DE10203940A1 - Vorrichtung und Verfahren zur modularen Kryospeicherung - Google Patents

Abstract

Es wird ein Probenträger (10), insbesondere für die Kryokonservierung biologischer Proben, beschrieben, der ein Basisteil (20) und mindestens ein Substratteil (30) aufweist, das lösbar am Basisteil (20) befestigt ist und jeweils mindestens ein Probenreservoir (34) und mindestens ein Verbindungselement (32, 33) aufweist, wobei das Basisteil (20) eine Trägerplatte (21) umfasst und mit einer Vielzahl von Verankerungselementen (22, 23) derart ausgestattet ist, das ein oder mehrere Substratteile (30) am Basisteil an vorbestimmten Positionen durch Zusammenfügen von Verankerungs- und Verbindungselementen angeordnet werden können.

Description

• Die Erfindung betrifft Vorrichtungen zur modularen Kryospeicherung, insbesondere Probenträger für eine Vielzahl von Kryoproben, und Verfahren zur Kryokonservierung unter Verwendung derartiger Vorrichtungen.
• Es ist allgemein bekannt, biologische Proben zur Lagerung (Speicherung) und/oder zur Bearbeitung in einen gefrorenen Zustand zu überführen (Kryokonservierung). Für makroskopische Proben, wie z. B. Blut oder Gewebe, sind zahlreiche Techniken zur Probenlagerung bei tiefen Temperaturen entwickelt worden. In der modernen Medizin, Gentechnik und Biologie besteht die Tendenz, zunehmend kleine Proben einer Kryokonservierung zu unterziehen. Es werden bspw. kleine Suspensionsvolumina (ml oder darunter) mit suspendierten Zellen oder Zellgruppen eingefroren. Aus EP 804 073 ist die geordnete Ablage von Suspensionstropfen auf Kryosubstraten bekannt.
• Ein wichtiger Vorteil der Tieftemperaturlagerung (Kryokonservierung) mikroskopisch kleiner Proben besteht in der Möglichkeit einer hohen Lagerungsdichte. Damit kann nicht nur Platz gespart werden. Es ist auch möglich, eine Vielzahl verschiedener Proben unter identischen Bedingungen zu lagern. Allerdings kann bei der Kryokonservierung ein Identifizierungsproblem auftreten. Es besteht bspw. ein Bedarf, einzelne Proben fehlerfrei zu identifizieren, um Mess- oder Präparationsdaten zuordnen zu können. Es wurden für die Kryokonservierung Probenträger (Kryosubstrate) entwickelt, auf denen Probenreservoire mit einer vorbestimmten geometrischen Anordnung gebildet sind. Von jedem Probenreservoir kann eine Kryoprobe aufgenommen werden. Die Identifizierung der Probe ist bspw. aus der geometrischen Position des Probenreservoirs möglich.
• Typischerweise ist ein Kryosubstrat zur Array-artigen Aufnahme einer Vielzahl von Proben ausgelegt, um eine hohe Lagerungsdichte zu erzielen. Zur Identifizierung und/oder Datenspeicherung kann ein Kryosubstrat mit einer Datenspeichereinrichtung ausgestattet sein. Bei vielen Anwendungen erfolgt die Kryokonservierung derart, dass die auf dem Kryosubstrat verfügbaren Probenreservoire mit Proben belegt und die zugehörigen Daten gespeichert werden. Anschließend erfolgt die Überführung des Kryosubstrats in den tiefgekühlten Zustand, z. B. durch Einführung in ein flüssiges oder gasförmiges Kühlmedium.
• Es gibt jedoch in der Praxis Kryokonservierungsprozeduren, bei denen diese Technik nachteilig ist. Falls bspw. nur wenige Proben konserviert werden sollen, mit denen nicht alle Probenreservoire des Kryosubstrats befüllbar wären, so kann das Kryosubstrat nur mit begrenzter Effektivität benutzt werden. Ein nachträgliches Beschicken eines unvollständig belegten Kryosubstrats würde dessen Überführung in Raumtemperaturbedingungen erfordern. Eine definierte Einstellung der Lagerungsbedingungen der einzelnen Proben könnte nicht sichergestellt werden. Eine unvollständige Belegung von Kryosubstraten würde auch zu einer verminderten Effektivität von Kryoanlagen führen, in denen eine Vielzahl von Kryosubstraten gelagert werden. Die Effektivität bisher entwickelter Beschickungs- und Einfrierprozeduren und die Nutzung der hohen Lagerungsdichte ist bisher auf die vollständig belegten Kryosubstrate beschränkt.
• Ein weiterer Nachteil herkömmlicher Kryosubstrate betrifft den Schutz der Probe im kryokonservierten Zustand. Einerseits sollte ein Verdunstungs- und Sublimationsschutz gegeben sein. Des Weiteren sind die Proben vor Verunreinigungen, wie z. B. Fremdstoffkontaminationen oder Fremdorganismen zu schützen. In der Regel soll die Probe nicht mit dem Kühlmedium in direktem Kontakt stehen. Herkömmliche Kryosubstrate sind nur beschränkt geeignet, diese Anforderungen zu erfüllen. Zum Schutz von Proben müssen häufig zusätzliche Maßnahmen, wie z. B. die Belegung von Proben mit Schutzschichten vorgesehen sein.
• Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen verbesserten Probenträger, insbesondere für die Kryokonservierung bereitzustellen, mit dem Nachteile der herkömmlichen Kryosubstrate überwunden werden und der einen erweiterten Anwendungsbereich besitzt. Der erfindungsgemäße Probenträger soll insbesondere eine hohe Flexibilität bei der Probenbeschickung besitzen. Die Aufgabe der Erfindung ist es auch, verbesserte Verfahren zur Kryokonservierung bereitzustellen, die eine effektive Nutzung von Kryosubstraten und Kryoanlagen selbst bei geringen Probenzahlen ermöglichen und mit herkömmlichen Beschickungs- und Einfrierstrategien kompatibel sind.
• Diese Aufgaben werden mit einem Probenträger und einem Kryokonservierungsverfahren mit den Merkmalen gemäß den Patentansprüchen 1 und 17 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
• Erfindungsgemäß besteht der Probenträger aus mindestens zwei Komponenten, nämlich einem Basisteil und mindestens einem Substratteil. Das mindestens eine Substratteil erfüllt wie herkömmliche Kryosubstrate die Funktion einer Probenaufnahme. Es ist mit mindestens einem Probenreservoir und mindestens einem Verbindungselement ausgestattet. Das Basisteil stellt einen plattenförmigen Träger für das mindestens eine Substratteil dar und ist mit einer Vielzahl von Verankerungselementen ausgestattet. Jeweils ein Verankerungselement und ein Verbindungselement der Basis- und Substratteile können lösbar miteinander verbunden werden. Ein oder mehrere Substratteile können am Basisteil an vorbestimmten Positionen durch Zusammenfügen von Verankerungs- und Verbindungselementen angeordnet werden. Der erfindungsgemäße Probenträger besitzt den Vorteil eines modularen Aufbaus. Je nach Aufgabenstellung und/oder Zahl der vorliegenden Proben kann ein Substratteil mit geeigneter Größe beschickt und auf dem Basisteil angebracht werden. In Abhängigkeit von der Zahl und Anordnung unbesetzter Verankerungselemente können zur Kryospeicherung weitere Substratteile auf dem Basisteil befestigt werden. Dies kann zeitgleich mit der Erstbeschickung oder zeitlich getrennt während verschiedener Phasen einer Kryokonservierung erfolgen. Wegen der modularen Anbringung von einem oder mehreren Substratteilen am Basisteil wird die Verwendung des erfindungsgemäßen Probenträgers hier als modulare Kryokonservierung bezeichnet.
• Im Unterschied zur nachträglichen Beschickung herkömmlicher Kryosubstrate können beim erfindungsgemäßen modularen Aufbau verschiedene Substratteile zu verschiedenen Zeitpunkten und/oder unter verschiedenen Bedingungen beschickt, in den gefrorenen Zustand überführt und am Basisteil verankert werden. Die bereits konservierten Proben bleiben unbeeinflusst. Die Kapazitäten des Probenträgers und der Kryoanlage können effektiver genutzt werden, als dies mit herkömmlichen Kryosubstraten der Fall war.
• Der erfindungsgemäße Probenträger stellt vorteilhafterweise ein autonomes Verbundbauteil dar, dass mit herkömmlichen Kryokonservierungstechniken kompatibel ist. Der Probenträger ist bspw. wie ein herkömmliches Kryosubstrat in einer Kryoanlage manipulierbar.
• Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht in der Einführung einer Modularität bei der Probenablage. Bei herkömmlichen Kryosubstraten war gegebenenfalls eine Modularität vorgesehen, die auf die Anordnung der Kryosubstrate in einer Kryoanlage beschränkt war. Damit war aber nicht die Flexibilität und Effektivität der Probenbeschickung erreichbar, die mit erfindungsgemäßen Probenträgern erstmalig ermöglicht wird. Der modulare Aufbau von Probenträgern, die typische Dimensionen im mm- bis cm-Bereich besitzen, eröffnet eine neue Dimension bei der Gestaltung von Substratchips. Modulare Komponenten können charakteristische Dimensionen im Bereich von 1 bis 500 µm, insbesondere 10 bis 100 µm, besitzen. Die Erfinder konnten zeigen, dass überraschenderweise kleinste Probenträgermodule reproduzierbar und kostengünstig hergestellt werden können und ihre Funktion selbst unter Kryokonservierungsbedingungen erhalten.
• Gemäß bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung werden die Verankerungselemente durch Vertiefungen oder durch Vorsprünge am Basisteil gebildet, an die die Verbindungselemente von Substratteilen aufsteckbar, aufschiebbar oder einsetzbar sind. Die Verankerungs- und Verbindungselemente besitzen Formen, die relativ zueinander komplementär sind. Ihre Innen- oder Außenformen sind vorzugsweise formschlüssig gestaltet. Durch die Aufsteckbarkeit oder Aufschiebbarkeit der Elemente wird die Verwendbarkeit des erfindungsgemäßen Probenträgers vorteilhafterweise vereinfacht. Substratteile können automatisiert auch unter Kryobedingungen mit einfachen mechanischen Werkzeugen am Basisteil befestigt oder von diesem gelöst werden.
• Werden die Verankerungs- und Verbindungselemente durch Kombinationen aus Führungsnuten und Führungsschienen gebildet, so ergibt sich ein Vorteil für das gegenseitige Zusammenfügen der Elemente. Beispielsweise kann ein Substratteil durch einen eindimensionalen Schubvorgang am Basisteil befestigt werden. Vorteilhafterweise können die Verankerungs- und Verbindungselemente alternativ durch Kombinationen aus Buchsen und Steckelementen gebildet werden. Mit dieser Gestaltung besteht eine erhöhte Flexibilität bei der Verwendung verschieden geformter Substratteile und/oder der Ausnutzung der freien Oberfläche des Basisteils.
• Das Basisteil umfasst eine Trägerplatte, an der die Verankerungselemente angeordnet sind. Die Trägerplatte ist vorzugsweise eben, was für eine raumsparende Anordnung einer Vielzahl von Probenträgern von Vorteil ist. Die Verankerungselemente sind je nach Aufbau des Probenträgers auf der ebenen Oberfläche der Trägerplatte und/oder an deren lateralem Rand vorgesehen. Verankerungselemente auf der Oberfläche der Trägerplatte besitzen den Vorteil, dass mit dem Basisteil eine definierte Grundfläche bereitgestellt wird, auf der ein oder mehrere Substratteile angeordnet werden können. Die Anordnung von Verankerungselementen am Rand der Trägerplatte ermöglicht hingegen einen Steckaufbau mit einer hohen Gestaltungsflexibilität. Basis- und Substratteile können an ihren Rändern mit zueinander komplimentären Verankerungs- und Verbindungselementen zweidimensional zu flächigen Verbunden und/oder dreidimensional zu Stapeln zusammengesetzt werden.
• Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Basisteil selbst mit mindestens einem Probenreservoir ausgestattet. Dies ermöglicht, dass Kryoproben auch auf dem Basisteil abgelegt werden. Vorzugsweise sind in diesem Fall die Verankerungselemente am Rand der Trägerplatte des Basisteils und das Probenreservoir auf der Oberfläche der Trägerplatte und ggf. der Verankerungselemente angeordnet. Vorteilhafterweise können bei dieser Gestaltung die Basis- und Substratteile eine identische Bauform besitzen.
• Vorteile ergeben sich ferner, wenn das Substratteil so gestaltet ist, dass seine Außenform das Verbindungselement bildet. Beispielsweise umfasst das Substratteil eine kapillar- oder rohrförmige Probenkammer. Die äußere Form der Kammerwand stellt ein Steckelement dar, das mit buchsenförmigen Verankerungselementen in einer Trägerplatte zur Bildung des modularen Probenträgeraufbaus zusammenwirkt.
• Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Basisteil und/oder das mindestens eine Substratteil mit mindestens einer Datenspeichereinrichtung ausgestattet. Vorteilhafterweise können parallel zur Anbringung von Substratteilen auf dem Basisteil zugehörige Probendaten in der Datenspeichereinrichtung abgelegt werden.
• Gemäß einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Probenträger mit einer Abdeckeinrichtung ausgestattet, mit der Probenreservoire am mindestens einen Substratteil verschlossen werden. Mit der Abdeckeinrichtung wird die Kontaminationsgefahr ausgeschlossen. Die Abdeckeinrichtung ist bspw. eine Abdeckplatte, die am Basisteil angebracht ist, oder eine Abdeckfolie, die jeweils auf einem Substratteil angebracht ist. Die Ausstattung des Basisteils mit einer Abdeckplatte besitzt den Vorteil, dass das Basisteil mit der Form einer Kassette gebildet werden kann. Die Anbringung von Substratteilen erfolgt durch eine Kassettenöffnung, deren Fläche erheblich kleiner als die von den Probenreservoiren eingenommene Fläche ist und die einfach mit einer zusätzlichen Dichtung verschlossen werden kann. Die Verwendung der Abdeckfolie besitzt den Vorteil einer hohen Flexibilität, da die Abdeckeinrichtung an die jeweils verwendeten Substratteile angepasst werden kann.
• Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung betreffen die Formgebung des Substratteils, das insbesondere mit einem Griff ausgestattet sein und/oder Sollbruchstellen aufweisen kann, wodurch die Handhabbarkeit des Substratteils verbessert wird. Vorteilhafterweise können die Probenreservoire eine vorbestimmte geometrische Anordnung besitzen, z. B. eine gerade Reihe oder eine Matrix bilden, um bei der Kryokonservierung an eine gegebene Technik der Probenbeschickung oder verfügbare Formate von Mikro- oder Nanotiterplatten angepasst zu sein.
• Ein Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Kryokonservierung insbesondere von biologischen Proben, bei dem ein erfindungsgemäßer Probenträger verwendet wird. Die Beschickung des Probenträgers erfolgt derart, dass zunächst Probenreservoire auf einem oder mehreren Substratteilen mit Proben belegt werden. Die Substratteile werden auf dem Basisteil lösbar fixiert, und der Verbund aus Basis- und Substratteilen wird in den kryokonservierten Zustand überführt. Zur weiteren Beschickung des Probenträgers wird ein passendes Substratteil mit Proben belegt, tiefgefroren und am Basisteil angebracht.
• Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der beigefügten Zeichnungen ersichtlich. Es zeigen:
• Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Probenträgers in perspektivischer Schnittansicht,
• Fig. 2 eine Darstellung des Probenträgers gemäß Fig. 1 mit einem teilweise herausgezogenen Substratteil,
• Fig. 3 Einzelheiten des bei einem Probenträger gemäß Fig. 1 vorgesehenen Substratteils,
• Fig. 4 eine Illustration von Sollbruchstellen an einem erfindungsgemäß verwendeten Substratteil,
• Fig. 5 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Probenträgers,
• Fig. 6 eine schematische Schnitt-Teilansicht des Probenträgers gemäß Fig. 5,
• Fig. 7 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Probenträgers mit identisch aufgebauten Basis- und Substratteilen, und
• Fig. 8 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Probenträgers mit kapillarförmigen Substratteilen.
• Die Fig. 1 und 2 illustrieren eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Probenträgers 10 im zusammengesetzten und im teilweise auseinandergenommenen Zustand. Der Probenträger 10 umfasst ein Basisteil 20 und mindestens ein Substratteil 30 (jeweils in angeschnittener Form illustriert). Der Probenträger 10 umfasst ferner eine Abdeckeinrichtung 40, mit der das Substratteil 30 abgedichtet verschlossen ist.
• Das Basisteil 20 besteht aus einer ebenen Trägerplatte 21, die auf einer Oberfläche 24 mit Führungsschienen 22 und/oder Führungsnuten 23 ausgestattet ist. Die Führungsschienen und -nuten bilden Verankerungselemente für komplementär geformte Verbindungselemente, die am balken- oder plattenförmigen Substratteil 30 angebracht sind (siehe Fig. 3). Die Trägerplatte 21 ist ferner mit einer Datenspeichereinrichtung 25 ausgestattet. Die Datenspeichereinrichtung 25 kann (wie dargestellt) in den Körper der Trägerplatte 21 integriert sein. Alternativ kann die Datenspeichereinrichtung auf der zu den Verankerungselementen 22, 23 entgegengesetzten Oberfläche der Trägerplatte 21 angebracht sein. Als Datenspeichereinrichtung kann jeder verfügbare elektronische, magnetische oder optische Datenspeicher (z. B. ein EEPROM oder ein FLASH-Speicher) verwendet werden. Einzelheiten von elektrischen Anschlüssen der Datenspeichereinrichtung 25 sind in den Fig. 1 und 2 aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt.
• Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann das Basisteil 20 durch den Körper eines an sich bekannten Halbleiterchips gebildet werden, dessen Verkapselung als Trägerplatte verwendet wird.
• Das Substratteil 30 umfasst eine Substratplatte 31. Auf der Unterseite der Substratplatte sind Verbindungselemente in Form von Substratschienen 32 und/oder Substratnuten 33 vorgesehen (siehe Fig. 3). Auf der Oberseite der Substratplatte 31 ist mindestens ein Probenreservoir, vorzugsweise jedoch eine Vielzahl von Probenreservoiren 34 vorgesehen. Jedes Probenreservoir 34 ist eine in der Substratplatte 31 gebildete Vertiefung zur Aufnahme jeweils einer Kryoprobe. Eine Kryoprobe ist allgemein eine flüssige Probe, insbesondere mit einem biologischen Material, z. B. Zellen, Zellgruppen oder Gewebe. Ein Probenreservoir besitzt ein Aufnahmevolumen, das je nach Aufgabenstellung des Probenträgers und dem verfügbaren Probenvolumen im Bereich von 5 pl bis 5 ml liegt. Es sind vorzugsweise eine Vielzahl von Probenreservoiren 34 vorgesehen, die in geraden Reihen und Spalten matrixartig angeordnet sind (siehe Fig. 2).
• An einer Kante der Substratplatte 31 ist ein- oder beidseitig ein Rastvorsprung 35 vorgesehen, der mit einer entsprechenden Ausnehmung 26 am Rand der Trägerplatte 21 und/oder der Abdeckplatte 41 (siehe unten) zusammenwirkt. An der gleichen Kante der Substratplatte 31 ist ein Griffelement 36 angeordnet. Das Griffelement 36 dient dem manuellen oder werkzeugbetätigten Einsetzen oder Trennen des Subtratteils 30 vom Basisteil 20. Es ist bspw. ein stegförmiger Griff oder eine geeignete gebildete Rasteinrichtung als Griffelement 36 vorgesehen. Zwischen dem Griffelement 36 und dem Rastvorsprung 35 ist eine Dichtung 37 vorgesehen.
• Die Abdeckeinrichtung 40 wird beim Probenträger 10 durch eine Abdeckplatte 41 und eine Kappe 42 gebildet. Die Abdeckplatte 41 ist ein abgewinkeltes Bauteil, das an einer Kante der Trägerplatte 21 angebracht ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Probenträgers sind die Träger- und Abdeckplatten 21, 41 einstückig, bspw. als Spritzgussteil aus Kunststoff gebildet. Das Basisteil 20 und die Abdeckeinrichtung 40 bilden eine Kassette mit Quaderform, die lediglich an einer Schmalseite eine Zugriffsöffnung 11 besitzt (siehe Fig. 2). Durch die Zugriffsöffnung 11 können Substratteile 30 auf dem Basisteil 20 eingesetzt oder von diesem getrennt werden. Die Kappe 42 bildet einen abdichtenden Umschlag, mit dem der Probenträger 10 auf der Seite der Zugriffsöffnung 11 verschlossen ist. Die Kappe 42 besteht bspw. aus einem elastisch verformbaren Kunststoffteil mit U-förmigem Querschnittsprofil, an dessen inneren Oberflächen zwei Stege 43 verlaufen. Die Stege 43 können mit entsprechenden Nuten 44 auf der Oberfläche der Abdeckplatte 41 eine rastende Verbindung eingehen. Zwischen dem Griffelement 36 und der Innenseite der Kappe 42 ist eine weitere Dichtung 45 vorgesehen. Die Dichtungen 37, 45 bestehen aus elastisch deformierbaren Streifen, z. B. Gummibändern.
• Vorteilhafterweise bildet der Probenträger gemäß den Fig. 1 und 2 einen vollständig geschlossenen Aufbau, in dem die Proben 50 mehrfach gegen äußere Einflüsse, insbesondere ein Kühlmedium oder Verunreinigungen geschützt sind. Das Basisteil 20 bildet mit der Abdeckeinrichtung 40 einen Einschub, in den ein oder mehrere Substratteile einsetzbar sind. Je nach Bedarf können bei abgenommener Kappe 42 durch die Zugrifföffnung 11 Substratteile eingeschoben oder herausgezogen werden. Ein besonderer Vorteil des Probenträgers 10 besteht darin, dass alle Komponenten als Spritzgussteile aus tieftemperaturresistentem Material, z. B. Polyurethan oder Polyethylen hergestellt werden können. Die Substratteile 30 sind getrennt handhabbar.
• Fig. 3 illustriert weitere Einzelheiten eines Substratteils 30. Im oberen Teil und im unteren Bild A von Fig. 3 ist ein Substratteil 30 mit einer einzelnen Reihe von Probenreservoiren 34 illustriert. Auf der Unterseite der Substratplatte 31, die hier balkenförmig gebildet ist, befindet sich die Substratschiene 32. Die Substratschiene 32 besitzt ein Querschnittsprofil, das komplementär zum Profil einer entsprechenden Führungsnut 23 am Basisteil 20 ist. Eine bevorzugte Schienenform ist durch die illustrierte Schwalbenschwanzführung gegeben. Die Teilbilder B und C von Fig. 3 zeigen weitere Substratteile mit zwei oder drei Reihen von Probenreservoiren in Schnittansicht. Bei diesen sind zwei oder drei Substratschienen 32 angebracht. Zwischen den Substratschienen ist eine Substratnut 33 gebildet, die entsprechend mit Führungsschienen 22 am Basisteil 20 zusammenwirken kann.
• Auf der Oberseite der Substratplatte 31 kann, wie in Fig. 3 dargestellt ist, als Abdeckeinrichtung eine Abdeckfolie 45 vorgesehen sein, die für eine zusätzliche Abdichtung der Proben in den Probenreservoiren 34 sorgt. Die Abdeckfolie besteht bspw. aus einem biokompatiblen und kryostabilen, ggf. selbsthaftenden Kunststoffmaterial, z. B. PE.
• Der Probenträger 10 gemäß den Fig. 1 und 2 kann wie folgt modifiziert werden. In einer vereinfachten Variante kann das Basisteil 20 ohne Datenspeichereinrichtung gebildet sein. Des Weiteren kann eine Datenspeichereinrichtung an dem Substratteil vorgesehen sein. Auf die Abdeckfolie 45 kann ggf. verzichtet werden, falls durch die Abdeckplatte 41 und die Kappe 42 eine ausreichende Dichtung erzielt wird. Anstelle einer Datenspeichereinrichtung kann ein Identifikationssystem, z. B. in Form eines Strichcodes oder einer Ordnungsnummer vorgesehen sein.
• Die Kassettenform des Probenträgers 10 kann für einen zweiseitigen Einschub eingerichtet sein, in dem bspw. ein Aufbau gemäß Fig. 1 doppelt nebeneinander mit seitlichen Zugriffsöffnungen gebildet wird. Es können ferner Basisteile mit mehreren, übereinanderliegenden Einschüben gebildet sein.
• Die Flexibilität der Anwendung erfindungsgemäßer Probenträger wird erhöht, falls die Substratteile mit Sollbruchstellen ausgestattet sind, wie dies beispielhaft in Fig. 4 illustriert ist. An der Substratplatte 31 und der Substratschiene 32 sind an vorbestimmten Positionen Sollbruchstellen 38 vorgesehen, die sich wie dargestellt in Längs- und/oder Querrichtung des Substratteils 30 erstrecken können. Vorteilhafterweise ermöglicht diese Gestaltung eine teilweise Entnahme von Proben aus einem Probenträger, ohne dass die Lagerungsbedingungen der übrigen Proben gestört werden.
• Die Sollbruchstellen 38, die parallel zur Ausrichtung der Substratschienen 32 vorgesehen sind, verlaufen vorzugsweise in der Mitte zwischen zwei Führungsschienen 32. Damit wird vorteilhafterweise die Funktionsfähigkeit einzelner Stücke von Substratteilen als eigenständige Substratteile ermöglicht.
• Eine alternative Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Probenträgers 60 ist in den Fig. 5 und 6 ausschnittsweise illustriert. Der Probenträger 60 besteht aus einem Basisteil 20 mit einer Trägerplatte 21 und einer Datenspeichereinrichtung 25 und einem oder mehreren Substratteilen 30. Als Verankerungselemente sind auf der ebenen Oberfläche 24 der Trägerplatte 21 Buchsen 27 vorgesehen. Als komplementäre Verbindungselemente besitzen die Substratteile 30 Steckelemente 39. Die Buchsen 27 sind mit einem bestimmten geometrischen Raster, z. B. in geraden Reihen und Spalten angeordnet. Die Steckelemente 39 besitzen die gleiche geometrische Ausrichtung.
• Der besondere Vorteil des Probenträgers 60 gemäß Fig. 5 besteht in der hohen Variabilität der verwendbaren Substratteile 30. Es können Substratteile mit nur einem Probenreservoir und nur einem Steckelement bis hin zu Substratteilen verwendet werden, die die gesamte Trägerplatte 21 bedecken. Es können insbesondere Substratteile mit einer reihen- oder matrixförmigen Anordnung der Probenreservoire 34 verwendet werden.
• In Fig. 6 ist in vergrößerter Schnittansicht das Zusammenwirken der Verankerungs- und Verbindungselemente 27, 39 illustriert. Die Buchsen 27 und Steckelemente 39 können jeweils eine gerade Kreiszylinderform oder (wie dargestellt) einen profilierten Querschnitt besitzen. Die illustrierte Variante, bei der die Steckelemente 39 einen verdickten Kopf besitzen, der wie ein Druckknopf in die Buchse 37 gesteckt wird, besitzt den Vorteil einer erhöhten Stabilität.
• In Fig. 6 ist auch die Anbringung einer Abdeckfolie 45 zum Schutz der Proben in den Probenreservoiren 34 gezeigt.
• Erfindungsgemäß kann ein Probenträger mit Verankerungs- und Verbindungselementen ausgestattet sein, die teilweise das Schienenprinzip gemäß Fig. 1 und teilweise das Steckprinzip gemäß Fig. 5 realisieren. Damit wird die Flexibilität der Anwendung weiter erhöht.
• Fig. 7 illustriert schematisch eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Probenträgers 70, bei dem die Basis- und Substratteile 20, 30 identische Strukturen besitzen. Das Basisteil 20 umfasst eine Trägerplatte 21, auf deren planarer Oberfläche eine Vielzahl von Probenreservoiren 28 angeordnet sind. Am Rand der Trägerplatte 21 sind Verankerungselemente 29 vorgesehen, die zueinander komplementär geformt sind und mit identisch gebildeten Verbindungselementen an den Substratteilen 30 zusammenwirken. Diese Gestaltung besitzt den besonderen Vorteil, dass aus den Basis- und Substratteilen Verbunde mit einer Vielzahl von Modulen zwei- oder dreidimensional angeordnet werden können. Zur dreidimensionalen Stapelbildung können auf den Trägerplatten zusätzliche Abstandshalter vorgesehen sein, die entsprechend als Verankerungs- und Verbindungselemente wirken.
• Abweichend von der Illustration können Verankerungs- und Verbindungselemente an allen Rändern der modularen Basis- und Substrateile vorgesehen sein. Die Verankerungs- und Verbindungselemente können entsprechend dem in Fig. 6 illustrierten Prinzip mit Verdickungen an den Enden der jeweiligen Vorsprünge ausgestattet sein, um dem Verbund eine bessere mechanische Fixierung zu geben.
• Vorteilhafterweise können in einem flächigen Verbund einzelne Teile entnommen werden, ohne dass der übrige Verbund aufgelöst wird, wie dies ausschnittsweise schematisch in Fig. 7 gezeigt ist. Fig. 7 zeigt ferner, dass für eine erhöhte Ausnutzung der Beladungskapazität Probenreservoire auch auf den Verankerungs- und Verbindungselementen vorgesehen sein können. Die Gestaltung gemäß Fig. 7 kann mit Vorteil mit einem Kassettenaufbau gemäß den Fig. 1 und 2 kombiniert werden. Des weiteren können Substratteile mit seitlichen Verbindungselementen gemäß Fig. 7 mit einem Basisteil kombiniert werden, das keine Probenreservoire aufweist. Die Teile können Datenspeicher enthalten.
• Fig. 8 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Probenträgers 80, bei dem die Trägerplatte 21 des Basisteils 20 lateral mit Buchsen 27 ausgestattet ist. Die Substratteile 30 umfassen jeweils ein unten geschlossenes, kapillarförmiges Probenreservoir 34. Das Probenreservoir 34 bildet selbst ein Verbindungselement, das hier als Steckelement in eine Buchse 27 der Trägerplatte 21 einsetzbar ist. Das in Fig. 8 illustrierte Prinzip kann alternativ auf flächige Anordnungen kapillarförmiger Substratteile erweitert werden.
• Die in der vorstehenden Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in verschiedenen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.

Claims (20)

1. Probenträger (10, 60, 70, 80), insbesondere für die Kryokonservierung biologischer Proben, der ein Basisteil (20) und mindestens ein Substratteil (30) aufweist, das lösbar am Basisteil (20) befestigt ist und jeweils mindestens ein Probenreservoir (34) und mindestens ein Verbindungselement (32, 33, 39, 29) aufweist, wobei das Basisteil (20) eine Trägerplatte (21) umfasst und mit einer Vielzahl von Verankerungselementen (22, 23, 27, 29) derart ausgestattet ist, das ein oder mehrere Substratteile (30) am Basisteil an vorbestimmten Positionen durch Zusammenfügen von Verankerungs- und Verbindungselementen angeordnet werden können.

2. Probenträger gemäß Anspruch 1, bei dem die Verankerungselemente (22, 23, 27, 29) Vertiefungen oder Vorsprünge der Trägerplatte (21) sind, auf die die Verbindungselemente (32, 33, 39) aufsteckbar oder aufschiebbar sind.

3. Probenträger gemäß Anspruch 2, bei dem die Verankerungselemente durch Führungsschienen (32) und/oder Führungsnuten (33) gebildet werden, auf die das mindestens eine Substratteil (30) aufschiebbar ist.

4. Probenträger gemäß Anspruch 2, bei dem die Verankerungselemente Buchsen (27) und/oder Steckelemente und die Verbindungselemente entsprechend Steckelemente (39) und/oder Buchsen umfassen und das Basisteil (20) und gebildet werden, auf die das mindestens eine Substratteil (30) zusammensteckbar oder zusammensetzbar sind.

5. Probenträger gemäß Anspruch 4, bei dem die Trägerplatte (21) als Verankerungselemente Buchsen (27) aufweist und jedes Substratteil (30) durch ein kapillarförmiges Probenreservoir (34) gebildet wird, dessen Außenwand zumindest teilweise das Steckelement (39) bildet, das in eine Buchse (27) der Trägerplatte (21) einsetzbar ist.

6. Probenträger gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Trägerplatte (21) des Basisteils (20) mit mindestens einem Probenreservoir (28) ausgestattet ist und die Verankerungselemente (29) am Rand der Trägerplatte (21) angeordnet sind.

7. Probenträger gemäß Anspruch 6, bei dem die Basis- und Substratteile (20, 30) den gleichen Aufbau besitzen.

8. Probenträger gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Basis- und Substratteile (20, 30) zweidimensional zu einem ebenen Verbund oder dreidimensional zu einem Stapel zusammenfügbar sind.

9. Probenträger gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Basisteil (20) und/oder das mindestens eine Substratteil (30) mit mindestens einer Datenspeichereinrichtung (25) verbunden ist.

10. Probenträger gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, der mit einer Abdeckeinrichtung (40) ausgestattet ist, mit der die Probenreservoire (34) abdichtend verschlossen werden können.

11. Probenträger gemäß Anspruch 10, bei dem die Abdeckeinrichtung (40) eine Abdeckplatte (41) und eine Kappe (42) umfasst, wobei die Trägerplatte (21) und die Abdeckplatte (41) eine Kassette mit mindestens einer seitlichen Zugriffsöffnung (11) bilden, die mit der Kappe (42) verschließbar ist.

12. Probenträger gemäß Anspruch 10 oder 11, bei dem die Abdeckeinrichtung (40) eine Abdeckfolie (45) aufweist, mit der die Probenreservoire (34) verschließbar sind.

13. Probenträger gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Substratteil (30) mit einem Griffelement (36) ausgestattet ist.

14. Probenträger gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Substratteil (30) durch mehrere Sektionen gebildet wird, die über Sollbruchstellen (38) miteinander verbunden sind.

15. Probenträger gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Verankerungselemente (22, 23, 27) mit einem regelmäßigen Streifen- oder Matrixmuster angeordnet sind.

16. Probenträger gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem mindestens ein Basis- oder Substratteil vorgesehen ist, das eine Reihen- oder Matrixanordnung von Probenreservoiren (34) aufweist.

17. Verfahren zur Kryokonservierung von Proben, bei dem ein Probenträger (10, 60, 70, 80) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche beschickt und in einem Kühlmedium angeordnet wird, wobei je nach Bedarf ein oder mehrere Substratteile (30) am Basisteil (20) angeordnet werden.

18. Verfahren gemäß Anspruch 17, bei dem die Substratteile (30) vor einem Kühlvorgang am Basisteil (20) angeordnet und beschickt werden.

19. Verfahren gemäß Anspruch 17, bei dem die Substratteile (30) vor einem Kühlvorgang beschickt, anschließend gekühlt und dann am Basisteil (20) angeordnet werden.

20. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 17 bis 19, bei dem zur Probenentnahme mindestens ein Substratteil (30) vom Basisteil (20) getrennt wird.