DE19713993A1 - Lightweight apparatus heats and stirs sample tubes containing for example, biological materials in microlitre quantities - Google Patents

Lightweight apparatus heats and stirs sample tubes containing for example, biological materials in microlitre quantities

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Abstract

This novel apparatus agitates sample vessels and heats them using air as a thermal medium. The heating chamber is formed by a casing (5) with cover (15), sample vessel (6) and holder (7). The vessels also pass into an agitation grid formed either of square mesh or a pair of twin parallel bar grids at right angles. The apertures so formed by the grid(s), fit closely against the tubes. A programmable agitator mechanism moves the grid(s) in the X and Y directions. A heat exchanger (12) and motorised circulating fan are included within the casing. Preferably, the sample carrier and the bladed rotors of the fan are arranged for maximum air circulation and turbulence.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Temperieren und Schütteln von Proben und einen Linearschüttler als Vorrichtung zur Durch­ führung des Verfahrens zur Bewegung von Probengefäßen in einem Probengefäßeträger bei geregelter Temperierung der Probengefäße mit Luft als Wärmeträger zur Verwendung in Laboratorien für die biochemische, biotechnologische und medizinische Forschung sowie bei der Diagnose und auch bei der Qualitätssicherung biotechnologi­ scher Produktionen, z. B. bei der Herstellung pharmazeutischer Erzeugnisse.The invention relates to a method for tempering and shaking of samples and a linear shaker as a device for through guidance of the method for moving sample vessels in one Sample tube holder with controlled temperature control of the sample tubes with air as a heat transfer medium for use in laboratories for the biochemical, biotechnological and medical research as well in diagnosis and also in quality assurance biotechnology productions, e.g. B. in the manufacture of pharmaceutical Products.

Die Erfindung wird angewandt bei der Analyse kleinster Stoff­ mengen, oft in Lösung von Volumina im Mikroliterbereich, wie bei der Durchführung von enzymatisch katalysierten Synthese- und Spaltungsreaktionen von hochmolekularen Stoffen, z. B. DNA und Eiweiße, die eine hohe Temperaturpräzision und eine sanfte Durch­ mischung der Reaktionskomponenten erfordern, wobei auch eine Schädigung der empfindlichen Enzymmoleküle durch Scherkräfte zu vermeiden ist.The invention is used in the analysis of the smallest substance quantities, often in the solution of volumes in the microliter range, as with the implementation of enzymatically catalyzed synthesis and Fission reactions of high molecular weight substances, e.g. B. DNA and Proteins that have a high temperature precision and a gentle through require mixing of the reaction components, including one Damage to the sensitive enzyme molecules due to shear forces is to avoid.

Anwendbar ist die Erfindung auch zur Durchführung langwieriger Lösungsvorgänge und Reaktionen von Salzen und hochmolekularen organischen Substanzen sowie zur Durchführung von Extraktionen im Mikroliterbereich wo es auf eine langsame kontinuierliche Ver­ mischung von Lösungen mit unterschiedlicher Phasenbildung ankommt, um auch eine Steigerung der Ausbeute zu erreichen.The invention can also be used to carry out protracted processes Dissolution processes and reactions of salts and high molecular weight  organic substances and for performing extractions in the microliter range where there is a slow continuous Ver Mixing solutions with different phase formation arrives to achieve an increase in yield.

Bekannt ist ein solches Gerät, das Laborprobengefäße mit Inhalt sowohl temperieren als auch schütteln kann (DE 43 00 748 A1). Dieses Gerät eignet sich aufgrund seiner konstruktiven Merkmale jedoch nicht zur Durchführung von Laborarbeiten im Mikroliter­ bereich bei biochemischen Forschungen, welche ein hohes Maß an Genauigkeit und Reproduzierbarkeit erfordern.Such a device is known, the laboratory sample vessels with content can both temper and shake (DE 43 00 748 A1). This device is suitable due to its design features but not for performing laboratory work in microliters area in biochemical research, which is a high level of Require accuracy and reproducibility.

Es ist weiterhin bekannt, einen Metallblockthermostaten zum Temperieren von Probengefäßen mit einem Schüttler zu kombinieren, wobei der Schüttler konstruktiv so gestaltet ist, daß derselbe einen Anschnippeffekt auf die Probengefäße zu realisieren vermag (DE 195 12 835).It is also known to use a metal block thermostat Temper sample vessels with a shaker combine, the shaker is designed so that the same to realize a snap-on effect on the sample vessels can (DE 195 12 835).

Nachteilig ist daran, daß der Metallblockthermostat relativ träge auf Temperaturregelimpulse eines Temperaturreglers reagiert und auch aufgrund seiner Massenträgheit ein mechanisch relativ aufwendiges Schüttelwerk erfordert.The disadvantage of this is that the metal block thermostat is relatively slow Temperature control impulses of a temperature controller react and also due to its inertia a mechanically relatively complex Shaking requires.

Als unzureichend hat sich in der Laborpraxis auch erwiesen, daß der Anschnippeffekt mittels der bereits vorgeschlagenen Lösung nur aus einer Stoßrichtung realisierbar ist. It has also proven inadequate in laboratory practice that the Snap-on effect only by means of the solution already proposed a thrust direction can be realized.  

Alle diese Verfahren realisieren die Schüttel- oder Stoßimpulse jeweils nur aus einer Stoßrichtung.All of these processes implement the shaking or shock impulses from one direction only.

Problem der Erfindung ist es, ein Verfahren und einen Thermo­ schüttler mit geringer Regelträgheit bei der Temperierung von Probengefäßen, mit geringer Massenträgheit der beweglichen Bauteile des Schüttlers und der Temperiereinrichtung desselben und einen solchen mit größerer Variabilität des Schütteleffektes und des Anschnippeffektes auf die Probengefäße zu schaffen.The problem of the invention is a method and a thermo Shaker with low inertia when tempering Sample vessels, with low inertia of the movable Components of the shaker and the temperature control device of the same and one with greater variability in the shaking effect and To create a snap-on effect on the sample vessels.

Erfindungsgemäß wird das Problem, wie mit den Ansprüchen angegeben, gelöst.According to the invention, the problem is as with the claims specified, solved.

Die Vorzüge der Erfindung bestehen darin, daß damit durch den wahlweisen Wechsel der Stoßrichtung, aus welchem die Schüttel- oder Anschnippimpulse der Schüttelmechanik auf die Reagenzien in den Probengefäßen einwirken, eine weiter verbesserte, schonendere und effektivere Durchmischung und Reaktion von biochemischen Reagenzien bei absoluter Reproduzierbarkeit der Prozesse realisierbar ist.The advantages of the invention are that alternate direction of impact from which the shaking or flickering impulses of the shaking mechanism onto the reagents act on the sample vessels, a further improved, gentler and more effective mixing and reaction of biochemical Reagents with absolute reproducibility of the processes is feasible.

In der Kombination mit Umluft als Wärmeträger und der Anordnung von Probengefäßeträger, Schüttelmechanik, Wärmetauscher und Ventilator in einem kompakten Gehäuse ist mit der Erfindung ein leichtes, handliches Präzisionsgerät, mit erweiterten Anwendungs­ möglichkeiten geschaffen worden.In combination with circulating air as a heat carrier and the arrangement of sample holder, shaking mechanism, heat exchanger and Fan in a compact housing is one with the invention light, handy precision device, with extended application opportunities have been created.

Nachstehend wird die Erfindung an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention is illustrated below using two exemplary embodiments explained in more detail.

In den zugehörigen Zeichnungen zeigtIn the accompanying drawings

Fig. 1 die schematische Darstellung eines Thermoschüttlers im Querschnitt mit zwei Schüttelrosten Fig. 1 shows the schematic representation of a thermal shaker in cross section with two shaking gratings

Fig. 2 die schematische Darstellung der Gestaltung und der Anordnung von zwei Schüttelrosten zu dem Proben­ gefäßeträger und den Probengefäßen Fig. 2 is a schematic representation of the design and arrangement of two shaking grids for the sample vessel holder and the sample vessels

Fig. 3 die schematische Darstellung und Gestaltung eines Schüttelrostes mit zwei möglichen Stoßrichtungen Fig. 3 shows the schematic representation and design of a shaking grate with two possible directions of impact

Beispiel 1 (Fig. 1 und 2)Example 1 ( Figs. 1 and 2)

In einem Gehäuse 5 befindet sich eine obere Öffnung, in welche der Probengefäßeträger 7 hinein ragt und welche mit der Abdeckung 15 verschlossen ist. Im Probengefäßeträger 7 befinden sich Öffnun­ gen 16 zur Aufnahme der Probengefäße 6 und weitere Öffnungen 1 für eine Zirkulation von Umluft 17 als Wärmeträger zur Temperie­ rung von in den Probengefäßen 7 befindlichen Proben. Unterhalb des Probengefäßeträgers 7 sind die Schüttelroste 8 und 9 so parallel zur Ebene des Probengefäßeträgers 7 beabstandet angeordnet, daß die Probengefäße 6 durch die Mitnehmer 3 und 4 der Schüttelroste 8 und 9 hindurch reichen und der Schüttelrost 8 in einer Stoßrich­ tung 2 und der Schüttelrost 9 in eine Stoßrichtung 10 quer zur Stoßrichtung 2 des Schüttelrostes 8 beweglich ist. Die Mitnehmer 3 und 4 der Schüttelroste 8 und 9 sind als schmale Stege oder Drähte ausgebildet und jeweils quer zur Stoßrichtung X oder Y der Schüttel­ roste 8 und 9 angeordnet. Die Mitnehmer 3 und 4 sind jeweils soweit voneinander beabstandet, daß der gebildete Spalt zwischen denselben paßgerecht zu den Probengefäßen 6 ist und diese Spalte mit den Öffnungen 16 im Probengefäßeträger 7 fluchtet. Unterhalb von Probengefäßeträger 7 und Schüttelrosten 8 und 9 ist der Wärmetauscher 12 für die Umluft 17 sowie die Flügelräder 11 und 13 zur Ventilation mit dem Motor 14 angeordnet.In a housing 5 there is an upper opening into which the sample vessel support 7 projects and which is closed with the cover 15 . In the sample holder 7 there are openings 16 for receiving the sample holders 6 and further openings 1 for the circulation of circulating air 17 as a heat carrier for tempering the samples in the sample holders 7 . Below the sample holder 7 , the shaker grates 8 and 9 are spaced parallel to the plane of the sample holder 7 so that the sample holders 6 extend through the carriers 3 and 4 of the shaker grids 8 and 9 and the shaker 8 in a direction of impact 2 and the shaker 9th is movable in a thrust direction 10 transversely to the thrust direction 2 of the shaking grate 8 . The drivers 3 and 4 of the shaker grates 8 and 9 are designed as narrow webs or wires and each grating 8 and 9 arranged transversely to the direction X or Y of the shaker. The drivers 3 and 4 are spaced apart from each other to such an extent that the gap formed between them fits the sample vessels 6 and this column is aligned with the openings 16 in the sample vessel carrier 7 . The heat exchanger 12 for the circulating air 17 and the impellers 11 and 13 for ventilation with the motor 14 are arranged below the sample vessel support 7 and shaking grates 8 and 9 .

Bei Inbetriebsetzung einer nicht näher beschriebenen an sich bekannten Schüttelmechanik werden jeweils abwechselnd oder gleichzeitig Stoß- oder Anschnippimpulse in den Stoßrichtungen X und/oder Y auf die Probengefäße ausgeübt.When commissioning an unspecified per se known shaking mechanisms are alternately or at the same time shock or flickering impulses in the directions X and / or Y applied to the sample vessels.

Beispiel 2 (Fig. 3)Example 2 ( Fig. 3)

Unterhalb des Probengefäßeträgers 7 ist die Schüttelroste 19 so parallel zur Ebene des Probengefäßeträgers 7 beabstandet ange­ ordnet, daß die Probengefäße 6 durch die von den Mitnehmern 18 und 20 gebildeten Öffnungen hindurch reichen. Die Schüttelroste 19 ist dabei so gelagert, daß sie in ihrer Ebene Bewegungen in der Stoßrichtung 21 X und in der Stoßrichtung 22 Y ausführen kann.Below the sample container support 7 , the shaking grids 19 are spaced parallel to the plane of the sample container support 7 , that the sample containers 6 extend through the openings formed by the drivers 18 and 20 . The shaker gratings 19 are mounted so that they can perform movements in the direction of impact 21 X and in the direction of impact 22 Y in their plane.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist mit einer in der Zeichnung und der Beschreibung nicht näher erläuterten, an sich bekannten programmierbaren elektrischen Schüttelmechanik ausgestattet bzw. kombiniert mittels deren das erfindungsgemäße Verfahren, nämlich unter reproduzierbaren Bedingungen, Proben in zwei quer zueinander verlaufenden Stoßrichtungen zu schütteln oder Einzel­ impulse, auch als Anschnippimpulse, auf dieselben auszuüben, realisierbar ist.The device according to the invention is with one in the drawing and the description not explained in detail, known per se programmable electrical shaking mechanism by means of which the method according to the invention is combined, namely under reproducible conditions, samples in two across shaking directions to each other or single impulses, also as snap-on impulses, on them is feasible.

BezugszeichenlisteReference list

11

Öffnungen
openings

22nd

Stoßrichtung X
Thrust direction X

33rd

Mitnehmer
Carrier

44th

Mitnehmer
Carrier

55

Gehäuse
casing

66

Probengefäß
Sample vessel

77

Probengefäßeträger
Sample holder

88th

Schüttelroste
Shaking grates

99

Schüttelroste
Shaking grates

1010th

Stoßrichtung Y
Thrust direction Y

1111

Flügelrad
Impeller

1212th

Wärmetauscher
Heat exchanger

1313

Flügelrad
Impeller

1414

Motor
engine

1515

Abdeckung
cover

1616

Öffnungen
openings

1717th

Umluft
circulating air

1818th

Mitnehmer
Carrier

1919th

Schüttelroste
Shaking grates

2020th

Mitnehmer
Carrier

2121

Stoßrichtung X
Thrust direction X

2222

Stoßrichtung Y
Thrust direction Y

Claims (4)

1. Verfahren zum Temperieren und Schütteln von biochemischen Reagenzien in Probengefäßen mit Luft als Wärmeträger dadurch gekennzeichnet, daß die Probengefäße (6), in einem Proben­ gefäßeträger (7) plaziert, in einem Umluftluftstrom temperiert und mittels eines antreibbaren Mitnehmers oder mehreren antreibbaren Mitnehmern unterhalb des Probengefäßträgers in einer horizon­ talen Ebene oder mehreren nahe beieinander befindlicher horizon­ taler Ebenen in mehreren Stoßrichtungen kontinuierlich regelbar oder in Einzelstoßimpulsen hin- und hergeschüttelt werden oder in Anschnippimpulsen angeschnippt werden.1. A method for tempering and shaking biochemical reagents in sample vessels with air as a heat carrier, characterized in that the sample vessels ( 6 ), placed in a sample vessel carrier ( 7 ), tempered in a circulating air stream and by means of a drivable driver or several drivable drivers below the Sample vessel carrier in a horizontal plane or several close to each other horizontal planes can be continuously regulated in several thrust directions or shaken back and forth in single shock pulses or snapped on in flick-on pulses. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einer als Gehäuse (5) ausgebilde­ ten Temperierkammer mit Abdeckung (15) ein Probengefäße­ träger (7) mit Probengefäßen (6) und ein Schüttelrost (19) mit Mitnehmern (15; 20) oder zwei Schüttelroste (8; 9) mit Mitneh­ mern (3; 4) 50 parallel zum Probengefäßeträger (7) angeordnet sind, daß die von den Mitnehmern (20; 22) gebildeten Öffnungen zu den Öffnungen (16) im Probengefäßeträger (7) paßgerecht sind und mit diesen fluchten, wobei der Schüttelrost (19) in einer ersten Stoßrichtung (21) X und in einer anderen zweiten Stoß­ richtung (22) Y quer zur ersten Stoßrichtung (21) X mittels einer an sich bekannten programmierbaren Schüttelmechanik hin und her bewegbar ist oder die von den Mitnehmern (3; 4) der Schüttel­ roste (8; 9) gebildeten Spalten mit den Öffnungen (16) im Probengefäßeträger (7) fluchten, wobei der Schüttelrost (8) in einer ersten Stoßrichtung (2) X und der Schüttelrost (9) in einer zweiten Stoßrichtung (10) Y quer zur ersten Stoßrichtung (2) X mittels einer an sich bekannten programmierbaren Schüttelmecha­ nik hin und her bewegbar ist und dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Gehäuses (5) ein Wärmetauscher (12) und ein Umluftventilator, bestehend aus Motor (14) und Flügelrädern (11; 13), angeordnet ist.2. Device for performing the method according to claim 1, characterized in that in a housing ( 5 ) formed th temperature control chamber with cover ( 15 ) a sample vessel carrier ( 7 ) with sample vessels ( 6 ) and a shaking grate ( 19 ) with drivers ( 15 ; 20 ) or two shaking gratings ( 8 ; 9 ) with drivers ( 3 ; 4 ) 50 are arranged parallel to the sample vessel support ( 7 ), that the openings formed by the drivers ( 20 ; 22 ) to the openings ( 16 ) in the sample vessel carrier ( 7 ) fit and aligned with them, the shaking grate ( 19 ) in a first direction of impact ( 21 ) X and in another second direction of impact ( 22 ) Y transverse to the first direction of impact ( 21 ) X by means of a programmable shaking mechanism known per se can be moved back and forth or the gaps formed by the drivers ( 3 ; 4 ) of the shaking grate ( 8 ; 9 ) are aligned with the openings ( 16 ) in the sample vessel support ( 7 ), the shaking tube st ( 8 ) in a first direction of impact ( 2 ) X and the shaking grate ( 9 ) in a second direction of impact ( 10 ) Y transversely to the first direction of impact ( 2 ) X by means of a programmable shaking mechanism known per se and can be moved and characterized that within the housing ( 5 ) a heat exchanger ( 12 ) and a circulating air fan, consisting of a motor ( 14 ) and impellers ( 11 ; 13 ) is arranged. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß der Boden des Probengefäßeträgers (7) mit den Oberkanten der Probengefäße (6) von der unteren Seite der Abdeckung (15) für eine Luftzirkulation ausreichend beabstandet ist.3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the bottom of the sample vessel carrier ( 7 ) with the upper edges of the sample vessels ( 6 ) from the lower side of the cover ( 15 ) is sufficiently spaced for air circulation. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß das Flügelrad (13) des Umluftventilators vor dem Wärmetauscher (12) und das Flügelrad (11) nach dem Wärmetauscher (12) angeordnet ist, wobei das Flügelrad (13) als Axialgebläse und das Flügel­ rad (11) als Luftverwirbelungsrad ausgebildet ist.4. The device according to claim 2, characterized in that the impeller ( 13 ) of the air fan in front of the heat exchanger ( 12 ) and the impeller ( 11 ) after the heat exchanger ( 12 ) is arranged, the impeller ( 13 ) as an axial fan and the impeller wheel ( 11 ) is designed as an air swirl wheel.
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