DE29918179U1

DE29918179U1 - Temperiereinrichtung für Laborgefäße

Info

Publication number: DE29918179U1
Application number: DE29918179U
Authority: DE
Original assignee: Eppendorf Netheler Hinz GmbH; Eppendorf Geraetebau Netheler and Hinz GmbH
Current assignee: Eppendorf SE
Priority date: 1999-10-15
Filing date: 1999-10-15
Publication date: 2000-01-27
Anticipated expiration: 2009-10-16
Also published as: US6616897B1

Description

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14. Oktober 1999 Uns. Zeichen: 02344

Eppendorf-Netheler-Hinz GmbH

Temperiereinrichtung für Laborgefäße

Die Erfindung bezieht sich auf eine Temperiereinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Gattungsgemäße Temperiereinrichtungen, auch als Kühlakkus oder dergleichen bezeichnet, werden zur Temperierung von Laborgefäßen, z.B. wärmeempfindliche Flüssigansätze enthaltenden Reaktionsgefaßen, verwendet.

Gattungsgemäße Temperiereinrichtungen weisen ein flüssigkeitsdichtes Gehäuse auf, das zumindest partiell mit einem Temperiermedium, z.B. Wasser, gefüllt ist. Vor Verwendung werden die Temperiereinrichtungen erwärmt oder gekühlt und sind dann in der Lage, über einen längeren Zeitraum (bis zu einigen Stunden) die Temperatur in einem bestimmten Bereich zu halten.

Ein Beispiel für eine gattungsgemäße Temperiereinrichtung ist aus dem Deutschen Gebrauchsmuster G 9205100.6 bekannt. Die hier beschriebene Einrichtung wird z.B. zusammen mit einem Halter verwendet, in dem Reaktionsgefäße mit ihren geschlossenen Enden nach unten freihängend aufgenommen sind. Das Gehäuse der Temperiereinrichtung weist Vertiefungen auf, die bezüglich Anzahl

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und Anordnung passend zu den Löchern der Halter sind. Im Betrieb wird der Halter so auf der Temperiereinrichtung angeordnet, daß die in ihm aufgenommenen Reaktionsgefäße mit ihren geschlossenen Enden in die Vertiefungen der Ternperiereinrichtung eingesetzt sind. Unabhängig davon können die Reaktionsgefäße aber auch direkt, d.h. ohne Halter, in die Temperiereinrichtung eingesetzt werden.

Ein Nachteil der bekannten Einrichtung ist, daß nur schwierig zu überprüfen ist, ob die Einrichtung noch die gewünschte Temperierung im Bereich der erforderlichen Arbeitstemperatur ermöglicht oder nicht.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ausgehend vom Stand der Technik, eine Temperiereinrichtung für Laborgefäße so fortzubilden, daß ein Verwender in einfacher Weise ihren Temperaturzustand überprüfen kann.

Gelöst wird die Aufgabe mit einer Temperiereinrichtung, die die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Erfmdungsgemäß ist vorgesehen, daß das Gehäuse der Temperiereinrichtung zumindest teilweise aus mit thermosensitiver Farbe eingefärbtem Kunststoff besteht.

Thermosensitive Farbstoffe, die zur Einfärbung des Gehäuses bzw. von Bereichen des Gehäuses der erfmdungsgemäßen Temperiereinrichtung eingesetzt werden können, sind bereits seit längerem bekannt. In aller Regel können sie temperaturabhängig zwei unterschiedliche Farben einnehmen, wobei der Farbwechsel

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reproduzierbar in einem für den jeweiligen Farbstoff spezifischen Temperaturbereich erfolgt.

Für die erfindungsgemäßen Temperiereinrichtungen, die vorrangig zu Kühlzwekken eingesetzt weiden sollen, eignen sich z.B. besonders solche Farbstoffe, die bei einer Temperatur dicht oberhalb des Gefrierpunktes, z.B. in einem Bereich zwischen 4 - 8 C⁰, ihre Farbe wechseln. Tritt während der Benutzung ein Farbumschlag auf, so ist dies ein Hinweis auf die nachlassende Kühlleistung der Temperiereiniichtung.

Die bekannten thermosensitiven Farbstoffe werden bereits in einer ganzen Reihe unterschiedlicher Applikationen verwendet. So gibt es z.B. Kunststofflöffel, die Comflakespackungen beigelegt sind, die sich temperaturabhängig verfärben. Weitere Anwendungen finden sich im Modeschmuckbereich. Der Einsatz thermosensitiver Farbstoffe blieb allerdings bislang auf den Bereich alltäglicher Gegenstände bzw. den Werbebereich beschränkt. Eine Verwendung im Forschungsoder Laborbereich ist nicht bekannt.

Denkbar ist, daß einzelne gut erkennbare Bereiche des Gerhäuses der erfindungsgemäßen Temperiereinrichtung mit thermosensitivem Kunststoff eingefärbt werden. Selbstverständlich ist es aber auch möglich, das gesamte Gehäuse aus entsprechend thermosensitiv eingefärbtem Kunststoff herzustellen. Die Herstellung kann in üblicher Weise z.B. durch Spritzguß erfolgen.

Die erfindungsgemäße Temperiereinrichtung bietet eine ganze Reihe von Vorteilen. Ein wesentlicher Vorteil ist, daß der Benutzer über eine z.B. nachlassende Kühlleistung der Temperiereinrichtung deutlich erkennbar informiert wird und ggf. bei entsprechender Ausgestaltung sogar individuelle Informationen über die Temperatur einzelner in die Einrichtung eingesetzter Laborgefäße erhält.

In der erfmdungsgemäßen Temperiereinrichtung können alle gängigen zur Temperierung geeigneten Medien eingesetzt werden. Vorteilhafterweise wird zur Temperierung die Phasenumwandlung eines im Gehäuse der Temperiereinrichtung enthaltenen Temperiermediums ausgenutzt. Es ist z.B. denkbar, ein Medium auf Wasser-Eisbasis o.a. vorzusehen, das für die Temperierung niedriger Temperaturen (Kühlwirkung) geeignet ist. Temperiereinrichtungen mit solchen Kühlmedien werden vor Einsatz bis zur Erstarrung abgekühlt. Während des Gebrauchs erwärmt sich das Medium relativ rasch bis zu seiner Schmelztemperatur und hält diesen Wert dann. Man erzielt so eine konstante Kühlwirkung im Bereich der Schmelztemperatur des Temperiermediums, die mit zunehmender Umwandlung in die flüssige Phase abnimmt.

Es ist selbstverständlich auch möglich, andere Temperiermedien vorzusehen, insbesondere solche, die eine konstante Temperatur in dem physiologisch interessanten Bereich zwischen 25 Grad und 37 Grad Celsius ermöglichen. Auch hier können wiederum Medien eingesetzt werden, deren Erstarrungs- bzw. Schmelztemperatur der gewünschten Arbeitstemperatur entspricht. In diesem Fall werden die Temperierelemente vor Verwendung auf eine Temperatur oberhalb ihrer Schmelztemperatur erwärmt. Während der Verwendung wandelt sich das Temperiermedium vom flüssigen in den festen Aggregatzustand um, wobei auch dieser Vorgang sich über einen längeren Zeitraum hinzieht, in dem die gespeicherte Energie langsam und gleichmäßig abgegeben wird und die Temperatur stabil (im Bereich der Erstarrungstemperatur) bleibt.

In beiden Fällen hängt die Dauer der Temperierwirkung maßgeblich von der Isolierung der Temperiereinrichtung gegen die Umgebung ab. Bei der erfindungsgemäßen Temperiereinrichtung kommt als weiteres Problem hinzu, daß das Gehäuse und die darin enthaltenen thermosensitiv eingefärbten Bereiche, sofern

keine weiteren Vorkehrungen getroffen werden, direkten Kontakt mit der Umgebung haben. Es besteht daher die Gefahr, daß eine von der Umgebungstemperatur hervorgerufene Verfärbung der Bereiche eintritt, die nicht dem tatsächlichen Kühlzustand der Einrichtung, insbesondere dem eigentlich interessierenden Kühlzustand in den Vertiefungen, entspricht. In diesem Zusammenhang sieht eine besonders bevorzugte Ausgestaltung vor, daß nur die die Vertiefungen begrenzenden Wandbereiche aus themosensivem Kunststoff hergestellt werden oder, da eine solche Herstellung relativ aufwendig ist, bei einem insgesamt aus thermosensitivem Kunststoff bestehenden Gehäuse eine mindestens seine obere Fläche abdeckende ggf isolierende Abdeckung vorgesehen ist, die den Vertiefungen zugeordnete Fenster aufweist. Bei dieser Ausgestaltung des Gehäuses läßt sich die eigentlich interessierende Information, nämlich der Temperaturzustand in den Vertiefungen, besonders einfach erkennen.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das Gehäuse nach außen hin wärmeisoliert ist. Die Isolierung kann dabei insgesamt durchsichtig ausgebildet werden. Es ist aber auch möglich, die Isolierung undurchsichtig zu auszugestalten und Fenster darin vorzusehen, die ausgewählten Gehäusebereichen zugeordnet sind, wie z.B. oben beschrieben.

Denkbai" wäre in diesem Zusammenhang z.B., daß die Temperiereinrichtung insgesamt in einem weiteren an einer Seite offenen Isoliergehäuse aufgenommen ist, das vor Verwendung über die vortemperierte Einrichtung gestülpt wird. Genauso gut ist es aber auch denkbar, an Gehäuseaußenbereichen wärmeisolierende Beschichtungen oder Bauteile vorzusehen. Denkbar wäre z.B., an der Außenseite des Gehäuses Taschen anzuordnen, in die ggf. durchsichtige Kunststoffplatten mit isolierenden Eigenschaften eingeschoben werden können.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Temperiereinrichtung besteht, (wie oben ausgeführt) darin, daß anhand der Verfärbung des bzw. der thermosensitiven Gehäusebereiche rasch und unkompliziert überprüft werden kann, ob der Temperaturzustand der Einrichtung noch in dem gewünschten Arbeitstemperaturbereich liegt.

Vorteilhafterweise sollten das Temperiermedium und der für die Herstellung der erfindungsgemäßen Temperiereinrichtung eingesetzte thermosensitive Kunststoff auf den gewünschten Temperierbereich abgestimmt werden. Das Temperiermedium sollte so gewählt werden, daß es nach entsprechender Vorbehandlung eine Temperatur im Bereich des gewünschten Arbeitstemperaturbereiches über einen längeren Zeitraum beibehält. Der thermosensitive Kunststoff dagegen sollte so gewählt werden, daß seine Umschlagtemperatur etwas unterhalb bzw. oberhalb des gewünschten Arbeitstemperaturbereiches liegt, je nachdem ob sich die Temperiereinrichtung während der Arbeit durch die Umgebungstemperatur erwärmt oder abkühlt.

Neben einer Aussage über den generellen Temperaturzustand der Einrichtung ist aber auch von Interesse, welche Temperatur die einzelnen von der Einrichtung temperierten Laborgefäße haben. Denkbar ist z.B., daß Gefäße mit unterschiedlichen Ausgangstemperaturen in die Temperiereinrichtung eingesetzt werden und eine gemeinsame weitere Aufarbeitung erst dann erfolgen soll, wenn alle Gefäße z.B. auf den gewünschten Arbeitstemperaturbereich heruntergekühlt sind.

Für diesen oder ähnliche Fälle sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, daß in den Vertiefungen der Temperiereinrichtung vorspringende thermosensitiv eingefärbte Bereiche vorgesehen sind, die in direkten Wärmeschluß mit den eingesetzten Laborgefäßen gelangen. Diese Bereiche, die z.B. in Form von vorspringenden Rippen ausgebildet sein können, sind aufgrund ihres Abstands zu den

übrigen Wandbereichen der Vertiefung (die einen direkteren Kontakt zu dem Temperiermedium haben und sich deswegen nicht so schnell verfärben) in der Lage, individuell die Temperatur der eingesetzten Laborgefäße anzuzeigen und erlauben einen schnellen Rückschluß über das Fortschreiten eines Abkühl- bzw. Erwärmvorganges. Außerdem stellen z.B. Rippen eine Gefäßführung dar und können aufgmnd des reduzierten Wärmeübergangs ein Einfrieren des Inhalts von Gefäßen in den Vertiefungen verhindern.

Im folgenden soll die Erfindung anhand einer Abbildung, die ein Ausführungsbeispiel zeigt, näher erläutert werden.

Die Abbildung zeigt in einer Teilschnittdarstellung ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Temperiereinrichtung 10 mit einem flüssigkeitsdichten Gehäuse 11, das mit einem Temperiermedium 12 gefüllt ist. Das Temperiermedium, liegt teilweise in erstarrtem Zustand 12a und teilweise in flüssigem Zustand 12b vor. In der Abbildung ist das Gehäuse 11 nur partiell mit Temperiermedium 12 gefüllt, um Platz für die Ausdehnung während des Einfrierens zu schaffen. Denkbai· wäre in diesem Zusammenhang auch, im Innern des Gehäuses 11 ein komprimierbares Material vorzusehen und den verbleibenden Raum vollständig mit Temperiermedium aufzufüllen.

Die Temperiereinrichtung 10 hält während der Benutzung in etwa die Temperatur, bei der der Übergang des Temperiermediums 12 von der festen in die flüssige Phase erfolgt.

In dem Gehäuse 11 der Temperiereinrichtung 10 sind Vertiefungen 13 vorgesehen, die als Aufnahmen für zu temperierende Reaktionsgefäße 14 dienen. Es versteht sich, daß die Vertiefungen auch anders ausgebildet werden können, z.B so,

daß eine Temperierung von anders geformten Laborgefäßen oder auch Mikrotiterplatten möglich ist.

In der dargestellten Ausführung ist das Gehäuse 11 insgesamt aus mit temperatursensitivem Farbstoff eingefärbtem Kunststoff hergestellt.

Um sicherzustellen, daß das Gehäuse sich nicht zu rasch an die Umgebungstemperatur anpaßt, ist weiterhin eine vorzugsweise mindestens partiell transparente Isolierung 18 vorgesehen, die einen wesentlichen Bereich des Gehäuses nach außen hin wärmeisoliert. In die Isolierung 18 sind in der gezeigten Ausführung in Halterungen 20 transparente Fenster 19 eingesetzt, durch die die angrenzende Gehäuseaußenwand betrachtet werden kann. Denkbar wäre weiterhin auch, eine nicht dargestellte ggf. isolierende Abdeckung der oberen Fläche des Gehäuses, die nur die Vertiefungen 13 freiläßt. Eine solche Abdeckung würde die Isolierung verbessern und hätte zusätzlich noch den Vorteil, daß der Benutzer nur eine Verfärbung in den Vertiefungen 13, also im interessanten Bereich wahrnehmen kann.

Weiterhin sind in den Vertiefungen 13 Rippen 16 ausgebildet, die ebenfalls aus mit temperatursensitivem Farbstoff eingefärbtem Kunststoff bestehen. Diese Rippen 16 kontaktieren die Wand des eingesetzten Gefäßes 14 und werden abhängig von der Gefäßtemperatur verfärbt. Auf diese Art ist neben der grundsätzlich durch die Verfärbung des Gehäuses 11 erhaltenen Anzeige über seinen Temperierzustand zusätzlich auch eine individuelle Aussage über die Temperatur der Gefäße möglich.

Außerdem verhindern die Rippen 16, daß die Gefäße 14 in den Vertiefungen 13 festfrieren. Andererseits wird die Temperierleistung herabgesetzt, da nur über die Rippen 16 Kontakt mit den Gefäßen 14 besteht.

Weiterhin sind sich von den Vertiefungen 13 ins Innere des Gehäuses 11 erstrekkende Fortsätze 21 vorgesehen, die eine Wärmeleitung zwischen der Vertiefung 13 und dem Temperiermedium 12 gewährleisten sollen. Auf diese Weise soll sichergestellt werden, daß alle Vertiefungen 13 möglichst gleichmäßig temperiert werden.

Claims

1. Temperiereinrichtung (10) für Laborgefäße (14) mit einem flüssigkeitsdichten Gehäuse (11), das zumindest partiell mit einem Temperiermedium (12) gefüllt ist und in dem nach innen weisende Vertiefungen (13) ausgebildet sind, die als Aufnahmen für die zu temperierenden Laborgefäße (14) dienen, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (11) mindestens partiell aus einem mit thermosensitiver Farbe eingefärbtem Kunststoff besteht.

2. Temperiereinrichtungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (11) im wesentlichen die Form eines Quaders aufweist und daß die Vertiefungen (13) auf einer Seite des Quaders ausgebildet sind.

3. Temperiereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Vertiefungen tragende Seite des Gehäuses (11) bezüglich Anzahl, Anordnung und Ausformung der Vertiefungen so ausgebildet ist, daß übliche Mikrotiterplatten mit der Temperiereinrichtung temperiert werden können.

4. Temperiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (11) mindestens partiell mit einer Wärmeisolierung (18) versehen ist.

5. Temperiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (11) im seinem oberen die Vertiefungen (13) enthaltenden Bereich aus mit thermosensitivem Farbstoff eingefärbtem Kunststoff besteht und eine Abdeckung dieses Bereichs vorgesehen ist, die den Vertiefungen zugeordnete Durchbohrungen aufweist.

6. Temperiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den Vertiefungen (13) vorspringende aus mit thermosensitiv eingefärbtem Kunststoff hergestellte Bereiche, insbesondere Rippen (16), vorgesehen sind, die in Anlage mit Wänden von Reaktionsgefäßen (14) kommen.

7. Temperiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß von den Vertiefungen (13) sich ins Innere des Gehäuses (11) erstreckende Fortsätze (21) vorgesehen sind.