DE102004045054A1

DE102004045054A1 - Vorrichtung zur saugdichten Abdeckung einer Filtereinrichtung

Info

Publication number: DE102004045054A1
Application number: DE102004045054A
Authority: DE
Inventors: Kurt Harnack; Kirsten Schicke
Original assignee: Eppendorf SE
Current assignee: Eppendorf SE
Priority date: 2004-09-15
Filing date: 2004-09-15
Publication date: 2006-03-30
Also published as: EP1637227A1; US20060054546A1; US20070084777A1; EP1637227B1

Abstract

Vorrichtung zur saugdichten Abdeckung einer Filtereinrichtung, die in einem flächigen Verbund gemeinsam ausgebildete Reaktionsgefäße aufweist, die jeweils eine obere und eine untere Öffnung aufweisen, wobei die oberen Öffnungen im Wesentlichen in einer oberen Fläche der Filtereinrichtung liegen, mit einer auf der Filtereinrichtung flächig anordenbaren elastisch verformbaren Matte, wobei bei Anordnung der Matte auf der oberen Fläche der Filtereinrichtung nur in einem Teilflächenbereich der Filtereinrichtung befindliche Reaktionsgefäße saugdicht abgedeckt werden, bei der die Matte flächig auf der Unterseite einer starren Platte angeordnet ist, deren Abmessungen der oberen Fläche der Filtereinrichtung angepasst sind, und die Matte so beschaffen ist, dass bei Anordnung der Platte auf der oberen Fläche der Filtereinrichtung die Matte in dichtendem Eingriff mit jeweils oberen Wandbereichen der oberen Öffnungen und/oder die oberen Öffnungen umgebenden Bereichen der Filtereinrichtung dergestalt gelangt, dass bei an die unteren Öffnungen angelegtem Vakuum zwischen Matte und Filtereinrichtung keine Luft zwischen den Öffnungen strömen kann.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Gattungsgemäße Vorrichtungen kommen zum Einsatz bei der parallelen Aufarbeitung mehrerer flüssiger Proben mittels Vakuum-Filtration in Filtereinrichtungen, die mehrere in einem flächigen Verbund gemeinsam ausgebildete Reaktionsgefäße aufweisen. Typische Vertreter solcher Filtereinrichtungen sind z.B. Mikrotiterfilterplatten, die wie herkömmliche Mikrotiterplatten beispielsweise 96 oder 384 Reaktionsgefäße, auch als Kavitäten bezeichnet, aufweisen können. Im Gegensatz zu Mikrotiterplatten weisen die in Mikrotiterfilterplatten vorgesehenen Reaktionsgefäße eine obere und eine untere Öffnung sowie einen zwischen den Öffnungen angeordneten Filter auf.
Bei einer üblichen Aufarbeitung wird zunächst Probeflüssigkeit in die Reaktionsgefäße der Filtereinrichtung pipettiert. Die unteren Öffnungen werden dann mit Vakuum beaufschlagt und die Probeflüssigkeit durch die Filter gesogen. In der Regel ist unterhalb der Filtereinrichtung eine Auffangeinrichtung für die Flüssigkeit vorgesehen. Bei Aufarbeitungen mit Mikrotiterfilterplatten kann z.B. eine Mikrotiterplatte zum Auffangen der durchgesogenen Flüssigkeit angeordnet werden.

Üblicherweise verwendet man zur Erzeugung des Vakuums eine Vakuumkammer, in die die Filtereinrichtung dergestalt eingesetzt werden kann, daß die oberen Öffnungen im wesentlichen frei zugänglich sind, während die unteren Öffnungen mit dem in der Kammer erzeugten Vakuum beaufschlagt werden.

Probleme stellen sich immer dann ein, wenn nicht alle Reaktionsgefäße der Filtereinrichtung mit Probeflüssigkeit befüllt sind. Die ungefüllten Reaktionsgefäße können dann einen Nebenlufteffekt verursachen, der das angelegte Vakuum beeinträchtigt, d.h. der erforderliche Unterdruck wird nicht erreicht, weil die leeren Gefäße einen geringeren Strömungswiderstand haben.

Zur Vermeidung des Nebenlufteffektes ist bekannt, daß die oberen Öffnungen der nicht befüllten Reaktionsgefäße z.B. abgeklebt werden.

Alternativ beschreibt die DE 101 42 960 den Einsatz einer elastisch verformbaren Dichtmatte, die so beschaffen ist, daß sie bei flächiger Anordnung auf der Filtereinrichtung selektiv nur die nicht befüllten Reaktionsgefäße saugdicht verschließt. Dieser Effekt kommt im wesentlichen dadurch zustande, daß in den nicht befüllten Reaktionsgefäßen nach Anlegen des Vakuums zunächst eine höhere Saugwirkung herrscht als in den befüllten Reaktionsgefäßen. Aufgrund der höheren Saugwirkung wird die Matte selektiv an die oberen Öffnungen der nicht befüllten Reaktionsgefäße gesogen und versiegelt diese dann.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine weitere Vorrichtung zur selektiven Abdichtung von Teilbereichen von Filtereinrichtungen bereitzustellen, die insbesondere ein verbessertes automatisiertes Handling ermöglicht.

Gelöst wird die Aufgabe mit einer Vorrichtung, die die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 aufweist. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Wie im Stand der Technik, so weist auch die erfindungsgemäße Vorrichtung eine elastisch verformbare Matte auf.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Matte flächig auf der Unterseite einer starren Platte angeordnet ist, deren Abmessungen der oberen Fläche der Filtereinrichtung angepaßt sind. Platten mit an die obere Fläche der Filtereinrichtung angepaßten Abmessungen sind im wesentlichen alle Platten, die sich problemlos auf der Filtereinrichtung anordnen lassen. Im Hinblick auf das gewünschte automatische Handling handelt es sich vorteilhafterweise um Platten, deren Abmessungen der oberen Fläche der Filtereinrichtung entsprechen oder bei kleineren Platten bezüglich der Erstreckung in einer der Flächenachsen mit der oberen Fläche der Filtereinrichtung übereinstimmen, damit sie sich in einfacher Weise von z.B der Greifeinrichtung einer Work-Station handhaben lassen.

Die erfindungsgemäß eingesetzte, an der Platte gehaltene Matte ist so beschaffen, daß sie bei Anordnung der Platte auf der Filtereinrichtung in dichtenden Eingriff gelangt dergestalt, daß bei an die unteren Öffnungen angelegtem Vakuum zwi schen Matte und Filtereinrichtung keine Luft zwischen den oberen Öffnungen strömen kann.

Im einfachsten Fall deckt die erfindungsgemäß eingesetzte Matte zusätzlich die oberen Öffnungen der Reaktionsgefäße ab und dichtet diese dann direkt ab.

Im Hinblick auf das Kontaminationsrisiko ist vorteilhaft vorgesehen, dass die Matte eine plane Oberfläche aufweist, d. h. nicht oder nur geringfügig in die Reaktionsgefäße hineinragt. Denkbar ist aber auch, dass die Matte Vorsprünge aufweist, die sich bei Anordnung der Matte auf der Filtereinrichtung gegen die oberen Innenwandbereiche der Reaktionsgefäße dichtend anlegen.

Es versteht sich, dass in der oben beschriebenen Ausgestaltung die Größe der Matte an die Größe des gewünschten abzudeckenden Teilflächenbereiches der Filtereinrichtung angepaßt werden muss, bzw. in Bereichen, in denen keine Abdichtung gewünscht ist, würde die in der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehene Platte auf ihrer Unterseite auch keine Matte tragen, bzw diese Bereiche gemeinsam mit der Matte nicht abdecken.

Diese Ausgestaltung bietet sich insbesondere dann an, wenn die erfindungsgemäßen Vorrichtungen für unterschiedliche abzudeckende Teilflächenbereiche vorgefertigt bereitgehalten werden sollen. Vorstellbar ist z.B., daß man die unterschiedlichen Vorrichtungen in definierten Aufbewahrungsorten einer Work-Station anordnet und diese dann in Abhängigkeit von dem Befüllungszustand der abzudeckenden Filtereinrichtung vorprogrammiert automatisch von der Greifeinrichtung gewählt und prozessiert werden.

Die oben beschriebenen Ausgestaltungen eignen sich insbesondere für den Massendurchsatz.

Für andere Anwendungsfälle sieht eine weitere Ausgestaltung der Erfindung vor, daß die Vorrichtung individuell an die abzudeckenden Teilflächenbereiche der Filtereinrichtung anpaßbar ist. Bei dieser Ausgestaltung entsprechen Matte und Platte vorteilhafterweise in ihren Abmessungen der oberen Fläche der abzudeckenden Filtereinrichtung. In der Matte und in der Platte sind Durchbohrungen vorgesehen, die bei Anordnung der Platte auf der oberen Fläche der Filtereinrichtung jeweils das Durchtreten eines Luftstroms von der Oberseite der Platte durch die Matte in ein Reaktionsgefäß erlauben.

Bei dieser Ausgestaltung ist z.B. denkbar, daß die Platte eine der Anzahl der Reaktionsgefäße entsprechende Anzahl von Durchbohrungen aufweist, und die mit mit der Platte verbindbare Matten in den abzudeckenden Teilflächenbereichen der Filtereinrichtung keine Durchbohrungen aufweist. Auch hier können unterschiedliche Matten für unterschiedliche Teilflächenbereiche der Filtereinrichtungen vorgesehen werden, die jeweils dem Befüllzustand der Filtereinrichtung ausgewählt und an der Platte befestigt werden. Es versteht sich, daß in diesem Fall keine dauerhafte Verbindung zwischen Platte und Matte vorgesehen wird, sondern eine lösbare.

Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, daß sowohl Platte als auch Matte bezüglich Anzahl und Ausrichtung der Durchbohrungen mit der Anzahl und Ausrichtung der Reaktionsgefäße in der Filtereinrichtung übereinstimmen. Bei dieser Ausgestaltung ist zusätzlich eine auf der Oberseite der Platte anordenbare Folie vorgesehen, mit der sich die Durchbohrungen in der Platte saugdicht abdecken lassen. Selbstverständlich ist auch hier wiederum vorgesehen, daß aus einem Set unterschiedlich großer Folien wahlweise eine für einen bestimmten Teilflächenbereich der Filtereinrichtung geeignete Folie ausgewählt und auf der Oberseite der Platte angeordnet werden kann.

Diese Ausgestaltung ermöglicht in besonders eleganter Weise eine Anpassung der erfindungsgemäßen Vorrichtung an die Größe des abzudichtenden Flächenbereiches. Im Gegensatz zu der auf einer Unterseite der Platte vorgesehenen Matte kann die gemäß dieser Ausgestaltung eingesetzte Folie relativ dünn ausgebildet sein. Da sie auf der Oberseite der Platte angeordnet wird, ist theoretisch überhaupt keine weitere die Folie haltende Einrichtung erforderlich. Auf jeden Fall reichen Einrichtungen, die ein Verrutschen der Folie verhindern.

Es ist davon auszugehen, dass das Haupteinsatzgebiet der erfindungsgemäßen Vorrichtung die saugdichte Abdeckung von Teilflächenbereichen von Mikrotiterfilterplatten ist. Der übliche Anwendungsfall ist, daß die abgedeckten Teilflächenbereiche eine bzw. mehrere der in solchen Platten üblicherweise in Reihen nebeneinander angeordneten Reaktionsgefäßen umfassen. Denkbar ist natürlich auch eine weitere individuellere Abdeckung. Nicht auszuschließen ist, daß mehrere nicht zusammenhängende Teilflächenbereiche abgedeckt werden können.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf das Format der Mikrotiterfilterplatten beschränkt. Es sind zumindest theoretisch auch andere Filtereinrichtungen denkbar, in denen mehrere Reaktionsgefäße ausgebildet sind. Auch diese Filtereinrichtungen sollen erfaßt werden.

Der im Rahmen der Beschreibung verwendete Begriff "Platte" ist nicht limitierend. Umfaßt werden sollen damit auch z.B. deckelähnliche Einrichtungen.

Vorteilhafterweise weist die erfindungsgemäß eingesetzte Platte ein Gewicht auf, das ausreicht, die daran angeordnete Matte nach Anordnung auf der Filtereinrichtung ausreichend fest anzudrücken, damit der gewünschte Dichteffekt nach Anlegen des Vakuums eintreten kann. In wesentlichen sollte die Platte so schwe re sein, dass ein Verrutschen durch eventuelle Vibrationen der Vakuumpumpe verhindert wird. Die Platte kann z.B. aus Stahl, Aluminium oder Messing bestehen, um nur einige Beispiele zu nennen.

Denkbar ist selbstverständlich aber auch, z.B. leichtere Platten ggf. auch aus anderen Materialien einzusetzen, die von sich aus die Matte nicht fest genug andrücken, um den gewünschten Dichteffekt zu gewährleisten, und diese Platten manuell bzw. durch die in Work-Stations eingesetzte Greifeinrichtung so lange anzudrücken, bis der Dichteffekt eingetreten ist.

Die Platte kann, muß aber nicht, Einrichtungen aufweisen, die sie auf der Filtereinrichtung justieren. Insbesondere beim automatischen Handling in Work-Stations sind solche Einrichtungen nicht zwingend erforderlich.

Die erfindungsgemäß eingesetzte Matte kann z.B. aus Silikon oder Gummi bestehen. Grundsätzlich sind Mattenmaterial und Dicke der Matte so zu wählen, dass bei Anordnung der Matte auf der Filtereinrichtung und angelegtem Vakuum entweder die Öffnungen der abgedeckten Reaktionsgefäße direkt abgedichtet werden, oder aber nur ein durch eine Durchbohrung in der Matte gerichteter Luftstrom in jeweils eine Öffnung möglich ist. Optimal ist, wenn die Matte bereits nach Anlegen des Vakuums dichtend anliegt. Geeignet sind aber auch Matten, die für die Herstellung der Dichtwirkung zusätzlich zu dem angelegten Vakuum einen leichten Andruck benötigen, der z.B. durch das Gewicht der auf der Matte liegenden Platte oder aber auch manuell bzw. durch eine Greifeinrichtung einer Workstation ausgeübt werden kann. Geeignet sind alle gängigen Elastomere, wie z.B. Gummi oder Silikon, um nur zwei Beispiele zu nennen, mit insbesondere Shore-A Härten zwischen 40–60. Geeignete Dicken liegen z.B. im Bereich zwischen 0,5 mm und 1 mm. Selbstverständlich können aber auch andere Härten bzw. Dicken gewählt werden.

Im Folgenden soll die Erfindung anhand von Zeichnungen näher beschrieben werden. Dabei zeigt:
1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
2 ein weiteres Ausführungsbeispiel und
3a–c Aufsichten auf das Ausführungsbeispiel gemäß 2 jeweils angepaßt an die Abdichtung unterschiedlicher Teilbereiche.
1 zeigt eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 in auf eine Filtereinrichtung (im gezeigten Fall eine Mikrotiterfilterplatte 11), aufgesetztem Zustand.
Die Mikrotiterfilterplatte 11 weist mehrere Reaktionsgefäße 12a–f auf, von denen aus Übersichtlichkeitsgründen nur die Gefäße 12a, c und f bezeichnet sind. Die Reaktionsgefäße 12a–f weisen jeweils eine obere Öffnung 13 und eine untere Öffnung 14 auf. Weiterhin ist im Bereich der unteren Öffnung in den Reaktionsgefäßen 12a–f ein Filter 15 vorgesehen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 weist eine Platte 16 auf, die im gezeigten Fall als auf die Mikrotiterfilterplatte 11 aufsetzbarer Deckel ausgebildet ist. Die Platte 16 kann dabei eine Durchbohrung 22 aufweisen, durch die nach Anlegen eines Vakuums Luft nachströmen kann. Denkbar ist aber auch z.B. Platten zu verwenden, die nicht vollständig abgedichtet auf der Mikrotiterfilterplatte aufliegen. Auf ihrer Unterseite 17 ist an der Platte 16 eine elastisch verformbare Matte 18 angeordnet, die sich in einem Teilflächenbereich 19 der Filterplatte 11 saugdicht an Bereiche 19 anlegt, die die Öffnungen 13 der nicht befüllten Reaktionsgefäße 12a–12c umgeben und diese abdichtet.
Die mit Flüssigkeit 20 befüllten Reaktionsgefäße 12d–f werden von der Matte 18 nicht abgedeckt.
Die Mikrotiterfilterplatte 31 ist in eine nur angedeutet dargestellte Vakuumkammer 50 eingesetzt, in der zusätzlich eine unterhalb der Mikrotiterfilterplatte 11 angeordnete Mikrotiterplatte 60 zum Auffangen der filtrierten Flüssigkeit vorgesehen ist. Es wurde auf eine detaillierte Darstellung der Vakuumkammer verzichtet, da solche Kammern im Markt erhältlich und dem Fachmann geläufig sind.
Legt man nun ein Vakuum an die unteren Öffnungen 14 der Reaktionsgefäße 12a– f an, so erfolgt eine Luftströmung nur durch die Gefäße 12d–f. Auf diese Weise ließe sich der Nebenlufteffekt, der durch nicht verschlossene Reaktionsgefäßen 12a–c eintreten würde, besonders einfach vermeiden.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeigt 2. Man erkennt hier eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 30, wiederum in auf einer Mikrotiterfilterplatte 31 angeordnetem Zustand.
Die Mikrotiterfilterplatte 31 ist wiederum in die nur angedeutet dargestellte Vakuumkammer 50 eingesetzt.
Die Mikrotiterfilterplatte 31 weist Reaktionsgefäße 32a–g auf, von denen die Gefäße 32e–32g mit Flüssigkeit 40 gefüllt sind. Die Gefäße 32a–g weisen obere Öffnungen 33 und untere Öffnungen 34 auf, wobei im Bereich der unteren Öffnung 34 ein Filter 35 vorgesehen ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung 30 weist eine Matte 48 auf, die an der Unterseite einer Platte 46 angeordnet ist. In der Matte 48 und der Platte 46 sind jeweils mit den oberen Öffnungen 33 der Reaktionsgefäße 32a–g fluchtende Durchbohrungen 49 und 50 vorgesehen, die im Bereich der Reaktionsgefäße 32e–32g den Durchtritt eines Luftstroms von der Oberseite der Platte 46 in die Reaktionsgefäße ermöglichen.
Im Bereich der Reaktionsgefäße 32a–32d sind die Durchbohrungen 50 in der Platte 46 durch eine auf der Oberseite der Platte 46 angeordnete Folie 51 saugdicht abgedeckt. Der Durchtritt von Luft in diese Reaktionsgefäße ist also nicht möglich, wobei wiederum nach Anlegen eines Vakuums der unerwünschte Nebenlufteffekt in einfacher Weise vermieden werden kann. Die Folie 51 kann theoretisch ohne Befestigungsmittel auf der Platte 46 angeordnet werden. Im gezeigten Fall erkennt man einen von mehreren Dornen 52, die ein seitliches Verrutschen der Folie 51 verhindern sollen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel liegt die Matte sowohl an der Oberfläche der Filtereinrichtung in die Öffnungen umgebenden Bereichen 59 als auch an der Unterseite der Platte dichtend an.
Es versteht sich, daß die Folie 51 in besonders einfacher Weise gegen andere Folien mit anderen Abmessungen ausgetauscht werden kann. Dies ist in den 3a–c dargestellt, die jeweils eine Platte 56 mit darauf angeordneten, an Dornen 72 gehaltenen, unterschiedlichen Folien 61a–d zeigt. Im Gegensatz zu den Darstellungen in 1 und 2, die einen prinzipiellen Aufbau zeigen, weisen die in 3a–c gezeigten Platten Durchbohrungen 70 auf, die in Anzahl und Anordnung einem üblichen 96er-Mikrotiterfilterplattenformat entsprechen.
Man erkennt, dass sich bereits mit den gezeigten 4 unterschiedlich grossen Folien 61a–d eine Vielzahl unterschiedlicher Teilflächenbereiche abdecken lässt.

Claims

Vorrichtung zur saugdichten Abdeckung einer Filtereinrichtung, die in einem flächigen Verbund gemeinsam ausgebildete Reaktionsgefäße aufweist, die jeweils eine obere und eine untere Öffnung aufweisen, wobei die oberen Öffnungen im wesentlichen in einer oberen Fläche der Filtereinrichtung liegen, mit einer auf der Filtereinrichtung flächig anordenbaren elastisch verformbaren Matte, wobei bei Anordnung der Matte auf der oberen Fläche der Filtereinrichtung nur in einem Teilflächenbereich der Filtereinrichtung befindliche Reaktionsgefäße saugdicht abgedeckt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Matte (18, 48) flächig auf der Unterseite (17, 47) einer starren Platte (16, 46, 56) angeordnet ist, deren Abmessungen der oberen Fläche der Filtereinrichtung (11, 31) angepasst sind, und die Matte (18, 48) so beschaffen ist, dass bei Anordnung der Platte (16, 46, 56) auf der oberen Fläche der Filtereinrichtung (11, 31) die Matte (18, 48) in dichtenden Eingriff mit jeweils oberen Wandbereichen der oberen Öffnungen (13, 33) und/oder die oberen Öffnungen umgebenden Bereichen (19, 59) der Filtereinrichtung (11, 31) dergestalt gelangt, dass bei an die unteren Öffnungen (14, 34) angelegtem Vakuum zwischen Matte (18, 48) und Filtereinrichtung (11, 31) keine Luft zwischen den Öffnungen (13, 33) strömen kann.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte (16, 46, 56) in ihren Abmessungen der oberen Fläche der Filtereinrichtung (11, 31) entspricht.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Matte (48) in ihren Abmessungen der oberen Fläche der Filtereinrichtung (31) entspricht, wobei in der Matte (48) und der Platte (46, 56) Durchbohrungen (49, 50, 70) vorgesehen sind, die bei Anordnung der Platte (46, 56) auf der oberen Fläche der Filtereinrichtung (31) jeweils das Durchtreten eines Luftstroms von der Oberseite der Platte (46, 56) durch die Matte (48) in ein Reaktionsgefäß (32e–g) erlauben.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Anzahl und Anordnung der Durchbohrungen (49, 50) in der Matte (48) und der Platte (46) der Anzahl und Anordnung der oberen Öffnungen (33) der Reaktionsgefäße (32a–32g) in der Filtereinrichtung (31) entsprechen, wobei zusätzlich eine auf der Oberseite der Platte (46, 56) anordenbare Folie (51, 61a–d) vorgesehen ist, mit der sich die Durchbohrungen (50, 70) in der Platte (46, 56) saugdicht abdecken lassen.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Set unterschiedlicher großer Folien (61a–d) vorgesehen ist, die sich wahlweise auf der Oberseite der Platte (56) anordnen lassen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinrichtung (11, 31) eine Mikrotiterfilterplatte ist.