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DE102007059167A1 - Pipette tip for use in e.g. pipetting device in laboratory, has wall comprising transparent region, where transparent region is formed as coplanar measuring windows in optical quality - Google Patents

Pipette tip for use in e.g. pipetting device in laboratory, has wall comprising transparent region, where transparent region is formed as coplanar measuring windows in optical quality Download PDF

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DE102007059167A1
DE102007059167A1 DE200710059167 DE102007059167A DE102007059167A1 DE 102007059167 A1 DE102007059167 A1 DE 102007059167A1 DE 200710059167 DE200710059167 DE 200710059167 DE 102007059167 A DE102007059167 A DE 102007059167A DE 102007059167 A1 DE102007059167 A1 DE 102007059167A1
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DE
Germany
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pipette tip
measuring device
detector
optical measuring
sample
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE200710059167
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German (de)
Inventor
Stefan Hummel
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.)
SYNENTEC GmbH
Original Assignee
SYNENTEC GmbH
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Publication date
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Abstract

The tip (1) has a wall comprising a transparent region (2), where the transparent region is formed as measuring windows in optical quality. The measuring windows are coplanar. The dimensions of the measuring windows approximately correspond to the dimension of a visual field that is to be measured. The windows exhibit a distance of approximately 100 micrometer from one another. A conical shaped section (3) is attached to a pipetting device, where the tip is manufactured by single component injection molding method, and consists of polymethyl metacrylate. An independent claim is also included for an optical measuring device comprising a photo-sensitive detector.

Description

Die Erfindung betrifft eine Pipettenspitze sowie eine optische Messvorrichtung.The The invention relates to a pipette tip and an optical measuring device.

Pipettenspitzen haben einen länglichen, rohrförmigen Körper, der an ihrem einen Ende eine Pipettieröffnung und an ihrem anderen Ende eine Aufstecköffnung zum Aufstecken einer Pipettiervorrichtung hat. Derartige Pipettiervorrichtungen umfassen einen Kolben in einem Zylinder, der verschoben wird und so eine Luftsäule bewegt, durch die Flüssigkeit in die aufgesteckte Pipettenspitze eingesogen und danach wieder abgegeben werden kann. Als Pipettiervorrichtungen sind Handpipetten oder Dosierstationen bekannt. Die Pipettenspitzen sind aus Kunststoff hergestellt und werden im Allgemeinen nach einmaliger Verwendung weggeworfen.pipette tips have an elongated, tubular body, the at one end a pipetting opening and at the other End of an insertion opening for attaching a pipetting device has. Such pipetting devices include a piston in a cylinder that is moved and such an air column moved, through the liquid sucked into the attached pipette tip and then again can be delivered. As pipetting devices are hand pipettes or dosing known. The pipette tips are made of plastic are manufactured and generally after a single use thrown away.

Im Labor werden Pipettiervorrichtungen mit den beschriebenen Pipettenspitzen zum Dosieren oder zum Umfüllen von flüssigen Proben verwendet. Es kommt in der täglichen Laborpraxis häufig vor, dass flüssige Proben in einem Photometer gemessen werden. In diesem Fall wird ein bestimmtes Probenvolumen, etwa 1 ml, in die Pipettenspitze eingesaugt, dann das Probenvolumen in eine Glasküvette abgegeben, die Küvette in das Photometer gesetzt und gemessen.in the Laboratory become pipetting devices with the described pipette tips for dosing or decanting of liquid Samples used. It is common in everyday laboratory practice that liquid Samples are measured in a photometer. In this case will a certain sample volume, about 1 ml, sucked into the pipette tip, then the sample volume in a glass cuvette delivered, the cuvette in set the photometer and measured.

Nachteilig ist, dass bei der genannten Vorgehensweise viele Arbeitsschritte nötig sind, was den Zeitaufwand erhöht und auch mit der Gefahr von Verwechslungen beim Pipettieren verbunden ist. Außerdem wird die Küvette verschmutzt, was zusätzlichen Reinigungsaufwand erfordert.adversely is that in the above procedure many steps necessary, which increases the time required and also associated with the risk of confusion during pipetting is. Furthermore becomes the cuvette dirty, causing additional cleaning effort requires.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Pipettenspitze vorzuschlagen, durch die der Arbeitsaufwand verringert und die Genauigkeit der Messung erhöht wird.task The invention is therefore to propose a pipette tip, by which reduces the workload and increases the accuracy of the measurement.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Wand der Pipettenspitze mindestens einen transparenten Bereich aufweist. Durch den transparenten Bereich ist es möglich, eine in der Pipettenspitze befindliche Probe optisch zu vermessen, ohne dass die Probe vorher in eine Küvette pipettiert werden muss. Durch dieses Merkmal ist es also überraschenderweise möglich, den Arbeitsschritt des Umpipettierens einzusparen. Indem ein oder mehrere Pipettierschritte entfallen, werden Handhabungsfehler beim Pipettieren ausgeschlossen oder minimiert und außerdem wird dadurch die Genauigkeit der Messung erhöht.These Task is solved by that the wall of the pipette tip at least one transparent Has area. Through the transparent area it is possible to have a to visually measure the sample in the pipette tip without the sample in a cuvette before must be pipetted. This feature is therefore surprising possible, to save the working step of pipetting. By one or multiple pipetting steps are omitted, handling errors in Pipetting is ruled out or minimized and, moreover, it will increase accuracy the measurement increases.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben und werden nachfolgend erläutert.advantageous Embodiments are specified in the subclaims and are explained below.

Der transparente Bereich ist vorteilhaft in optischer Qualität als Messfenster ausgebildet. Hierdurch erlaubt die Pipettenspitze optische Messungen mit hoher Genauigkeit.Of the Transparent area is advantageous in optical quality as a measurement window educated. This allows the pipette tip with optical measurements high accuracy.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind zwei Messfenster gegenüberliegend angeordnet. Hierdurch kann das Messlicht eines Photometers durch das erste Messfenster in die Pipettenspitze eindringen, ein in der Pipettenspitze befindliches Probenvolumen durchstrahlen und aus dem zweiten Messfenster austreten wie bei einer Küvette. Da beide Messfenster planparallel zueinander angeordnet sind, hängt das gemessene Signal nicht von der vertikalen Position der Pipettenspitze ab, was die Messgenauigkeit erhöht.In a preferred embodiment are two measuring windows opposite each other arranged. This allows the measuring light of a photometer through the first measuring window penetrate into the pipette tip, one in the Radiating through and out of the pipette tip exit the second measuring window like a cuvette. There both measuring windows are arranged plane-parallel to each other, that depends measured signal not from the vertical position of the pipette tip which increases the measuring accuracy.

Ein verbessertes Signal/Rauschverhältnis ergibt sich dadurch, dass die Abmessungen der beiden Messfenster den Abmessungen eines zu vermessenden Sehfeldes entsprechen.One improved signal / noise ratio results The fact that the dimensions of the two measuring windows the dimensions correspond to a field of view to be measured.

Die beiden Messfenster weisen einen Abstand von etwa 100 μm zueinander. Ein derartiger Abstand entspricht vorteilhafterweise der Tiefenschärfe einer für die Vermessung der Pipettenspitze geeigneten Messvorrichtung.The Both measuring windows have a distance of approximately 100 μm from each other. Such a distance advantageously corresponds to the depth of field of a for the Measuring the pipette tip suitable measuring device.

Indem die Pipettenspitze einen sich konusförmig erweiternden Abschnitt aufweist, kann sie auf Pipettiervorrichtungen, beispielsweise handelsübliche Handpipetten, aufgesteckt werden.By doing the pipette tip has a conically widening section can be applied to pipetting devices, for example commercial hand pipettes, be plugged.

Die Pipettenspitze ist im Einkomponentenspritzgussverfahren hergestellt. Dies ermöglicht eine kostengünstige Herstellung.The Pipette tip is manufactured in one-component injection molding process. this makes possible a cost-effective Production.

Als besonders geeignetes Material für die Pipettenspitze hat sich Polymethylmethacrylat herausgestellt.When particularly suitable material for the pipette tip has been found to be polymethylmethacrylate.

Bei einer Messung sollte der Messlichtstrahl senkrecht auf die Oberfläche des ersten Messfensters treffen. Um die Pipettenspitze sicher im entsprechenden Winkel in einem Photometer anzuordnen, weist die Pipettenspitze an ihrer Außenseite eine Führung auf, mittels derer sie drehfest in einer Messvorrichtung angeordnet werden kann.at In a measurement the measuring light beam should be perpendicular to the surface of the first measurement window. To secure the pipette tip in the appropriate Arrange angles in a photometer, points the pipette tip on its outside a guide by means of which they are arranged rotationally fixed in a measuring device can be.

Vorteilhafterweise ist die Pipettenspitze als Einwegartikel ausgebildet. Durch den einmaligen Gebrauch wird sichergestellt, dass die Pipettenspitze nicht verunreinigt ist. Außerdem wird die Reinigung der benutzten Pipettenspitze unnötig.advantageously, the pipette tip is designed as a disposable article. By the one-time use will ensure that the pipette tip is not contaminated. Furthermore Cleaning the used pipette tip becomes unnecessary.

Die Erfindung umfasst außerdem eine optische Messvorrichtung, welche zur Aufnahme und Vermessung einer Pipettenspitze, insbesondere nach den Ansprüchen 1 bis 9, ausgebildet ist.The Invention also includes an optical measuring device, which for recording and surveying a pipette tip, in particular according to claims 1 to 9, is formed.

Für die optische Messvorrichtung sind eine Lichtquelle zur Beleuchtung einer Probe, ein Detektor und eine Optik zur Abbildung der Probe auf den Detektor vorgesehen. Der Detektor ist ein beliebiges photoempfindliches Element. Durch eine solche Anordnung kann beispielsweise die Absorption einer Probe in der Pipettenspitze gemessen werden. Die von der Lichtquelle abgegebene Strahlung umfasst einen Wellenlängenbereich im sichtbaren und nichtsichtbaren Bereich. Beispielsweise kann die Lichtquelle auch durch UV-Strahlung Fluoreszenz in der Probe anregen, welche dann durch den Detektor gemessen wird.For the optical Measuring device are a light source for illuminating a sample, a detector and optics for imaging the sample onto the detector intended. The detector is any photosensitive element. By such an arrangement, for example, the absorption of a sample be measured in the pipette tip. The emitted from the light source Radiation covers a wavelength range in the visible and invisible area. For example, the Light source also excite fluorescence in the sample by UV radiation, which is then measured by the detector.

Um möglichst reproduzierbare Messergebnisse zu erhalten, sollten die Messfensterflächen immer senkrecht zur optischen Achse der Messvorrichtung ausgerichtet sein und in dieser Position drehfest gehalten werden. Hierfür ist eine Einrichtung vorgesehen, welche insbesondere eine Klemmfeder aufweist, die in die hierfür vorgesehene Führung der Pipettenspitze eingreift.Around preferably To obtain reproducible measurement results, the measuring window areas should always be aligned perpendicular to the optical axis of the measuring device and held in this position against rotation. For this is one Device provided, which in particular has a clamping spring, in the one for that planned tour the pipette tip engages.

Nach der Vermessung der in der Pipettenspitze befindlichen Probe wird diese oft nicht mehr benötigt und kann entsorgt werden. Zum Entsorgen weist die Messvorrichtung einen Behälter auf.To measuring the sample in the pipette tip these often no longer needed and can be disposed of. For disposal, the measuring device a container on.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist als Detektor ein Detektorarray vorgesehen, und zwar insbesondere ein CCD-Chip, ein Complementary Metal-Oxide Semiconductor-Chip, ein Electron Multiplying CCD-Chip, ein Diodenarray oder ein APD Array. Bei dieser Art von Detektoren wird ein zweidimensionales Abbild der Probe in der Pipettenspitze auf den Detektor projiziert. Dadurch können zusätzliche Parameter der Probe bestimmt werden. Eine Anwendung liegt beispielsweise in der Bestimmung der Anzahl von Partikeln in einer flüssigen Probe.In a preferred embodiment is provided as a detector detector array, in particular a CCD chip, a complementary metal-oxide semiconductor chip, an electron Multiplying CCD chip, a diode array or an APD array. At this Type of detectors will be a two-dimensional image of the sample in the pipette tip is projected onto the detector. This can be additional Parameters of the sample are determined. An application is for example in the determination of the number of particles in a liquid sample.

Als besonders günstig hat sich dafür ein Detektor mit einer vertikalen und horizontalen Auflösung von 4 bis 10 μm pro Pixel erwiesen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine vertikale und horizontale Auflösung von 5,2 μm vorgesehen.When very cheap has for it a detector with a vertical and horizontal resolution of 4 to 10 μm proven per pixel. In a preferred embodiment, a vertical and horizontal resolution of 5.2 μm intended.

Wenn die Optik die Probe vergrößert auf dem Detektor abbildet, ist vorteilhafterweise auch die Bestimmung von sehr kleinen Partikeln möglich. So kann zum Beispiel die Anzahl von Bakterien in einer biologischen Probe bestimmt werden. Für starke Vergrößerungen kann die Optik mikroskopartig ausgebildet sein.If the optics magnifies the sample on the Detector is also advantageously the determination of very small particles possible. For example, the number of bacteria in a biological Sample to be determined. For strong magnifications Optics may be formed microscopically.

Zur Belichtung des Detektors weist die Messvorrichtung einen, vorzugsweise elektronischen, Verschluss auf, der eine Belichtung in einem einstellbaren Zeitraum ermöglicht. Enthält die Probe Partikel, dann bewegen sich diese mit einer Sedimentationsgeschwindigkeit. Es hat sich gezeigt, dass bei einer Belichtungszeit von 300 ms oder kürzer ein auswertbares Bild gemessen werden kann.to Exposure of the detector, the measuring device one, preferably electronic, shutter on, which has an exposure in an adjustable Period allows. contains the sample particles, then these move with a sedimentation velocity. It has been shown that at an exposure time of 300 ms or shorter an evaluable image can be measured.

Zur Betrachtung und Auswertung von mit der Messvorrichtung aufgenommenen Bildern und Daten ist eine mit dem Detektor verbundene Datenverarbeitungseinheit mit einem Display vorgesehen.to Viewing and evaluation of recorded with the measuring device Images and data is a data processing unit connected to the detector provided with a display.

Außerdem weist die Datenverarbeitungseinheit oder der Detektor eine Schnittstelle zum Anschluss eines Rechners auf, insbesondere eine USB-, FireWire- (IEEE 1394) oder Ethernet-Schnittstelle. Hiermit können Bilder und Daten, beispielsweise Absorptionswerte, auf einen Rechner übertragen, gespeichert und ausgewertet werden.In addition, points the data processing unit or the detector an interface to connect a computer, especially a USB, FireWire (IEEE 1394) or Ethernet interface. This can be pictures and transfer data, such as absorbance values, to a computer and evaluated.

Die Datenverarbeitungseinheit der Messvorrichtung oder ein an deren Schnittstelle angeschlossener Computer ist programmtechnisch dafür eingerichtet, die Anzahl und/oder Eigenschaften von Partikeln in der Probe zu bestimmen. Die Partikel sind vorzugsweise biologische Zellen oder Bakterien. Ein Programm wertet das vom Detektor gelieferte, digitale Abbild der Partikel aus. Diese heben sich auf dem Abbild vom Rauschen als Pixel oder Pixelgruppen mit erhöhter oder erniedrigter Intensität ab. Das Programm erkennt diese, indem es alle Pixel berücksichtigt, deren Intensität über oder unter einem bestimmten Grenzwert liegt und die Pixel mit ähnlicher Intensität benachbart sind. Eine solche Pixelgruppe wird dann als ein Partikel gezählt.The Data processing unit of the measuring device or a s.der Interface of connected computers is programmatically designed to the number and / or properties of particles in the sample too determine. The particles are preferably biological cells or Bacteria. A program evaluates the digital delivered by the detector Image of the particles out. These stand out on the image of the noise as pixels or pixel groups with increased or decreased intensity. The Program recognizes this by taking into account all pixels whose intensity is above or below is below a certain threshold and the pixels are more similar intensity are adjacent. Such a pixel group is then considered a particle counted.

Die Erfindung umfasst außerdem eine Vorrichtung zur Aufnahme einer Pipettenspitze, insbesondere nach den Ansprüchen 1 bis 9, für Photometer oder Mikroskope. Mittels der Vorrichtung können die Geräte zur Vermessung der Pipettenspitze eingerichtet werden.The Invention also includes a device for receiving a pipette tip, in particular according to the claims 1 to 9, for Photometers or microscopes. By means of the device, the equipment be set up to measure the pipette tip.

Der Vorrichtung kann auch als Nachrüstsatz ausgebildet sein, beispielsweise als Einsatz, der in den Strahlengang handelsüblicher Photometer oder Mikroskope gesetzt wird. Diese können damit nachträglich zur Vermessung der Pipettenspitze aufgerüstet werden. Geeignet sind hierfür alle Arten von optischen Mikroskopen oder Photometern, etwa einfache Photometer oder Spektralphotometer zur Messung einer Absorptionskurve über einen bestimmten Wellenlängenbereich.Of the Device can also be designed as a retrofit kit be, for example, as an insert, the commercial in the beam path Photometer or microscope is set. These can thus subsequently to Measurement of the pipette tip to be upgraded. Are suitable therefor All kinds of optical microscopes or photometers, such as simple Photometer or spectrophotometer for measuring an absorption curve over a certain wavelength range.

Die Erfindung wird in einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf eine Zeichnung beispielhaft beschrieben, wobei weitere vorteilhafte Einzelheiten den Figuren der Zeichnung zu entnehmen sind.The Invention is in a preferred embodiment with reference on a drawing by way of example, with further advantageous details the figures of the drawing can be seen.

Funktionsmäßig gleiche Teile sind dabei mit denselben Bezugszeichen versehen.Functionally same Parts are provided with the same reference numerals.

Die Figuren der Zeichnung zeigen im Einzelnen:The figures of the drawing show in single nen:

1 eine perspektivische Ansicht der Pipettenspitze; 1 a perspective view of the pipette tip;

2 eine perspektivische Ansicht der Pipettenspitze mit Führungen; 2 a perspective view of the pipette tip with guides;

3a einen Vertikalschnitt einer Vorderansicht der Pipettenspitze; 3a a vertical section of a front view of the pipette tip;

3b einen Vertikalschnitt einer Seitenansicht der Pipettenspitze; 3b a vertical section of a side view of the pipette tip;

4 einen Horizontalschnitt der Pipettenspitze; 4 a horizontal section of the pipette tip;

5 perspektivische Ansicht der Messvorrichtung mit Pipettenspitze; 5 perspective view of the measuring device with pipette tip;

6 perspektivische Detailansicht der Messvorrichtung mit Aufnahmeeinrichtung und Pipettenspitze; 6 perspective detail view of the measuring device with receiving device and pipette tip;

7 einen Vertikalschnitt einer Seitenansicht der Messvorrichtung mit Pipette; 7 a vertical section of a side view of the measuring device with pipette;

Die nachfolgend beschriebenen und in den Figuren dargestellten bevorzugten Ausführungsformen der Pipette 1 und der Messvorrichtung 10 sind aufeinander abgestimmt, um die Anzahl von biologischen Zellen, die Zelldichte oder die Lebend/Todbestimmung aus einem Zellkulturansatz in einer Probe zu messen. Die Erfindung ist aber nicht auf diese Verwendung beschränkt.The preferred embodiments of the pipette described below and illustrated in the figures 1 and the measuring device 10 are matched to measure the number of biological cells, the cell density or the live / death determination from a cell culture batch in a sample. The invention is not limited to this use.

Die 1 zeigt eine perspektivische Ansicht der Pipettenspitze 1 schräg von oben. Die Pipettenspitze 1 hat einen oberen Abschnitt 3, der sich konusförmig erweitert und nach oben geöffnet ist. Die Pipettenspitze 1 kann mit dieser oberen Öffnung 4 auf eine handelsübliche Pipettiervorrichtung (nicht gezeigt), wie zum Beispiel eine Handpipette aufgesteckt werden. Die Pipettenspitze 1 hat außerdem einen unteren Abschnitt 5 mit zwei transparenten Messfenstern 2 in optischer Qualität. Die Flächen der Messfenster 2 sind planparallel zueinander angeordnet. Die Pipettenspitze 1 ist kostengünstig im Einkomponentenspritzgussverfahren aus Polymethylmethacrylat hergestellt. Wird eine besonders hohe optische Qualität der Messfenster 2 benötigt, kann die Pipettenspitze 1 im Zweikomponentenspritzgussverfahren werden, wobei die Messfenster 2 umspritzt sind.The 1 shows a perspective view of the pipette tip 1 diagonally from above. The pipette tip 1 has an upper section 3 which widens in a cone shape and is open at the top. The pipette tip 1 can with this upper opening 4 on a commercial pipetting device (not shown), such as a hand-held pipette to be plugged. The pipette tip 1 also has a lower section 5 with two transparent measuring windows 2 in optical quality. The areas of the measurement windows 2 are arranged plane-parallel to each other. The pipette tip 1 is inexpensively manufactured in one-component injection molding from polymethylmethacrylate. Is a particularly high optical quality of the measurement window 2 needed, the pipette tip 1 In the two-component injection molding process, the measuring windows 2 are overmoulded.

Mittels der Messfenster 2 kann eine (nicht gezeigte) flüssige Probe, die sich im Innern der Pipettenspitze 1, also zwischen den beiden Messfenstern 2 befindet, optisch analysiert werden. Für eine Messung wird die Pipettenspitze 1 auf eine Pipettiervorrichtung aufgesteckt. Eine flüssige Probe wird mit der Pipettiervorrichtung in die Pipettenspitze 1 eingesogen. Danach wird die Pipettenspitze 1 in den Strahlengang einer Messvorrichtung 10 (siehe 4) gebracht. Das Messlicht durchstrahlt dann die beiden Messfenster 2 und die Probe kann direkt in der Pipettenspitze 1 vermessen werden.By means of the measuring windows 2 may be a liquid sample (not shown) located inside the pipette tip 1 that is, between the two measurement windows 2 is optically analyzed. For a measurement, the pipette tip 1 attached to a pipetting device. A liquid sample is added to the pipette tip with the pipetting device 1 sucked. After that, the pipette tip 1 in the beam path of a measuring device 10 (please refer 4 ) brought. The measuring light then radiates through the two measuring windows 2 and the sample can be placed directly in the pipette tip 1 be measured.

2 zeigt eine andere Ausführungsform der Pipettenspitze 1. Es ist erkennbar, dass die Pipettenspitze 1 nicht vollständig rotationssymmetrisch ist wie bekannte Pipettenspitzen, sondern Führungen 6 aufweisen. Durch die Führungen 6 ist es möglich, die Pipettenspitze 1 drehfest in einer bestimmten Position zu fixieren und die Messfensterflächen bei einer Messung immer senkrecht zur optischen Achse einer Messvorrichtung 10 zu halten. 2 shows another embodiment of the pipette tip 1 , It can be seen that the pipette tip 1 not completely rotationally symmetric is like known pipette tips, but guides 6 exhibit. Through the guides 6 is it possible to use the pipette tip 1 rotatably fixed in a certain position and the measuring window surfaces in a measurement always perpendicular to the optical axis of a measuring device 10 to keep.

Die 3a und 3b zeigen Vertikalschnitte der Pipettenspitze 1, und zwar jeweils von vorne und von der Seite. Das flüssige Probenvolumen, das beim Ansaugen aufgenommen wird, beträgt etwa 21 μl.The 3a and 3b show vertical sections of the pipette tip 1 , in each case from the front and from the side. The liquid sample volume taken up on aspiration is about 21 μl.

4 zeigt einen Horizontalschnitt der Pipettenspitze, wobei die Schnittebene im unteren Abschnitt 5 im Bereich der Messfenster 2 liegt. Die beiden Messfenster 2 sind in einem Abstand von etwa 100 μm zueinander angeordnet. Mit den Seitenwänden 7 umgrenzen sie bei diesem Abstand ein Probenvolumen. 4 shows a horizontal section of the pipette tip, wherein the cutting plane in the lower section 5 in the range of measuring windows 2 lies. The two measurement windows 2 are arranged at a distance of about 100 microns to each other. With the side walls 7 Surround at this distance a sample volume.

5 zeigt eine perspektivische Ansicht der Messvorrichtung 10. Die Messvorrichtung 10 ist aus einem Blickwinkel dargestellt, der sie schräg von vorne und von der Seite zeigt. Es handelt sich um ein kompaktes Gerät, das von einem Gehäuse 13 umschlossen wird. Im vorderen Bereich befindet sich für die Pipettenspitzen 1 eine Aufnahmeeinrichtung 12, von der nur ein Teil der Öffnung 11 sichtbar ist. In diese ist eine Pipettenspitze 1 gesteckt. 5 shows a perspective view of the measuring device 10 , The measuring device 10 is shown from a viewpoint that shows it diagonally from the front and from the side. It is a compact device that comes from a housing 13 is enclosed. In the front area is for the pipette tips 1 a recording device 12 , of which only part of the opening 11 is visible. In this is a pipette tip 1 plugged.

6 zeigt perspektivische Detailansicht der Messvorrichtung 10 mit der Aufnahmeeinrichtung 12 und eingesteckter Pipettenspitze 1. Eine Pipettiervorrichtung ist nicht dargestellt. Damit die Aufnahmeeinrichtung 12 sichtbar ist, ist die Messvorrichtung 10 ohne Gehäuse 13 dargestellt. Die Pipette 1 ist durch eine obere Öffnung 11 in die Aufnahmeeinrichtung 12 eingesteckt. Es sind die transparenten Messfenster 2 der Pipette 1 sichtbar, die senkrecht zu einer optischen Achse (nicht gezeigt) der Messvorrichtung 10 positioniert sind. Durch die Führungen 6 und Anschläge der Pipettenspitze 1 wird diese in eine korrekte Messposition zur Optik 16, 17 und zum Detektor 18 zwangsgeführt, um reproduzierbare Ergebnisse zu erhalten. Um die Pipette 1 in dieser Position zu fixieren, ist eine Klemmfeder 14 vorgesehen. 6 shows a perspective detail view of the measuring device 10 with the receiving device 12 and inserted pipette tip 1 , A pipetting device is not shown. So that the recording device 12 is visible, is the measuring device 10 without housing 13 shown. The pipette 1 is through an upper opening 11 in the receiving device 12 plugged in. It is the transparent measuring windows 2 the pipette 1 visible perpendicular to an optical axis (not shown) of the measuring device 10 are positioned. Through the guides 6 and stops the pipette tip 1 this is in a correct measuring position to the optics 16 . 17 and to the detector 18 Forced to get reproducible results. To the pipette 1 to fix in this position is a clamping spring 14 intended.

7 zeigt einen Vertikalschnitt einer Seitenansicht eines Teils der Messvorrichtung 10 mit einer Pipette 1. Eine Pipettenspitze 1 ist von oben in die Aufnahmeeinrichtung 12 eingesteckt. Sie wird von einer Klemmfeder 14 im Strahlengang 20 fest gehalten. Im vorderen Bereich der Messvorrichtung 10 befindet sich eine Leuchtdiode 15 (nicht gezeigt) als Lichtquelle. Hinter der Aufnahmeeinrichtung 12 ist eine Optik angeordnet, die aus zwei asphärischen Linsen 16 und einem Filter 17 besteht. Hinter der Optik 16, 17 befindet sich als lichtempfindlicher Detektor ein CMOS-Chip 18, der einen elektronischen Verschluss aufweist. Der CMOS-Chip 18 selbst hat eine vertikale und horizontale Auflösung von 5,2 μm. Die tatsächlich messbare Auflösung der Messvorrichtung 10 beträgt 2,08 μm bei 2,5-facher Vergrößerung. 7 shows a vertical section of a sei tenansicht a part of the measuring device 10 with a pipette 1 , A pipette tip 1 is from above into the receiving device 12 plugged in. It is powered by a clamping spring 14 in the beam path 20 held tight. In the front area of the measuring device 10 there is a light emitting diode 15 (not shown) as a light source. Behind the recording device 12 is arranged an optic consisting of two aspheric lenses 16 and a filter 17 consists. Behind the optics 16 . 17 As a light-sensitive detector is a CMOS chip 18 which has an electronic shutter. The CMOS chip 18 itself has a vertical and horizontal resolution of 5.2 microns. The actual measurable resolution of the measuring device 10 is 2.08 μm at 2.5x magnification.

Der CMOS-Chip 18 ist mit einer Elektronik und einer USB-Schnittstelle verbunden.The CMOS chip 18 is connected to an electronics and a USB interface.

Die Messvorrichtung 10 und die Pipettenspitze 1 sind in den dargestellten Ausführungsformen besonders für die Messung von biologischen Proben geeignet. Als biologische Probe kommt zum Beispiel eine Blutprobe in Frage, in der die Anzahl an Blutkörperchen bestimmt werden soll. Ebenso kann die Probe Milch sein, in der die Anzahl von Bakterien bestimmt werden soll. Sind die Zellen mit Trypanblau angefärbt, dann können mit der beschrieben Vorrichtung sehr gut tote und lebende Zellen in einem Zellkulturansatz unterschieden werden.The measuring device 10 and the pipette tip 1 are particularly suitable in the illustrated embodiments for the measurement of biological samples. As a biological sample, for example, a blood sample in question, in which the number of blood cells to be determined. Likewise, the sample may be milk in which the number of bacteria is to be determined. If the cells are stained with trypan blue, then very good dead and living cells can be distinguished in a cell culture batch using the described device.

Die Zellen zeigen sich auf dem vom CMOS-Chip gelieferten Bild als Pixel oder Pixelgruppen bei Messungen mit erhöhter oder erniedrigter Intensität. Bei Phasenkontrastbildern oder Anwendung von anderen Kontrastverfahren zeigen sich die Zellen mit erniedrigter Intensität. Darüber hinaus gibt es Messverfahren, wo Suspensionszellen durch Defokussierung einen Linseneffekt erzeugen, welcher einen helleren Fleck im Zentrum der Zelle erzeugt. In diesem Fall sind die genannten 100 μm Spaltabstand zwischen den Messfenstern 2 der Pipettenspitze 1 vorteilhaft, weil aufgrund der Tiefenschärfe der Optik der Linseneffekt gemessen werden kann, wenn die numerischen Apertur der Optik kleiner als 0,1 ist.The cells appear on the image provided by the CMOS chip as pixels or pixel groups in measurements of increased or decreased intensity. In phase contrast images or other contrasting techniques, the cells show decreased intensity. In addition, there are measurement methods where suspension cells produce a lensing effect by defocusing which creates a brighter spot in the center of the cell. In this case, the mentioned 100 μm gap distance between the measuring windows 2 the pipette tip 1 advantageous because due to the depth of field of the optics of the lens effect can be measured when the numerical aperture of the optics is less than 0.1.

Ein Messvorgang läuft typischerweise wie folgt ab: Die Pipettenspitze 1 wird auf eine Handpipette (nicht gezeigt) gesteckt und damit ein definiertes Volumen der Probe in die Pipettenspitze 1 eingesaugt. Die Pipettenspitze 1 wird dann mittels der Handpipette in die Öffnung 11 gesteckt und nach unten gedrückt. Die Handpipette bleibt während der Messung auf der Pipettenspitze 1 aufgesteckt. Sie ist dann im Strahlengang der Messvorrichtung 10 durch die Klemmfeder 14 fixiert. Durch das Hereindrücken wird außerdem ein Mikroschalter (nicht gezeigt) betätigt, der die Leuchtdiode 15 anschaltet und danach den Verschluss auslöst. Die von der Leuchtdiode 15 emittierte Strahlung durchdringt dann das erste Messfenster 2 der Pipettenspitze 1, die biologische Probe und das zweite Messfenster 2. Das Bild der Probe wird von der Optik 16, die aus einem asphärischen Linsensystem besteht, vergrößert auf die Sensorfläche des CMOS-Chips 18 projiziert. Der Abstand der beiden Messfenster 2 in der Pipette beträgt 100 μm. Diese Entfernung entspricht gerade der Tiefenschärfe der Optik 16, so dass ein scharfes Bild projiziert wird. Der CMOS-Chip 18 wird dann 300 ms oder kürzer belichtet. Diese Belichtungsdauer ergibt sich daraus, dass die Zellen in der Probe mit 3 μm pro Sekunde nach unten sedimentieren. Da die optische Auflösung der Messvorrichtung 10 2,08 μm beträgt, wird bei der genannten Belichtungszeit von 300 ms oder kürzer ein scharfes Bild aufgenommen. Danach wird die Pipettenspitze 1 wieder aus der Messvorrichtung 10 entnommen und die Probe entsorgt.A measuring procedure typically takes place as follows: The pipette tip 1 is placed on a hand-held pipette (not shown) and thus a defined volume of the sample in the pipette tip 1 sucked. The pipette tip 1 is then in the opening by means of the hand pipette 11 plugged in and pushed down. The handheld pipette remains on the pipette tip during the measurement 1 attached. It is then in the beam path of the measuring device 10 through the clamping spring 14 fixed. By pushing in a microswitch (not shown) is also actuated, the light emitting diode 15 turns on and then triggers the shutter. The of the light emitting diode 15 emitted radiation then penetrates the first measurement window 2 the pipette tip 1 , the biological sample and the second measurement window 2 , The image of the sample is taken from the optics 16 , which consists of an aspherical lens system, enlarged on the sensor surface of the CMOS chip 18 projected. The distance between the two measurement windows 2 in the pipette is 100 microns. This distance corresponds exactly to the depth of field of optics 16 so that a sharp image is projected. The CMOS chip 18 is then exposed for 300 ms or less. This exposure time results from the cells in the sample sedimenting downwards at 3 μm per second. Because the optical resolution of the measuring device 10 2.08 μm, a sharp image is taken at the specified exposure time of 300 ms or less. After that, the pipette tip 1 again from the measuring device 10 removed and disposed of the sample.

Das aufgenommene Bild der Probe kann auf einem Display (nicht gezeigt) der Messvorrichtung 10 betrachtet und manuell ausgewertet werden. Außerdem wird es mittels der USB-Schnittstelle auf einen Computer übertragen, auf dem ein Bildverarbeitungsprogramm installiert ist. Das Programm unterscheidet durch ein mathematisches Transformationsverfahren Signale vom Rauschen und zählt dann alle Signale auf, die es Partikeln oder Zellen zuordnet. Auf diese Weise können sehr schnell und mit hoher Genauigkeit Zellen in einer Probe gezählt werden oder deren Eigenschaften bestimmt werden.The captured image of the sample may be on a display (not shown) of the measuring device 10 considered and evaluated manually. In addition, it is transferred via the USB interface to a computer on which an image processing program is installed. The program distinguishes noise signals by a mathematical transformation process and then counts all the signals it assigns to particles or cells. In this way, cells in a sample can be counted very quickly and with high accuracy, or their properties can be determined.

Es ist mit dieser Vorrichtung auch möglich, biologische Zellen oder Partikel mittels Fluoreszenz zu messen. Hierbei regt die Leuchtdiode 15 eine Fluoreszenz in der Probe an, die gemessen wird. Hierzu wird im Strahlengang ein geeignetes Sperrfilter 17 angeordnet, das das Anregungslicht nicht durchlässt. Auf diese Weise können zum Beispiel gentechnisch veränderte Zellen gezählt werden, die mit dem Gen für das grün fluoreszierende Protein transfiziert sind.It is also possible with this device to measure biological cells or particles by means of fluorescence. Here, the LED stimulates 15 fluorescence in the sample being measured. For this purpose, a suitable barrier filter is in the beam path 17 arranged, which does not let the excitation light through. In this way, for example, genetically engineered cells transfected with the gene for the green fluorescent protein can be counted.

Die Erfindung ist aber nicht auf das Zählen von Zellen oder Partikeln beschränkt. Die Messvorrichtung 10 kann beispielsweise auch als Photometer zur Messung der Absorption einer Probe ausgebildet sein. In diesem Fall besteht der Detektor 18 aus einer Photodiode oder einem Photomultiplier, da kein Bild erzeugt sondern lediglich eine Intensität gemessen wird. Die Messfenster 2 in der Pipettenspitze 1 können einen größeren Abstand haben, dass es nicht auf die Tiefenschärfe ankommt und es kann ein größeres Probenvolumen gemessen werden.The invention is not limited to the counting of cells or particles. The measuring device 10 For example, it can also be designed as a photometer for measuring the absorption of a sample. In this case, the detector consists 18 from a photodiode or a photomultiplier, since no image is generated but only one intensity is measured. The measurement windows 2 in the pipette tip 1 can have a greater distance, that it does not depend on the depth of field and it can be measured a larger sample volume.

Ebenso kann die Messvorrichtung 10 eine Prismen- oder Gitteranordnung aufweisen und als Spektralphotometer oder Zweistrahlenspektralphotometer ausgebildet sein. Auf diese Weise kann ein Absorptionsspektrum in einem bestimmten Wellenlängenbereich gemessen werden.Likewise, the measuring device 10 have a prism or grating arrangement and be designed as a spectrophotometer or two-beam spectrophotometer. In this way, an absorption spectrum in a certain wavelength range can be measured.

11
Pipettenspitzepipette tip
22
Messfenstermeasurement window
33
Konuscone
44
obere Öffnungupper opening
55
unterer Abschnittlower section
66
Führungguide
77
SeitenwandSide wall
1010
Messvorrichtungmeasuring device
1111
Öffnung der AufnahmeeinrichtungOpening the recording device
1212
Aufnahmeeinrichtungrecording device
1313
Gehäusecasing
1414
Klemmfederclamping spring
1515
Lichtquellelight source
1616
Linselens
1717
Filterfilter
1818
Detektordetector
1919
Bodenground
2020
Strahlengangbeam path

Claims (23)

Pipettenspitze, dadurch gekennzeichnet, dass die Pipettenspitze (1) eine Wand mit mindestens einem transparenten Bereich (2) aufweist.Pipette tip, characterized in that the pipette tip ( 1 ) a wall with at least one transparent area ( 2 ) having. Pipettenspitze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der transparente Bereich (2) in optischer Qualität als Messfenster ausgebildet ist.Pipette tip according to claim 1, characterized in that the transparent region ( 2 ) is designed in optical quality as a measuring window. Pipettenspitze nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Messfenster (2) gegenüberliegend und insbesondere planparallel zueinander angeordnet sind.Pipette tip according to claim 1 or claim 2, characterized in that two measuring windows ( 2 ) are arranged opposite one another and in particular plane-parallel to each other. Pipettenspitze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abmessungen der beiden Messfenster (2) etwa den Abmessungen eines zu vermessenden Sehfeldes entsprechen.Pipette tip according to one of the preceding claims, characterized in that the dimensions of the two measuring windows ( 2 ) correspond approximately to the dimensions of a field of view to be measured. Pipettenspitze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Messfenster (2) einen Abstand von etwa 100 μm zueinander aufweisen.Pipette tip according to one of the preceding claims, characterized in that the two measuring windows ( 2 ) have a distance of about 100 microns from each other. Pipettenspitze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pipettenspitze (1) einen sich konusförmig erweiternden Abschnitt (3) aufweist, der auf übliche Pipettiervorrichtungen aufgesteckt werden kann.Pipette tip according to one of the preceding claims, characterized in that the pipette tip ( 1 ) has a conically widening section ( 3 ), which can be plugged onto conventional pipetting devices. Pipettenspitze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pipettenspitze (1) im Einkomponentenspritzgussverfahren hergestellt ist.Pipette tip according to one of the preceding claims, characterized in that the pipette tip ( 1 ) is produced in the one-component injection molding process. Pipettenspitze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pipettenspitze (1) aus Polymethylmethacrylat besteht.Pipette tip according to one of the preceding claims, characterized in that the pipette tip ( 1 ) consists of polymethylmethacrylate. Pipettenspitze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pipettenspitze (1) an ihrer Außenseite eine Führung (6) aufweist, mittels derer sie drehfest in einer Messvorrichtung (10) angeordnet werden kann.Pipette tip according to one of the preceding claims, characterized in that the pipette tip ( 1 ) on its outside a guide ( 6 ), by means of which they are rotationally fixed in a measuring device ( 10 ) can be arranged. Pipettenspitze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pipettenspitze (1) als Einwegartikel ausgebildet ist.Pipette tip according to one of the preceding claims, characterized in that the pipette tip ( 1 ) is designed as a disposable article. Optische Messvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Aufnahme und Vermessung einer Pipettenspitze (1), insbesondere nach den Ansprüchen 1 bis 9, ausgebildet ist.Optical measuring device, characterized in that it is suitable for receiving and measuring a pipette tip ( 1 ), in particular according to claims 1 to 9, is formed. Optische Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zur Beleuchtung einer Probe ausgebildete Lichtquelle (15), ein lichtempfindlicher Detektor (18) und eine zur Abbildung einer Probe auf den Detektor (18) geeignete Optik (16) vorgesehen sind.Optical measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that a light source (FIG. 15 ), a photosensitive detector ( 18 ) and one for imaging a sample onto the detector ( 18 ) suitable optics ( 16 ) are provided. Optische Messvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung, insbesondere mit einer Klemmfeder (14), zum Festhalten der Pipettenspitze in einer festen Messposition vorgesehen ist.Optical measuring device, characterized in that a device, in particular with a clamping spring ( 14 ) is provided for holding the pipette tip in a fixed measuring position. Optische Messvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Behälter zum Entsorgen der Probe in der Pipettenspitze (1) aufweist.Optical measuring device, characterized in that it comprises a container for disposing of the sample in the pipette tip ( 1 ) having. Optische Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Detektor (18) ein Detektorarray vorgesehen ist, insbesondere ein CCD-Chip, Complementary Metal-Oxide Semiconductor-Chip, ein Electron Multiplying CCD-Chip, ein Diodenarray oder ein APD Array.Optical measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that as a detector ( 18 ) a detector array is provided, in particular a CCD chip, complementary metal-oxide semiconductor chip, an electron multiplying CCD chip, a diode array or an APD array. Optische Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektor (18) eine vertikale und horizontale Auflösung von 2,2 bis 10 μm pro Pixel, vorzugsweise 5,2 μm hat.Optical measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the detector ( 18 ) has a vertical and horizontal resolution of 2.2 to 10 μm per pixel, preferably 5.2 μm. Optische Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (10) derart ausgebildet ist, dass die Optik (16) die Probe vergrößert auf dem Detektor (18) abbildet.Optical measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring device ( 10 ) is designed such that the optics ( 16 ) the sample is magnified on the detector ( 18 ) maps. Optische Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen, vorzugsweise elektronischen, Verschluss zur Belichtung des Detektors (18) in einem einstellbaren Zeitraum aufweist, wobei die Belichtungszeit vorzugsweise 300 ms oder kürzer ist.Optical measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises a, preferably electronic, shutter for exposing the detector ( 18 ) in an adjustable period of time, wherein the exposure time is preferably 300 ms or shorter. Optische Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit dem Detektor (18) verbundene Datenverarbeitungseinheit mit einem Display vorgesehen ist.Optical measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that one with the detector ( 18 ) Data processing unit is provided with a display. Optische Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungseinheit oder der Detektor (18) eine Schnittstelle zum Anschluss eines Computers aufweist, insbesondere eine USB-, FireWire- oder Ethernet-Schnittstelle.Optical measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the data processing unit or the detector ( 18 ) has an interface for connecting a computer, in particular a USB, FireWire or Ethernet interface. Optische Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungseinheit der Messvorrichtung (10) oder ein an deren Schnittstelle angeschlossener Computer programmtechnisch eingerichtet ist, die Anzahl und/oder Eigenschaften von Partikeln, vorzugsweise biologischen Zellen, in der Probe zu bestimmen, indem das vom Detektor gelieferte Abbild ausgewertet wird.Optical measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the data processing unit of the measuring device ( 10 ) or a computer connected to its interface is program-technically set up to determine the number and / or properties of particles, preferably biological cells, in the sample by evaluating the image supplied by the detector. Vorrichtung zur Aufnahme einer Pipettenspitze (1), insbesondere nach den Ansprüchen 1 bis 9, für Photometer oder Mikroskope.Device for receiving a pipette tip ( 1 ), in particular according to claims 1 to 9, for photometers or microscopes. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein Nachrüstsatz ist.Device according to claim 22, characterized in that that the device is a retrofit kit.
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