DE10302895B4 - Abdeckung für die Öffnungen von in Mikrotiterplatten ausgebildeten Reaktionsgefäßen - Google Patents

Abdeckung für die Öffnungen von in Mikrotiterplatten ausgebildeten Reaktionsgefäßen Download PDF

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Abstract

Abdeckung (10) für die Öffnungen (21) von in Mikrotiterplatten (19) ausgebildeten Reaktionsgefäßen (20), mit einem Rahmen (11) und einer trennbar mit dem Rahmen (11) verbindbaren dampfdichten, elastisch verformbaren Matte (12) oder Folie, die in der Lage ist, nach flächiger Anordnung und Andrücken auf der Mikrotiterplatte (19) deren Öffnungen (21) zu verschließen, wobei die Abmessungen des Rahmens (11) derart sind, daß der Rahmen (11) unter Auflage der Matte (12) oder Folie auf die Mikrotiterplatte (19) aufsetzbar ist und nach oben hin für eine Einrichtung zur Aufbringung von Druck und/oder Wärme zugänglich ist, dadurch gekennzeichnet, dass an der Matte (12) oder der Folie Profile (13a, 13b, 13c) befestigt sind, mit denen die Matte (12) oder Folie gespannt und lösbar mit dem Rahmen (11) verbindbar ist.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Abdeckung für die Öffnungen von in Mikrotiterplatten ausgebildeten Reaktionsgefäßen, insbesonder während PCR-Verfahren.
  • Übliche Mikrotiterplatten weisen in Abhängigkeit von ihrem Format definierte Anzahlen von Vertiefungen auf, die als separate Reaktionsgefäße zur Aufnahme von flüssigem Probematerial dienen.
  • Mikrotiterplatten werden im großen Umfang zur gleichzeitigen Behandlung unterschiedlicher Proben in PCR-Verfahren eingesetzt. Bei der PCR wird die Mikrotiterplatte in einen Thermo-Cycler eingesetzt und dort wiederholt erwärmt und abgekühlt. Es kommt zu Verdunstungs- und Kondensationsprozessen in den Reaktionsgefäßen. Um Flüssigkeitsverlust und eventuelle Kreuzkontaminationen zu vermeiden, müssen die Öffnungen der Reaktionsgefäße während der PCR dampfdicht verschlossen sein.
  • Bekannt ist in diesem Zusammenhang, auf den Mikrotiterplatten flexible Elastomermatten anzuordnen. Zum Abdichten wird von oben auf die Elastomermatte Druck ausgeübt, z.B. mittels eines in dem Cycler vorgesehenen höhenverstellbaren Deckels. Unter Druck dichtet die Elastomermatte dann die Öffnungen der Reaktionsgefäße ab. Nachteilig ist, daß derartige flexible Elastomermatten nicht ohne weiteres in automatischem Workstations gehandhabt werden können.
  • Die EP 1142795 A2 beschreibt eine Abdeckung, mit einer Abdeckmatte, die eine weiche untere Lage aufweist auf der eine steife Trägerplatte angeordnet ist. Diese Abdeckung läßt sich auf Grund der Versteifung durch die Trägerplatte in Workstations handhaben. Der Mehrschichtaufbau dieser Abdeckung ist allerdings relativ aufwendig.
  • Aus der WO 99/44742 A1 ist eine Abdeckung für Mikrotiterplatten bekannt, bei der eine Abdeckmatte in einem Rahmen gehalten aufgenommen ist. Die Verbindung zwischen Matte und Rahmen erfolgt über Verklebung. Eine ähnliche Abdeckung zeigt die WO 98/08092 A1.
    •
  • Aufgabe der Erfindung ist, ausgehend von dem Stand der Technik eine verbesserte, mit üblichen Robotern automatisiert handhabbare Abdeckung für Mikrotiterplatten zu schaffen.
  • Gelöst wird die Aufgabe mit einer Abdeckung, welche die Merkmale des Anspruches 1 aufweist.
  • Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen der Abdeckung.
  • Wie aus dem Stand der Technik bekannt, so dient auch bei der vorliegenden Erfindung zur Abdeckung der Mikrotiterplatte eine elastisch verformbare Matte bzw. Folie.
  • Die Matte kann z.B. aus einem Elastomer, Silikon oder TPE bestehen und weist vorzugsweise eine Dicke zwischen 0,5mm und 2mm auf. Denkbar sind natürlich auch andere Materialien bzw. Dicken. Grundsätzlich eignen sich für die erfindungsgemäße Abdeckung alle Matten, die nach flächiger Anordnung auf einer Mikrotiterplatte und Andrücken die Öffnungen in der Platte verschließen. Geeignete Matten können z.B. vorzugsweise eine Shore A Härte von >40 aufweisen.
  • Eine im Rahmen der Erfindung einsetzbare Folie kann z.B. aus Polycarbonat oder Polyester bestehen.
  • Besonders geeignete Matten oder Folien weisen an ihrer der Mikrotiterplatte abgewandten Seite elastisch verformbare Vorsprünge auf. Mit solchen Matten können in besonders einfacher Weise Höhenunterschiede auf der Mikrotiterplatte kompensiert werden.
  • Vorzugsweise bestehen die Vorsprünge aus demselben Material wie die Matte oder Folie und weisen in etwa dieselbe Höhe auf. Besonders bevorzugt sind die Vorsprünge in Form von Noppen ausgebildet.
  • Vorzugsweise werden Anzahl und Position der Noppen auf der Matte bzw Folie unabhängig von der Position und Anzahl der zu verschließenden Öffnungen in der Mikrotiterplatte gewählt, was den Vorteil hat, daß so ausgebildete Matten bzw. Folien für unterschiedliche Mikrotiterplatten eingesetzt werden können. Die Anzahl und Position der Noppen muss lediglich so gewählt werden, dass eine möglichst gleichmässige Verpressung der Unterseite der elastischen Matte oder Folie über den gesamten Dichtbereich möglich ist. Besonders bevorzugt werden deutlich mehr Noppen bzw. Vorsprünge als Öffnungen vorgesehen.
  • Weiterhin ist vorgesehen, daß die zur Abdeckung der Mikrotiterplatten verwendete Matte oder Folie flächig in einem im wesentlichen biegesteifen Rahmen gehalten aufgenommen ist.
  • Die Abmessungen des Rahmens sowie die Anordnung der Matte oder Folie in dem Rahmen sind so gewählt, daß der Rahmen auf die Mikrotiterplatte aufgesetzt werden kann, wobei dann die Matte oder Folie flächig auf der die Öffnungen tragenden Seite der Mikrotiterplatte aufliegt.
  • Weiterhin läßt der Rahmen in aufgesetztem Zustand einen ausreichenden von der Matte oder Folie abgedeckten Querschnitt der Mikrotiterplatte frei, dergestalt daß mittels einer geeigneten Einrichtung direkt auf die Oberseite der Matte oder Folie Druck ausgeübt werden kann.
  • Der Begriff Rahmen soll alle im wesentlichen biegesteifen Halteeinrichtungen umfassen, in denen eine Matte oder Folie flächig gespannt aufgenommen sein kann. Denkbar ist ein geschlossener z.B. rechteckiger Rahmen mit zwei Stirnseiten und zwei die Stirnseiten verbindenden Seitenstegen. Denkbar ist aber auch ein offener z.B. U-förmiger Rahmen, bei dem zwei Stirnseiten nur mit einem Element verbunden sind. Natürlich sind auch andere Formen denkbar. Voraussetzung für einen geeigneten Rahmen ist lediglich, daß die obigen Kriterien erfüllt sind.
  • Die eingesetzten Rahmen können aus unterschiedlichen Materialien, insbesondere aus Kunststoff z.B. Polypropylen oder Polycarbonat oder dergleichen aber auch aus Metall oder anderen Materialien bestehen.
  • Es ist vorgesehen, dass an der Matte oder der Folie Profile befestigt sind, mit denen die Matte oder Folie gespannt und lösbar mit dem Rahmen verbindbar ist.
  • Die Profile ermöglichen eine selbsthemmende Verbindung von Matte oder Folie mit dem Rahmen unter Ausnutzung der Elastizität der eingesetzten Matte oder Folie. Geht man von einem rechteckigen an die Größe der abzudeckenden Mikrotiterplatte angepaßten Format von Rahmen und z.B. einer Matte aus, so würden im einfachsten Fall an zwei gegenüberliegenden Seiten der Matte angeordnete Profileausreichen, die jeweils den Rahmen hinterfassen können. Zur Verbindung würde die Matte auf ihrer einen Seite in Verbindungseingriff mit dem Rahmen gebracht, dann unter elastischer Verformung gestreckt und unter Spannung mit der anderen Verbindungseinrichtung an der anderen Seite des Rahmens befestigt. Eine solche Verbindung läßt sich sehr einfach herstellen und wieder lösen. Für den Einsatz in üblichen Workstations ist sie vollkommen ausreichend, da hierbei keine Relativbewegungen zwischen Rahmen und Matte oder Folie auftreten, die den erfindungsgemäßen Verbindungseingriff lösen könnten.
  • Der Hauptvorteil der Abdeckung besteht darin, daß man Rahmen und Matte oder Folie auf einfache Weise miteinander verbinden und ebenso leicht wieder voneinander lösen kann. Die getrennte Reinigung bzw. Sterilisierung beider Teile ist daher ohne weiteres möglich.
  • Eine in der Abdeckung eingesetzte Matte kann so ohne weiteres mehr als 20mal wiederverwendet werden. Die Rahmen lassen sich bei sachgemäßer Behandlung noch wesentlich häufiger wiederverwenden.
  • Ein weiterer Vorteil ist, dass die Abdeckung automatentauglich ist, wobei ein Anwender für den Betrieb in Workstations lediglich zwei Rahmen braucht, die dann abwechselnd mit jeweils sterilisierten bzw. neuen Matten oder Folien bestückt werden können.
  • Wie oben erwähnt, sind die an der Matte oder Folie befestigten Profile bevorzugt so ausgebildet, dass sie den Rahmen hinterfassen können.
  • In einer besonderes bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass an der Matte oder Folie gewinkelte Profile befestigt sind, die in Eingriff mit den Ecken des Rahmens bringbar sind. Derartige Profile ermöglichen eine besonders sichere selbsthemmende Verbindung.
  • Die oben beschriebenen Verbindunge sind nur beispielhaft. Es sind verschiedene Möglichkeiten realisierbar, bei denen die Matte oder Folie mithilfe von Profilen unter elastischer Verformung mit dem Rahmen verbunden wird, wobei der Verbindungseingriff durch z.B. die erzeugte Mattenspannung gesichert bzw. gehalten wird.
  • Im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten Folien läßt sich die erfindungsgemäße Abdeckung von den in einer üblichen Workstation vorgesehenen Robotern manipulieren, da diese einen steifen Rahmen gut ergreifen und definiert bewegen können, was bei einer bloßen Folie nicht möglich ist.
  • Eine wesentliche Aufgabe von Robotern in üblichen Workstations ist, Mikrotiterplatten aus einer Position in eine andere, z. B. aus einer Bearbeitungsposition in einen Cycler zu bewegen. Die Bewegung des derart eingesetzten Rahmens, dessen Außenabmessungen in einer bevorzugten Ausgestaltung nur geringfügig über denen einer Mikrotiterplatte liegen können, stellt kein Problem dar.
  • Die PCR-Abdeckung kann also in üblichen Workstations aus z.B. einer Vorratsposition auf eine in einem Cycler befindliche Mikrotiterplatte gesetzt und dann mit einem im Cycler vorgesehenen Heizdeckel angedrückt werden.
  • Ein solcher Anwendungsfall ist z. B. die Online-PCR. Bei dieser Anwendung aber auch in anderen Fällen muß allerdings von oben eine optische Kontrolle der Reaktionsgefäße möglich sein.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Abdeckung ist daher vorgesehen, daß Folien aus optisch transparentem Material eingesetzt werden. Speziell für die Anwendung bei der Online-PCR ist es vorteilhaft, wenn die Folien speziell für die zur Messung und Anregung verwendeten Wellenlängen durchlässig sind.
  • Eine weitere Ausgestaltung betrifft den Anwendungsfall, bei dem ohne Entfernen der Folie oder Matte aus den Reaktionsgefäßen Flüssigkeitsproben entnommen werden sollen. In dieser Ausgestaltung ist die Matte oder Folie so ausgebildet, daß sie ein möglichst einfaches Durchstechen mittels Pipetten oder anderer Probeentnahmeeinrichtungen ermöglicht.
    •
  • Im folgenden soll die Abdeckung an Hand mehrerer Abbildungen näher erläutert werden.
  • 1 zeigt in einer perspektivischen Teilansicht ein Ausführungsbeispiel der PCR-Abdeckung
  • 2 zeigt das Ausführungsbeispiel der PCR-Abdeckung gemäß 1 in auf die Mikrotiterplatte aufgesetztem Zustand,
  • In 1 ist ein Ausführungsbeispiel der Abdeckung 10 mit einem rechteckigen Rahmen 11 dargestellt. In dem Rahmen 11 ist z.B. eine Matte 12 gespannt gehalten. Anstelle einer Matte kann natürlich auch eine Folie eingesetzt werden.
  • Zur Verbindung mit dem Rahmen 11 sind an der Matte 12 gewinkelte Profile 13a-13c befestigt, die als Verbindungseinrichtungen dienen. Die gewinkelte Profile 13a-13c lassen sich auf die jeweiligen Ecken des Rahmens 11 aufstecken. Die Matte 12 weist ein Untermaß auf und muß zur Verbindung mit dem Rahmen 11 gedehnt werden. Die so erzeugte Mattenspannung sichert den gezeigten Verbindungseingriff.
  • Die Matte 12 kann an Vorsprüngen 130a-130c der Profile 13a-13c durch z.B. Verklebung oder auf andere Weise an den Profilen befestigt sein.
  • Die Abmessungen des Rahmens 11 sind so gewählt, das die Matte 12 von oben frei zugänglich für z. B. eine mit einem Druckstempel 18 (2) arbeitende Vorrichtung ist. Weiterhin ist an dem Rahmen 11 ein umlaufender Vorsprung 14 ausgebildet, auf dem die Matte 12 mit ihren Rändern aufliegt.
  • Weiterhin entsprechen die Abmessungen des Rahmens 11 vorzugsweise in ihrem Verhältnis grundsätzlich denen einer Mikrotiterplatte 19 (2). Ein solcher Rahmen läßt sich in besonders einfacher Weise mit einem in üblichen Workstations vorhandenen Roboter bewegen. Da die Kontur des Rahmens lediglich etwas größer ist, aber ansonsten der einer Mikrotiterplatte entspricht, können zum Absetzen der Abdeckung auf einer Mikrotiterplatte im wesentlichen dieselben Bewegungsabläufe und Koordinaten verwendet werden, die bereits beim Absetzen der Mikrotiterplatte in der bestimmten Position gewählt wurden. In diesem Zusammenhang an dem Rahmen 11 bevorzugt eine umlaufende Ausnehmung 15 vorgesehen, mit der sich der Rahmen 11 auf einer Mikrotiterplatte ausrichten kann.
  • Die Matte 12 weist weiterhin auf ihrer oberen, der abzudeckenden Mikrotiterplatte abgewandten Seite in Form von Noppen ausgebildete Vorsprünge 16 auf, die wie in 2 gezeigt eine besonders gute Anpressung der Matte 12 an die Mikrotiterplatte zu gewährleisten.
  • Dies wird aus 2 deutlich, die in einer Schnittansicht die Abdeckung 10 aus 1 in auf einer Mikrotiterplatte 19 aufgesetztem Zustand zeigt.
  • Die Mikrotiterplatte 19 weist Reaktionsgefäße 20 mit Öffnungen 21 auf, die nicht in einer Ebene sondern auf unterschiedlichen Höhen liegen, wozu es z.B. aufgrund fertigungsbedingter Toleranzen bei der Herstellung der Mikrotiterplatte kommen kann. Zur Kompensierung solcher Toleranzen dienen die auf der Matte 12 angeordneten Noppen 16.
  • Üblicherweise wird die Matte 12 mit einer in Richtung des Pfeils 17 verfahrbaren planen Druckeinrichtung 18 auf die Mikrotiterplatte 19 gedrückt. Es kann sich dabei z.B. um einen vertikal verfahrbaren Cyclerdeckel bzw. eine in einem Cyclerdeckel vorgesehene vertikal verfahrbare Einrichtung handeln.
  • Man erkennt, daß die Druckeinrichtung 18 nach Kontakt mit den Vorspringen 16 diese in Abhängigkeit von der Oberflächenkontur der Mikrotiterplatte 19 unterschiedlich stark komprimiert und dadurch eine optimale Anpressung der Matte 12 gewährleistet.
  • In 2 erkennt man weiterhin die Profile 13a und 13b, die den Rahmen 11 im Bereich seiner Ecken umfassen und so eine selbsthemmende Verbindung zwischen Matte 12 und Rahmen 11 ermöglichen.

Claims (16)

  1. Abdeckung (10) für die Öffnungen (21) von in Mikrotiterplatten (19) ausgebildeten Reaktionsgefäßen (20), mit einem Rahmen (11) und einer trennbar mit dem Rahmen (11) verbindbaren dampfdichten, elastisch verformbaren Matte (12) oder Folie, die in der Lage ist, nach flächiger Anordnung und Andrücken auf der Mikrotiterplatte (19) deren Öffnungen (21) zu verschließen, wobei die Abmessungen des Rahmens (11) derart sind, daß der Rahmen (11) unter Auflage der Matte (12) oder Folie auf die Mikrotiterplatte (19) aufsetzbar ist und nach oben hin für eine Einrichtung zur Aufbringung von Druck und/oder Wärme zugänglich ist, dadurch gekennzeichnet, dass an der Matte (12) oder der Folie Profile (13a, 13b, 13c) befestigt sind, mit denen die Matte (12) oder Folie gespannt und lösbar mit dem Rahmen (11) verbindbar ist.
  2. Abdeckung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (11) und die Matte (12) oder die Folie eine rechteckige Form aufweisen.
  3. Abdeckung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß die an der Matte (12) oder Folie befestigten Profile (13a, 13b, 13c) den Rahmen (11) hinterfassen.
  4. Abdeckung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Profile (13a, 13b, 13c) in den Eckbereichen der Matte (12) oder Folie angeordnet sind.
  5. Abdeckung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Profile (13a, 13b, 13c) gewinkelt ausgebildet sind, und in Eingriff mit den Ecken des Rahmens (11) bringbar sind.
  6. Abdeckung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Folie aus transparentem Material besteht.
  7. Abdeckung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Matte (12) aus Gummi, Silikon oder TPE besteht.
  8. Abdeckung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Matte (12) eine Dicke zwischen 0,5mm und 2mm aufweist.
  9. Abdeckung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie aus Polycarbonat oder Polyester besteht.
  10. Abdeckung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Matte (12) oder Folie wiederverwendbar ausgebildet ist.
  11. Abdeckung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Matte (12) oder Folie auf ihrer der Mikrotiterplatte (19) abgewandten Seite mit elastisch verformbaren Vorsprüngen (16) versehen ist.
  12. Abdeckung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (16) aus demselben Material bestehen wie die Matte (12) oder Folie.
  13. Abdeckung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (16) in etwa dieselbe Höhe aufweisen.
  14. Abdeckung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung der Vorsprünge (16) unabhängig von der Position der zu verschließenden Öffnungen (21) in der Mikrotiterplatte (19) ist.
  15. Abdeckung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Vorsprünge (16) höher ist als die Anzahl der zu verschließenden Öffnungen (21) in der Mikrotiterplatte (19).
  16. Abdeckung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (16) in Form von Noppen ausgebildet sind.
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