DE29906202U1 - Microtiter plate - Google Patents
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Description
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Edgar GromEdgar Grom
Grom-Analytik + HPLC GmbHGrom-Analytik + HPLC GmbH
Herrenberger Str. 54Herrenberger Str. 54
D-71083 Herrenberg-Kayh 01.04.1999D-71083 Herrenberg-Kayh April 1, 1999
Vorrichtung zur automatisierten DurchführungDevice for automated execution
chemischer, biologischer oder biochemischer Analysenchemical, biological or biochemical analyses
und/oder Synthesen und Verfahren zu derenand/or syntheses and processes for their
HerstellungManufacturing
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur automatisierten Durchführung chemischer, biologischer, biochemischer oder medizinischer Analysen und/oder Synthesen mit einer Mikrotiterplatte mit einer Mehrzahl von matrixartig in Reihen und Spalten angeordneten Aufnahmen für Mikroreaktionsgefäße aus einem inerten Material.The invention relates to a device for the automated performance of chemical, biological, biochemical or medical analyses and/or syntheses using a microtiter plate with a plurality of receptacles for microreaction vessels made of an inert material arranged in a matrix-like manner in rows and columns.
Die Aufnahmen solcher Mikrotiterplatten dienen in der Regel als Reaktionsgefäße zur automatisierten Durchführung chemischer, biologischer oder biochemischer Experimente, z.B. Biotests, Erstellen von Verdünnungsreihen oder chemische Analysen oder Synthesen. Der Abstand der Aufhahmen ist in der Regel genormt und beträgt bei einer normierten Mikrotiterplatte mit 12 Reihen und 8 Spalten (insgesamt 96 Aufhahmen) z.B. 9mm, einer Platte mit 16 &khgr; 24 (insgesamt 384) Aufhahmen 4,5 mm usw. Hierdurch ist ein automatisiertes Befüllen der Aufhahmen, z.B. mittels betätigbarer Dosiereinrichtungen, wie Mehrfachpipetten mit einer Anzahl von Aufhahmen einer Reihe oder Spalte der verwendeten Mikrotiterplatte entsprechenden Anzahl nebeneinander im Abstand der Aufhahmen angeordneten Pipetten, oder mittels Laborroboter, möglich.The receptacles of such microtiter plates are generally used as reaction vessels for the automated performance of chemical, biological or biochemical experiments, e.g. biotests, creating dilution series or chemical analyses or syntheses. The spacing of the receptacles is generally standardized and is e.g. 9mm for a standardized microtiter plate with 12 rows and 8 columns (a total of 96 receptacles), 4.5mm for a plate with 16 x 24 (a total of 384) receptacles, etc. This enables automated filling of the receptacles, e.g. using operable dosing devices such as multiple pipettes with a number of receptacles corresponding to a row or column of the microtiter plate used, a number of pipettes arranged next to each other at a distance from the receptacles, or using laboratory robots.
Bekannte Mikrotiterplatten bestehen gewöhnlich aus Kunststoff und werden als Einwegprodukte nach der Verwendung in der Regel entsorgt. Nachteilig bei den aus Kunststoff bestehenden Mikrotiterplatten ist insbesondere ihre begrenzte Verwendbarkeit infolge der mangelden Inertie des Kunststoffs. Sie werden daher praktisch ausschließlich für chemische, biologische oder biochemische Analysen oder Synthesen in wässriger Lösung verwendet, wobei für biologische Experimente in der Regel ohnehin nur Wasser als Lösungsmittel in Frage kommt. Für die automatisierte Durchführung chemischer Reaktionen in organischen Lösungsmitteln, welche mit Kunststoff reagieren, z.B. in der kombinatorischen Chemie oder auch zur Probenvorbereitung fürdie Spurenanalytik, sind darüber hinaus Mikrotiterplatten aus Glas bekannt, welche zwar hoch inert, aber aufgrund ihrer aufwendigen Herstellung einerseits sehr teuer, andererseits infolge der vielen Aufhahmen mit sehr kleinenKnown microtiter plates are usually made of plastic and are disposable products that are generally disposed of after use. A particular disadvantage of plastic microtiter plates is their limited usability due to the lack of inertia of the plastic. They are therefore used almost exclusively for chemical, biological or biochemical analyses or syntheses in aqueous solutions, although water is usually the only solvent that can be used for biological experiments. For the automated performance of chemical reactions in organic solvents that react with plastic, e.g. in combinatorial chemistry or for sample preparation for trace analysis, glass microtiter plates are also known. These are highly inert, but very expensive due to their complex production, and very expensive due to the many wells with very small holes.
» &igr;» &igr;
-2-Volumen
nach der Benutzung schlecht zu reinigen sind.-2-Volume
are difficult to clean after use.
Weiterhin sind sogenannte,,Deep-WelT- Platten bekannt, die im Vergleich mit den herkömmlichen Mikrotiterplatten der vorgenannten Art tiefere Aufnahmen aufweisen und die folglich eine größere Höhe haben. In die Aufnahmen solcher Deep-Well Platten können aus Glas bestehende Mikroreaktionsgefäße eingestellt werden, die ähnlich einem Reagenzglas ausgebildet sind und im Bereich ihrer Eintrittsöfmung einen Bördelrand zum Verschließen mit einer Bördelkappe aufweisen. Die Bördelkappe besteht z.B. aus einem in einer Aufnahme aus Blech angeordneten Dichtelement und ist mittels eines Werkzeuges am Bördelrand des Mikroreaktionsgefäßes aufpreßbar. Eine automatisierte Bearbeitung einer Vielzahl an Proben mittels solcher Vorrichtungen ist aufwendig, da die Mikroreaktionsgefäße nach dem Befüllen gegebenenfalls einzeln verschlossen und manuell in die Kavitäten der als Halterung dienenden Platte eingesetzt werden müssen. Für eine automatisierte, z.B. robotergesteuerte Probenbearbeitung müssen die Mikroreaktionsgefäße unter Einhaltung enger Toleranzen in den Kavitätn anordbar sein, um den genormten Abstand der Kavitäten einzuhalten.Furthermore, so-called "deep-well" plates are known, which have deeper recesses than conventional microtiter plates of the aforementioned type and are therefore taller. Microreaction vessels made of glass can be placed in the recesses of such deep-well plates. These are designed similarly to a test tube and have a flanged edge in the area of their inlet opening for sealing with a flanged cap. The flanged cap consists, for example, of a sealing element arranged in a sheet metal recess and can be pressed onto the flanged edge of the microreaction vessel using a tool. Automated processing of a large number of samples using such devices is complex, since the microreaction vessels may have to be closed individually after filling and manually inserted into the cavities of the plate serving as a holder. For automated, e.g. robot-controlled sample processing, the microreaction vessels must be able to be arranged in the cavities while maintaining close tolerances in order to maintain the standardized distance between the cavities.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art vorzuschlagen, die kostengünstig ist und bei der Titerplatte und Mikroreaktionsgefäße eine gemeinsame Einheit bilden.The invention is based on the object of proposing a device of the type mentioned at the beginning, which is cost-effective and in which the titer plate and microreaction vessels form a common unit.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Mikroreaktionsgefäße mit der Mikrotiterplatte unverrückbar gehalten sind.According to the invention, this object is achieved with a device of the type mentioned at the outset in that the microreaction vessels are held immovably with the microtiter plate.
Die erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung ist zur automatisierten Durchfuhrung sämtlicher chemischer, biologischer oder biochemischer Experimente geeignet, die bislang mittels bekannter Mikrotiterplatten aus Kunststoff durchgeführt werden und die keine erhöhten Anforderungen bezüglich der Inertie des Reaktiondgefäßes stellen, z.B. in wässriger Lösung durchgeführt werden. Sie ist darüber hinaus für solche Anwendungen geeignet, die eine hohe Inertie des Reaktionsgefäßes erfordern, z.B. in der kombinatorischen Chemie unter Verwendung organischer lösingsmittel, Spurenanalytik etc.. Sie ist weiterhin für medizinische Anwendungen, z.B. Bluttests, geeignet. Desweiteren besteht die Möglichkeit direkte optische Messungen vorzunehmen.The device designed according to the invention is suitable for the automated performance of all chemical, biological or biochemical experiments that have previously been carried out using known plastic microtiter plates and that do not place increased demands on the inertia of the reaction vessel, e.g. are carried out in aqueous solution. It is also suitable for applications that require a high inertia of the reaction vessel, e.g. in combinatorial chemistry using organic solvents, trace analysis, etc. It is also suitable for medical applications, e.g. blood tests. It is also possible to carry out direct optical measurements.
Die im wesentlichen feste Verbindung zwischen Mikrotiterplatte und Mikroreaktionsgefäßen ermöglicht eine einfache Handhabung, weshalb die erfindungsgemäße Vorrichtung auch insbesondere zur vollautomatisierten Durchführung von Tests mittels eines Laborroboters geeignet ist. Die Verbindung zwischen Mikrotiterplatte und Mikroreaktionsgefäßen trägt auch dem in der Regel genormten Abstand der Aufnahmen Rechnung, sodaß der Abstand der Mikroreaktionsgefäße genau dem Abstand entspricht und letztgenannte aufgrund der Verbindung mit der Mikrotiterplatte relativ zueinander und gegenüber der Mikrotiterplatte unbeweglich sind. Mit "im wesentlichen fest verbunden" ist im Sinne der Erfindung eine Verbindung beliebiger Art gemeint, die ein Herausnehmen der Mikroreaktionsgefäße aus derThe essentially fixed connection between the microtiter plate and the microreaction vessels enables easy handling, which is why the device according to the invention is also particularly suitable for fully automated testing using a laboratory robot. The connection between the microtiter plate and the microreaction vessels also takes into account the generally standardized distance between the receptacles, so that the distance between the microreaction vessels corresponds exactly to the distance and the latter are immobile relative to one another and to the microtiter plate due to the connection to the microtiter plate. In the sense of the invention, "essentially firmly connected" means a connection of any kind that allows the microreaction vessels to be removed from the
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Mikrotiterplatte nicht oder nur gegen einen gewissen Widerstand gestattet, so daß die Mikroreaktionsgefaße beispielsweise vor einem Herausfallen aus der Platte gesichert sind.Microtiter plate is not permitted or only permitted against a certain resistance, so that the microreaction vessels are protected, for example, from falling out of the plate.
Um die Mirkoreaktionsgefäße auf einfache und kostengünstige Weise in Serie zu fertigen, sind diese bevorzugt im wesentlichen als Rohrabschnitte ausgebildet. Da ein Herausnehmen der Mikroreaktionsgefaße aus der Mikrotiterplatte nicht vorgesehen ist, entfällt ein transportsicheres Verschließen und brauchen die Mikroreaktionsgefaße keinen Bördelrand aufweisen; sie sind somit einerseits kostengünstig herstellbar und können insbesondere bei einer Platte mit sehr vielen Aufnahmen, z.B. mit 16 Reihen und 24 Spalten, dicht an dicht angeordnet werden.In order to mass produce the microreaction vessels in a simple and cost-effective manner, they are preferably designed essentially as pipe sections. Since the microreaction vessels cannot be removed from the microtiter plate, there is no need for a transport-safe closure and the microreaction vessels do not need to have a flanged edge; they can therefore be produced cost-effectively and can be arranged close together, particularly in the case of a plate with a large number of wells, e.g. with 16 rows and 24 columns.
Je nach Anzahl der Aufnahmen bzw. Anzahl der Mikroreaktionsgefaße pro Miltotiterplatte beträgt das Aufnahmevermögen jedes Mikroreaktionsgefäßes etwa 100 - 2000 &mgr;&idiagr;.Depending on the number of wells or number of microreaction vessels per microtiter plate, the capacity of each microreaction vessel is approximately 100 - 2000 μη.
Aus Kostengründen ist das inerte Material der Mikroreaktionsgefaße vorzugsweise Glas; so daß sie aus Kapillarröhrchen hergestellt werden können, sie aber für spezielle Verwendungszwecke aus jedem beliebigen inerten Material, beispielsweise aus Keramik oder Metall, bestehen.For cost reasons, the inert material of the microreaction vessels is preferably glass; so they can be made from capillary tubes, but for special purposes they can be made from any inert material, for example ceramic or metal.
Für die unverrückbare Unterbringung der Miktoreaktionsgefäße in der Miktotiterplatte kommen grundsätzlich alle Verbindungen in Frage, die einer Entnahme einzelner Mikroreaktionsgefaße einen gewissen Widerstand entgegensetzen. Die Mikroreaktionsgefaße können beispielsweise reibschlüssig in die Aufnahme der Mikrotiterplatte eingesteckt sein, beispielsweise durch Einschrumpfen festgelegt sein.Basically, all connections that offer a certain resistance to the removal of individual microreaction vessels are suitable for the immovable accommodation of the microreaction vessels in the microtiter plate. The microreaction vessels can, for example, be inserted into the microtiter plate holder with friction, for example by shrinking.
Die Mikroreaktionsgefaße der erfindungsgemäßen Vorrichtung können entweder an der der Füllöffnung gegenüberliegenden Seite reagenzglasartig verschlossen oder offen ausgebildet sein. Zweckmäßig sind auch die Aufnahmen der Mikrotiterplatte offen, so daß die Mikrotiterplatte als Rost ausgebildet ist. Im erstgenannten Fall können die Mikroreaktionsgefaße innenseitig mit einem reaktiven Material, beispielsweise mit einem Katalysatormaterial, beschichtet sein. Im Falle der zu beiden Seiten offenen, im wesentlichen als Säulchen ausgebildeten Ausfuhrungsvariante der Mikroreaktionsgefaße können in diesen beispielsweise chromatographische Sorbentien, wie Adsorberharze, Ionenaustauscherharze, biologisch aktive Sorbentien oder dgl. angeordnet sein, so daß die erfindungsgemäße Vorrichtung auch zur automatisierten Durchführung von Festphasenanreicherungen (SPE, solid phase extraction), zur Affinitätschromatographie etc. geeignet ist.The microreaction vessels of the device according to the invention can either be closed like a test tube on the side opposite the filling opening or be open. The microtiter plate receptacles are also expediently open, so that the microtiter plate is designed as a grate. In the former case, the microreaction vessels can be coated on the inside with a reactive material, for example with a catalyst material. In the case of the variant of the microreaction vessels that is open on both sides and essentially designed as columns, chromatographic sorbents such as adsorbent resins, ion exchange resins, biologically active sorbents or the like can be arranged in them, so that the device according to the invention is also suitable for the automated implementation of solid phase extraction (SPE), affinity chromatography, etc.
Zur automatisierten Bearbeitung einer möglichst großen Anzahl von Proben weist die Mikrotiterplatte in wenigstens acht Reihen und zwölf Spalten, z.B. in wenigstens 16 Reihen und 24 Spalten auf.To enable automated processing of as many samples as possible, the microtiter plate has at least eight rows and twelve columns, e.g. at least 16 rows and 24 columns.
Nachstehend ist die anhand von Ausführungsbeispielen unetr Bezugnahme auf die Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:The following is explained in detail using exemplary embodiments with reference to the drawings. They show:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;Fig. 1 is a perspective view of a device according to the invention;
Fig. 2 eine Seitenansicht einer Ausfuhrungsform eines Mikroreaktionsgefäße;Fig. 2 is a side view of an embodiment of a microreaction vessel;
Fig. 3 eine Seitenansicht einer weiteren Ausfuhrungsform eines MikroreaktionsgefäßesFig. 3 is a side view of another embodiment of a microreaction vessel
Fig. 4 eine Seitenansicht einer weiteren Ausfiihrungsform eines MikroreaktionsgefäßesFig. 4 is a side view of another embodiment of a microreaction vessel
Eine derartige Vorrichtung ist zur automatisierten Durchführung sämtlicher chemischer, biologischer, biochemischer oder medizinischer Experimente geeignet, die bislang mit bekannten Mikrotiterplatten aus Kunststoff durchgeführt werden, z.B. Biotests (Toxizitäts- oder Gentoxizitätstests mit Bakterien, wie Leuchtbakterien-, Arnes-, umu-Test od. dgl.), Erstellen von Verdünnungsreihen, chemische Analysen oder Synthesen in wässriger Lösung etc.. Sie ist darüber hinaus für solche Anwendungen geeignet, die eine hohe Inertie des Reaktionsgefäßes erfordern, z.B. in der kombinatorischen Chemie bei Verwendung organischer Lösungsmittel, in der Spurenanalytik, in der Medizin etc. Weiterhin ist eine spektrometrische Auswertung von in den Mikroreaktionsgefäßen bevorrateten Proben, z.B. mittels UV-oder IR-Spektrometer, möglich.Such a device is suitable for the automated performance of all chemical, biological, biochemical or medical experiments that have previously been carried out with known plastic microtiter plates, e.g. biotests (toxicity or genotoxicity tests with bacteria, such as luminescent bacteria, Arnes, umu tests or similar), preparation of dilution series, chemical analyses or syntheses in aqueous solution, etc. It is also suitable for applications that require a high inertia of the reaction vessel, e.g. in combinatorial chemistry when using organic solvents, in trace analysis, in medicine, etc. Furthermore, a spectrometric evaluation of samples stored in the microreaction vessels is possible, e.g. using UV or IR spectrometers.
Die Ausführungsform eines Mikroreaktionsgefäßes gemäß Fig. 3+4 weist sowohl eine Füllals auch eine Auslauföflhung auf und ist mit einem z.B. zwischen Fritten angeordneten chromatigraphischen Sorbens bestückt. Bei dem chromatographischen Sorbens kann es sich z.B. um Ionenaustauscherharze, Adsorberharze (Alkyl-, Phenylsilane od.dgl.) biologisch aktive Sorbentien (z.B. für die Affinitätschromatographie od. dgl.) handeln. Bei Verwendung derart ausgebildeter Mikroreaktionsgefäße sind die Aufhahmen der entsprechenden Mikrotiterplatte zweckmäßig offen ausgebildet, um einen Auslauf des in die Mikroreaktionsgefäße Lösungsmittels, dieses z.B. zu verwerfen.The embodiment of a microreaction vessel according to Fig. 3+4 has both a filling and an outlet opening and is equipped with a chromatographic sorbent arranged, for example, between frits. The chromatographic sorbent can be, for example, ion exchange resins, adsorber resins (alkylsilanes, phenylsilanes or the like), biologically active sorbents (e.g. for affinity chromatography or the like). When using microreaction vessels designed in this way, the receptacles of the corresponding microtiter plate are expediently designed to be open in order to prevent the solvent from leaking into the microreaction vessels, for example to discard it.
SK OSK O
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE10203940A1 (en) * | 2002-02-01 | 2003-08-21 | Fraunhofer Ges Forschung | Plate for use in cryogenic storage of biological specimens has wells, into which specimens are placed, fits into cover in same way as drawer of matchbox, and is held in position by e.g. studs and recesses |
-
1999
- 1999-04-07 DE DE29906202U patent/DE29906202U1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE10203940A1 (en) * | 2002-02-01 | 2003-08-21 | Fraunhofer Ges Forschung | Plate for use in cryogenic storage of biological specimens has wells, into which specimens are placed, fits into cover in same way as drawer of matchbox, and is held in position by e.g. studs and recesses |
DE10203940B4 (en) * | 2002-02-01 | 2006-06-14 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Cryoprobe carrier for modular cryostorage storage |
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