DE19728496A1

DE19728496A1 - Trocknermodul

Info

Publication number: DE19728496A1
Application number: DE19728496A
Authority: DE
Inventors: Helmut Dr Bloecker; Gerhard Kauer
Original assignee: GESELLSCHAFT fur BIOTECHNOLOGISCHE FORSCHUNG MBH (GBF) 38124 BRAUNSCHWEIG DE
Current assignee: GESELLSCHAFT fur BIOTECHNOLOGISCHE FORSCHUNG MBH (GBF) 38124 BRAUNSCHWEIG DE
Priority date: 1997-07-03
Filing date: 1997-07-03
Publication date: 1999-01-07
Also published as: ATE212433T1; EP0993586B1; AU8855398A; DK0993586T3; US6226892B1; JP2002510383A; DE59802912D1; WO1999001708A1; ES2172183T3; PT993586E; EP0993586A1; CA2295145A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Trocknermodul zur Trocknung von Filterträgern, wie sie bei der DNA-Präparation verwendet werden.

Bei modernen DNA-Präparationen, deren Produkte zu Sequenzieraufgaben eingesetzt werden sollen, ist eine Automatisierung der arbeitsintensiven manuellen Schritte unabdingbar, was insbesondere bei den neueren Megasequenzierprojekten deutlich wird (Human Genome Project). Während früher keine sogenannten Fertig-Kits zur Verfügung standen, welche die Aufarbeitung einklonierter DNA-Sequenzen vereinfachten, existieren heute bereits einige kommerziell verfügbare Hilfsmittel, die sich auch über Roboter zur automatischen Abarbeitung der entsprechenden Protokolle eignen (wie beispielsweise dem weitverbreiteten Qiagen-Protokoll).

Das von Qiagen beschriebene Präparationsprotokoll beinhaltet das Waschen der in Filterelementen eines Filterträgers adsorbierten DNA mit ethanolhaltigem Puffer. Versuche zeigten, daß Spuren von Ethanol das Ergebnis der nachfolgenden Sequenzierreaktionen drastisch verschlechtern. Die beteiligten Enzyme werden wahrscheinlich von Ethanol inhibiert. In diesem Schritt werden zunächst die größeren Mengen Ethanol aus den Filtern auf bekannte Weise entfernt. Dies kann bei einer Durchführung des Protokolls beispielsweise in einer entsprechenden Vakuumapparatur dadurch bewerkstelligt werden, daß das anliegende Vakuum länger appliziert wird, als dies zur Beseitung der Waschflüssigkeit notwendig wäre. Der auf diese Weise im Filter erzeugte Luftstrom entfernt die größeren Mengen Ethanol aus den Filtern. Die besondere Konstruktion der Qiagenfilterträger verunreinigt jedoch den nachfolgenden Sequenzierprozeß, wenn nicht besondere Vorkehrungen getroffen werden, da Ethanolreste an den Wandungen zwischen den Auslaßdüsen und den Kunststoffummantelungen an der Unterseite des Filterträgers verbleiben. Es konnte weiter beobachtet werden, daß eine Verunreinigung durch Ethanol während der Elution der DNA aus dem Filtermaterial in folgender Weise stattfindet: das Eluat bildet während des Absaugens in den Eluatfängern einen Tropfen an der Auslaßdüse. Dieser Tropfen "wandert" vor seinem Abreißen an den Düsen hoch und berührt die sich dort noch befindliche ethanolhaltige Flüssigkeit. Es findet folglich eine Durchmischung statt. Der Tropfen reißt dann ab und fällt in den Eluatfänger. Somit ist eine generelle Verunreinigung des Eluats mit Ethanol gegeben, die so groß ist, daß eine "Vergiftung" des Sequenzieransatzes vorliegt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der der verbleibende Restalkohol von Filterträgern entfernt wird, wie sie beispielsweise in dem Qiagenprotokoll verwendet werden.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung betrifft ein Trocknermodul zum Trocknen von Filterträgern bei der DNA-Präparation, wobei das Trocknermodul ein Aufnahmeelement zur Aufnahme des Filterträgers und mindestens ein Lüfterelement aufweist, wobei das Lüfterelement unterhalb des Aufnahmeelements zur Aufnahme des Filterträgers angeordnet ist, so daß der Filterträger von unten angeblasen und getrocknet wird.

Vorzugsweise weist das erfindungsgemäße Trocknermodul mindestens ein Heizelement zum Erwärmen der von unten gegen den Filterträger geblasenen Luft auf.

Ferner ist zwischen dem Lüfter und der Aufnahme des Filterträgers ein Luftschacht zum Führen der Trockenluft angeordnet, in dem die Heizelemente angeordnet sind.

Vorteilhafterweise wird das Lüfterelement durch einen Tangentiallüfter gebildet, der durch einen elektrischen Motor angetrieben wird.

Ferner kann der Luftschacht an seinem oberen Ende als Düse zur Bündelung des seitlichen Luftstromes ausgebildet sein.

Vorteilhafterweise ist das Aufnahmeelement des Filterträgers als Zentrierplatte ausgebildet, wobei die Zentrierplatte auf Fußelementen angeordnet ist, so daß die Zentrierplatte zusammen mit den Fußelementen einen Filterträgerständer bilden.

Ferner kann das Trocknermodul in einer Öffnung einer Tischplatte angeordnet sein. Das Trocknermodul kann jedoch auch als ein eigenständiges Gerät betrieben werden, und zwar sowohl in einer automatisierten Umgebung als auch als stand-alone Gerät.

Vorteilhafterweise wird der Schritt des Entfernens des Ethanols aus dem Bereich zwischen Auslaßdüse und Kunststoffummantelung der Filterträger nicht manuell durchgeführt, sondern automatisiert. Zu diesem Zwecke bläst das Trocknermodul erwärmte Luft (maximal 50°C) von unten gegen den Filterträger und das Ethanol verdampft. Der auf diese Weise getrocknete Filter wird erneut in eine Vakuumkammer gestellt, um dann nochmals für eine gewisse Zeit durch ein angelegtes Vakuum belüftet zu werden. In diesem zweiten Schritt werden verbliebene Ethanolspuren weiter ausgetragen. Abschließend wird das so behandelte Filter nochmals auf das Trocknermodul gebracht, um durch den temperierten Luftstrom sicherzustellen, daß eventuell immer noch vorliegende Spuren von Ethanol endgültig abgedampft werden. Erst dann wird der Filterträger beispielsweise wieder in den Pipettierroboter eingestellt, um das Elutionsmittel für die Freisetzung der DNA aus den Filtern einzupipettieren.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben, in denen

Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht durch ein in einer Tischplatte befestigtes Trocknermodul zeigt,

Fig. 2 eine gegenüber der Ansicht der Fig. 1 um 90° gedrehte Querschnittsansicht des Trocknermoduls zeigt,

Fig. 3 eine Ansicht des erfindungsgemäßen Trocknermoduls von unten ist, und

Fig. 4 einen Querschnitt eines verwendeten Filterträgers zeigt.

In der in der Fig. 1 dargestellten bevorzugten Ausführungsform werden zwei Tangentiallüfter 1 an ihren Längsseiten gekoppelt, um einen möglichst homogenen Luftstrom zu erhalten. Es ergibt sich so ein gleichmäßiger Luftstrom über die gesamte Fläche des zu trocknenden Filterträgers (nicht dargestellt). Die Austrittsfläche des Luftschachts 4, die in der bevorzugten Ausführungsform 8 cm × 12,5 cm beträgt, ist etwas größer als die zu trocknende Grundfläche des Filterträgers. Der Luftstrom beträgt maximal 2 × 80 m³/h und kann über einen Vorschalttransformator (nicht dargestellt) über die Umdrehungsgeschwindigkeit der Motore 3 des Paares der Tangentiallüfter 1 geregelt werden.

Der rechteckige Luftschacht 4 ist so konstruiert, daß der Luftstrom, einer Düse 6 gleich, zur Austrittsöffnung hin gebündelt wird. Er ist aus 2 mm starkem Eisenblech gefertigt und zu einer geschlossenen Form verlötet. An dessem unteren Bereich befindet sich eine Aufnahme für eine Heizung 5. Darunter sind die beiden Tangentiallüfter 1 befestigt. Der obere Teil des Luftschachts 4 ist in einer entsprechend dimensionierten Aussparung einer Tischplatte 7 befestigt und somit im Arbeitsbereich an genau definierter Position fixiert. Die Heizelemente 5a, 5b und die Lüfterelemente 1 befinden sich durch diese Anordnung unter dem Arbeitstisch 7. Die Öffnung des Luftschachtes 4 ist vorzugsweise ebenerdig mit der Arbeitsfläche eines Robotertischs (nicht dargestellt) im Falle der Verwendung des Trocknermoduls in einem automatisierten Verfahren.

Die Heizung 5 besteht in der bevorzugten Ausführungsform aus zwei Heizelementen 5a, 5b, wie dies in den Fig. 2 und 3 deutlicher werden wird. Diese Heizelemente 5a, 5b sind über der Austrittsöffnung der Tangentiallüfter 1 befestigt. Jeweils zwei Multimicalochplatten werden als Träger für einen Heizdraht verwendet, der in Wendeln von ca. 3 mm Abstand in den Luftstrom eingespannt wird und diesen dadurch gleichmäßig erwärmt. Die Wendel sind dabei so beschaffen, daß die Umkehrschlaufe außerhalb des Luftstroms zu liegen kommt, die parallel verlaufenden Heizdrähte hingegen senkrecht zu den Multimicalochplatten angeordnet sind.

Der Filterständer, bestehend aus einem Aufnahmeelement 11 und Stützelementen 10, ist so ausgelegt, daß er zentrierende Elemente (dargestellt in der Fig. 3) an seinen Kontaktstellen zum Filterträger (nicht dargestellt) aufweist. Insbesondere sind 30° Phasen an den Berührungsbereichen zu den Abstandshülsen (siehe Fig. 4) eines Filterträgers zu nennen. Der Filterständer umfaßt in der bevorzugten Ausführungsform eine als Aufnahmeelement wirkende obere Trägerplatte oder Zentrierplatte 10, welche die Zentrierelemente, nämlich Aussparungen für die Abstandshülsen und die Auflagefläche für den Rand des Filterträgers aufweist. An dieser Zentrierplatte sind in den vier Eckpunkten 4,5 cm hohe Stützelemente 10 befestigt, die an ihrem unteren Ende jeweils einen Befestigungsbolzen 8 von 0,3 cm aufweisen. Diese Bolzen 9 fixieren den Filterträgerständer exakt über den Luftaustrittsschacht 4 des Trocknermoduls, indem sie in entsprechende Bohrungen einer auf dem Arbeitstisch angeordneten Platte 8 zur Befestigung des Ständers eingreifen. In der bevorzugten Ausführungsform ist die Platte 8 aus Acryl. Nach der Einstellung des Filterträgers, der in Fig. 4 beschrieben ist, befinden sich dessen Auslaßdüsen ca. 3 cm über der Oberkante des Luftschachts 4.

Die Ansteuerung der Lüfterelemente 1 sowie die Freischaltung der Heizelemente 5a, 5b erfolgen getrennt über ein Controllerinterface. Somit kann nach Beendigung des Trocknungsvorgangs zuerst die Heizung 5 abgeschaltet werden, so daß nach zeitlichem Versatz die nun kühlend auf die Heizdrähte einwirkende Lüftung beendet wird. Zur Temperaturmessung ist in der Düse 6 eine seitliche Aussparung 13 zur Aufnahme eines Temperaturfühlers vorgesehen. Die Heizelemente 5a, 5b wird über eine Temperaturschwellwertschaltung gesteuert.

Fig. 2 zeigt ebenfalls das erfindungsgemäße Trocknermodul in einer Querschnittsansicht, die jedoch gegenüber der Ansicht der Fig. 1 um 90° um die vertikale Symmetrieachse gedreht ist. Zu erkennen sind die beiden parallel angeordneten Tangentiellüfterwalzen 1, die von entsprechenden Motoren 3 angetrieben werden. In dem Luftschacht 4 sind die beiden Heizelemente 5a, 5b der Heizung 5 parallel und fast aneinanderstoßend angeordnet. Darüberliegend ist die Düse 6 als Bestandteil des Schachts 4 zur Bündelung der trockenenden Luft ausgebildet. In der hier dargestellten Ausführungsform ist das Trocknermodul in der Öffnung einer Tischplatte 7 o. ä. befestigt. Auf der Tischplatte 7 ist eine Platte 8, vorzugsweise aus Acryl oder einem ähnlichen Werkstoff, angeordnet, die den Filterträgerständer bestehend aus den Stützelementen 9 und der Zentrierplatte 11 trägt, wobei der Filterträgerständer mittels Befestigungsbolzen 9 in der Platte 8 fixiert und ausgerichtet ist.

Fig. 3 zeigt das oben beschrieben Trocknermodul in einer Ansicht von oben. Es ist dabei zu berücksichtigen, daß in der bevorzugten Ausführungsform die Platte 8 aus Acryl besteht und damit durchsichtig ist. Dargestellt sind zwei Tangentiallüfter 1 mit Antriebsverbindungen 2 und Motoren 3, die Heizelemente 5a und 5b im Luftschacht 4, der eine Düse 6 bildet. Die Zentrierplatte 11 weist vier Zentrierschächte 12 zur Aufnahme entsprechend geformter Abstandshülsen des Filterträgers auf, die in der Fig. 4 dargestellt sind. Durch diese Zentrierschächte 12 wird eine Ausrichtung des Filterträgers erzwungen.

Fig. 4 zeigt zur Erläuterung einen Querschnitt durch einen üblicherweise verwendeten Filterträger 14, der aus einer Vielzahl von Filterelementen 15 gebildet wird, die auf bekannte Weise miteinander verbunden sind. Üblicherweise hat der Filterträger in Draufsicht eine rechteckige Gestalt. Die äußeren Filterelemente 15 des Filterträger 14 weisen Abstandshülsen 17 auf, die zur Zentrierung des Filterträgers 14 in einer automatisierten Umgebung dienen. Hier dienen sie zur Zentrierung in den Zentrierschächten 12 der Zentrierplatte 11. Ferner weist der Filterträger 14 eine als Kragen ausgeformte umlaufende Wandung 18 auf. Beim Einführen des Filterträgers in die Zentrierplatte 11 des Trocknermoduls greifen zuerst die Abstandshülsen 17 in die Zentrierschächte 12 ein und der Filterträger 14 wird beispielsweise durch einen Roboter solange nach unten bewegt, bis die Wandung 18 auf die Zentrierplatte 11 aufsetzt und der Filterträger 14 so seine Endposition einnimmt. Danach wird das Trocknermodul in Betrieb genommen.

Bezugszeichenliste

1

Tangentiallüfterwalze

2

Antriebsverbindung

3

Motor

4

Luftschacht

5

Heizung

5

a,

5

b Heizelement

6

Düse

7

Tischplatte

8

Acrylplatte

9

Befestigungsbolzen

10

Ständer

11

Zentrierplatte

12

Zentrierschacht

13

Temperaturfühleraufnahme

14

Filterträger

15

Filterelement

16

Filterelementdüse

17

Abstandshülse

18

Wandung

Claims

1. Trocknermodul zum Trocknen von Filterträgern bei der DNA-Präparation, dadurch gekennzeichnet, daß das Trocknermodul ein Aufnahmeelement (11) zur Aufnahme des Filterträgers und mindestens ein Lüfterelement (1) aufweist, wobei das Lüfterelement (1) unterhalb des Aufnahmeelements (11) zur Aufnahme des Filterträgers (14) angeordnet ist, so daß der Filterträger (14) von unten angeblasen und getrocknet wird.

2. Trocknermodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trocknermodul ferner eine Heizung (5) zum Erwärmen der von unten gegen den Filterträger geblasenen Luft aufweist.

3. Trocknermodul nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Lüfterelement (1) und dem Aufnahmeelement (11) des Filterträgers (14) ein Luftschacht (4) angeordnet ist, in dem die Heizung (5) angeordnet ist.

4. Trocknermodul nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Lüfterelement (1) ein Tangentiallüfter ist.

5. Trocknermodul nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Lüfterelement (1) durch einen elektrischen Motor (3) angetrieben wird.

6. Trocknermodul nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Luftschacht (4) und dem Aufnahmeelement (11) des Filterträgers (14) eine Düse (6) zur Bündelung des Luftstromes angeordnet ist.

7. Trocknermodul nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufnahmeelement (11) des Filterträgers als Zentrierplatte ausgebildet ist.

8. Trocknermodul nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Trocknermodul in einer Öffnung einer Tischplatte (7) angeordnet ist.

9. Trocknermodul nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierplatte (11) zur Aufnahme des Filterträgers auf Stützelementen (10) angeordnet ist.

10. Trocknermodul nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Modul einen Temperaturfühler aufweist.

11. Trocknermodul nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Modul eine elektrische Steuerung zur Steuerung der mindestens einen Motors (3) und der Heizung (5) aufweist, wobei die Heizung als Funktion der vom Temperaturfühler gemessenen Temperatur gesteuert wird.

12. Trocknermodul nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung mit einem Delay versehen ist, der bewirkt, daß im Falle eines Abschaltens des Trocknermoduls das mindestens eine Lüfterelement (1) zeitlich nach dem Abschalten der Heizung (5) abgeschaltet wird.

13. Verwendung des Trocknermoduls nach einem der Ansprüche 1-12 in einer automatisierten Umgebung.

14. Verwendung des Trocknermoduls nach einem der Ansprüche 1-12 als Stand-alone-Gerät.