DE10158645C2 - Wannenförmiges Inkubationsgefäß - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung beschreibt ein wannenförmiges Inkubationsgefäß, dessen Boden eine geriffelte Oberfläche aufweist. Anwendungsbereiche sind die Molekularbiologie und Biochemie, aber auch die Biologie, Chemie und Pharma­ zie.

Wannenförmige Laborgefäße, wie zum Beispiel Kristalli­ sier-, Petri- oder auch Photoschalen sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt.

Die DE 199 23 584 A1 beschreibt einen Inkubationsbehälter mit einer eine Oberseite aufweisenden Trägerplatte, einem Deckel und einer Dichtung, wobei die Oberseite der Trä­ gerplatte, der Deckel und die Dichtung so angeordnet sind, dass sie eine geschlossene, offenbare Inkubations­ kammer zur Aufnahme von Objektträgern bilden und wobei sich innerhalb der Inkubationskammer mindestens ein Re­ servoir und mindestens zwei Trägerelemente zum beanstan­ deten Halten von Objektträgern über der Oberseite befin­ den.

In der DE 25 52 942 A1 werden Schalen beschrieben, die ak­ tive Flüssigkeiten enthalten und in Photokopiergeräten oder dergleichen verwendet werden und durch welche licht­ empfindliche Blätter, die der Lichteinwirkung ausgesetzt wurden und dann in bekannter Weise entwickelt werden müs­ sen, von einer Transportvorrichtung mit konstanter Ge­ schwindigkeit hindurchgeleitet werden.

Wiederum die DE 26 29 425 A1 beschreibt eine Waschschüssel mit einem Boden und aufrecht stehenden Seitenwänden, wel­ che sich durch einen Überlauf an einem Ende der Schüssel, weiterhin durch eine Einrichtung zur Einführung eines oder mehrerer Flüssigkeitsströme in die Schüssel, um oberhalb des Überlaufs ein Spülbecken zu schaffen und weiterhin einer Einrichtung zum Flüssigkeitsabzug aus der Waschschüssel von der stromab des Überlaufs gelegenen Seite, auszeichnet.

Die DE-PS 65 47 63 beschreibt eine rechteckige Entwick­ lungsschale mit innen seitlich verlaufender, ausgerunde­ ter Bodenrinne und innen seitlich angeordneten Vorsprün­ gen zum Festhalten der photografischen Platte, derart, dass deren Ränder sich über der Bodenrinne befinden, wo­ bei die Rinne ringsum verläuft und dass die Vorsprünge als Rippen ausgebildet sind.

Diese Schalen besitzen eine glatte Oberfläche. Eine sol­ che glatte Oberfläche hat jedoch bei vielen Anwendungen Nachteile:
So strömt eine, sich in diesen Schalen befindende Flüs­ sigkeit beim Hin- und Herschwenken der Schale weitestge­ hend laminar. Verwirbelungen treten dabei kaum oder gar nicht auf. Ein Durchmischung verschiedener Flüssigkeiten oder ein Konzentrationsausgleich innerhalb der unter­ schiedlichen Bereiche der Flüssigkeit ist daher trotz Schwenkens und Schütteln sehr zeitaufwendig. Dies gilt um so mehr, wenn man bedenkt, dass die Gefäßwand im Ver­ gleich zu dessen Standfläche sehr niedrig ist und daher nur eine geringe Schüttelamplitude gewählt werden darf, um den Inhalt des Gefäßes nicht zu verschütten.

Werden in diesen Schalen Folien, Filme, Platten oder Membranen inkubiert, gewaschen, fixiert, entwickelt oder zur Reaktion gebracht, so bleiben diese nach dem Abgießen der überstehenden Flüssigkeit aufgrund von Adhäsionskräf­ ten am Boden haften und lassen sich nur schwer entfernen. Dies kann bei empfindlichen Materialien bis zur Beschädi­ gung oder Zerstörung führen.

Weiterhin sammelt sich aufgrund von Kapillarkräften Flüs­ sigkeit zwischen der Folien-, Membran-, Platten- oder Filmoberfläche einerseits und der Gefäßoberfläche ande­ rerseits. Ein Luftzutritt an die Unterseite wird dadurch erschwert und der Versuch, das Materials direkt in dem Inkubationsgefäß zu trocknen, würde eine sehr lange Zeit beanspruchen oder bleibt sogar gänzlich ohne Erfolg.

Einfache Schalen mit unregelmäßig gestalteter Oberfläche sind jedoch ebenfalls bekannt (FR 1 200 210), ebenso Schalen mit integrierten Befestigungseinrichtungen (US 3 722 394).

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Gefäß zur Verfügung zu stellen, welches die Nachteile des Standes der Technik überwindet und dabei über Vorrichtungen zur Befestigung der Inkubationsgüter verfügt.

Diese Aufgabe wird durch ein wannenförmiges Inkubations­ gefäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst, vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteran­ sprüche.

Eine bevorzugte Ausführungsform des Inkubationsgefäßes weist mehrere Arten von Widerhaken auf.

Das Inkubationsgefäß kann außerdem einen oder mehrere Zu­ flüsse oder einen oder mehrere Abflüsse aufweisen, ferner kann es mit einer drehbar gelagerten Achse derartig ver­ bunden sein, so dass das Inkubationsgefäß in eine Wippbe­ wegung mit definiertem Hub oder in eine Schüttel- oder Schwenkbewegung versetzt werden kann. Das Inkubationsge­ fäß kann über eine Luftzuführung und/oder Heizeinrichtung zum Verdunsten des Lösemittels verfügen, welche in Form eines oder mehrere Ventilatoren, Heizplatten oder Heiß­ luftgebläse vorliegen können.

Der Boden des wannenförmigen Inkubationsgefäßes weist ei­ ne geriffelte Oberfläche auf.

Dies hat den Vorteil, dass eine in diesem Gefäß hin und her fließende Flüssigkeit an der Gefäßgrenzfläche stark verwirbelt wird und sich dadurch viel leichter durchmi­ schen kann. Die zwischen der Gefäß- und der Folien-, Film-, Membran- oder Plattenoberfläche wirkendenden Adhä­ sionskräfte sind auf grund der geringeren Kontaktfläche vermindert. Die Beschädigungsgefahr kann dadurch erheb­ lich verringert werden. Am wichtigsten ist jedoch die Aufhebung des Kapillareffektes. Die zwischen den sich ge­ genüberliegenden Oberflächen befindliche Flüssigkeit kann durch die tieferliegenden Abschnitte der Gefäßoberfläche leichter ablaufen. Dies führt letztlich zu deutlich ver­ kürzten Trocknungszeiten.

In einem solchen wannenförmigen Inkubationsgefäß ist ein effektives Waschen, Spülen, zur Reaktion bringen, Inku­ bieren, Behandeln, Fixieren, Entwickeln und anschließen­ des schnelles Trocknen verschiedenster planarer, sowohl poröser, als auch nichtporöser Polymeroberflächen, wie zum Beispiel Membranen, Filmen, Folien, Platten, Gele o­ der Pasten möglich.

Die geriffelte Oberfläche des wannenförmigen Inkubations­ gefäßes besteht aus geometrisch verschiedenen geformten Ausprägungen. Diese Ausprägungen können zum Beispiel an­ nähernd die Form von Kugeln, Halbkugeln, Zylindern, Halb­ zylindern, Würfeln, Quadern, Kegeln, Pyramiden Ziegeln, Wellen oder Kombinationen oder Teilstücken der vorgenann­ ten Formen und/oder regel- oder unregelmäßige Erhebungen haben. Wellenförmige Ausprägungen sind aber ebenso mög­ lich, wie teilweise unterbrochene Schlangenlinien. Dabei kann die Höhe der Riffelung von Oberfläche und Muster va­ riieren.

Auch die Anordnung der Ausprägungen kann in verschiedenen Mustern erfolgen. Denkbar ist beispielsweise eine Aus­ richtung der Ausprägungen in senkrecht zueinander verlau­ fenden Reihen und Spalten. Vier, von sich hiernach am nächsten stehende Ausprägungen bilden dann die Ecken ei­ nes Quadrates. Ebenfalls möglich ist es, die Reihen der Ausprägungen gegeneinander so zu versetzen, dass die nun­ mehr drei am nächsten stehenden Ausprägungen die Eckpunk­ te eines mehr oder weniger gleichseitigen Dreiecks bil­ den. Die hier aufgezählten Beispiele haben nur Aufzäh­ lungscharakter und sind keineswegs abschließend gemeint.

Das wannenförmige Inkubationsgefäß ist mit einer Befesti­ gungseinrichtung versehen. Diese Befestigungseinrichtung dient zum Einspannen der vorwiegend zu inkubierenden Po­ lymerflächen. Sie ist mit dem Inkubationsgefäß fest ver­ bunden. Das Einspannen des Inkubationsgutes erfolgt dann über bewegliche Befestigungshaken.

Das so konstruierte Inkubationsgefäß kann in handelsübli­ che Spot-, Plot- oder Pipettierautomaten integriert wer­ den. Ebenso lässt es sich als Aufsatz von handelsüblichen Schüttel- und Schwenktischen einsetzen.

Das wannenförmige Inkubationsgefäß wird an Ausführungs­ beispielen näher erläutert. In den zugehörigen Figuren zeigen:

Fig. 1 den Pipettierroboter mit hervorgehobenen Wannenbo­ den (Detail A),

Fig. 2 die gesamte Roboterstation,

Fig. 3 die Waschwanne in dreidimensionaler Darstellung,

Fig. 4 den Spannmechanismus für die Membrane,

Fig. 4A eine weitere Ausführungsform des Spannmechanis­ mus,

Fig. 5 Ausgestaltungen des Bodens der Waschwanne gemäß Fig. 1, Detail A und Fig. 4 und

Fig. 6 die Waschwanne mit eingespannter Membrane.

Unter Bezug auf die Fig. 1 bis 3 ist der Pipetierrobo­ ter 1 ist mit einem Dilutor 2 und mit Aufbewahrungsgefä­ ßen 3 für zu spottende Reagenzien versehen. Die Waschwan­ ne 4 mit dem Wannenboden 40 wird von den Seitenwänden 16 begrenzt und besitzt wahlweise vier Zuläufe 5 für Löse­ mittel oder Reagenzien, die über das Ablaufsystem 6 über die Ablaufventile 8 und die in der Waschwanne 4 befindli­ chen zwei Ablauflöcher 17, 17' in die Abfallflaschen 14; 15 abführbar sind. Die Pumpen 7 fördern die Lösemittel oder Reagenzien aus den Lösemittelflaschen 9, 10, 12 und 13 in die Wanne 4. Die Spülflasche 11 dient allein zum Spülen der Nadel des Pipettierroboters 1. Auf dem Wannen­ boden 40 befinden sich nach Fig. 1, Detail A noppenförmi­ ge Ausstülpungen 41.

Der Wannenboden 40 weist gemäß Fig. 4 außerdem fixierte Widerhaken 18 auf, die über die Zugfedern 21 mit den be­ weglichen Befestigungshaken 19 der Membran 20 verbunden sind.

In einer weiteren Ausführungsform der Spannvorrichtung gemäß Fig. 4A können auch zwei Membranen 20, 20' in der Wanne angeordnet sein. Dabei sind die beiden Membranen untereinander mittels der Zugfedern 21 mit den entspre­ chenden beweglichen Befestigungshaken verbunden. Die je­ weils andere Seite der Membran ist an den fixierten Wi­ derhaken 18 festgelegt. Diese Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass die Treffergenauigkeit der Nadel auf die einzelnen Spots erhöht ist, da die Kontraktion und Expansion der Membran so reduziert ist. Dies führt ferner zu einer besseren Treffgenauigkeit, zu bessern Spülerge­ bissen und die Bildung von Luftblasen wird vermindert.

Durch Kippen der Waschwanne 40 über eine Querachse werden Strömungskanäle 42 (Fig. 5a-c) eingestellt, die ein Vermischen der in die Wanne eingebrachten Reagen­ zien/Lösemittel bewirken. Durch Schrägstellen der Wanne wird ein Abfluss der Reaktions- und Spülmittel in Rich­ tung der Ablauflöcher 17, 17' bewirkt. Der anschließende Trocknungsvorgang der Membran mittels strömender Luft wird durch die Erhebungen in der Wanne durch Bildung von Luftkanälen gefördert.

Unter Bezug auf Fig. 1 bis 3 und Fig. 5d-f erfolgt das Kippen der Waschwanne 40 des Pipettierroboters 1 über ei­ ne ihrer Orthogonalen. Es stellen sich senkrecht zur Längsachse gerichtete Strömungskanäle 42' ein, wobei der zweckdienliche Abfluss der Reaktions- und Spülmittel be­ vorzugt entweder in das Ablaufloch 17 oder in das Ablauf­ loch 17' oder in beide gleichzeitig erfolgt.

In der Fig. 5g-p sind weitere Ausgestaltungen des Wan­ nenbodens in der Aufsicht dargestellt. Die jeweiligen zugrunde liegenden geometrischen Körper sind kugelförmig (Fig. 5g), halbkugelförmig (Fig. 5h), zylindrisch (Fig. 5i), kegelförmig (Fig. 5j), würfelförmig (Fig. 5k), qua­ derförmig (Fig. 5l), pyramidenförmig (Fig. 5m), ziegelar­ tig (Fig. 5n) oder wellenförmig (Fig. 5p).

In der Fig. 6 ist die Wirkungsweise der Waschwanne mit einer eingespannten Membrane dargestellt. Die in die Wan­ ne 4 mittels der beweglichen Befestigungshaken 19 über die Zugfeder 21 und der fixierten Widerhaken 18 festge­ legte Membran wird mittels der Kräfte 50 und 51 gespannt (Fig. 6a). Nach dem Aufgeben der Wasch-, Fixier- oder In­ kubierflüssigkeit 22 dehnt sich die Membrane 20 in Rich­ tung 52 aus, wobei die Zugkraft 53 der Feder 21 die Memb­ rane weiterhin spannt (Fig. 6b). Beim Verdampfen des Lö­ semittels 23 zieht sich die Membran 54 zusammen, wobei diese Kraft von der Feder kompensiert wird 55 (Fig. 6c). Dadurch ist sicher gestellt, dass die Membrane in jedem Betriebszustand gespannt ist. Dies führt zu reproduzier­ baren Ergebnissen in Bezug auf die Orte der gespotteten Chemikalien.

Claims (5)

1. Wannenförmiges Inkubationsgefäß (4), in dem der Wan­ nenboden (40) eine geriffelte Oberfläche aufweist, die aus geometrisch verschiedenen geformten und un­ terschiedlich angeordneten Ausprägungen besteht, wo­ bei die Ausprägungen annähernd die Form von Kugeln, Halbkugeln, Zylindern, Halbzylindern, Würfeln, Qua­ dern, Kegeln, Pyramiden, Ziegeln, Wellen oder Kombi­ nationen oder Teilstücken der vorgenannten Formen und/oder regel- oder unregelmäßige Erhebungen besit­ zen, wobei in das Inkubationsgefäß eine Befestigungs­ einrichtung (18, 19, 21) zum Einspannen membran-, film-, folien-, platten-, gel- oder pastenförmiger Inkubationsgüter (20) integriert ist, wobei die Be­ festigungseinrichtung fixierte Widerhaken (18) auf­ weist, die über Zugfedern (21) mit beweglichen Befes­ tigungshaken (19) der Inkubationsgüter verbunden sind, wobei die beweglichen Befestigungshaken (19) mit dem Inkubationsgut (20) verbunden werden.

2. Wannenförmiges Inkubationsgefäß nach Anspruch 1, wo­ bei die Befestigungseinrichtung fixierte Widerhaken (18) aufweist, die direkt mit dem Inkubationsgut (20) verbunden werden.

3. Wannenförmiges Inkubationsgefäß nach Anspruch 1 oder 2, welches einen oder mehrere Zuflüsse oder einen oder mehrere Abflüsse (17, 17') aufweist.

4. Wannenförmiges Inkubationsgefäß nach einem der An­ sprüche 1 bis 3, welches mit einer drehbar gelagerten Achse derartig verbunden ist, dass das Inkubationsge­ fäß (4) in eine Wippbewegung mit definiertem Hub oder in eine Schüttel- oder Schwenkbewegung versetzt wer­ den kann.

5. Wannenförmiges Inkubationsgefäß nach einem der An­ sprüche 1 bis 4, welches über eine Luftzuführung und/oder Heizeinrichtung zum Verdunsten des Lösemit­ tels verfügt, welche in Form eines oder mehrerer Ven­ tilatoren, Heizplatten oder Heißluftgebläse vorliegen können.