Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Einzelzellanalyse von Mikroorganismen. The invention relates to an apparatus and a method for single cell analysis of microorganisms.

Mikroorganismen werden in der Biotechnologie für die Produktion von verschiedenen Stoffen eingesetzt. Microorganisms used in biotechnology for the production of various substances. Die Mikroorganismen werden für diesen Zweck häufig gentechnisch optimiert, um sie in ihrer Eigenschaft als Produktionsorganismen zu verbessern. The microorganisms are often genetically optimized for this purpose, in order to improve in their capacity as production organisms. Einzelne Mikroorganismen können unterschiedliche Eigenschaften haben, weswegen einzelne Mikroorganismen besonders geeignet sein können, um als Ausgangs- bzw. Mutterorganismus für Zellpopulationen zu dienen, die besonders gute Eigenschaften für die Anforderungen in der Biotechnologie haben. Individual microorganisms can have different characteristics, which is why some microorganisms may be particularly suitable to serve as a starting or parent organism for cell populations that have particularly good properties for the requirements in biotechnology.

Daher ist es von Interesse, einzelne Mikroorganismen zu identifizieren, die besondere Eigenschaften haben. It is therefore of interest to identify individual microorganisms that have special characteristics.

Hierzu werden nach dem Stand der Technik Verfahren und Vorrichtungen eingesetzt, die eine Analyse von einzelnen Zeilen von Mikroorganismen ermöglichen. For this purpose, methods and apparatus are used according to the prior art, which allow an analysis of individual lines of microorganisms. Diese Vorrichtungen haben eine Zufuhr für Mikroorganismen zu Kanälen, in die die Mikroorganismen eingeführt werden, um dort beobachtet werden zu können. These devices have a supply of microorganisms to channels, in which the microorganisms are introduced in order to be observed there can. Die Kanäle haben einen Durchmesser, in den, bezogen auf den Durchmesser oder Querschnitt des Kanals, nur eine Zelle aufgenommen werden kann. The channels have a diameter which can be accommodated in the, referred to the diameter or cross-section of the channel, only one cell. Sie sind als Sackgasse ausgebildet, so dass ein Mikroorganismus zwar in einen Kanal eingeführt werden kann, den Kanal jedoch nur an der Eingangsseite verlassen kann. They are designed as a dead end, so that a microorganism can indeed be inserted into a channel, the channel, however, can only rely on the input side. Teilt sich der Mikroorganismus, so können die durch Teilung neu entstandenen Zellen den Kanal zur Eingangsseite hin verlassen. Shares of the microorganism so that by dividing newly formed cells can leave the channel to the input side. Eine Vorrichtung dieser Art ist in der Veröffentlichung von Wang, P., Robert, L., Pelletier, J., Dang, WL, Taddei, F., Wright, A., Jun, S. „Robust growth of escherichia coli”, (2010) Current Biology, 20 (12), pp. A device of this kind is in the release of Wang, P., Robert, L., Pelletier, J., Dang, WL, Taddei, F., Wright, A., Jun, S. "Robust growth of Escherichia coli" (2010) Current Biology, 20 (12), pp. 1099–1103 beschrieben. 1099-1103 described.

Die Schrift The font DE 197 12 309 A1 DE 197 12 309 A1 offenbart eine Mikroelementanordnung, bei der ein Flüssigkeitsstrom mit Zellen durch Mikroküvetten geleitet wird. discloses a micro-element arrangement, in which a stream of liquid with cells is passed through micro cuvettes. Eine vergleichbare Vorrichtung wird in der A similar device is in the US 2006/0128006 A1 US 2006/0128006 A1 beschrieben. described.

Die The DE 10 2012 219 866 A1 DE 10 2012 219 866 A1 offenbart einen Chip, bei dem eine dreidimensionale Struktur in einem Flüssigkeitsstrom zu einem Engpass geleitet wird. discloses a chip, in which a three-dimensional structure is introduced into a liquid flow into a bottleneck.

Mit den Vorrichtungen nach dem Stand der Technik ist das Inocculieren der Zellen in die Kanäle, die als Kultivierungskammer dienen, schlecht reproduzierbar, wenig kontrollierbar und findet nur in geringem Umfang statt. With the devices of the prior art, the Inocculieren of cells in the ducts that serve as cultivation chamber, poorly reproducible, less controllable and takes place only to a limited extent.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, mit denen einzelne Mikroorganismen schnell, reproduzierbar und kontrollierter in die Kultivierungskammern eingeführt werden können. It is therefore the object of the invention, an apparatus and a method to create, with which individual microorganisms can be rapid, reproducible and controlled introduced into the culturing chambers. Die Fülleffizienz soll erhöht werden. The filling efficiency to be increased. Es soll eine größere Anzahl von Kultivierungskanälen mit Zellen befüllt werden können. It is a greater number of cultivation channels can be filled with cells.

Ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 und des nebengeordneten Anspruchs wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 und des nebengeordneten Anspruchs angegebenen Merkmalen. Starting from the preamble of claim 1 and of the secondary claim that this object is achieved by the features indicated in the characterizing portion of claim 1 and of the independent claim.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es nunmehr möglich, die Mikroorganismen leicht für die Einzelzellanalyse in die Kultivierungskammern einzubringen, die Befüllung reproduzierbarer zu gestalten und besser zu kontrollieren, sowie den Befüllungsgrad zu steigern. The inventive device and the inventive method it is now possible to easily introduce the microorganisms for single-cell analysis in the cultivation chambers, to make the filling reproducible and easier to control, and to increase the degree of filling.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Advantageous developments of the invention are specified in the dependent claims.

Im Folgenden soll die Erfindung in ihrer allgemeinen Form erläutert werden. The invention will be explained in its general form.

Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zur Einzelzellanalyse zur Verfügung gestellt, bei der die Kultivierungskammern als Kultivierungskanäle ausgebildet sind, welche einen Querschnitt aufweisen, der die Aufnahme einer einzelnen Zelle ermöglicht und die an der, der Eingangsseite für den Mikroorganismus gegenüberliegenden Seite des Kultivierungskanals, einen Durchlass bzw. einen Verbindungskanal aufweist, der gegenüber dem Querschnitt des Kultivierungskanals verjüngt ist, so dass der Mikroorganismus nicht durch den Verbindungskanal heraustreten kann und der in einen Abflusskanal mündet. According to the invention a device for single cell analysis is provided, wherein the culturing chambers are formed as cultivation channels, which have a cross-section which allows recording of a single cell and at the input side opposite to the microorganism side of the cultivation channel, a passage or having a connecting channel, which is tapered relative to the cross-section of the channel cultivation, so that the microorganism can not come out through the connecting channel and which opens into a discharge channel. Durch den Verbindungskanal bzw. den Durchlass kann Flüssigkeit hindurchtreten, jedoch keine ganze Zelle. Through the communication passage and the passage fluid may pass, but no whole cell. Unter Ermöglichung der Aufnahme einer einzelnen Zelle im Sinne der Erfindung ist zu verstehen, dass eine einzelne Zelle so in den Kultivierungskanal aufgenommen werden kann, dass sie den Querschnitt des Kultivierungskanals so ausfüllt, dass bezogen auf den Querschnitt keine weitere Zelle daneben, darüber oder darunter positioniert sein kann, so dass sich eine Zelllage „monolayer” ergeben kann. While permitting the recording of a single cell in the context of the invention is to be understood that a single cell can be added to the cultivation channel that they so fills the cross-section of the culture channel that based next to the cross section no more cell above or below positioned may be such that a cell layer "monolayer" may arise. Der Kultivierungskanal kann, bezogen auf seinen Durchmesser bzw. seinen Querschnitt nur eine einzelne Zelle aufnehmen. The cultivation channel can, based on its diameter or its cross section only accommodate a single cell. Dabei ist es nicht ausgeschlossen, dass sich entlang der Länge des Kultivierungskanals eine weitere oder mehrere Zellen befinden, die den Kultivierungskanal ggf. auch wieder durch den Eingangsbereich verlassen können. It is not excluded that a further or more cells located along the length of the cultivation channel, which optionally also can leave through the entrance area the cultivation channel.

Die Vorrichtung besitzt mindestens einen Kultivierungskanal, der einen Mikroorganismus aufnehmen kann. The device has at least one cultivation channel which can accommodate a microorganism. Vorzugsweise sind mehrere Kultivierungskanäle vorhanden, die vorzugsweise parallel zueinander angeordnet sind. Preferably a plurality of cultivation channels are present, which are preferably arranged parallel to one another. Die mögliche Anzahl der Kultivierungskanäle ist nach oberen Werten offen, wird jedoch lediglich durch praktische Gegebenheiten beschränkt. The possible number of cultivation channels is open at the upper levels, but is only limited by practical circumstances. Diese ergeben sich beispielsweise dadurch dass die erfindungsgemäße Vorrichtung in ein Mikroskop gelegt werden kann und praktikabel dimensioniert sein soll. This occurs, for example in that the device according to the invention can be placed in a microscope and should be practical dimensions. Es können bis zu mehreren Tausend Kultivierungskanäle parallel zueinander angeordnet sein. It may be arranged to several thousand cultivation channels parallel to each other.

Der Kultivierungskanal kann einen Querschnitt unterschiedlicher Geometrie haben. Culturing the channel can have a cross section of different geometry. So kann der Querschnitt rechteckig, quadratisch, polygonal, kreisförmig, oval oder anders geformt sein. Thus, the cross section can be rectangular, square, polygonal, circular, oval or other shape. Der Verbindungskanal kann grundsätzlich einen Querschnitt der genannten Geometrien haben. The connecting channel can in principle have a cross-section of said geometries. Dabei kann die Querschnittsgeometrie von Kultivierungskanal und Verbindungskanal gleich oder unterschiedlich sein. It can be the same or different cross-sectional geometry of cultivation channel and connection channel.

Die Dimensionierung der Kultivierungskanäle liegt in der Größenordnung von Mikroorganismen, also im Mikrometerbereich. The dimensioning of the cultivation channels is in the order of micro-organisms, that is in the micrometer range. Der Querschnitt des Kultivierungskanals ist so dimensioniert, dass er einen einzelnen Mikroorganismus als Monolayer aufnehmen kann. The cross-section of the culture channel is dimensioned such that it can accommodate a single microorganism as a monolayer. So kann der Querschnitt des Kultivierungskanals, beispielsweise bei einem rechteckigen Querschnitt, zwischen 0,5 μm und 2 μm für die Höhe H und 0,5 μm bis 2 μm für die Breite B liegen. Thus, the cross section of the channel cultivation, for example when a rectangular cross-section, between 0.5 microns and 2 microns for the height H and 0.5 microns to 2 microns for the width B lie.

Die Querschnitte der Verbindungskanäle können beispielsweise zwischen 0,3 μm und 0,8 μm für die Breite b liegen. The cross-sections of the connecting channels can for example be between 0.3 microns and 0.8 microns for the width b. Sie sollen so dimensioniert sein, dass sie keine Zelle durchlassen können, also kleiner sind als der Zelldurchmesser bzw. der Zellquerschnitt. They should be dimensioned so that they can let pass any cell, ie smaller than the cell diameter and the cell cross-section.

Die Länge der Kultivierungskanäle kann unterschiedlich ausgestaltet sein. The length of the cultivation channels can be configured differently. Die Länge der Kultivierungskanäle oder des Kultivierungskanals sollte so bemessen sein, dass ein Mikroorganismus vollständig hineinpasst. The length of the cultivation channels or channel of the cultivation should be such that a micro-organism completely fits. Sie kann auch so ausgestaltet sein, dass mindestens zwei, beispielsweise 3, 4, 5, 6 oder mehr Mikroorganismen, beispielsweise 50 Mikroorganismen in einer Linie angeordnet sein können. It can also be designed so that at least two, for example 3, 4, 5, 6 or more microorganisms, such as microorganisms 50 can be arranged in a line. Die Kultivierungskanäle können eine Länge L von beispielsweise 5 μm bis 30 μm haben. Cultivation channels can have a length L of, for example 5 .mu.m to 30 .mu.m. Sie soll so bemessen sein, dass die Nährstoffversorgung der Zelle noch durch Diffusion erfolgen kann. They should be such that the nutrient supply of the cell can still be carried out by diffusion. Dann kann sich ein Mikroorganismus an der Ausgansseite des Kultivierungskanals, an dem sich die Verjüngung befindet, positionieren. Then a micro-organism may at the Ausgansseite the cultivation channel on which the taper is, position. Wenn eine Zellteilung stattfindet, bleibt dieser Mikroorganismus, der als Mutterzelle bezeichnet werden kann, in dieser Position und die durch Zellteilung entstandenen Zellen können durch das Eintrittsende des Kultivierungskanals austreten. If a cell division takes place, remains the microorganism which can be referred to as the mother cell, in this position, and the resulting cells by cell division can through the inlet end of the cultivation channel leak. Die Mutterzelle verbleibt dann in dem Kultivierungskanal und kann beobachtet werden. The parent cell will then remain in the culture channel and can be observed.

Die Querschnitte der Kultivierungskanäle können so dimensioniert sein, dass sie beispielsweise Mikroorganismen, wie Bakterien, Hefen oder Mikroalgen aufnehmen können. The cross sections of the cultivation channels can be dimensioned so that they can take for example, microorganisms, such as bacteria, yeast or microalgae.

Die Vorrichtung besitzt einen Versorgungskanal, welcher die Eingangsseite des Kultivierungskanals mit einer Flüssigkeit versorgt, in der sich die Mikroorganismen befinden. The apparatus has a supply passage, which supplies the input side of the culturing channel with a liquid in which there are the micro-organisms. Der Versorgungskanal kann eine Breite B _V von ca. 50 μm und eine Höhe H _V von ca. 10 μm haben. The supply channel may have a width B _V of about 50 .mu.m and a height H _V of approximately 10 microns.

Dem gegenüber dem Kultivierungskanal verjüngten Verbindungskanal schließt sich ein Abflusskanal an, durch den die Flüssigkeit in der sich die Mikroorganismen befinden abfließen kann. By contrast, the cultivation channel tapered connecting channel is followed by a drainage channel, through which the liquid in which the microorganisms can flow are. Der Abflusskanal kann gegenüber den Verbindungskanälen oder dem Verbindungskanal orthogonal angeordnet sein, es sind aber auch andere Winkel möglich, beispielsweise 35° bis 90°. The drainage channel may be arranged orthogonally relative to the connecting channels or the connecting passage, but there are other angles possible, for example, 35 ° to 90 °.

Der Abflusskanal ermöglicht ausgangsseitig ein Austreten der Flüssigkeit. The spillway allows the output side leakage of the liquid. Der Abflusskanal kann an einem Ende vor dem Eintritt des ersten Verbindungskanals geschlossen sein. The outflow channel may be closed at one end prior to the entry of the first connecting channel. Alternativ kann der Verbindungskanal vor dem Eintritt des ersten Verbindungskanals an eine Flüssigkeitszufuhr, beispielsweise einem Schlauch mit einem Ventil, angeschlossen sein, die einen Flüssigkeitsstrom in dem Abflusskanal ermöglicht, so dass die durch den Verbindungskanal austretende Flüssigkeit abgeleitet werden kann. Alternatively, the communication passage before the entry of the first connecting channel to a fluid supply, such as a hose to be provided with a valve connected to allow a liquid flow in the outflow channel such that the exiting through the connecting duct fluid can be derived. Dadurch kann eine Druckdifferenz entstehen, die zu einer Strömung führt und eine Lokalisation der Zelle in dem Bereich des Kultivierungskanals ermöglicht, die direkt vor dem Eingang des Verbindungskanals ist. This can cause a pressure difference that results in a flow and allows a localization of the cell in the area of ​​cultivation channel, which is right outside the entrance of the connecting channel. Weiterhin wird eine Druckdifferenz gebildet, welcher das Eintreten der Mikroorganismen in den Kultivierungskanal erleichtert. Furthermore, a pressure difference is formed, which facilitates the entry of micro-organisms in the cultivation channel. Die Abmessungen für den Abflusskanal können mit denen des Versorgungskanals übereinstimmen oder in der gleichen Größenordnung liegen. The dimensions of the spillway can match those of the supply channel or lie in the same order. Beispielsweise kann der Abflusskanal eine Breite B _A von ca. 50 μm und eine Höhe H _A von ca. 10 μm haben. For example, the discharge channel have a width B _A of approximately 50 microns and a height H _A of about 10 microns.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Versorgungskanal orthogonal zu den Kultivierungskanälen oder dem Kultivierungskanal ausgerichtet. In an advantageous embodiment of the device according to the invention, the supply channel is oriented orthogonal to the cultivation channels or the culture channel. Der Versorgungskanal kann zu dem Kultivierungskanal oder den Kultivierungskanälen in einem anderen Winkel angeordnet sein. The supply channel may be arranged to the channel culturing or cultivating the channels in a different angle.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung befindet sich zwischen dem Versorgungskanal, der vorzugsweise orthogonal zu den Kultivierungskanälen oder dem Kultivierungskanal verläuft, eine Ausbuchtung des Versorgungskanals, in der gegenüber dem Versorgungskanal ein geringerer Volumenstrom der die Mikroorganismen enthaltenden Flüssigkeit vorliegt, da die Flüssigkeitsströmung im Versorgungskanal eine laminare Strömung besitzt, der Volumenstrom in der Ausbuchtung jedoch verringert ist. In a further advantageous embodiment of the device is located between the supply channel, preferably orthogonal to the cultivation channels or the culture channel, a bulge of the supply channel, in relation to the supply channel is present a lesser flow rate of the liquid, the microorganisms containing, as the liquid flow a in the supply channel has laminar flow, the volume flow in the bulge, however, is reduced. Die Ausbuchtung hat einen höheren hydrodynamischen Widerstand als der Versorgungskanal, so dass ein geringerer Volumenstrom entsteht. The bulge has a higher hydrodynamic resistance than the supply channel, so that a lesser volume flow.

Dies ermöglicht ein besseres Einführen der Mikroorganismen in die Kultivierungskanäle, da die Verweildauer der Mikroorganismen im Eingangsbereich des Kultivierungskanal länger ist. This allows a better insertion of the micro-organisms in the cultivation channels, since the residence time of the microorganisms in the entrance area of ​​cultivation channel is longer.

Die Kombination von eingangsseitiger Ausbuchtung und ausgangsseitigem Verbindungskanal führt zu einem nochmals verbesserten Einführen der Mikroorganismen in den Kultivierungskanal, da Synergismen auftreten. The combination of input-side bulge and the output side connecting channel leads to a further improved insertion of the micro-organisms in the cultivation channel since synergies occur.

Die Vorrichtung ist vorzugsweise als mikrofluidischer Chip ausgebildet, die nach oben geschlossen ist und in die der Versorgungskanal, der oder die Kultivierungskanäle, der Verbindungskanal und der Abfluss eingebettet sind. The device is preferably designed as a microfluidic chip, which is closed at the top and into which the supply channel, which are embedded or the cultivation channels, the connecting channel and the drain.

Die Querschnitte von Versorgungskanal, Kultivierungskanal, Verbindungskanal und Abflusskanal können unterschiedlich gestaltet sein. The cross sections of supply channel, culturing channel, connecting channel and discharge channel can be designed differently. Sie können kreisförmig, oval, mehreckig, rechteckig oder quadratisch ausgebildet sein. They may be circular, oval, polygonal, rectangular or square. Es ist auch jede beliebige Unterkombination von Querschnittsgeometrien der einzelnen Kanalarten möglich. It is possible also any sub-combination of cross-sectional geometries of the individual channel types. Entsprechend können andere Querschnitte, als die in den Figuren dargestellten rechteckigen, gleiche oder ähnliche Abmessungen haben. Accordingly, other cross-sections, as shown in the figures have the rectangular, the same or similar dimensions.

Die Vorrichtung ist vorzugsweise aus transparentem, Material, das eine klare Durchsicht ermöglicht, so dass die Zellen visuell beobachtet werden können. The device is preferably such that the cells can be visually observed in transparent material which allows a clear view. Insbesondere die Kultivierungskanäle sollen transparent, vorzugsweise klar durchsichtig, sein und eine visuelle Beobachtung ermöglichen. In particular, the cultivation channels are transparent, preferably clear transparent, be and allow a visual observation. Dazu kann die Vorrichtung, insbesondere die Kultivierungskanäle, mindestens teilweise aus Glas, Plexiglas oder durchsichtigem Silikon sein. For this, the device, in particular the cultivation channels, at least partially made of glass, plexiglass or clear silicone can be.

Die Figuren zeigen die erfindungsgemäße Vorrichtung in schematischer Form. The figures show the device of the invention in schematic form.

Es zeigt: It shows:

1 1 : Eine Aufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung. : A plan view of the inventive device.

2a 2a /b: Einen Strömungsverlauf der die Zellen enthaltenen Flüssigkeit in einem einzelnen Kultivierungskanal. / B: a flow path of the liquid containing the cells in a single culture channel.

3 3 : Eine Darstellung der Abmessungen am Beispiel eines Kultivierungskanals. : A representation of the dimensions of the example of a culturing channel.

In In 1 1 ist ein Versorgungskanal is a supply channel 1 1 dargestellt, an den sich eine Ausbuchtung shown, followed by an indentation 2 2 anschließt, die in mehrere Kultivierungskanäle followed that in several cultivation channels 3 3 , . 3a 3a , . 3b 3b , . 3c 3c , . 3d 3d , . 3e 3e , . 3f 3f ....mündet. .... Opens. In einem Kultivierungskanal In a culture channel 3c 3c sind Zellen are cells 4 4 , . 4a 4a , . 4b 4b , . 4c 4c dargestellt, von denen das Bezugszeichen shown, of which the reference numerals 4 4 den Mutterorganismus darstellt. is the parent organism. Die Bezugszeichen Numerals 4a 4a , . 4b 4b , . 4c 4c bezeichnen durch Zellteilung entstandene neue Mikroorganismen. designate caused by cell division new microorganisms. An den Kultivierungskanälen On the cultivation channels 3 3 , . 3a 3a , . 3b 3b , . 3c 3c , ...befinden sich Verbindungskanäle ... There are connecting channels 5 5 , . 5a 5a , . 5b 5b , . 5c 5c , ..., die in einen Abflusskanal ... That in a spillway 6 6 münden. lead. Das Bezugszeichen Numeral 7 7 zeigt an einem Kultivierungskanal indicates a cultivation channel 3 3 beispielhaft die Seite des Kultivierungskanals, die als Eingangsseite bezeichnet wird. for example, the side of the cultivation channel, which is referred to as an input side. Mit dem Bezugszeichen By the reference numeral 8 8th wird beispielhaft die Ausgangsseite eines Kultivierungskanals is an example of the output side of a cultivation channel 3 3 dargestellt. shown.

In In 2a 2a haben gleiche Vorrichtungsmerkmale dieselben Bezugszeichen wie in have the same device features the same reference numerals as in 1 1 . , In ihr ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der der Abflusskanal In it, an embodiment is shown in which the discharge channel 6 6 an der Seite, die sich vor dem ersten Kultivierungskanal on the side, which is before the first cultivation channel 3 3 befindet durch eine Wand is by a wall 9 9 abgeschlossen ist. is completed. Die Pfeile geben die Fließrichtung des Nährmediums an. The arrows indicate the direction of flow of the nutrient medium.

In In 2b 2b haben gleiche Vorrichtungsmerkmale ebenfalls dieselben Bezugszeichen wie in have the same device also features the same reference numerals as in 1 1 . , In ihr ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der der Abflusskanal In it, an embodiment is shown in which the discharge channel 6 6 an der Seite, die sich vor dem ersten Kultivierungskanal on the side, which is before the first cultivation channel 3 3 befindet mit einer Flüssigkeitszufuhr is a hydration 10 10 ausgestattet ist. equipped. Die Pfeile geben die Fließrichtung der Flüssigkeit an, die die Mikroorganismen enthält. The arrows indicate the direction of flow of the liquid containing the microorganisms.

In In 3 3 haben gleiche Vorrichtungsmerkmale dieselben Bezugszeichen, wie in have the same device features the same reference numerals as in 1 1 und and 2 2 . , In ihr sind Abmessungen für die Querschnitte und deren Bezeichnungen dargestellt. In their dimensions for the cross-sections and their names are shown. A bedeutet den Querschnitt durch den Kultivierungskanal A is the cross section through the cultivation channel 3 3 . , Daneben befindet sich eine Projektion des Querschnitts A mit den Kanten B für die Breite und H für die Höhe. In addition, a projection of the cross section A is the edge B of the width and H the height. L gibt die Länge des Kultivierungskanals L is the length of the cultivation channel 3 3 an. at.

AA bezeichnet den Querschnitt durch den Versorgungskanal AA denotes the cross section of the supply channel 1 1 . , In der Projektion des Querschnitts AA bedeuten H _V die Höhe und B _V die Breite des Versorgungskanals In the projection of the cross section AA H _V represent the height and the width B _V of the supply channel 1 1 . ,

AAA bezeichnet den Querschnitt des Abflusskanals AAA indicates the cross section of the drain channel 6 6 mit den Bezeichnungen H _A für die Höhe und B _A für die Breite des Abflusskanals with the designations for the height H _A and B _{A is} the width of the drain channel 6 6 . ,

Die Breite des Verbindungskanals wird mit b bezeichnet. The width of the connection channel is denoted by b.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Flüssigkeit, welche Mikroorganismen enthält in einen Kultivierungskanal oder in Kultivierungskanäle geleitet, welche so dimensioniert sind, dass sie bezogen auf den Querschnitt einen einzelnen Mikroorganismus aufnehmen können, so dass sich eine Zelllage als Monlayer ausbilden kann, und die an ihrem der Eingangsseite gegenüberliegenden Ende einen Verbindungskanal aufweisen, der gegenüber dem Querschnitt bzw. Durchmesser des Kultivierungskanals verjüngt ist, so dass die Flüssigkeit in der sich die Mikroorganismen befinden, austreten kann. In the method according to the invention is a liquid which contains microorganisms in a culture channel or in cultivation channels led, which are dimensioned so that they in the cross-section can accommodate a single microorganism based, so that a cell layer can be formed as Monlayer, and at its the input side of the opposite end having a connecting channel, which is tapered towards the cross-section or diameter of the culture channel can so that the liquid in which there are the micro-organisms emerge.

Dabei werden die Mikroorganismen in einem Flüssigkeitsstrom geführt, der einen Mikroorganismus in einen Kultivierungskanal einführt, wobei der Mikroorganismus in dem Kultivierungskanal verbleibt und die Flüssigkeit durch einen Verbindungskanal herausfließt. Here, the microorganisms are conducted in a liquid stream, which introduces a microorganism in a culture channel, wherein the microorganism remains in the culture channel and the liquid flows out through a communication passage.

Unter einem Mikroorganismus ist vorzugsweise ein einzelliger Mikroorganismus zu verstehen. Under a microorganism is preferably a unicellular microorganism to understand.

Es kann eine Strömung erzeugt werden, die bewirkt, dass der Mikroorganismus im Kultivierungskanal verbleibt. It can be a flow are generated, which causes the micro-organism remains in the cultivation channel. Die Strömung kann durch die Erzeugung einer Druckdifferenz zwischen dem Versorgungskanal und dem Abflusskanal hergestellt werden. The flow can be produced by the generation of a pressure difference between the supply channel and the outflow channel. Das kann dadurch erreicht werden, dass beispielsweise an der Ausgangsseite des Abflusskanals ein Unterdruck erzeugt wird. This can be achieved, for example, at the output side of the drain channel, a negative pressure is generated. In den Abflusskanal kann alternativ oder ergänzend auch eingangsseitig eine Flüssigkeit eingeführt werden, die eine Strömung erzeugt, so dass in dem Verbindungskanal eine Strömung entsteht. In the outflow channel can alternatively or additionally also on the input side a liquid can be introduced, which creates a flow, so that in the connection channel a flow is formed. Diese Strömung hat zur Folge, dass die Mikroorganismen beim Befüllen besser in die Kultivierungskanäle eingeführt werden. This flow has the result that the microorganisms are better implemented when filling in the cultivation channels. Die Druckdifferenz wirkt sich beim Befüllen der Kultivierungskanäle mit Mikroorganismen positiv aus. The differential pressure affects the filling of cultivation channels with positive microorganisms.

Die Flüssigkeit kann ein Nährmedium sein, welches den Mikroorganismus mit notwendigen Nährstoffen versorgt. The liquid may be a nutrient medium which supplies the microorganism with necessary nutrients.

Die Flüssigkeit kann durch einen Abflusskanal abgeführt werden. The liquid can be discharged through a drainage channel.

Die Flüssigkeit kann vorzugsweise orthogonal zur Fließrichtung im Kultivierungskanal abgeführt werden, es sind aber auch andere Winkel wie beispielsweise 35° bis 90° zur Fließrichtung im Kultivierungskanal möglich. The liquid may preferably be discharged orthogonally to the flow direction in the cultivation channel, but there are other angles such as 35 ° to 90 ° to the flow direction in the cultivation channel possible.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Flüssigkeit, die Mikroorganismen enthält, über einen Versorgungskanal zu den Kultivierungskanälen geführt. In an advantageous embodiment of the inventive method is the liquid containing micro-organisms out via a supply channel for the cultivation channels. Die Strömungsrichtung im Versorgungskanal ist vorzugsweise orthogonal zur Strömungsrichtung in den Kultivierungskanälen. The direction of flow in the supply channel is preferably perpendicular to the direction of flow in the cultivation channels. Das hat zur Folge, dass nicht zu viele Mikroorganismen in den Kultivierungskanal gedrängt werden und das Eintreten von Mikroorganismen in einen Kultivierungskanal erleichtert wird, da die die Mikroorganismen enthaltende Flüssigkeit gegenüber dem Versorgungskanal ein geringeren Volumenstrom besitzt. This has the result that not too many microorganisms are pushed into the channel and the occurrence of cultivation of microorganisms is facilitated in a culturing channel, since the liquid containing the microorganisms to the supply passage has a lower volume flow. Die Strömungsrichtung im Versorgungskanal kann jedoch auch in einem anderen Winkel als 90° zum Kultivierungskanal verlaufen. However, the flow direction in the supply channel can extend to the culture channel and at an angle other than 90 °.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung werden die Mikroorganismen vor dem Eintritt in den Kultivierungskanal in eine Ausbuchtung geführt, in der ein geringerer Volumenstrom vorliegt. In a further advantageous embodiment, the microorganisms are done in the cultivation channel in a bulge before entering, in which there is a lower flow rate. Dadurch wird der Eintritt eines Mikroorganismus in den Kultivierungskanal erleichtert. Thus, the entry of a microorganism is facilitated in the cultivation channel.

Es kann auch jeweils ein Mikroorganismus in mindestens einen von mehreren Kultivierungskanälen eingeführt werden. It can also be introduced in each case one of a plurality of cultivation channels in at least one microorganism.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das Verfahren ermöglichen, dass eine sehr hohe Anzahl von Kultivierungskanälen mit einem Mikroorganismus befüllt wird. The apparatus and the method allow a very large number of cultivation channels is filled with a microorganism. Während bei den Vorrichtungen und den Verfahren nach dem Stand der Technik nur eine geringe Quote von Kultivierungskanälen mit einer Zelle besetzt wird, so kann mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine so gut wie vollständige Besetzung der Kultivierungskanäle mit einer Zelle erreicht werden. While the devices and methods according to the prior art, only a small rate of cultivation channels will be occupied with a cell, it can be achieved with the device according to the invention a virtually complete occupation of cultivating channels with a cell.

Zwischen dem Eingangsbereich des Kultivierungskanals, bzw. dem Versorgungskanal und dem Verbindungskanal bzw. dem Abflusskanal kann ein Druckgradient aufgebaut werden, der ein Eintreten eines Mikroorganismus in den Kultivierungskanal erleichtert. A pressure gradient can be made between the entrance of the cultivation channel and the supply channel and the connecting channel and the outflow channel, which facilitates the occurrence of a microorganism in the cultivation channel. Dies kann beispielsweise durch eine Pumpe ermöglicht werden, die Flüssigkeit über den Abflusskanal absaugt. This can be made possible eg by a pump which sucks liquid through the spillway.

In dem Kultivierungskanal bzw. den Kultivierungskanälen können die Mikroorganismen visuell beobachtet werden. In the cultivation of the channel or channels, culturing microorganisms can be visually observed. Dazu können beispielsweise Fluoreszenzmethoden und Mikroskopie herangezogen werden. For this example, fluorescence microscopy and methods can be used.

Als Mikroorganismen können insbesondere Bakterien, Hefen oder Mikroalgen eingesetzt werden. Microorganisms bacteria, yeast or microalgae can be used in particular.

Der in einem Kultivierungskanal eingefangene Mikroorganismus positioniert sich an dem Ende des Kultivierungskanals, an dem sich der Verbindungskanal, der als Verjüngung dient, befindet und kann sich teilen. The trapped in a culture channel microorganism is positioning itself at the end of the culture channel, on which the connecting channel, which serves as a taper, is and can share. Die abgeteilten Zellen können den Kultivierungskanal durch den Eingang, der in den Versorgungskanal oder die Ausbuchtung mündet, verlassen. The divided cells can cultivation channel, leave through the entrance, which opens into the supply channel or the bulge. Die Mutterzelle verbleibt in dem Kultivierungskanal und kann längere Zeit kultiviert und beobachtet werden. The mother cell remains in the cultivation channel and can be cultured and observed a long time.

Für die Durchführung des Verfahrens kann die im Vorrichtungsteil der Beschreibung offenbarte Vorrichtung in jeder Unterkombination ihrer Merkmale verwendet werden. For carrying out the method disclosed in the device part of the specification device can be used in any sub-combination of its features.