DE19914377A1 - System zur Temperierung von Reaktionsgefäßen beinhaltend ein Halterack - Google Patents

Abstract

System zur Temperierung von Reaktionsgefäßen mit einer Temperiereinheit, bei der sich die Reaktionsgefäße in einem Halterack befinden, das einen Entnahmehebel besitzt, mit dem das Halterack von der Temperiereinheit gelöst werden kann.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur Temperierung von Reaktionsgefäßen mit einer Temperiereinheit, wobei sich die Reaktionsgefäße in einem neuartigen Halterack befinden, das einen Entnahmehebel besitzt, mit dem das Halterack von der Temperierein­ heit gelöst werden kann.

Die vorliegende Erfindung fällt in das Gebiet der Temperierung von Reaktionsgefäßen bzw. der in den Reaktionsgefäßen enthaltenen Reaktionsgemische. Derartige Temperie­ rungen in Reaktionsgefäßen werden durchgeführt, um Reaktionen der Reaktionsgemische zu beschleunigen oder überhaupt erst zu ermöglichen. Eine Temperierung wird insbeson­ dere auch dann eingesetzt, wenn Reaktionen unter genau definierten Bedingungen durch­ geführt werden sollen, wie dies beispielsweise im Bereich der Analytik der Fall ist. Bei­ spielsweise ist es bei enzymatischen Reaktionen von großer Wichtigkeit, Reaktionen bei vorgegebenen Temperaturen durchzuführen, um einerseits im aktiven Temperaturbereich des Enzyms zu arbeiten und andererseits um die Reaktionsgeschwindigkeit des Enzyms zu kontrollieren. Unter einer Temperierung soll insbesondere auch ein Prozeß zu verstehen sein, bei dem das Reaktionsgefäß sich zeitlich ändernden Temperaturen unterworfen wird. In den letzten Jahren sind solche Temperierungszyklen wichtig geworden, um Nukleinsäu­ ren zu vervielfältigen. Bei den wichtigsten Vervielfältigungsverfahren, der Polyme­ rasekettenreaktion werden die Reaktionsmischungen, stark vereinfacht betrachtet, aufein­ anderfolgend zwei verschiedenen Temperaturen ausgesetzt. Bei einer ersten Temperatur findet das Annealing eines Primers an eine einzelsträngige Nukleinsäure statt und es er­ folgt eine Verlängerung des Primers, so daß im Endergebnis ein Nukleinsäuredoppelstrang erhalten wird. Der Doppelstrang wird daraufhin bei erhöhter Temperatur in zwei Einzelstränge zerlegt, die wiederum durch Annealing eines Primers und Strangaufbau in Doppelstränge umgewandelt werden. Dieser Prozeß kann quasi beliebig oft wiederholt werden, um einen gewünschten Vervielfältigungsfaktor der Nukleinsäure zu erreichen.

Im Stand der Technik sind zur gleichzeitigen Temperierung einer Vielzahl von Reakti­ onsgefäßen Anordnungen bekannt, bei denen sich die Reaktionsgefäße in sogenannten Racks, d. h. Haltevorrichtungen befinden. Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise in der EP-A 0 711 603 beschrieben. Bei der offenbarten Anordnung hängen die Gefäße in einem Halterack und das Rack mitsamt den Gefäßen wird auf einen Inkubator gebracht. In der EP-A 0 642 828 ist weiterhin eine Anordnung aus Reaktionsbehältern und einem Halter beschrieben, die zur Durchführung von Temperaturzyklen besonders geeignet ist. In der EP-A 0 642 828 wird weiterhin beschrieben, die Gefäße während sie sich in der Tempe­ riereinheit befinden, von der Oberseite gegen die Temperiereinheit zu drücken, so daß ein enger Kontakt zwischen den Wandungen der Reaktionsgefäße und der Temperiereinheit erreicht wird. Eine ähnliche Vorrichtung ist weiterhin aus der US 5,475,610 bekannt.

Die im Stand der Technik beschriebenen Halteracks werden manuell von der Tempe­ riereinheit abgenommen. Hierzu dienen Grifflaschen oder Henkel, mit denen die Racks von der Temperiereinheit abgezogen werden. Es hat sich nunmehr gezeigt, daß ein manu­ elles Entfernen der Racks von der Temperiereinheit schwierig und unangenehm sein kann. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Gefäße beim Abnehmen verkanten oder aber ein Preßsitz zwischen den Gefäßen und den Aufnahmepositionen der Temperiereinheit besteht, die einen erhöhten Kraftaufwand notwendig macht. Letzeres tritt insbesondere auf, wenn die Gefäße zur Herstellung eines guten Wärmekontaktes in die Aufnahmeposition hinein­ gedrückt werden. Weiterhin kann es bei Entnahme der bekannten Halteracks passieren, daß sich der Benutzer an der Temperiereinheit verbrennt, insbesondere ist die Gefahr hierfür groß, wenn sich das Rack verkantet oder die Gefäße in die Temperiereinheit hineingepreßt wurden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, dem Benutzer die Entnahme des Racks von der Temperiereinheit zu erleichtern und Verbrennungen zu vermeiden.

Die vorstehend genannte Aufgabe wird durch ein System zur Temperierung von Reakti­ onsgefäßen gelöst, das eine Temperiereinheit mit Aufnahmeposition für die Reaktionsge­ fäße besitzt, sowie ein Halterack, das eine Halteplatte mit einer Mehrzahl von Ausneh­ mungen zur Aufnahme von Reaktionsgefäßen beinhaltet, die Reaktionsgefäße entweder fest mit der Halteplatte verbunden sind, oder in den Ausnehmungen hängen, so daß ein unterer Teil der Reaktionsgefäße nach unten über die Halteplatte hinausragt und sich die unteren Teile der Reaktionsgefäße in den Aufnahmeposition der Temperiereinheit befin­ den, wenn das Halterack auf der Temperiereinheit angeordnet ist, wobei das Halterack ei­ nen Entnahmehebel besitzt, der über eine Achse mit dem Halterack verbunden ist, die Achse im wesentlichen in der Ebene der Halteplatte oder parallel dazu verläuft und der Hebel einen ersten Arm, der von der Oberseite der Halteplatte zugänglich ist, sowie einen zweiten Arm aufweist, der das Halterack von der Temperiereinheit abstößt, wenn der erste Arm betätigt wird.

Das System zur Temperierung von Reaktionsgefäßen besitzt eine Temperiereinheit, in der sich Aufnahmepositionen für Reaktionsgefäße befinden. Derartige Temperiereinheiten sind beispielsweise aus US 5,475,610 bekannt. Sie weisen einen Materialblock auf, in dem sich Aufnahmeposition, in der Regel in Form von Bohrungen, befinden. Der Materialblock, der aus gut wärmeleitfähigen Metallen besteht, wird über Heiz- und/oder Kühleinheiten tempe­ riert. Da der Aufbau derartiger Temperiereinheiten und auch die Regelung der Tempe­ riereinheit im Stand der Technik hinlänglich bekannt ist, wird an dieser Stelle nicht näher darauf eingegangen.

Ein erfindungsgemäßes System beinhaltet weiterhin ein Halterack mit einer Halteplatte, die eine Mehrzahl von Ausnehmungen hat. Derartige Halteracks werden in erster Linie eingesetzt, um die Bearbeitung einer Vielzahl von Einzelgefäßen zu vereinfachen. Das Halterack übernimmt hierbei eine Positionierung der Gefäße, indem eine vorgegebene An­ ordnung geschaffen wird, und das Halterack dient in vielen Fällen auch als ein Ständer für die Gefäße. Die Anordnung der Gefäße in der Ebene wird durch die Ausnehmungen in der Halteplatte vorgegeben. Bei der vorliegenden Erfindung sind die Ausnehmungen in der Halteplatte und die Aufnahmeposition der Temperiereinheit so aufeinander abgestimmt, daß die Gefäße beim Aufstellen des Halteracks auf die Temperiereinheit automatisch in die Aufnahmeposition eingeführt werden. Die Reaktionsgefäße können fest mit der Halteplatte verbunden sein, wie dies beispielsweise bei Mikrotiterplatten der Fall ist. Vorzugsweise sind die Reaktionsgefäße jedoch von der Halteplatte getrennt und einzeln oder zu mehreren gemeinsam entnehmbar. Die Ausnehmungen sind bei diesen Ausgestaltungen so beschaf­ fen, daß die Gefäße in der Ausnehmungen hängen, was in der Regel durch Vorsprünge an der Gefäßaußenwandung oder durch eine entsprechende Formgebung der Gefäße erreicht wird. Eine geeignete Formgebung weist einen unteren Teil auf, dessen Querschnitt kleiner ist als der Querschnitt der Ausnehmung und einen oberen Teil, dessen Querschnitt größer ist, so daß ein Durchrutschen des Gefäßes durch die Ausnehmung durch den oberen Teil verhindert wird Vorteilhaft sind oberer und unterer Teil des Gefäßes so beschaffen, daß ein Sprung im Außendurchmesser des Gefäßes vorliegt. Bei dergestaltigen Gefäßen gibt es einen Materialteil, der oberen und unteren Teil miteinander verbindet und auf dem das Ge­ fäß im Halterack aufliegt. Gefäße, die im Halterack gehaltert werden, können jedoch auch eine kontinuierliche konische Außenkontur aufweisen, so daß das Gefäß durch die Aus­ nehmung der Halteplatte an der Querschnittstelle gehaltert wird, die dem Durchmesser der Ausnehmung entspricht.

Das Halterack kann weiterhin vorzugsweise einen Rand aufweisen, der die Halteplatte um­ gibt und eine erhöhte Stabilität sowie verbesserte Handhabbarkeit gewährleistet. Dieser Rand kann auch so ausgestaltet sein, daß er als Ständer dient, so daß ein Aufstellen des Halteracks auf einer Unterlage möglich ist, ohne daß die Gefäße aus der Halteplatte her­ ausgedrückt werden. Weist der Rand oder insgesamt das Halterack Standelemente auf, die ein Aufstellen auf eine Platte ermöglichen, so muß die Temperiereinheit entsprechende Vertiefungen für die Standelemente aufweisen oder sonst in ihrer Formgebung so beschaf­ fen sein, daß die Reaktionsgefäße so weit abgesenkt werden können, daß sie in die Auf­ nahmepositionen hineinragen.

Reaktionsgefäße im Sinne der vorliegenden Erfindung können annähernd beliebige Gefäße sein, die eine ausreichende Wärmedurchlässigkeit erlauben. In der Regel werden die Re­ aktionsgefäße jedoch aus einem Kunststoff wie Polyäthylen oder Polypropylen gefertigt sein. Auch in ihrer Formgebung unterliegen die Reaktionsgefäße für die vorliegende Erfin­ dung kaum Beschränkungen. Für eine gute Wärmeübertragung zwischen Temperiereinheit und den Reaktionsgefäßen ist es jedoch günstig, wenn die Gefäße in dem Teil, der tempe­ riert werden soll, konisch zulaufen. Für diese Form kann ein besonders enges Anliegen der Gefäßaußenwand an der Innenwandung der Aufnahmeposition durch Einpressen des Ge­ fäßes in die Aufnahmeposition erreicht werden. Zum Zweck des Einpressens ist es weiter­ hin von Vorteil, wenn die Reaktionsgefäße in ihrem oberen Bereich deformierbar sind, so daß durch einen Druck von der Oberseite ein Einpressen aller Gefäße, die sich im Hal­ terack befinden, in die Temperiereinheit möglich ist. Sind die Gefäße hingegen nicht de­ formierbar, so besteht die Gefahr, daß bei einem Druck von der Oberseite nur die am weitesten nach oben hervorstehenden Gefäße hineingedrückt werden, jedoch nicht die produktionstechnisch bedingt kleineren Gefäße.

Zur Vermeidung von Kontaminationen und Verdunstungen ist es weiterhin günstig, wenn die Gefäße einen Verschluß besitzen. In diesem Fall kann die Deformierbarkeit der Gefäße vorteilhaft in den Verschlußbereich verlegt werden, wie dies beispielsweise in der EP-A 0 642 828 gezeigt ist.

Ein wesentlicher Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der zum Halterack gehörende Entnahmehebel zur Entnahme des Halteracks von der Temperiereinheit. Der Entnahmehe­ bel ist mit dem Halterack mit einer Achse verbunden, so daß der Entnahmehebel relativ zu dem Halterack verschwenkt werden kann. Der Entnahmehebel besitzt einen ersten Arm, der von der Oberseite der Halteplatte her zugänglich ist und zur manuellen oder maschi­ nellen Betätigung dient. Die Achse, an der der Arm befestigt ist, verläuft vorzugsweise in der Ebene der Halteplatte oder parallel zu ihr. Beim Verschwenken des Entnahmehebels bewegt sich somit das der Achse abgewandte Ende des ersten Arms von der Oberseite der Halteplatte weg. Auf der anderen Seite der Achse besitzt der Entnahmehebel einen zweiten Arm, der bei Betätigung des Entnahmehebels am ersten Arm von der Halteplatte nach un­ ten wegschwenkt. Im bestimmungsgemäßen Fall sind Temperiereinheit und Halteracks so aufeinander abgestimmt, daß sich unterhalb des zweiten Armes ein zur Temperiereinheit gehörendes Widerlager befindet. Wird bei auf der Temperiereinheit angeordneten Hal­ terack der Entnahmehebel betätigt, so stößt der zweite Arm das Halterack von der Tempe­ riereinheit ab. Eventuelle Verklemmungen des Halteracks mit der Temperiereinheit werden hierdurch weitestgehend aufgehoben, so daß das Halterack einfach entnommen werden kann. An das Widerlager der Temperiereinheit sind keine besonderen Anforderungen außer einer ausreichenden mechanischen Stabilität zu stellen. Im Regelfall müssen keine besonderen Vorkehrungen getroffen werden, sondern die Oberfläche der Temperiereinheit selbst kann als Widerlager dienen.

Es hat sich gezeigt, daß es besonders günstig ist, wenn zwei der beschriebenen Entnahme­ hebel an gegenüberliegenden Seiten eines Halteracks angeordnet sind. Diese können nach­ einander oder besser gleichzeitig betätigt werden, um so eine noch einfachere Entnahme zu ermöglichen. Weiterhin ist es möglich, vier Entnahmehebel an gegenüberliegenden Seiten des Halteracks anzuordnen. Im Falle von zwei und vier Entnahmehebeln ist es weiterhin günstig, wenn die Schwenkrichtung gegenüberliegender Entnahmehebel entgegengesetzt ist. Erfindungsgemäße Entnahmehebel können weiterhin am ersten Arm mit einem Griff versehen werden, um eine vereinfachte Handhabung zu ermöglichen. Zur Steigerung der Hebelkraft ist es auch möglich, den ersten Arm des Entnahmehebels ausklappbar, auszieh­ bar oder sonstwie verlängerbar zu gestalten. Dies kann beispielsweise erfolgen, indem sich am Ende des ersten Armes ein Scharnier befindet, an dem ein Materialstück befestigt ist. Bei eingeklapptem Entnahmehebel verläuft die Achse des genannten Scharnieres vor­ zugsweise senkrecht zur Halteplatte.

Die vorliegende Erfindung ist anhand der folgenden Figuren näher dargestellt:

Fig. 1 Aufsicht auf ein Halterack mit Entnahmehebel

Fig. 2 Seitenansicht eines Halteracks mit Entnahmehebel

Fig. 1 zeigt eine Aufsicht auf ein erfindungsgemäßes Halterack 10. Zu erkennen sind eine Vielzahl von Ausnehmungen 20, sowie ein an der linken Breitseite des Halteracks ange­ ordneter Entnahmehebel 11. Der Entnahmehebel ist mit der Halteplatte 14 über eine Achse verbunden, die in der Ebene der Halteplatte 14 verläuft. Die Orientierung der Achse ist in der Fig. 1 als gestrichelte Linie 12 dargestellt. Die Halteplatte 14 besitzt weiterhin eine Ausnehmung 13 für einen Teil des Entnahmehebels 11. Der Entnahmehebel 11 besitzt ei­ nen ersten Arm 11a, sowie einen zweiten Arm 11b. Bei Betätigung des ersten Armes 11a, d. h. bei Verschwenken des Armes nach oben über das Halterack, dreht sich der Hebel um die Achse 12 und der zweite Arm 11b tritt durch die Ausnehmung 13 durch die Halteplatte 14 hindurch und stößt das Halterack 10 von einer unter dem Halterack liegenden Tempe­ riereinheit ab.

Fig. 2 zeigt den Entnahmehebel 11 in Seitenansicht. In dieser Darstellung ist zu erkennen, daß der erste Arm 11a der zur Betätigung dient, wesentlich länger ausgeführt ist als der zweite Arm 11b, der zur Abstoßung des Halteracks von der Temperiereinheit dient. Wei­ terhin ist zu erkennen, daß der zweite Arm 11b wesentlich stabiler ausgeführt ist, da an ihm größere Kräfte angreifen.

Claims (11)

1. System zur simultanen Temperierung einer Mehrzahl von Reaktionsgefäßen mit

• - einer Temperiereinheit, die Aufnahmepositionen für Reaktionsgefäße besitzt,
• - einem Halterack, das eine Halteplatte mit einer Mehrzahl von Ausnehmungen zur Aufnahme von Reaktionsgefäßen aufweist, die entweder fest mit der Halte­ platte verbunden sind oder die in den Ausnehmungen hängen, so daß ein un­ terer Teil der Reaktionsgefäße nach unten über die Halteplatte hinausragt und sich die unteren Teile der Reaktionsgefäße in den Aufnahmepositionen der Temperiereinheit befinden, wenn das Halterack auf der Temperiereinheit an­ geordnet ist,

dadurch gekennzeichnet, daß das Halterack einen Entnahmehebel besitzt, der über eine Achse mit dem Halterack verbunden ist, die Achse im wesentlichen in der Ebene der Halteplatte oder parallel dazu verläuft und der Hebel einen ersten Arm, der von der Oberseite der Halteplatte zugänglich ist, sowie einen zweiten Arm aufweist, der das Halterack von der Tempe­ riereinheit abstößt, wenn der erste Arm betätigt wird.

2. System gemäß Anspruch 1, bei dem der erste Arm in seiner Ruheposition im wesentli­ chen parallel zur Oberseite der Halteplatte angeordnet ist und bei Betätigung nach oben verschwenkt wird.

3. System gemäß Anspruch 1, bei dem die Halteplatte eine Ausnehmung für den zweiten Arm besitzt.

4. System gemäß Anspruch 1 oder 2, das zwei Entnahmehebel aufweist, die an gegen­ überliegenden Seiten des Halteracks angeordnet sind.

5. System gemäß Anspruch 1 oder 2, das vier Entnahmehebel aufweist, die an gegen­ überliegenden Seiten des Halteracks angeordnet sind.

6. System gemäß Anspruch 4 oder 5, bei dem gegenüberliegende Entnahmehebel in ent­ gegengesetzte Richtungen verschwenkt werden.

7. System gemäß Anspruch 1, bei dem der erste Arm des Entnahmehebels an dem der Achse gegenüberliegenden Ende einen Griff aufweist.

8. System gemäß Anspruch 1, bei dem der erste Arm des Entnahmehebels ausklappbar gestaltet ist.

9. System gemäß Anspruch 1, bei dem die Aufnahmepositionen der Temperiereinheit und die Gefäße so aufeinander abgestimmt sind, daß Außenwandungen der Gefäße und In­ nenwandungen der Aufnahmepositionen eng aneinander anliegen.

10. System gemäß Anspruch 1 oder 9, das eine Andruckeinheit aufweist, die die Gefäße in die Aufnahmepositionen der Temperiereinheit drückt.

11. System gemäß Anspruch 1, bei dem Halterack und Temperiereinheit aufeinander abge­ stimmte Führungselemente aufweisen, die eine Positionierung des Halteracks auf der Temperiereinheit gewährleisten, bei der sich die Reaktionsgefäße in bestimmungsge­ mäßen Aufnahmepositionen der Temperiereinheit befinden.