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Die Erfindung betrifft einen Probenhalter zur Montage auf einem Goniometerkopf, im automatisierten Probenwechsel, wie er roboterunterstützt erfolgt.
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Die Struktur vieler Proteine konnte erst mittels der Kristall-Röntgenstrukturanalyse aufgeklärt werden. Im Gegensatz zu kleinen organischen oder anorganischen Molekülen wie Zucker oder Salzen, die meist einfacher auskristallisieren, bilden die oft sehr großen Protein-Moleküle nur unter ganz bestimmten Bedingungen Kristalle, die in langen Versuchsreihen ermittelt werden müssen.
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Die Kristallisation beginnt im Allgemeinen mit einer Proteinlösung in relativ hoher Proteinkonzentration von 2 bis 50 mg/ml. Dieser Lösung werden Reagenzien zugesetzt, die die Proteinkonzentration langsam erhöhen und somit zu einer spontanen Kristallisation führen sollen. Sind die Bedingungen optimal, bilden sich Nukleationskeime, von denen aus das Wachstum des Proteinkristalls fortschreiten kann. In der Praxis sieht es so aus, dass in einem ersten Screening, beispielsweise in einer sogenannten 96-Well Mikrotiterplatte, eine Reihe von Bedingungen getestet werden, wobei die Bedingungen in den einzelnen Kavitäten (Wells), die als Kristallisationsgefäße dienen, leicht variiert werden. Bedingungen in denen Kristallisationskeime gebildet wurden, werden anschließend systematisch optimiert. Ein für die Röntgenstrukturanalyse brauchbarer Kristall sollte in mindestens zwei Raumdimensionen 0,1 bis 0,2 mm groß sein.
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Es gibt zwei grundsätzlich verschiedene Methoden zur Kristallisation von größeren Biomolekülen mittels Dampfdiffusion, die „sitting-drop“- und die „hanging-drop“-Methode. Bei der hanging-drop-Methode werden wenige (ein bis zwei) Mikroliter der Protein-Lösung mit einem gleichen oder auch variierenden Volumen einer Reservoir-Lösung gemischt, die das Präzipitationsmittel enthält. Ein Tropfen dieser Mischung wird auf einen Glasträger gegeben, der das Reservoir bedeckt und luftdicht verschließt. Da die Lösung im Reservoir eine höhere Konzentration des Präzipitationsmittels enthält als der Tropfen, tritt im Laufe der Zeit Wasser von dem Tropfen in das Reservoir über und sowohl die Proteinkonzentration als auch die Konzentration des Präzipitationsmittels im Tropfen erhöht sich sukzessive.
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Eine alternative Methode ist eine bei der man Stofftransport mittels Diffusion über eine Phasengrenze ausnutzt: Proteinlösung und Fällungsmittellösung werden in einer Kapillare über eine gemeinsame Phasengrenze miteinander in Kontakt gebracht. Das Fällungsmittel mit seiner viel kleineren Teilchengröße diffundiert dabei durch die Grenzfläche in die Proteinlösung. Eine weitere Methode ist das Batch-Verfahren. Hier muss sich die Lösung bereits im Nukleationsbereich befinden. Probe und Fällungsmittelgemisch werden unter einer isolierenden Ölschicht miteinander zu einem Tropfen vermischt. Dieser Vorgang bedarf einer mikroskopischen Observation um Kristallisationskeime zu identifizieren, die sich über Wochen und Monate erstrecken kann. Diese Vorgehensweise ist heute weitgehend automatisiert und so genannte Screening Kits mit einer großen Anzahl verschiedener Präzipitationsmittel sind kommerziell erhältlich.
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Für die Kristallstrukturaufklärung benötigt man Einkristalle. Viel häufiger jedoch als diese entstehen entweder ein amorpher Niederschlag (Präzipitat) oder auch Kristalle, die nicht für eine derartige Untersuchung geeignet sind. Entscheidende Parameter wie z.B. pH-Wert, „salting in“, „salting out“, lonenstärke, organische Lösungsmittel (Dielektrizitätskonstante) und die Temperatur werden bei den Kristallisationsansätzen variiert.
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Neben der Züchtung von Proteineinkristallen ist auch deren Probenpräparation im Vergleich zu anorganischen Kristallen aufwändiger. Die meist sehr fragilen Proteinkristalle zerfallen leicht unter mechanischem Druck aber auch bei Änderung äußerer Parameter, wie z.B. pH-Wert, Temperatur, relativer umgebender Feuchtigkeit. Zur Präparation werden die Kristalle manuell, also im Wesentlichen mechanisch oder durch Spülen vereinzelt und, beispielsweise mit einer Schlaufe, einem sogenannten Loop, auf einem Probenhalter zur Montage auf einem Goniometerkopf präpariert. Da die Aufnahme von Röntgendiffraktionsbildern am Einkristall üblicherweise bei Temperaturen um 100 Kelvin stattfindet, bedarf es gegebenenfalls eines weiteren Manipulationsschrittes. Der auf den Loop montierte Proteinkristall, circa 50% aus Wasser bestehend, muss vor der Montage auf das Goniometer und der Exposition mit Röntgenstrahlung bei 100 Kevin mit einem Frostschutzmittel behandelt werden.
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Das Problem besteht demnach im Wesentlich darin, dass Kristalle bei der Probenpräparation zerstört oder beschädigt werden und somit nicht mehr einer Röntgenstrukturanalyse zur Verfügung stehen. Diesem Problem zu begegnen sucht die
WO 2007/089 658 A2 . Darin ist offenbart, einen flexiblen Probenträger in Form einer möglichst dünnen Folie bereitzustellen, auf dem die Kristalle bereits wachsen und somit nicht aus der Mutterlösung entnommen werden müssen.
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In der
DE 10 2017 129 761 B3 wird ein Probenhalter für die Montage auf einem Goniometerkopf offenbart, der zugleich auch als Abdeckung von Kavitäten zur Kristallzucht wie z.B. Wells in Mikrotiterplatten dient und an dem die Kristalle direkt auf einer Folie aufwachsen. Dieser Probenhalter eignet sich ausschließlich für die manuelle Anordnung desselben auf einem Goniometerkopf.
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Eine Vorrichtung zur Erfassung von Röntgendaten zur Strukturanalyse ist in der
US 2016 / 0 019 994 A1 offenbart. Erfindungswesentlich ist eine magnetische Basis eines Probenhalters, welche mit Probenroboter-Montagesystemen kompatibel ist. An der Basis ist ein Gitterelement angebracht, dass mindestens ein verschließbares Probenfenster umfasst, das durch ein für Röntgenlicht transparentes Material abgedeckt ist und eine Kontrollmarke umfasst, die zur automatisierten Positionierung von Röntgenfluiden dient.
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Ein Probenhalter und eine Methode zur Probenpräparation sind in der
WO 2004/ 094 993 A2 offenbart. Der Probenhalter umfasst eine Folie, die durch eine Krümmung stabilisiert ist und sich zu einem Ende verjüngt, d.h. eine hohle Spitze bildet. In dem Verfahren wird mit der hohlen Spitze ein zu untersuchender Kristall aus einer Mutterlösung geschöpft. Zusätzlich sind in der Folie Öffnungen angebracht, die zur Absaugung der Mutterlösung dienen und gleichzeitig als Markierungen für die automatisierte Positionierung.
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In der
DE 78 33 123 U1 ist ein Probenhalter offenbart, der eine um zwei Achsen drehbare Einspannvorrichtung für Einkristallscheiben umfasst, die zudem auch in einer Richtung translatierbar ist. Die Einspannvorrichtung ist über einen Schaft in eine Basis einzufügen.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Probenhalter bereitzustellen, der sowohl als Abdeckung von Kavitäten bei der Kristallzucht geeignet ist, als auch direkt zur automatischen (z.B. robotergestützten) Handhabung bei der Umsetzung auf einen Goniometerkopf sowie bei weiteren Verfahrensschritten in der Kristallstrukturaufklärung.
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Diese Aufgabe wird durch einen Probenhalter mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst. Somit betrifft ein Aspekt der Erfindung einen Probenhalter zur Montage auf einem Goniometerkopf. Der erfindungsgemäße Probenhalter weist ein äußeres umlaufendes Randelement sowie ein von dem äußeren Randelement beabstandetes inneres umlaufendes Randelement auf. Die beiden Randelemente sind durch zumindest eine Strebe miteinander verbunden. Ferner weist der Probenhalter eine, das äußere Randelement überspannende Deckfolie auf sowie eine das innere Randelement überspannende Probenfolie. Dabei sind die beiden Folien voneinander beabstandet.
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Der erfindungsgemäße Probenhalter hat den Vorteil, dass er neben der Funktion als Probenhalter bei einer röntgenographischen Messung gleichzeitig als Untergrund zum Anzüchten von Kristallen, insbesondere Proteinkristallen, verwendbar ist. Hierbei dient das äußere Randelement als Halterung wenn der Probenhalter auf einem Kristallisationsgefäß, beispielsweise einem Gläschen einem Becher oder einer Kavität, derart angeordnet wird, dass er eine offene Seite des Gefäßes verschließt. Der Probenhalter dient demgemäß als Deckel für das Kristallisationsgefäß, wobei das äußere Randelement auf dem Rand des Gefäßes aufliegt oder diesen umschließt und die Deckfolie die Öffnung des Gefäßes nach außen hin abgrenzt. Das innere Randelement ist auf der, dem Innenraum des Gefäßes zugewandten Seite der Deckfolie angeordnet. Wird im Kristallisationsgefäß eine Mutterlösung zur Kristallzüchtung eingebracht und der Probenhalter erfindungsgemäß als Deckel auf dem Kristallisationsgefäß angeordnet, ist die Probenfolie der Mutterlösung derart zugewandt, dass sich auf der Oberfläche der Probenfolie, im Sinne der „hanging-drop“-Methode, Kristalle bilden. Die entstandenen Kristalle haften auf der Oberfläche, sodass der Probenhalter vom Kristallisationsgefäß entfernt werden und sofort auf einem Goniometerkopf, horizontal oder vertikal angeordnet, montiert werden kann. Der Kristall auf der Folie ist vorteilhafter Weise sofort, d.h. insbesondere ohne weitere Probenpräparation, einer Röntgenmessung zugänglich. Somit bleiben die Kristalle stabil, da sie nicht mechanisch bearbeitet, also weder vereinzelt noch auf einem Probenhalter fixiert, werden müssen. Damit ermöglicht der erfindungsgemäße Probenhalter eine in-situ Analyse der Kristalle ohne weitere manipulative Eingriffe.
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Der Probenhalter weist zusätzlich eine Halterung bzw. eine Handhabung auf, die an dem inneren Randelement befestigt ist und sich über das äußere Randelement hinaus erstreckt. Diese Halterung dient insbesondere als Griff, ist daher vorzugsweise längserstreckt, und ermöglicht eine leichtere und schonendere Entfernung des Probenhalters nach einer erfolgreichen Kristallisation von dem Kristallisationsgefäß, sowie eine komfortable Montage des Probenhalters auf dem Goniometerkopf. In besonders bevorzugter Ausgestaltung eines Goniometerkopfes kann die Halterung auch der Montage des Probenhalters am Goniometerkopf selbst dienen, hierzu ist der Halter formschlüssig gestaltet.
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Der erfindungsgemäße Probenhalter hat weiterhin den Vorteil, direkt zur automatisierten Handhabung in der Kristallstrukturanalyse nutzbar zu sein. Hierfür sind Sollbruchstellen an den Übergängen des äußeren Randelements zu dem Halter und der mindestens einen Strebe am Übergang zu dem inneren Randelement integriert. Das äußere Randelement kann dabei auch lediglich an einem Übergang an den Halter befestigt sein und dort mit einer Sollbruchstelle versehen sein. Die Sollbruchstellen dienen dazu, das äußere Randelement des Probenhalters abzustreifen, in dem der Probenhalter z.B. durch eine in der Form angepasste Öffnung oder durch Rückhalteelemente geführt wird, die gerade einen kleineren Durchmesser als das äußere Randelement aufweisen und der zugleich größer ist als der des inneren Randelements. Die Durchführung des Probenhalters geschieht dabei senkrecht zu den Ebenen der Randelemente und in rückwärtiger Richtung auf die Deckfolie, so dass das äußere Randelement in dieser Richtung abstreifbar ist, ohne mit dem inneren Randelement zu kollidieren. Das Absteifen erfolgt durch das Brechen der Sollbruchstellen durch den, durch die Durchführung auf das äußere Randelement entstehenden Druck, wobei die Anordnung der Sollbruchstellen das Abrechen des äußeren Randelements bewirkt. Dieser Schritt, der den Probenhalter in seiner äußeren Begrenzung auf eine Größe reduziert, die für die weitere Kristallstrukturanalyse geeignet bzw. optimiert ist, ist nunmehr auch automatisiert durchführbar. Der Probenhalter erfüllt nun zum einen die Funktion, als Deckel und Kristallaufwachsfläche für Kristallisationsgefäße in der Kristallzucht zu dienen und gleichzeitig ohne manuelle weitere Manipulation einer automatisierten Handhabung zuführbar zu sein. Die Dimensionen und die Ausformung des äußeren Randelements sind zudem in vorteilhafter Weise an jegliches Kristallisationsgefäß anpassbar und die Dimensionen und die Ausformung des inneren Randelements an Vorgaben in der Kristallstrukturbestimmung. Des Weiteren vorteilhaft ist, dass durch die Entfernung des äußeren Randelements Verschattungen und Streustrahlungen in der Kristallstrukturbestimmung minimiert werden.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung ist in dem äußere Randelement mindestens eine weitere Sollbruchstelle integriert, die den Vorgang des Abstreifens des äußeren Randelements begünstigt.
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Als Sollbruchstelle im Sinne des Erfindungsgegenstandes eignet sich jegliche Variation in der Ausführung der Elemente bzw. der Strebe an einer örtlich begrenzten Stelle, die dazu geeignet ist, bei gerichtetem Druck senkrecht zu der Ebene, die durch die Randelemente aufgespannt wird, an diesen Stellen eine geringere Strukturintegrität als in dem Rest des Probenhalters zu gewährleisten.
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In weiter bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen dass die Form des äußeren Randelements der Art einer äußeren Form eines Deckels einer Kavität einer Mikrotitrierplatte nach ANSI-Standard entspricht, so dass der Probenhalter als ein Deckel auf einer solchen Kavität anbringbar ist. Insbesondere verschließt der Deckel in dieser Ausgestaltung die Kavität luftdicht. Dabei schließt das Randelement den Innenraum der Kavität, beispielsweise in Form eines Pfropfens mit Lamellen, und/oder zumindest einen Teil des äußeren Rands der Öffnung der Kavität formschlüssig ab. Letztere Ausgestaltung kann beispielsweise über eine Ausnehmung im äußeren Rand realisiert werden, die einem Negativ des korrespondierenden Teils der Öffnung bildet. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt in der universellen Anwendbarkeit des erfindungsgemäßen Probenhalters. So ist der erfindungsgemäße Probenhalter in dieser Ausgestaltung auf allen üblichen Kristallzüchtungsgefäßen zur Proteinkristallzüchtung verwendbar. Besonders bevorzugt ist die Form des Probenhalters an die Form der Kavitäten eines sogenannten 24-Well Formats angepasst, insbesondere an ein solches in dem die Kavitäten einen Durchmesser von 22 mm aufweisen und insbesondere auch kleinere Durchmesser von z.B. 18 mm oder 15 mm.
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Mit Vorteil weist jedes der Randelemente eine Höhe auf die den Abstand zweier Grundflächen definiert, wobei die Deckfolie und die Probenfolie einander gegenüberliegender Grundflächen des jeweiligen Randelements entsprechen. Mit anderen Worten, liegen die beiden Randelemente in einer Ebene zueinander, so entspricht der Abstand der einander zugewandten Oberflächen der beiden Folien bevorzugt der Höhe der Randelemente bzw. der Höhe des höheren Randelements. In dieser Ausgestaltung ist zum einen sichergestellt dass die Probenfolie auf einer Seite des inneren Randelementes angeordnet ist, die während der Kristallzüchtung der Mutterlösung zugewandt ist. Zum anderen ist bei der Verwendung eines Plateauförmigen Goniometerkopfes, bei dem der Probenhalter horizontal, also derart montiert wird, dass eine Grundfläche des äußeren Randelements auf dem Goniometerkopf aufliegt, sichergestellt das die Probenfolie respektive der auf der Probenfolie angeordnete Kristall bei der Montage auf dem Goniometerkopf den höchsten Punkt bildet. Abschattungen werden so auf ein Mindestmaß reduziert sind. Der Probenhalter kann dabei insbesondere auch mittels einer integrierten Halterung in einer magnetischen Basis montiert werden, welche wiederrum für die Montage auf dem Goniometer dient.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Deckfolie eine Transparenz für sichtbares Licht von mindestens 85 %, insbesondere von mindestens 90 % bei der bevorzugt von mindestens 95 %, aufweist und luft- und dampfundurchlässig ist. Mit anderen Worten entspricht die Güteklasse der Deckfolie der sogenannten „high clarity“-Güteklasse. Dies verbessert die Eignung des Probenhalters bei der Verwendung als Deckel während der Kristallzüchtung, da der Fortschritt des Kristallwachstums durch die Deckfolie hindurch beobachtet werden kann. Ferner stellt die Undurchlässigkeit für Luft und Dampf sicher, dass die Konzentration der Mutterlösung lediglich in Abhängigkeit vom Fortschritt des Kristallwachstums beeinflusst wird, hingegen nicht durch entweichendes Lösungsmittel. Eine Streuung für sichtbares Licht ist insbesondere <5 % und vorzugsweise weist die Folie eine Dicke von nicht mehr als 70 µm insbesondere nicht mehr als 40 µm auf.
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Weiter bevorzugt ist die Deckfolie mit dem äußeren Randelement lösbar verbunden und weist insbesondere eine Lasche auf, die sich über den Rand des äußeren Randelements hinaus erstreckt. Die lösbare Verbindung ermöglicht, dass die Deckfolie vor der Montage des Probenhalters auf einem Goniometerkopf leicht entfernt werden kann, sodass möglichst keine Erschütterungen zu einer Schädigung des zu messenden Kristalls führen kann. Die Lasche verstärkt diesen Vorteil, da die Folie über die Lasche leicht greifbar ist und leicht entfernt werden kann. Das Prinzip kann mit dem Entfernen eines handelsüblichen Joghurtdeckels verglichen werden. Somit ist es besonders bevorzugt, wenn die Deckfolie auf dem Randelement geklebt oder geschweißt, insbesondere wenn die Deckfolie eine sogenannte Heißsiegelfolie ist.
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Mit besonderem Vorteil weist die Probenfolie eine Perforation auf. Diese besteht vorzugsweise aus in Form, Größe und/oder Lage regelmäßigen oder unregelmäßigen Löchern. Die Perforation ermöglicht ein Passieren von Lösungen oder Lösungsmittel insbesondere von Mutterlösung durch die Probenfolie. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass Mutterlösung oder überschüssiges Lösungsmittel hinter den Kristallen, also auf der von den Kristallen abgewandten Oberfläche der Probenfolie abgesaugt werden kann und somit Flüssigkeit vom Kristall berührungslos entfernt werden kann. Alternativ bietet sich die Möglichkeit auf der kristallabgewandten Seite eine Flüssigkeit aufzubringen, die dann durch die Probenfolie hindurch diffundieren kann und wieder entfernbar ist. Dies kann beispielsweise beim sogenannten Liganden-Soaking vorteilhaft sein. Zusätzlich dient die Perforation als Unregelmäßigkeit auf der Oberfläche an der sich leicht Kristallisationskeime anordnen die wiederum ein Kristallwachstum auslösen. Die Perforation ist beispielsweise durch Laser, Stempel, Nadeln oder aber durch andere Methoden eingebracht. Vorliegend ist unter in Form, Größe und Lage unregelmäßig zu verstehen, dass die Löcher auf der Oberfläche der Probenfolie nur bereichsweise einen Flüssigkeitstransport zulassen, sich also beispielsweise Perforationsinseln ausbilden. Dies ist eine mögliche Ausfertigung, jedoch voll perforierte Folien sind ebenfalls bevorzugt.
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Für die Verwendung des Probenhalters bei einer röntgendiffraktometrischen Datensammlung ist es von Vorteil wenn die Probenfolie für Röntgenstrahlung möglichst transparent ist. Eine optische Transparenz also insbesondere eine Lichtstreuung von höchstens 5 %, eine Abbe Zahl von mindestens 50 und oder eine optische Anisotropie von nicht mehr als 0,02 % aufweist ist bevorzugt. Geeignete Materialien sind daher insbesondere Polyimide, wie das mit Markennamen bezeichnete Kapton® (Du Pont), oder aber Cycloolefin-Copolymere (COC).
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Alternativ oder zusätzlich weist der Probenhalter Zentrierstifte auf welche auf zumindest einem der Randelemente angeordnet sind und zur einfacheren Vororientierung und Fixierung der Folien beidseitig des Halters im Herstellungsprozess dienen. Dadurch ist die Ausschussware so gering wie möglich gehalten. Die Zentrierstifte haben funktional für die Messung und die Handhabung des Probenhalters keine Relevanz, sondern stellen eine reine Herstellungsoptimierung dar, indem sie als Montagehilfen eine exakte Positionierung der Deckfolie und Probenfolie beim Aufkleben auf den Probenhalter gewährleisten, so dass die Folien die Innen- und Außenbereiche des Probenhalters sauber abschließen. Durch entsprechend eingebrachte Löcher in den jeweiligen Folien, ist ein Verrutschen der Folien beim Kleben oder beim Umgang mit dem Halter ausgeschlossen.
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Weiterhin weist der Halter in einer bevorzugten Ausfertigung auf dem äußeren Ring angeordnete Positionierungshilfen auf, die ein sicheres, schnelles und vor allem korrektes Verschließen der entsprechenden Kristallisationskavität sicherstellen.
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Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
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Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
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Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Probenhalters in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in Aufsicht auf die Seite der Deckfolie,
- 2 eine schematische Darstellung des Probenhalters in der bevorzugten Ausführungsform in Aufsicht auf die Seite der Probenfolie,
- 3 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Probenhalters in der bevorzugten Ausführungsform in schräger Aufsicht auf die Seite der Probenfolie, mit aufgebrachter Deck- und Probenfolie,
- 4 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Probenhalters in der bevorzugten Ausführungsform in Aufsicht auf die Seite der Deckfolie, nach dem Abstreifen des äußeren Randelements.
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1 zeigt einen erfindungsgemäßen Probenhalter 1 in Aufsicht auf die Seite, auf der eine Deckfolie 6 auf das äußere Randelement 2 aufzubringen ist. Die Deckfolie ist in der Darstellung nicht vorhanden. In der gezeigten Ausführungsform weist der Probenhalter 1 eine Halterung 5 auf die an dem inneren Randelement 3 angeordnet ist und sich bis über das äußere Randelement 2 nach außen erstreckt. Das innere Randelement 3 und das äußere Randelement 3 sind über Streben 4 verbunden, welche den Probenhalter stabilisieren. An den Übergängen der Streben 4 zum inneren Randelement 3 und den Übergängen des äußeren Randelements 2 zur Halterung 5 sind Sollbruchstellen S integriert. Die Sollbruchstellen S sind hier als Verjüngung ausgeführt.
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2 zeigt einen erfindungsgemäßen Probenhalter 1 der in 1 gezeigten Ausführungsform in Aufsicht auf die Seite, auf der die Probenfolie 7 auf das innere Randelement aufzubringen ist. In dieser Ansicht, sind die am äußeren Randelement 2 vorgesehenen Anschläge 8, in Form von seitlichen Erhöhungen, sichtbar. Diese Erhöhungen sind in einem inneren und einem äußeren Umfang des äußeren Randelements 3 angeordnet und erstrecken sich auf der der Probenfolie 7 zugewandten Seite über die Höhe des äußeren Randelements 2. Die Anschläge 8 dienen der formschlüssigen Fixierung des Probenhalters bei der Verwendung als Deckel eines Kristallisationsgefäßes (nicht gezeigt). Zusätzlich sind Fixierstifte 9 auf dem inneren Randelement 3 angeordnet, die bei der Anordnung einer Probenfolie 7 behilflich sind.
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Das Gerüst aus innerem Randelement 2, äußerem Randelement 3, Streben 4 und Halterung 5 ist vorzugsweise aus einem thermoplastische Kunststoff gefertigt, welcher zumindest in einem Temperaturbereich von -180 °C bis 160 °C temperaturstabil ist. Das Gerüst ist beispielsweise mittels eines 3-D Druckers (Temperatur bis 60 Grad) oder aber mittels Spritzguss herstellbar (deutlich höhere Temperatur möglich).
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In der 3 ist eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Probenhalters in der bevorzugten Ausführungsform in schräger Aufsicht auf die Seite der Probenfolie gezeigt, mit aufgebrachter Deckfolie 6 und Probenfolie 7. Auf dem inneren Randelement 3 ist eine Probenfolie 7 derart angeordnet, dass sie eine in der gezeigten Ausführungsform kreisförmige Grundfläche des inneren Randelements 3 überspannt. Die Probenfolie kann Perforationen aufweisen (nicht gezeigt).
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Die Probenfolie 7 ist aus einem für Röntgenstrahlung möglichst transparenten Material gefertigt. Das Material der Probenfolie 7 sollte biologisch inert, röntgentransparent und möglichst dünn sein, also insbesondere eine Dicke von 40 µm nicht überschreiten, dickere Ausführungen sind jedoch nicht ausgeschlossen. Besonders geeignet sind Materialien die eine Lichtstreuung von weniger als 5 % sowie eine Transmission für sichtbares Licht von mindestens 90 % aufweisen. Besonders gute Ergebnisse konnten mit Polyimiden, wie Kapton®, sowie mit Cycloolefin Copolymeren erzielt werden.
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Der erfindungsgemäße Probenhalter 1 kann mittels dem Halter 5 auf vertikalen oder aber horizontalen Goniometerköpfen angeordnet werden. Die Entfernung des äußeren Randelements 2 mitsamt der Deckfolie 6 kann entweder vor der Montage oder danach erfolgen.
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In 4 ist der erfindungsgemäße Probenhalter gezeigt, nachdem das äußere Randelement 2 durch Brechen der Sollbruchstellen S abgestreift wurde. Zurück bleiben lediglich die Halterung 5 und das innere Randelement 3. Dieses ist optimiert in der Dimension und Form zur Anordnung in einer Vorrichtung zur Kristallstrukturaufklärung. Üblicherweise bewegen sich die Dimensionen im Rahmen von 18 mm x 5 mm x 2,5 mm.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Probenhalter
- 2
- äußeres Randelement
- 3
- inneres Randelement
- 4
- Strebe
- 5
- Halterung
- 6
- Deckfolie
- 6a
- Lasche
- 7
- Probenfolie
- 8
- Anschläge
- 9
- Fixierstifte
- S
- Sollbruchstelle
