipetting device for processing a fluid sample comprising a receiving element and a pipette tip detachably arranged on the receiving element and a displacement element flow-connected to the pipette tip for generating a flow for receiving and / or expelling the fluid sample is proposed.
  • the pipetting device further comprises an optically transparent extension, which extension is detachably arranged on the pipette tip in such a way that the extension is flow-connected to the displacement element via the pipette tip, so that the fluid sample can be absorbed into and / or out of the extension by the flow that can be generated by means of the displacement element the extension can be expelled.
  • the fact that the pipette tip is flow-connected to the displacement element can in particular mean that a first interior space of the pipette tip (which is suitable for receiving a liquid or the fluid sample) is connected to the displacement element in such a way that when it is actuated via the A flow connection can be established for the extension in the first interior space (or the fluid sample or a liquid can be received in the first interior space if the pipetting device is used without an extension).
  • extension is flow-connected to the displacement element via the pipette tip
  • a second interior space of the extension which is also suitable for receiving the liquid or the fluid sample
  • the extension can in particular comprise a plastic, in particular consist of cycloolefin copolymer.
  • Cycloolefin copolymers are generally obtained by metallocene-catalyzed copolymerization of cycloolefins with 1-alk-enes. In contrast to partially crystalline polymers such as polyethylene and polypropylene, cycloolefin copolymers are amorphous and therefore optically transparent. Due to the low birefringence and optical transparency, the cycloolefin copolymers can be used with particular preference for the optical analyzes according to the invention (in the detection device).
  • a laboratory machine for processing a fluid sample comprising a treatment space for receiving the fluid sample; the pipetting device according to the invention, which pipetting device is arranged in the treatment room for carrying out at least one processing step on the fluid sample; a movement device arranged to be movable in at least one first spatial direction of the treatment room, which movement device is connected to the pipetting device in such a way that the pipetting device can be moved through the treatment room by means of the movement device; a detection device arranged in the treatment room for analyzing the fluid sample; and an electronic control device which is signal-connected to the pipetting device, the movement device and the detection device are proposed.
  • a method according to the invention for processing a fluid sample with the laboratory machine comprises: providing the laboratory machine; Introducing the fluid sample into the treatment room; Taking up the fluid sample in the optically transparent extension by means of the pipetting device; Moving the pipetting device by means of the moving device through the treatment room to the detection device; Incorporation of the optically transparent extension the fluid sample in the detection device; Analyzing the fluid sample by means of the detection device is proposed.
  • optically transparent means that the extension (at least in one area of the extension) is permeable to electromagnetic waves / radiation, in particular to electromagnetic waves / radiation in the UV / Vis range and / or NIR range or for the primary radiation.
  • the optically transparent extension according to the invention has the particular advantage that the entire pipette tip does not have to consist of an optically transparent material, in particular an amorphous polymer, for analyzing the fluid sample, which means that the costs for the disposable tips can be reduced.
  • removable can be understood to mean that both the pipette tip and the extension are not firmly attached, but can easily be removed and can thus be easily removed and disposed of, in particular as a disposable pipette tip / extension.
  • fluid sample can be understood in particular as a sample which comprises a liquid with substances such as biomolecules (including DNA, RNA, nucleic acids, proteins, cells and cell components, monomers) or other chemical substances.
  • a liquid can for example be a suitable solvent within the scope of the invention.
  • the displacement element can be integrated into the receiving element, in particular arranged in the interior of the receiving element.
  • the displacement element can be designed as a piston that can be displaced in the receiving element.
  • the extension according to the invention can comprise a fastening area with which the extension is arranged on the pipette tip and comprise a measuring area which is arranged on the fastening area and on which an analysis of the fluid sample can be carried out.
  • the measuring area can be specially shaped and, in particular, a cross-sectional profile of the measuring area that is perpendicular to an application axis can be rectangular or square.
  • a cross-sectional profile of the optically transparent extension that is perpendicular to the discharge axis can also simply be rectangular or square. In this way, the extension can be secured against twisting by means of a form fit with the pipette tip. It is therefore not necessary to align the extension before the analysis.
  • the fastening area can be arranged on a dispensing area (at the opening) of the pipette tip, at which dispensing area the fluid sample can be received in the pipette tip and ejected from the pipette tip.
  • the detection device can comprise a radiation source for irradiating the fluid sample with primary radiation and a detector for recording secondary radiation originating from the fluid sample (for analyzing the fluid sample).
  • the radiation source thus generates electromagnetic radiation (the primary radiation).
  • the secondary radiation is in particular an electromagnetic secondary radiation emitted / originating from the fluid sample, which secondary radiation is induced by an interaction of the primary radiation with the fluid sample.
  • the primary radiation used here is particularly preferably UV / Vis radiation and / or NIR radiation, in particular in the wavelength range from 190-1000 nm, in particular 365-720 nm.
  • a diode in particular a silicon photodiode or a vacuum photodiode, is particularly suitable as a detector.
  • a laser, a deuterium lamp, a tungsten lamp, a halogen lamp, a mercury vapor lamp or an LED (light emitting diode) can be used as radiation sources.
  • the detection device can also comprise a multiplicity of detectors and / or radiation sources.
  • the radiation sources can emit different wavelengths or wavelength ranges as primary radiation.
  • first radiation source preferably first LED
  • second radiation source preferably second LED
  • second wavelength e.g. 600-630nm
  • the detection device can therefore be a photometer, in particular a spectrometer, in particular a fluorometer.
  • the fluorometer measures the parameters of the fluorescence of the fluid sample: intensity and wavelength distribution of the emission spectrum (of the secondary radiation) after excitation by the primary radiation.
  • an absorption measurement is particularly preferably used as the measuring principle, with the radiation source generating primary radiation in the UV / Vis range and / or NIR range (in particular a single wavelength, such as 280 nm) and that through passage through the sample and the extension of the weakened light beam (secondary radiation) is detected by means of the detector.
  • the extinction or optical density is preferably used to characterize the absorption intensity.
  • the absorption of the fluid sample is preferably measured by arranging the fluid sample in the extension according to the invention in a measuring point of the detection device between the radiation source and the detector.
  • a liquid taken into the pipette tip and expelled from the pipette tip can thus be moved through the pipetting device in the treatment room, in particular transferred between different containers / wells.
  • the extension can then be arranged on the pipette tip and the fluid sample can be taken up in the extension for analysis. This has the advantage that the fluid sample can be analyzed simply by applying the extension without changing the pipette tip (after using the pipette tip).
  • the analysis can include irradiating the fluid sample with the primary radiation by means of the radiation source of the detection device and recording the secondary radiation originating from the fluid sample by means of the detector of the detection device.
  • a concentration of the fluid sample can also be determined on the basis of the secondary radiation.
  • a container for receiving the fluid samples is usually arranged in the treatment room.
  • the container can be a microtiter plate, the microtiter plate comprising a multiplicity of wells for receiving the fluid samples (or various fluid samples).
  • the pipetting device can have an ejection device known from the prior art with a drive device and an ejector in order to eject the pipette tips by actuating the drive device, in that the ejector is displaced in such a way that it detaches the pipette tip from the receiving element without it must be touched by the user.
  • the ejection device can be an extension ejector in order to eject the extension by actuating the drive device in that the extension ejector is displaced in such a way that it releases the extension from the pipette tip without the user having to touch it.
  • the extension ejector can be designed as a sleeve which moves around the pipette tip for extension and which has such a larger radius than the pipette tip and such a smaller radius than the extension that only the extension is ejected.
  • the extension ejector could comprise a gripping mechanism which fixes the pipette tip when the extension is ejected. The extension ejector enables the pipette tip to be used for further steps after the extension has been ejected.
  • the fact that the electronic control device is signal-connected to the pipetting device, the moving device and the detection device means that the control device sends control signals to the pipetting device, the moving device and the detection device in the operating state for performing the processing steps.
  • signals from the pipetting device, the movement device and the detection device can also be received.
  • the signal connection can be made via a cable connection or wirelessly.
  • the data / signal transmission takes place via free space (air or vacuum) as the transmission medium.
  • the transmission can take place by directional or non-directional electromagnetic waves, whereby a range of the frequency band to be used can vary from a few Hertz (low frequency) to several hundred terahertz (visible light) depending on the application and the technology used. It is preferred to use Bluetooth or WLAN.
  • the detection device be controlled by the control device, but after the analysis of the fluid samples, the measured data can be transmitted to the control device for evaluation in order, for example, to determine a concentration of the fluid sample before further processing.
  • the movement device can also be moved in a second spatial direction of the treatment room that is orthogonal to the first spatial direction and in a third spatial direction of the treatment room that is orthogonal to the first spatial direction and the second spatial direction, so that the detection device is flexible throughout
  • Laboratory machine can be moved.
  • the movement device is preferably driven by an electric motor such as a servo motor and can move, for example, as a freely movable arm or over rails.
  • the pipetting device in the operating state, can thus be moved through the treatment room in all spatial directions (in the context of the application, first, second and third spatial direction) by means of the movement device.
  • One advantage of the pipetting device according to the invention is, in particular, that known laboratory machines can easily be upgraded to a laboratory machine according to the invention, since the pipetting devices already present can be exchanged for the pipetting device according to the invention.
  • FIG. 1 a schematic representation of an inventive
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a further exemplary embodiment of an automatic laboratory device according to the invention
  • 3A-F show a schematic representation of the use of the pipetting device according to the invention.
  • the laboratory machine 10 for processing a fluid sample 71 comprises a treatment room 100 for receiving the fluid sample and a pipetting device 1 according to the invention, which pipetting device 1 is arranged in the treatment room 100 for performing at least one processing step on the fluid sample 71.
  • the pipetting device 1 for processing a fluid sample 71 comprises a receiving element 11 as well as a pipette tip 12 detachably arranged on the receiving element 11 and a displacement element that is flow-connected to the pipette tip 12 (which is integrated in the receiving element 11) for generating a flow for receiving and / or Ejecting the fluid sample 71.
  • the pipetting device 1 comprises an optically transparent extension 13, which extension 13 is detachably arranged on the pipette tip 12 in such a way that the extension 13 is flow-connected to the displacement element via the pipette tip 12, so that the fluid sample 71 flows through the flow that can be generated by the displacement element the extension 13 can be received and / or ejected from the extension 13.
  • the laboratory machine 10 comprises a movement device 4 which is arranged to be movable in at least one first spatial direction X of the treatment room 100.
  • This movement device 4 is connected to the pipetting device 1 in such a way that it can be moved through the treatment room 100 by means of the movement device 4.
  • a detection device 5 for analyzing the fluid sample 71
  • an electronic control device 3 which is signal-connected to the pipetting device 1, the movement device 4 and the detection device 5.
  • a container 7 with a large number of depressions 70 for receiving the fluid samples 71 is located in the treatment space 100. It is essential that the extension 13 is optically transparent, since this is the only way to carry out an analysis of the fluid sample 71 in the detection device 5.
  • the steps for processing / analyzing (method) the fluid sample 71 are controlled by the electronic control device 3, which is signal-connected to the pipetting device 1, the movement device 4 and the detection device 5.
  • the electronic control device 3 thus specifies that the fluid sample 71 is received in the extension 13 by actuating the displacement mechanism and is introduced into the detection device 5 for analysis with the extension 13, so that the fluid sample 71 can be analyzed in the extension 13 .
  • control device 3 can therefore send control signals for carrying out various processing steps to the pipetting device 1, the movement device 4 and the detection device 5.
  • the control device 3 can also receive signals from the pipetting device 1, the movement device 4 and the detection device 5.
  • the signal connection is indicated by the dashed lines.
  • the detection device 5 is controlled by the control device 3 in such a way that the analysis of the fluid sample 71 is carried out after the extension 13 has been introduced. After the analysis of the fluid samples 71, the measured data are transmitted from the detection device 5 to the control device 3 for evaluation.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a further exemplary embodiment of an automatic laboratory device 10 according to the invention with an equivalent structure to the automatic laboratory device 10 according to FIG. 1.
  • the movement device 4 can also be moved in a second spatial direction Y of the treatment room that is orthogonal to the first spatial direction X and in a third spatial direction Z of the treatment room that is orthogonal to the first spatial direction X and the second spatial direction Y, so that the Detection device 5 can be moved flexibly to the various depressions 70 of the container 7, which is designed as a microtiter plate, and to the detection device 5.
  • the pipetting device 1 can therefore be moved through the treatment room 100 in all spatial directions X, Y, Z by means of the movement device 4.
  • the pipette tips 12 can also be applied to the receiving element 11 and the extensions 13 can be applied to the pipette tips 12 (and the pipette tips 12 / extensions 13 can be ejected respectively).
  • 3A-F show a schematic representation of the use of the pipetting device 1 according to the invention.
  • the pipetting device 1 according to FIGS. 3A-F comprises the receiving element 11 and a pipette tip 12 which is detachably arranged on the receiving element 11.
  • the displacement element 14 for generating the flow for receiving and / or expelling the fluid sample 71 is integrated into the receiving element 11 and so in flow connection with the pipette tip 12.
  • the displacement element 14 is designed as a displaceable piston which, by moving along a discharge axis A, generates the flow in the form of an air cushion displacement.
  • the extension 13 is applied to the pipette tip 12.
  • the extension 13 comprises a fastening area 131 into which the pipette tip 12 is inserted, as a result of which the extension 13 is picked up by the pipetting device 1 from the storage device 6.
  • the extension 13 comprises a measuring region 130 which is arranged on the fastening region 131 and on which the analysis of the fluid sample 71 is carried out later.
  • the optically transparent extension 13 consists of an amorphous plastic such as a cycloolefin copolymer and a
  • the discharge axis A, the vertical cross-sectional profile of the measuring area 130, is rectangular.
  • the pipetting device 1 in FIG. 3C is then moved to the container 7 with the fluid sample 71 and picks up the fluid sample 71 by moving the displacement mechanism 14 into the extension 13.
  • FIG. 3D the extension 13 with the fluid sample 71 is moved to the detection device 5 and, in FIG. 3E, it is introduced into the detection device 5.
  • the detection device 5 comprises a radiation source 52 for irradiating the fluid sample 71 with a primary radiation 81 and a detector 51 for recording a secondary radiation 82 originating from the fluid sample 71.
  • the fluid sample 71 is therefore irradiated with the primary radiation 81 by the radiation source 52 and the detector records the secondary radiation 82 originating from the fluid sample 71.
  • the radiation source 52 generates the primary radiation 81 preferably as electromagnetic radiation in the UV / Vis range, in particular in the wavelength range from 190-1000 nm, in particular from 365-720 nm.
  • the secondary radiation 82 is in particular an electromagnetic secondary radiation 82 originating from the fluid sample, which secondary radiation 82 is induced by an interaction of the primary radiation 81 with the fluid sample.
  • An absorption measurement is used as the measuring principle, the light beam 82 (secondary radiation) weakened by the passage through the sample 71 and the extension 71 being detected by means of the detector 51.
  • a liquid can be taken up into the pipette tip 12 and ejected from the pipette tip 12, and only then the extension 13 can be arranged on the pipette tip 12.
  • This liquid can thus through the pipetting device 1 in Treatment room 100 are moved, in particular are transferred between different containers / wells.
  • the extension 13 can then be arranged on the pipette tip 12 in order to receive the fluid sample 71 in the extension 13 for analysis.
  • Pipette tip 12 (after using the pipette tip 12) the fluid sample 71 can be analyzed simply by applying the extension 13. Without changing the pipette tip 12, contamination is avoided and an analysis of the fluid sample 71 is made possible.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Pipettiervorrichtung zur Bearbeitung einer fluiden Probe (71) umfassend ein Aufnahmeelement (11) sowie eine abnehmbar an dem Aufnahmeelement (11) angeordnete Pipettenspitze (12); ein mit der Pipettenspitze (12) strömungsverbundenes Verdrängungselement (14) zur Erzeugung einer Strömung zum Aufnehmen und/oder Ausstossen der fluiden Probe (71). Die Pipettiervorrichtung (1) umfasst eine optisch transparente Verlängerung (13), welche Verlängerung (13) derart abnehmbar an der Pipettenspitze (12) angeordnet ist, dass die Verlängerung (13) über die Pipettenspitze (12) mit dem Verdrängungselement (14) strömungsverbunden ist, sodass die fluide Probe (71) durch die mittels des Verdrängungselements (14) erzeugbare Strömung in die Verlängerung (13) aufnehmbar und/oder aus der Verlängerung (13) ausstossbar ist. Die Pipettiervorrichtung wird bevorzugt in einem optischen Messsystem verwendet.

Description

Pipettiervorrichtunq und Verfahren zur Bearbeitung einer fluiden Probe
Die Erfindung betrifft eine Pipettiervorrichtung zur Bearbeitung einer fluiden Probe, eine optisch transparente Verlängerung für die erfindungsgemässe Pipettiervorrichtung, einen Laborautomaten zur Bearbeitung der fluiden Probe, sowie ein Verfahren zur Bearbeitung der fluiden Probe gemäss den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.
Bei der Verarbeitung einer Vielzahl von Proben muss eine Vielzahl von Bearbeitungsschritten durchgeführt werden. Hierzu werden in der Regel Laborautomaten verwendet, da ein präzises Pipettieren von Reagenzien in und aus Behältern wie Mikrotitrierplatten gewährleistet werden muss.
Die Laborautomaten des Standes der Technik umfassen hierbei in der Regel einen Behandlungsraum, in welchen die Proben in Behälter eingebracht werden; eine Pipettiervorrichtung zur Durchführung der Bearbeitungsschritte; eine Bewegungseinrichtung zur Bewegung der Pipettiervorrichtung im Behandlungsraum und eine elektronische Steuereinrichtung, welche die Pipettiervorrichtung und andere Teile des Laborautomat zur Durchführung der Bearbeitungsschritte steuert und anweist.
Durch die Laborautomaten wird also ein automatisierter
Probenvorbereitungsprozess mit erhöhter Effizienz und verbessertem Durchsatz gewährleistet.
Pipettiervorrichtungen werden jedoch nicht nur in Laborautomaten, sondern allgemein zur Dosierung von Flüssigkeiten verwendet. Diese Flüssigkeiten werden in eine Pipettenspitzen der Pipettiervorrichtung durch eine Spitzenöffnung aufgenommen und ausgegeben. Hierfür ist ein Verdrängungselement in die Pipettiervorrichtung integriert, insbesondere ein Verdrängungselement für ein Gas, welches durch ein Aufnahmeelement für die Pipettenspitze mit der Pipettenspitze strömungsverbunden ist. Mittels des Verdrängungselements wird ein Luftpolster verlagert, so dass Flüssigkeit in die Pipettenspitze eingesaugt und daraus ausgestossen wird. Das Verdrängungselement ist dabei in der Regel ein Zylinder mit einem darin verlagerbaren Kolben.
Die Pipettenspitzen werden lösbar mit dem Aufnahmeelement verbunden, damit sie nach Gebrauch gegen eine frische Pipettenspitze ausgetauscht werden können. Hierdurch können bei nachfolgenden Dosierungen Kontaminationen vermieden werden. Pipettenspitzen für den einmaligen Gebrauch sind kostengünstig aus Kunststoff verfügbar.
Das Aufnahmeelement umfasst insbesondere einen Vorsprung zum Befestigen von Pipettenspitzen mit vorzugsweise zylindrischer oder konischer Form, auf welchen die Pipettenspitze mit einer dazu passenden Aufstecköffnung beziehungsweise Aufnahme klemmbar ist. Dies kann ohne Anfassen der Pipettenspitze durch Eindrücken des Vorsprungs in die Aufstecköffnung der in einem Halter bereitstehenden Pipettenspitze erfolgen.
Zur Vermeidung von Kontaminationen weisen Pipettiervorrichtungen vorzugsweise eine Abwurfeinrichtung mit einer Antriebseinrichtung und einem Abwerfer auf. Durch Betätigen des Antriebseinrichtung wird der Abwerfer so verlagert, dass er die Pipettenspitze von dem Vorsprung löst, ohne dass diese vom Anwender berührt werden muss. Hierfür weist die Antriebseinrichtung in der Regel eine Mechanik auf, welche mittels eines Knopfes manuell betätigt werden kann (oder bei einem Laborautomat auch automatisch), um die Pipettenspitze vom Aufnahmeelement zu lösen.
Mit Pipettiervorrichtungen können auch extrem niedrige Volumina im Bereich von Mikrolitern und Pikolitern verarbeiten werden. Solche Pipettiervorrichtungen sind besonders nützlich bei der Bearbeitung von biochemischen / biotechnologischen Proben einschliesslich biologischen Proben, wie Biomolekülen (zum Beispiel DNS; RNS oder Proteine).
Oft weisen die Laborautomaten auch integrierte optische
Detektionsvorrichtungen zur Analyse der Proben auf. Die Analyse erfolgt dabei in der Regel mit optischen Techniken wie Spektroskopie oder Photometrie.
Insbesondere bei Biomolekülen ist die Lumineszenz-Spektroskopie eine wichtige Analysemethode, bei welcher das Emissionslicht, welches auf Basis einer Photonenabsorption der Biomoleküle entsteht, ausgewertet wird.
An grosse Biomoleküle können hierfür durch eine Fluoreszenzmarkierung fluoreszierende chemische Gruppen angehängt werden, die dann als Marker für dieses Biomolekül dienen.
Bei vielen Prozessen spielt insbesondere die Konzentration der fluiden Proben (also der relevanten Moleküle in Lösung) für die weitere Verarbeitung eine Rolle, welche insbesondere durch die Fluoreszenz-Spektroskopie einfach zu bestimmen ist. Auch die optische Dichte (Mass für die Abschwächung einer Strahlung nach Durchqueren eines Mediums) kann für die Bestimmung der Konzentration verwendet werden.
Diese optische Analyse der fluiden Proben in den Detektionsvorrichtungen ist jedoch in der Regel sehr zeitaufwendig und benötigt teure Analysemittel zur Aufbewahrung / Aufnahme der fluiden Proben.
Aufgabe der Erfindung ist es daher eine Pipettiervorrichtung, einen Laborautomaten und ein Verfahren zur Bearbeitung einer fluiden Probe bereitzustellen, welche die aus dem Stand der Technik bekannten nachteiligen Wirkungen vermeiden.
Die Aufgabe wird durch eine Pipettiervorrichtung, einen Laborautomaten und ein Verfahren zur Bearbeitung einer fluiden Probe mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche beziehen sich auf besonders vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
Erfindungsgemäss wird eine Pipettiervorrichtung zur Bearbeitung einer fluiden Probe umfassend ein Aufnahmeelement sowie eine abnehmbar an dem Aufnahmeelement angeordnete Pipettenspitze und ein mit der Pipettenspitze strömungsverbundenes Verdrängungselement zur Erzeugung einer Strömung zum Aufnehmen und / oder Ausstossen der fluiden Probe, vorgeschlagen.
Die Pipettiervorrichtung umfasst weiter eine optisch transparente Verlängerung, welche Verlängerung derart abnehmbar an der Pipettenspitze angeordnet ist, dass die Verlängerung über die Pipettenspitze mit dem Verdrängungselement strömungsverbunden ist, sodass die fluide Probe durch die mittels des Verdrängungselements erzeugbare Strömung in die Verlängerung aufnehmbar und / oder aus der Verlängerung ausstossbar ist.
Darunter dass die Pipettenspitze mit Verdrängungselement strömungsverbunden ist kann im Rahmen der Erfindung insbesondere Verstanden werden, dass ein erster Innenraum der Pipettenspitze (welcher zur Aufnahme einer Flüssigkeit oder der fluide Probe geeignet ist) derart mit dem Verdrängungselement in Verbindung steht, dass durch dessen Betätigung über den ersten Innenraum eine Strömungsverbindung zur Verlängerung hergestellt werden kann (oder die fluide Probe oder eine Flüssigkeit in den erster Innenraum aufgenommen werden kann falls die Pipettiervorrichtung ohne Verlängerung verwendet wird). Darunter dass die Verlängerung über die Pipettenspitze mit dem Verdrängungselement strömungsverbunden ist, kann im Rahmen der Erfindung insbesondere verstanden werden, dass ein zweiter Innenraum der Verlängerung (weicher auch zur Aufnahme der Flüssigkeit oder der fluide Probe geeignet ist) derart mit dem ersten Innenraum in Verbindung steht, dass durch Betätigung des Verdrängungselementes die fluide Probe (oder die Flüssigkeit) in den zweiten Innenraum aufgenommen werden kann, weil über den ersten Innenraum eine Strömungsverbindung zum Verdrängungselement vorliegt. Erfindungsgemäss wird weiter eine optisch transparente Verlängerung für eine erfindungsgemässe Pipettiervorrichtung bestehend aus einem amorphen Polymer, vorgeschlagen. Die Verlängerung kann insbesondere einen Kunststoff umfassen, im speziellen aus Cycloolefin-Copolymer bestehen. Cycloolefin- Copolymere werden in der Regel durch metallocen-katalysierte Copolymerisation von Cycloolefinen mit Alk-1-enen gewonnen. Im Gegensatz zu teilkristallinen Polymeren wie Polyethylen und Polypropylen sind Cycloolefin-Copolymere amorph und damit optisch transparent. Durch die geringe Doppelbrechung und optisch Transparenz können die Cycloolefin-Copolymere besonders bevorzugt für die erfindungsgemässen optische Analysen (in der Detektionsvorrichtung) verwendet werden.
Erfindungsgemäss wird weiter ein Laborautomat zur Bearbeitung einer fluiden Probe, umfassend einen Behandlungsraum zur Aufnahme der fluiden Probe; die erfindungsgemässe Pipettiervorrichtung, welche Pipettiervorrichtung zur Durchführung mindestens eines Bearbeitungsschrittes an der fluiden Probe in dem Behandlungsraum angeordnet ist; eine in mindestens einer ersten Raumrichtung des Behandlungsraumes bewegbar angeordnete Bewegungseinrichtung, welche Bewegungseinrichtung derart mit der Pipettiervorrichtung verbunden ist, dass die Pipettiervorrichtung mittels der Bewegungseinrichtung durch den Behandlungsraum bewegbar ist, eine in dem Behandlungsraum angeordnete Detektionsvorrichtung zur Analyse der fluiden Probe; sowie eine elektronische Steuereinrichtung, welche mit der Pipettiervorrichtung, der Bewegungseinrichtung und der Detektionsvorrichtung signalverbunden ist, vorgeschlagen.
Ausserdem wird ein erfindungsgemässes Verfahren zur Bearbeitung einer fluiden Probe mit dem erfindungsgemässen Laborautomat umfassend: Bereitstellen des Laborautomaten; Einbringen der fluiden Probe in den Behandlungsraum; Aufnahme der fluiden Probe in die optisch transparente Verlängerung mittels der Pipettiervorrichtung; Bewegen der Pipettiervorrichtung mittels der Bewegungseinrichtung durch den Behandlungsraum zu der Detektionsvorrichtung; Einbringen der optisch transparenten Verlängerung mit der fluiden Probe in die Detektionsvorrichtung; Analysieren der fluiden Probe mittels der Detektionsvorrichtung, vorgeschlagen.
Im Rahmen der Erfindung bedeutet optisch transparent, dass die Verlängerung (zumindest in einem Bereich der Verlängerung) durchlässig für elektromagnetische Wellen / Strahlung ist, insbesondere für elektromagnetische Wellen / Strahlung im UV/Vis-Bereich und / oder NIR-Bereich beziehungsweise für die Primärstrahlung.
Durch die erfindungsgemässe optisch transparente Verlängerung wird insbesondere der Vorteil erzielt, dass nicht die komplette Pipettenspitze zur Analyse der fluiden Probe aus einem optisch transparenten Material, insbesondere einem amorphen Polymer bestehen muss, wodurch die Kosten für die Einwegspitzen reduziert werden können.
Unter abnehmbar kann im Rahmen dieser Anmeldung verstanden werden, dass sowohl die Pipettenspitze als auch die Verlängerung nicht fest befestigt sind, sondern leicht entfernt werden können und somit insbesondere als eine Einweg- Pipettenspitze / Verlängerung einfach abgenommen und entsorgt werden können.
Im Rahmen dieser Erfindung kann unter dem Begriff «fluide Probe» insbesondere eine Probe verstanden werden, welche eine Flüssigkeit mit Substanzen wie Biomolekülen (unter anderem DNS, RNS, Nukleinsäuren, Proteine, Zellen und Zellbestandteile, Monomere) oder anderen chemischen Substanzen umfasst. Eine Flüssigkeit kann im Rahmen der Erfindung zum Beispiel ein geeignetes Lösungsmittel sein.
Bei der erfindungsgemässen Pipettiervorrichtung kann das Verdrängungselement in das Aufnahmeelement integriert sein, insbesondere im inneren des Aufnahmeelementes angeordnet sein. Hierbei kann das Verdrängungselement als ein im Aufnahmeelement verlagerbarer Kolben ausgestaltet sein.
Die erfindungsgemässe Verlängerung kann einen Befestigungsbereich umfassen, mit welchem die Verlängerung an der Pipettenspitze angeordnet werden kann und einen an dem Befestigungsbereich angeordneten Messbereich umfassen, an welchem eine Analyse der fluiden Probe durchführbar ist. Hierfür kann der Messbereich speziell ausgeformt sein und insbesondere ein zu einer Ausbringachse senkrechtes Querschnittsprofil des Messbereiches rechteckig oder quadratisch sein. In der Praxis kann auch einfach ein zu der Ausbringachse senkrechtes Querschnittsprofil der optisch transparenten Verlängerung rechteckig oder quadratisch sein. Hierdurch kann die Verlängerung durch Formschluss mit der Pipettenspitze vor einem Verdrehen gesichert werden. Eine Ausrichtung der Verlängerung vor der Analyse ist somit nicht notwendig.
Der Befestigungsbereich kann in der Praxis an einem Ausbringbereich (an der Öffnung) der Pipettenspitze angeordnet sein, an welchem Ausbringbereich die fluide Probe in die Pipettenspitze aufnehmbar und aus der Pipettenspitze ausstossbar ist.
In Ausführung der Erfindung kann die Detektionsvorrichtung eine Strahlungsquelle zur Bestrahlung der fluiden Probe mit einer Primärstrahlung und einen Detektor zur Aufnahme einer von der fluiden Probe stammenden Sekundärstrahlung umfassen (zur Analyse der fluiden Probe). Die Strahlungsquelle erzeugt also eine elektromagnetische Strahlung (die Primärstrahlung). Die Sekundärstrahlung ist insbesondere eine von der fluiden Probe emittierte / stammende elektromagnetischen Sekundärstrahlung, welche Sekundärstrahlung durch eine Wechselwirkung der Primärstrahlung mit der fluiden Probe induziert ist.
Hierbei wird als Primärstrahlung besonders bevorzugt UV/Vis-Strahlung und / oder NIR-Strahlung, insbesondere im Wellenlängenbereich von 190-1 OOOnm, im speziellen 365-720nm verwendet. Als Detektor eignet sich hierbei insbesondere eine Diode, insbesondere eine Silizium-Photodiode oder eine Vakuumphotodiode. Als Strahlungsquellen können ein Laser, eine Deuteriumlampe, eine Wolframlampe, eine Halogenlampe, eine Quecksilber- Dampf Lampe oder eine LED (Leuchtdiode) verwendet werden. ln der Praxis kann die Detektionsvorrichtung auch eine Vielzahl von Detektoren und / oder Strahlungsquellen umfassen. Die Strahlungsquellen können dabei verschiedene Wellenlängen oder Wellenlängenbereiche als Primärstrahlung ausstrahlen. Besonders bevorzugt ist hierbei die Verwendung von zwei Strahlungsquellen, welche als eine erste Strahlungsquelle (vorzugsweise erste LED) mit einer ersten Wellenlänge (z.B. 450-490nm) und eine zweite Strahlungsquelle (vorzugsweise zweite LED) mit einer zweiten Wellenlänge (z.B. 600-630nm) ausgestaltet sind. Ist eine Vielzahl von Strahlungsquellen vorhanden, kann die Analyse konfokal erfolgen. Die Strahlengänge der Primärstrahlung von den verschiedenen Strahlungsquellen werden also auf einen gemeinsamen Brennpunkt in der fluiden Probe gerichtet.
Die Detektionsvorrichtung kann also ein Photometer, insbesondere ein Spektrometer, im speziellen ein Fluorometer sein. Das Fluorometer misst die Parameter der Fluoreszenz der fluiden Probe: Intensität und Wellenlängenverteilung des Emissionsspektrums (der Sekundärstrahlung) nach Anregung durch die Primärstrahlung.
Als Messprinzip wird im Rahmen der Erfindung jedoch besonders bevorzugt eine Absorptionsmessung verwendet, wobei die Strahlungsquelle Primärstrahlung im UV/Vis-Bereich und / oder NIR-Bereich (insbesondere einer einzigen Wellenlänge, wie z.B. 280nm) erzeugt und der durch den Durchgang durch die Probe und die Verlängerung geschwächte Lichtstrahl (Sekundärstrahlung) mittels des Detektors erfasst wird. Zur Charakterisierung der Absorptionsintensität wird hierbei bevorzugt die Extinktion oder optische Dichte (Mass für Abschwächung der Primärstrahlung in einem Medium (Probe und Verlängerung)) verwendet.
Bevorzug wird die Absorption der fluiden Probe gemessen, indem die fluide Probe in der erfindungsgemässen Verlängerung in einer Messstelle der Detektionsvorrichtung zwischen der Strahlungsquelle und dem Detektor angeordnet wird.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird vor der Aufnahme der fluiden Probe in die optisch transparente Verlängerung eine Flüssigkeit in die Pipettenspitze aufgenommen und aus der Pipettenspitze ausgestossen. Diese Flüssigkeit kann somit durch die Pipettiervorrichtung im Behandlungsraum bewegt, insbesondere zwischen verschiedenen Behältern / Vertiefungen transferiert werden. Anschliessend kann im erfindungsgemässen Verfahren dann die Verlängerung an der Pipettenspitze angeordnet werden und die fluide Probe zu Analyse in die Verlängerung aufgenommen werden. Hieraus ergibt sich der Vorteil, dass die fluide Probe ohne einen Wechsel der Pipettenspitze (nach Verwendung der Pipettenspitze) einfach durch Aufbringen der Verlängerung analysiert werden kann. Dies ist dann besonders vorteilhaft, wenn zum Beispiel eine Flüssigkeit von der Pipettenspitze in die fluide Probe eingebracht wird und anschliessend nach Aufbringen der Verlängerung die fluide Probe in die Verlängerung aufgenommen wird. Ohne Wechsel der Pipettenspitze werden dabei sowohl Kontaminationen vermieden als auch die Analyse der fluiden Probe ermöglicht.
In der Praxis kann die Analyse das Bestrahlen der fluiden Probe mit der Primärstrahlung mittels der Strahlungsquelle der Detektionsvorrichtung und das Aufnehmen der von der fluiden Probe stammenden Sekundärstrahlung mittels des Detektors der Detektionsvorrichtung umfassen. Bei der Analyse kann ausserdem eine Konzentration der fluiden Probe anhand der Sekundärstrahlung bestimmt werden.
In der Praxis ist im Behandlungsraum in der Regel ein Behälter zur Aufnahme der fluiden Proben angeordnet. Insbesondere kann der Behälter eine Mikrotiterplatte sein, wobei die Mikrotiterplatte eine Vielzahl von Vertiefungen zur Aufnahme der fluiden Proben (beziehungsweise verschiedener fluiden Proben umfasst).
In der Praxis kann die Pipettiervorrichtung eine aus dem Stand der Technik bekannte Abwurfeinrichtung mit einer Antriebseinrichtung und einem Abwerfer aufweisen, um die Pipettenspitzen durch Betätigen des Antriebseinrichtung auszuwerfen, indem der Abwerfer so verlagert wird, dass er die Pipettenspitze von dem Aufnahmeelement löst, ohne dass diese vom Anwender berührt werden muss. Ausserdem kann die Abwurfeinrichtung einen Verlängerungsabwerfer aufweisen, um die Verlängerung durch Betätigen des Antriebseinrichtung auszuwerfen, indem der Verlängerungsabwerfer so verlagert wird, dass er die Verlängerung von der Pipettenspitze löst, ohne dass diese vom Anwender berührt werden muss. Hierfür kann der Verlängerungsabwerfer als eine Hülse ausgestaltet sein, welche sich um die Pipettenspitze zur Verlängerung bewegt und welche einen derart grösseren Radius als die Pipettenspitze aufweist und einen derart kleineren Radius als die Verlängerung aufweist, dass nur die Verlängerung ausgeworfen wird. Ausserdem könnte der Verlängerungsabwerfer einen Greifmechanismus umfassen, welcher die Pipettenspitze beim Auswerfen der Verlängerung fixiert. Durch den Verlängerungsabwerfer wird es ermöglicht, die Pipettenspitze nach Auswerfen der Verlängerung für weitere Schritte zu verwenden.
Dass die elektronische Steuereinrichtung mit der Pipettiervorrichtung, der Bewegungseinrichtung und der Detektionsvorrichtung signalverbunden ist, bedeutet dass die Steuereinrichtung im Betriebszustand Steuersignale zur Durchführung der Bearbeitungsschritte an die Pipettiervorrichtung, die Bewegungseinrichtung und die Detektionsvorrichtung sendet. Ausserdem können auch Signale von der Pipettiervorrichtung, der Bewegungseinrichtung und der Detektionsvorrichtung empfangen werden.
Die Signalverbindung kann über eine Kabelverbindung oder kabellos erfolgen.
Bei der kabellosen Signalverbindung erfolgt die Daten- / Signalübertragung über freien Raum (Luft bzw. Vakuum) als Übertragungsmedium. Die Übertragung kann durch gerichtete oder ungerichtete elektromagnetische Wellen erfolgen, wobei ein Bereich des zu verwendenden Frequenzbands je nach Anwendung und verwendeter Technik von wenigen Hertz (Niederfrequenz) bis hin zu mehreren hundert Terahertz (sichtbares Licht) variieren kann. Bevorzugt wird dabei Bluetooth oder WLAN verwendet. So kann nicht nur die Detektionsvorrichtung durch die Steuereinrichtung gesteuert werden, sondern nach der Analyse der fluiden Proben können die gemessenen Daten zur Auswertung an die Steuereinrichtung übertragen werden, um zum Beispiel eine Konzentration der fluiden Probe vor der weiteren Verarbeitung zu bestimmen. Selbstverständlich ist es bevorzugt, dass die Bewegungseinrichtung auch in einer zweiten, zur der ersten Raumrichtung orthogonalen Raumrichtung des Behandlungsraumes sowie in einer dritten, zur der ersten Raumrichtung und der zweiten Raumrichtung orthogonalen, Raumrichtung des Behandlungsraumes bewegbar ist, sodass die Detektionsvorrichtung flexibel im gesamten
Laborautomat bewegt werden kann. Die Bewegungseinrichtung wird bevorzugt über einen Elektromotor wie einen Servomotor angetrieben und kann sich beispielsweise als frei beweglicher Arm oder über Schienen bewegen.
Im erfindungsgemässen Verfahren (beziehungsweise im Betriebszustand) kann so die Pipettiervorrichtung mittels der Bewegungseinrichtung in allen Raumrichtungen (im Rahmen der Anmeldung erste, zweite und dritte Raumrichtung) durch den Behandlungsraum bewegt werden.
Ein Vorteil der erfindungsgemässen Pipettiervorrichtung liegt insbesondere darin, dass bekannte Laborautomaten einfach zu einem erfindungsgemässen Laborautomaten aufgerüstet werden können, da die bereits vorhandenen Pipettiervorrichtungen durch die erfindungsgemässe Pipettiervorrichtung ausgetauscht werden können.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemässen
Laborautomaten;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemässen Laborautomaten;
Fig. 3A-F eine schematische Darstellung der Verwendung der erfindungsgemässen Pipettiervorrichtung;
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemässen Laborautomaten 10. Der Laborautomat 10 zur Bearbeitung einer fluiden Probe 71 umfasst einen Behandlungsraum 100 zur Aufnahme der fluiden Probe und eine erfindungsgemässe Pipettiervorrichtung 1, welche Pipettiervorrichtung 1 zur Durchführung mindestens eines Bearbeitungsschrittes an der fluiden Probe 71 in dem Behandlungsraum 100 angeordnet ist.
Die Pipettiervorrichtung 1 zur Bearbeitung einer fluiden Probe 71 umfasst dabei ein Aufnahmeelement 11 sowie eine abnehmbar an dem Aufnahmeelement 11 angeordnete Pipettenspitze 12 und ein mit der Pipettenspitze 12 strömungsverbundenes Verdrängungselement (welches in das Aufnahmeelement 11 integriert ist) zur Erzeugung einer Strömung zum Aufnehmen und / oder Ausstossen der fluiden Probe 71.
Weiterhin umfasst die Pipettiervorrichtung 1 eine optisch transparente Verlängerung 13, welche Verlängerung 13 derart abnehmbar an der Pipettenspitze 12 angeordnet ist, dass die Verlängerung 13 über die Pipettenspitze 12 mit dem Verdrängungselement strömungsverbunden ist, sodass die fluide Probe 71 durch die mittels des Verdrängungselements erzeugbare Strömung in die Verlängerung 13 aufnehmbar und / oder aus der Verlängerung 13 ausstossbar ist.
Ausserdem umfasst der Laborautomat 10 eine in mindestens einer ersten Raumrichtung X des Behandlungsraumes 100 bewegbar angeordnete Bewegungseinrichtung 4. Diese Bewegungseinrichtung 4 ist derart mit der Pipettiervorrichtung 1 verbunden, dass diese mittels der Bewegungseinrichtung 4 durch den Behandlungsraum 100 bewegbar ist. In dem Behandlungsraum 100 ist des Weiteren eine Detektionsvorrichtung 5 zur Analyse der fluiden Probe 71 ; sowie eine elektronische Steuereinrichtung 3, welche mit der Pipettiervorrichtung 1 , der Bewegungseinrichtung 4 und der Detektionsvorrichtung 5 signalverbunden ist, angeordnet. Ausserdem befindet sich im Behandlungsraum 100 ein Behälter 7 mit einer Vielzahl von Vertiefungen 70 zur Aufnahme der fluiden Proben 71. Es ist wesentlich, dass die Verlängerung 13 optisch transparent ist, da nur so eine Analyse der fluiden Probe 71 in der Detektionsvorrichtung 5 durchgeführt werden kann.
Die Schritte zur Bearbeitung / Analyse (Verfahren) der fluiden Probe 71 werden durch die elektronische Steuereinrichtung 3, welche mit der Pipettiervorrichtung 1 , der Bewegungseinrichtung 4 und der Detektionsvorrichtung 5 signalverbunden ist, gesteuert. Durch die elektronische Steuereinrichtung 3 wird somit vorgegeben, dass die fluide Probe 71 durch Betätigung des Verdrängungsmechanismus in die Verlängerung 13 aufgenommen wird und zur Analyse mit der Verlängerung 13 in die Detektionsvorrichtung 5 eingeführt wird, sodass die fluide Probe 71 in der Verlängerung 13 analysiert werden kann.
Die Steuereinrichtung 3 kann im Betriebszustand also Steuersignale zur Durchführung verschiedener Bearbeitungsschritte an die Pipettiervorrichtung 1 , die Bewegungseinrichtung 4 und die Detektionsvorrichtung 5 senden. Selbstverständlich kann die Steuereinrichtung 3 auch Signale von der Pipettiervorrichtung 1 , der Bewegungseinrichtung 4 und der Detektionsvorrichtung 5 empfangen. Die Signalverbindung wird über die gestrichelten Linien angedeutet.
Die Detektionsvorrichtung 5 wird durch die Steuereinrichtung 3 derart gesteuert, dass die Analyse der fluiden Probe 71 nach Einbringen der Verlängerung 13 durchgeführt wird. Nach der Analyse der fluiden Proben 71 werden die gemessenen Daten zur Auswertung von der Detektionsvorrichtung 5 an die Steuereinrichtung 3 übertragen.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemässen Laborautomaten 10 mit einem äquivalenten Aufbau wie der Laborautomat 10 gemäss Fig. 1.
Die Bewegungseinrichtung 4 ist jedoch zusätzlich in einer zweiten, zur der ersten Raumrichtung X orthogonalen Raumrichtung Y des Behandlungsraumes sowie in einer dritten, zur der ersten Raumrichtung X und der zweiten Raumrichtung Y orthogonalen, Raumrichtung Z des Behandlungsraumes bewegbar, sodass die Detektionsvorrichtung 5 flexibel zu den verschiedenen Vertiefungen 70 des Behälters 7, welcher als Mikrotiterplatte ausgestaltet ist, sowie zu der Detektionsvorrichtung 5 bewegt werden kann.
Im Betriebszustand ist die Pipettiervorrichtung 1 also mittels der Bewegungseinrichtung 4 in allen Raumrichtung X, Y, Z durch den Behandlungsraum 100 bewegbar. So kann insbesondere auch ein Aufbringen der Pipettenspitzen 12 auf das Aufnahmeelement 11 und ein Aufbringen der Verlängerungen 13 auf die Pipettenspitzen 12 (und ein respektives Auswerfen der Pipettenspitzen 12 / Verlängerungen 13) erfolgen.
Fig. 3A-F zeigen eine schematische Darstellung der Verwendung der erfindungsgemässen Pipettiervorrichtung 1.
Die Pipettiervorrichtung 1 gemäss Fig. 3A-F umfasst dabei das Aufnahmeelement 11 sowie eine abnehmbar an dem Aufnahmeelement 11 angeordnete Pipettenspitze 12. Das Verdrängungselement 14 zur Erzeugung der Strömung zum Aufnehmen und / oder Ausstossen der fluiden Probe 71 ist in das Aufnahmeelement 11 integriert und so mit der Pipettenspitze 12 strömungsverbunden. Das Verdrängungselement 14 ist als verschiebbarer Kolben ausgestaltet, welcher durch Bewegung entlang einer Ausbringachse A die Strömung in Form einer Luftpolsterverschiebung erzeugt.
In Fig. 3A und 3B wird die Verlängerung 13 auf die Pipettenspitze 12 aufgebracht. Hierfür umfasst die Verlängerung 13 einen Befestigungsbereich 131 , in welchen die Pipettenspitze 12 eingeführt wird, wodurch die Verlängerung 13 von der Pipettiervorrichtung 1 aus der Aufbewahrung 6 aufgenommen wird.
Ausserdem umfasst die Verlängerung 13 einen an dem Befestigungsbereich 131 angeordneten Messbereich 130 umfasst, an welchem später die Analyse der fluiden Probe 71 durchgeführt wird.
Zur besseren Analyse besteht die optisch transparente Verlängerung 13 aus einem amorphen Kunststoff wie Cycloolefin-Copolymer und ein zu der Ausbringachse A senkrechtes Querschnittsprofil des Messbereiches 130 ist rechteckig.
Anschliessend wird die Pipettiervorrichtung 1 in Fig. 3C zu dem Behälter 7 mit der fluiden Probe 71 bewegt und nimmt die fluide Probe 71 durch Bewegung des Verdrängungsmechanismus 14 in die Verlängerung 13 auf.
In Fig. 3D wird die Verlängerung 13 mit der fluiden Probe 71 zu der Detektionsvorrichtung 5 bewegt und in Fig. 3E in die Detektionsvorrichtung 5 eingebracht.
Dabei umfasst die Detektionsvorrichtung 5 eine Strahlungsquelle 52 zur Bestrahlung der fluiden Probe 71 mit einer Primärstrahlung 81 und einen Detektor 51 zur Aufnahme einer von der fluiden Probe 71 stammenden Sekundärstrahlung 82.
Die fluide Probe 71 wird also durch die Strahlungsquelle 52 mit der Primärstrahlung 81 bestrahlt und der Detektor nimmt die von der fluiden Probe 71 stammenden Sekundärstrahlung 82 auf.
Die Strahlungsquelle 52 erzeugt die Primärstrahlung 81 bevorzugt als eine elektromagnetische Strahlung im UV/Vis-Bereich, insbesondere im Wellenlängenbereich von 190-1000nm, im speziellen von 365-720nm. Die Sekundärstrahlung 82 ist insbesondere eine von der fluiden Probe stammende elektromagnetischen Sekundärstrahlung 82, welche Sekundärstrahlung 82 durch eine Wechselwirkung der Primärstrahlung 81 mit der fluiden Probe induziert ist. Als Messprinzip wird eine Absorptionsmessung verwendet, wobei der durch den Durchgang durch die Probe 71 und die Verlängerung 71 geschwächte Lichtstrahl 82 (Sekundärstrahlung) mittels des Detektors 51 erfasst wird.
Ausserdem kann vor der Aufnahme der fluiden Probe 71 in die optisch transparente Verlängerung 13 eine Flüssigkeit in die Pipettenspitze 12 aufgenommen werden und aus der Pipettenspitze 12 ausgestossen werden und dann erst die Verlängerung 13 an der Pipettenspitze 12 angeordnet werden. Diese Flüssigkeit kann somit durch die Pipettiervorrichtung 1 im Behandlungsraum 100 bewegt werden, insbesondere zwischen verschiedenen Behältern / Vertiefungen transferiert werden. Anschliessend kann im erfindungsgemässen Verfahren dann die Verlängerung 13 an der Pipettenspitze 12 angeordnet werden, um die fluide Probe 71 zur Analyse in die Verlängerung 13 aufzunehmen. Hieraus ergibt sich der Vorteil, dass ohne einen Wechsel der
Pipettenspitze 12 (nach Verwendung der Pipettenspitze 12) die fluide Probe 71 einfach durch Aufbringen der Verlängerung 13 analysiert werden kann. Ohne Wechsel der Pipettenspitze 12 werden dabei sowohl Kontaminationen vermieden als auch eine Analyse der fluiden Probe 71 ermöglicht.

Claims

Patentansprüche
1. Pipettiervorrichtung zur Bearbeitung einer fluiden Probe (71) umfassend ein Aufnahmeelement (11) sowie eine abnehmbar an dem Aufnahmeelement (11) angeordnete Pipettenspitze (12); ein mit der Pipettenspitze (12) strömungsverbundenes Verdrängungselement (14) zur Erzeugung einer Strömung zum Aufnehmen und / oder Ausstossen der fluiden Probe (71), dadurch gekennzeichnet, dass die Pipettiervorrichtung (1) eine optisch transparente Verlängerung (13) umfasst, welche Verlängerung (13) derart abnehmbar an der Pipettenspitze (12) angeordnet ist, dass die Verlängerung (13) über die Pipettenspitze (12) mit dem Verdrängungselement (14) strömungsverbunden ist, sodass die fluide Probe (71) durch die mittels des Verdrängungselements (14) erzeugbare Strömung in die Verlängerung (13) aufnehmbar und / oder aus der Verlängerung (13) ausstossbar ist.
2. Pipettiervorrichtung nach Anspruch 1 , wobei der Verdrängungselement (14) in das Aufnahmeelement (11) integriert ist.
3. Pipettiervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Verlängerung (13) einen Befestigungsbereich (131) umfasst, mit welchem die Verlängerung (13) an der Pipettenspitze (12) angeordnet ist und einen an dem Befestigungsbereich (131) angeordneten Messbereich (130) umfasst, an welchem eine Analyse der fluiden Probe (71) durchführbar ist.
4. Pipettiervorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Befestigungsbereich (131) an einem Ausbringbereich (120) der Pipettenspitze (12) angeordnet ist, an welchem Ausbringbereich (120) die fluide Probe (71) in die Pipettenspitze (12) aufnehmbar und aus der Pipettenspitze (12) ausstossbar ist.
5. Pipettiervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche wobei die optisch transparente Verlängerung (13) ein Polymer, insbesondere ein Kunststoff umfasst.
6. Pipettiervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche wobei die optisch transparente Verlängerung (13) aus einem amorphen Polymer besteht, insbesondere aus einem Cycloolefin-Copolymer besteht.
7. Pipettiervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche wobei ein zu einer Ausbringachse (A) senkrechtes Querschnittsprofil der optisch transparenten Verlängerung (13), insbesondere des Messbereiches (132), rechteckig ist.
8. Optisch transparente Verlängerung für eine Pipettiervorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche bestehend aus einem amorphen Polymer.
9. Laborautomat zur Bearbeitung einer fluiden Probe (71), umfassend einen Behandlungsraum (100) zur Aufnahme der fluiden Probe (71); die Pipettiervorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, welche Pipettiervorrichtung (1) zur Durchführung mindestens eines Bearbeitungsschrittes an der fluiden Probe (71) in dem Behandlungsraum (100) angeordnet ist; eine in mindestens einer ersten Raumrichtung (X) des Behandlungsraumes bewegbar angeordnete Bewegungseinrichtung (4), welche Bewegungseinrichtung (4) derart mit der Pipettiervorrichtung (1) verbunden ist, dass die Pipettiervorrichtung (1) mittels der Bewegungseinrichtung (4) durch den Behandlungsraum (100) bewegbar ist, eine in dem Behandlungsraum (100) angeordnete Detektionsvorrichtung (5) zur Analyse der fluiden Probe (71); sowie eine elektronische Steuereinrichtung (3), welche mit der Pipettiervorrichtung
(1), der Bewegungseinrichtung (4) und der Detektionsvorrichtung (5) signalverbunden ist.
10. Laborautomat nach Anspruch 9, wobei die Detektionsvorrichtung (5) eine Strahlungsquelle (52) zur Bestrahlung der fluiden Probe (71) mit einer Primärstrahlung (81) und einen Detektor (51) zur Aufnahme einer von der fluiden Probe (71) stammenden Sekundärstrahlung (82) umfasst.
11. Laborautomat nach Anspruch 10, wobei der Detektor (51) ein UV- VIS-NIR Spektrometer oder eine Diode, insbesondere eine Silizium- Photodiode oder eine Vakuumphotodiode oder ein Photoelektronenvervielfacher ist.
12. Laborautomat nach Anspruch 10 oder 11 , wobei die Strahlungsquelle (52) eine Deuteriumlampe, eine Wolframlampe, eine Halogenlampe, eine Quecksilber-Dampf Lampe oder eine LED ist.
13. Laborautomat nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Detektionsvorrichtung (5) eine Vielzahl von Detektoren (52) und / oder Strahlungsquellen (51) umfasst.
14. Laborautomat nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei im Behandlungsraum (100) ein Behälter (7) zur Aufnahme der fluiden Proben (71) angeordnet ist.
15. Laborautomat nach Anspruch 14, wobei der Behälter (7) eine Mikrotiterplatte (7) ist.
16. Laborautomat nach einem der Ansprüche 9 bis 15, wobei die Detektionsvorrichtung (5) ein Photometer, insbesondere ein Spektrometer, im speziellen ein Fluorometer ist.
17. Laborautomat nach einem der Ansprüche 9 bis 16, wobei die Bewegungseinrichtung (4) in einer zweiten, zur der ersten Raumrichtung orthogonalen Raumrichtung (Y) des Behandlungsraumes (100) sowie in einer dritten, zur der ersten Raumrichtung und der zweiten Raumrichtung orthogonalen, Raumrichtung (Z) des Behandlungsraumes (100) bewegbar ist.
18. Verfahren zur Bearbeitung einer fluiden Probe (71) mit einem Laborautomat (10) umfassend: a) Bereitstellen eines Laborautomat (10) nach einem der Ansprüche 9 bis 17; b) Einbringen der fluiden Probe (71) in den Behandlungsraum (100); c) Aufnahme der fluiden Probe (71) in die optisch transparente Verlängerung (13) mittels der Pipettiervorrichtung (1); d) Bewegen der Pipettiervorrichtung (1) mittels der Bewegungseinrichtung (4) durch den Behandlungsraum (100) zu der Detektionsvorrichtung (5); e) Einbringen der optisch transparenten Verlängerung (13) mit der fluiden Probe (71) in die Detektionsvorrichtung (5); f) Analysieren der fluiden Probe (71) mittels der Detektionsvorrichtung (5).
19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei vor der Aufnahme der fluiden Probe (71) in die optisch transparente Verlängerung (13) eine Flüssigkeit in die Pipettenspitze (12) aufgenommen wird und aus der Pipettenspitze (12) ausgestossen wird und dann die Verlängerung (13) an der Pipettenspitze (12) angeordnet wird.
20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19 umfassend Bestrahlen der fluiden Probe (71) mit einer Primärstrahlung (81) mittels einer Strahlungsquelle (52) der Detektionsvorrichtung (5) und Aufnehmen einer von der fluiden Probe (71) stammenden Sekundärstrahlung (82) mittels eines Detektors (51) der Detektionsvorrichtung (5).
21. Verfahren nach Anspruch 20 umfassend Bestimmung einer
Konzentration der fluiden Probe (71) anhand der Sekundärstrahlung (82).
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