DE29925002U1 - thermocycler - Google Patents
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Abstract
Thermocyclervorrichtung
zur Durchführung chemischer und/oder biologischer Reaktionen,
mit
einem Basiskörper (2), an dem zum Aufnehmen eines
oder mehrerer nach oben offener Reaktionsgefäße
(5) ein Aufnahmebereich (3) ausgebildet ist,
einem Deckel (6)
zum Schließen des Aufnahmebereichs (3) des Basiskörpers
(2), einem Schließmechanismus (23, 24) zum Fixieren des
Deckels (6) auf dem Basiskörper (2),
gekennzeichnet
durch
ein elektrisch ansteuerbares Stellglied (20), das derart
angeordnet ist, dass nach dem Fixieren des Deckels (6) auf dem Basiskörper
(2) der Deckel (6) und das bzw. die Reaktionsgefäße
(5) durch das Stellglied (20) aneinander gedrückt werden
können und mit dem automatisch der gewünschte
Druck erzeugt werden kann.Thermocycler apparatus for carrying out chemical and / or biological reactions, with
a base body (2), on which for receiving one or more upwardly open reaction vessels (5) a receiving area (3) is formed,
a lid (6) for closing the receiving area (3) of the base body (2), a closing mechanism (23, 24) for fixing the lid (6) on the base body (2),
marked by
an electrically controllable actuator (20), which is arranged such that after fixing the lid (6) on the base body (2) of the lid (6) and the or the reaction vessel (5) pressed together by the actuator (20) can be generated and automatically with the desired pressure can be generated.
Description
Die Erfindung betrifft eine Thermocyclervorrichtung zur Durchführung chemischer und biologischer Reaktionen mit einem Basiskörper, an dem zum Aufnehmen eines oder mehrerer nach oben offener Reaktionsgefäße ein Aufnahmebereich ausgebildet ist, einem Deckel zum Schließen des Aufnahmebereichs des Basiskörpers, und einem Federelement, das derart angeordnet ist, dass der Deckel und das bzw. die Reaktionsgefäße aneinander gedrückt werden, und die Reaktionsgefäße unmittelbar vom Deckel oder mittels einer Zwischenlage abgeschlossen werden.The The invention relates to a thermal cycler device for carrying out chemical and biological reactions with a base body, at the for receiving one or more open-topped reaction vessels a receiving area is formed, a lid for closing the receiving area of the base body, and a spring element, which is arranged such that the lid and the or the reaction vessels pressed together, and the reaction vessels completed directly from the lid or by means of an intermediate layer become.
Derartige
Thermocyclervorrichtungen sind bekannt. Sie werden als sogenannte
stand-alone-Geräte verwendet oder auch in automatisch arbeitende
Systeme integriert, um eine oder mehrere, insbesondere molekularbiologische
Reaktionen voll- bzw. halbautomatisch durchzuführen. Ein
derartiges automatisch arbeitendes System mit einer integrierten
Thermocyclervorrichtung geht z. B. aus der
Das Federelement der eingangs genannten Thermocyclervorrichtung dient dazu, während der Ausführung einer chemischen und/oder biologischen Reaktion in den Reaktionsgefäßen diese mit Druck abzuschließen, damit die in den Reaktionsgefäßen enthaltenen Reagenzien und Dämpfe nicht entweichen können. Insbesondere soll eine Kontamination der Reagenzien eines Reaktionsgefäßes durch die Reagenzien eines benachbarten Reaktionsgefäßes sicher vermieden werden. Zum Erlangen einer höheren Dichtheit hat man deshalb stärkere Federelemente eingesetzt, die bei geschlossenem Deckel eine Druckkraft von etwa 200 N auf die Reaktionsgefäße bzw. auf eine dazwischen angeordnete Gummilage ausüben. Diese hohe Kraft muss beim Schließen des Deckels ausgeübt werden. Wird die Thermocyclervorrichtung als stand-alone-Gerät verwendet, so wird sie in der Regel von Hand geschlossen, weshalb der Bediener diese hohe Kraft aufbringen muss. Man hat deshalb den Deckel mit einem langen, abstehenden Hebel versehen, damit er vom Bediener leichter geschlossen werden kann. Auch wenn durch diesen Hebel das Schließen vereinfacht wird, besteht beim Öffnen die Gefahr, dass der Deckel durch die hohe Federspannung aufspringt und die gesamte Thermocyclervorrichtung erschüttert. Hierdurch kann der Inhalt eines Reaktionsgefäßes in ein benachbartes Reaktionsgefäß überschwappen, wodurch eine zusätzliche Kontaminationsgefahr entsteht.The Spring element of the above-mentioned thermal cycler device is used to do so while running a chemical and / or biological reaction in the reaction vessels complete with pressure so that the contained in the reaction vessels Reagents and vapors can not escape. In particular, a contamination of the reagents of a reaction vessel safely through the reagents of an adjacent reaction vessel be avoided. To achieve a higher tightness Therefore, one has used stronger spring elements, the with the lid closed, a compressive force of about 200 N on the Reaction vessels or arranged on an intermediate Exercise rubber layer. This high power must be on closing of the lid. Will the thermal cycler device Used as a stand-alone device, it usually becomes closed by hand, which is why the operator apply this high force got to. So you have the lid with a long, protruding lever so that it is easier for the operator to close. Even if this lever simplifies closing If there is a risk of opening the lid the high spring tension springs up and the entire thermal cycler device shocked. This allows the contents of a reaction vessel spill over into an adjacent reaction vessel, which creates an additional risk of contamination.
Zur Vermeidung dieser Probleme hat man eine Thermocyclervorrichtung entwickelt, bei der der Deckel zweiteilig aus einem Deckelgrundkörper und einem im Deckelgrundkörper beweglich angeordneten Deckelsegment ausgebildet ist. Zwischen dem Deckelsegment und dem Deckelgrundkörper hat man eine mechanische Spanneinrichtung mit einer Rutschkupplung angeordnet, mittels der bei geschlossenem Deckel eine zusätzliche Kraft auf das Deckelsegment ausgeübt wird, das gegen die in der Regel in einer Pipettierplatte angeordneten Reaktionsgefäße gedrückt wird. Mit diesem Spannmechanismus sind die beim Öffnen und Schließen bestehenden Probleme im Wesentlichen beseitigt. Jedoch ist mit dem Spannmechanismus lediglich ein einziger bestimmter Druck einstellbar. Bei Verwendung unterschiedlicher Pipettierplatten sollte der Druck jedoch individuell einstellbar sein, denn Pipettierplatten mit weniger Reaktionsgefäßen benötigen einen geringeren Druck als Pipettierplatten mit vielen Reaktionsgefäßen.to To avoid these problems one has a thermal cycler device developed in which the lid in two parts from a lid body and a cover body movably arranged in the lid body is trained. Between the lid segment and the lid body you have a mechanical clamping device with a slip clutch arranged, by means of the lid closed an additional Force is exerted on the lid segment, which is against the usually arranged in a pipetting plate reaction vessels is pressed. With this clamping mechanism are the opening and closing existing problems essentially eliminated. However, with the tensioning mechanism, only a single one is certain Pressure adjustable. When using different pipetting plates However, the pressure should be individually adjustable, because pipetting plates with less need of reaction vessels a lower pressure than pipetting plates with many reaction vessels.
Zudem ist eine solche Ausführungsform mit Rutschkupplung nicht für eine automatisch arbeitende Vorrichtung nicht geeignet, da die automatische Betätigung einer Rutschkupplung nicht mit vernünftigen Aufwand möglich ist.moreover is not such an embodiment with slip clutch not suitable for an automatic device, because the automatic operation of a slip clutch is not is possible with reasonable effort.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Thermocyclervorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass sie einfach zu handhaben ist, dass ein individuell einstellbarer Druck auf ein in der Thermocyclervorrichtung befindliches Reaktionsgefäß bzw. mehrere Reaktionsgefäße ausgeübt werden kann, und dass sie einen einfachen Aufbau aufweist.Of the Invention is based on the object, a thermal cycler device further develop according to the preamble of claim 1 such that It is easy to handle, that is an individually adjustable Pressure on a reaction vessel located in the thermocycling device or several reaction vessels are exercised can, and that it has a simple structure.
Die Erfindung wird durch eine Thermocyclervorrichtung mit dem Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.The Invention is characterized by a thermal cycler device having the features of claim 1. Advantageous embodiments of Invention are specified in the subclaims.
Die erfindungsgemäße Thermocyclervorrichtung zur Durchführung chemischer und biologischer Reaktionen weist einen Basiskörper, an dem zum Aufnehmen eines oder mehrerer, nach oben offener Reaktionsgefäße ein Aufnahmebereich ausgebildet ist, und einen Deckel zum Schließen des Aufnahmebereiches des Basiskörpers auf. Ein Federelement ist derart in der Thermocyclervorrichtung angeordnet, dass der Deckel auf das bzw. die Reaktionsgefäße gedrückt werden kann, und die Reaktionsgefäße unmittelbar vom Deckel oder mittels einer Zwischenlage abgeschlossen werden. Die erfindungsgemäße Thermocyclervorrichtung zeichnet sich durch ein elektrisch ansteuerbares Stellglied aus, das derart angeordnet ist, dass der Deckel und das bzw. die Reaktionsgefäße mit einem gegenüber dem durch die Feder erzeugten Druck erhöhten Druck aneinander gedrückt werden können.The Thermocycler device according to the invention for carrying out chemical and biological reactions has a base body, at the for receiving one or more, open-topped reaction vessels a receiving area is formed, and a lid for closing of the receiving area of the base body. A spring element is arranged in the thermal cycler device such that the lid pressed on the or the reaction vessels can be, and the reaction vessels immediately be completed by the lid or by means of an intermediate layer. The inventive thermal cycler device records itself by an electrically controllable actuator, arranged in such a way is that the lid and the or the reaction vessels with a pressure generated by the spring increased pressure can be pressed together.
Das Vorsehen eines elektrisch ansteuerbaren Stellgliedes, insbesondere eines elektrochemischen Linearmotors erlaubt, die notwendige Druckkraft unabhängig vom Schließen der Thermocyclervorrichtung aufzubringen.Providing an electrically controlled baud Ren actuator, in particular an electrochemical linear motor allowed to apply the necessary pressure force regardless of the closing of the thermal cycler.
Beim Vorsehen eines elektrochemischen Linearmotors als elektrisch ansteuerbares Stellglied kann die Druckkraft durch Anlegen eines entsprechenden Stromes bzw. Entladen des elektrochemischen Linearmotors über einen elektrischen Widerstand beliebig variiert werden. Das Vorsehen des elektrochemischen Linearmotors erlaubt zudem eine sehr einfache Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Thermocyclervorrichtung, wobei trotz des großen Einstellbereiches für den Druck keine komplizierten mechanischen Elemente, wie z. B. Kupplungen, Getriebe und dergleichen notwendig sind.At the Provision of an electrochemical linear motor as electrically controllable Actuator, the pressure force by applying a corresponding Current or discharge of the electrochemical linear motor via an electrical resistance can be varied as desired. The provision The electrochemical linear motor also allows a very simple Embodiment of the thermal cycler device according to the invention, despite the large adjustment range for the Pressure no complicated mechanical elements, such as. B. couplings, Transmission and the like are necessary.
Derartige
elektrochemische Linearmotoren sind z. B. in
Der elektrochemische Linearmotor kann sowohl im Deckel als auch im Basiskörper der erfindungsgemäßen Thermocyclervorrichtung angeordnet sein; wesentlich ist, dass durch Betätigung des Linearmotors eine Druckkraft auf die Zwischenfläche zwischen dem bzw. den Reaktionsgefäßen und dem Deckel bzw. einer dazwischen angeordneten Zwischenlage ausgeübt wird.Of the electrochemical linear motor can both in the lid and in the base body the thermal cycler device according to the invention be arranged; essential is that through actuation of the linear motor a compressive force on the interface between the reaction vessel and the lid or an interposed intermediate layer is exercised.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Thermocyclervorrichtung ist der Linearmotor lediglich mit einem Ende an einem Teil der Thermocyclervorrichtung befestigt und das andere Ende ist frei beweglich, wobei ein Schalter derart vorgesehen ist, dass ein Kontakt zwischen dem frei beweglichen Ende des Linearmotors und dem ihm gegenüberliegendem Teil festgestellt werden kann. Eine solche Anordnung erlaubt den Einsatz von Pipettierplatten unterschiedlicher Stärke, da diese Unterschiede durch den Linearmotor ausgeglichen werden können, wobei gleichzeitig mit dem Detektieren eines mechanischen Kontaktes zwischen dem frei beweglichen Ende des Linearmotors und dem hierzu gegenüberliegenden Teil der Thermocyclervorrichtung die Steuerung zur Erzeugung einer vorbestimmten Kraft gestartet wird.at a preferred embodiment of the invention Thermocycler device is the linear motor with only one End attached to a portion of the thermal cycler device and that other end is freely movable, with a switch provided in this way is that a contact between the freely movable end of the linear motor and the part opposite it can. Such an arrangement allows the use of pipetting plates different strengths, because these differences are due to the Linear motor can be balanced, while at the same time with the detection of a mechanical contact between the freely movable End of the linear motor and the opposite Part of the thermal cycler device the controller for generating a predetermined force is started.
Die Erfindung wird nachfolgend näher anhand des in der einzigen Zeichnung schematisch in einer teilweise aufgeschnittenen Seitenansicht dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert.The Invention is described in more detail below with reference to the single Drawing schematically in a partially cutaway side view illustrated embodiment explained.
Die
in der Zeichnung gezeigte Thermocyclervorrichtung
Am
Aufnahmebereich
Der
Deckel ist aus einem Deckelgrundkörper
Das
Deckelsegment
Im
mittigen Bereich der oberen Oberfläche
Durch Zuführen von Strom, das heißt durch Laden des elektrochemischen Motors wird im Faltenbalg Wasserstoff freigesetzt, wodurch der Faltenbalg gestreckt wird und eine lineare Bewegung ausführt. Wird die Stromversorgung unterbrochen, so verbleibt der Faltenbalg in seiner Stellung. Wird der Faltenbalg über einen elektrischen Widerstand entladen, so wird das Wasserstoffgas wieder chemisch gebunden, wodurch sich das Gasvolumen vermindert und der Faltenbalg zusammengezogen wird. In seinem mechanischen Verhalten entspricht der elektrochemische Linearmotor einem pneumatischen Element, das jedoch keine externe Druckluftversorgung benötigt, sondern elektrisch angesteuert werden kann, wobei es die drei Steuerzustände Laden, Halten und Entladen gibt.By Supplying electricity, that is by charging the electrochemical motor is released in the bellows hydrogen, whereby the bellows is stretched and a linear movement performs. If the power supply is interrupted, the remains Bellows in its position. Will the bellows over discharge an electrical resistance, so does the hydrogen gas chemically bound again, which reduces the gas volume and the bellows is contracted. In his mechanical Behavior corresponds to the electrochemical linear motor pneumatic Element that does not require external compressed air supply, but electrically controlled, it being the three control states Loading, holding and unloading there.
Der
elektrochemische Linearmotor
Die
erfindungsgemäße Thermocyclervorrichtung
Der
Schalter
An
der dem Scharniergelenk
Bei
dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel
ist eine Gummimatte
Nachfolgend wird die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Thermocyclervorrichtung erläutert.following will the operation of the invention Thermocycler device explained.
Bei
geöffnetem Deckel
Nachdem
der Deckel
Die
vom Linearmotor
Durch
das Vorsehen des Schalters
Bei
einer vereinfachten Ausführungsform, bei der die Dicke
der Zwischenlage
Bei
einer abgewandelten Ausführungsform ist der Schalter
Bei einer weiteren abgewandelten Ausführungsform ist um den elektrochemischen Linearmotor ein Gummibalg angeordnet, so dass ein schmaler Hohlraum zwischen dem Gehäuse des Linearmotors und dem Gummibalg ausgebildet ist. Ferner ist ein Ventilator vorgesehen, der Kühlluft zum Kühlen des Linearmotors in diesen Zwischenraum bläst. Hierdurch kann die Lebensdauer des Linearmotors verlängert werden.at Another modified embodiment is to the electrochemical linear motor arranged a rubber bellows, so that a narrow cavity between the housing of the linear motor and the rubber bellows is formed. Furthermore, a fan is provided, the cooling air for cooling the linear motor in this Gap blows. This can increase the life of the Linear motor can be extended.
Wird
ein Linearmotor mit begrenztem Hub verwendet, so kann es zweckmäßig
sein, eine Abstandsplatte am Deckelsegment
Es
ist auch zweckmäßig, den Schließmechanismus
Die
erfindungsgemäße Thermocyclervorrichtung weist
im Basiskörper
Die Erfindung ist nicht auf die oben erläuterten Ausführungsbeispiele beschränkt. Im Rahmen der Erfindung ist es z. B. auch möglich, das Gehäuse zweiteilig auszubilden mit einem Gehäusegrundkörper und einem Gehäusesegment, an dem der Aufnahmebereich für die Reaktionsgefäße ausgebildet ist. Zwischen dem Gehäusesegment und dem Gehäusegrundkörper können dann die Federelemente und der elektrochemische Linearmotor angeordnet sein, um den Aufnahmebereich nach oben in Richtung zum Deckel zu drücken. Für die Erfindung ist wesentlich, dass der Grossteil der Druckkraft zwischen den Reaktionsgefäßen und dem Deckel nicht beim Schließvorgang des Deckels aufgebracht werden muss, sondern nach dem Schließen des Deckels vom Linearmotor erzeugt wird und vor dem Öffnen des Deckels wieder abgebaut wird. Hierdurch kann der Deckel genauso einfach wie bei herkömmlichen Thermocyclervorrichtungen mit wesentlich geringerer Andruckkraft zwischen den Reaktionsgefäßen und dem Deckel gehandhabt werden. Ein Aufschnappen des Deckels aufgrund einer beträchtlichen Vorspannung wird durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung sicher vermieden. Zugleich ist die Andruckkraft über einen großen Bereich frei variierbar und exakt dosierbar. Diese Vorteile werden mit einer sehr kostengünstigen und einfachen Ausgestaltung erzielt.The invention is not limited to the embodiments explained above. In the context of the invention it is z. B. also possible to form the housing in two parts with a housing base and a housing segment, on which the receiving area is formed for the reaction vessels. Between the housing segment and the Ge Housing body then the spring elements and the electrochemical linear motor can be arranged to push the receiving area upwards towards the lid. For the invention is essential that the majority of the pressure force between the reaction vessels and the lid does not have to be applied during the closing operation of the lid, but is generated after closing the lid of the linear motor and is degraded again before opening the lid. As a result, the lid can be handled just as easily as in conventional thermal cycler with much lower pressure between the reaction vessels and the lid. Snapping the lid due to a considerable bias is safely avoided by the inventive design. At the same time, the pressure force can be freely varied over a large range and precisely metered. These advantages are achieved with a very inexpensive and simple design.
Das oben beschrieben Ausführungsbeispiel stellt aufgrund seiner Einfachheit eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dar. Im Rahmen der Erfindung ist es jedoch auch möglich ein anderes elektrisch ansteuerbares Stellglied vorzusehen, mit dem automatisch der gewünschte Druck erzeugt werden kann. Ein solches Stellglied kann z. B. ein über einen Elektromotor und eine Spindel angetriebener Kniehebel, ein von einem Elektromotor angetriebener Excenter oder ein von einem Elektromotor angetriebener Keilmechanismus sein.The described above embodiment is due to its Simplicity a particularly preferred embodiment of Invention. However, it is also possible within the scope of the invention to provide another electrically controllable actuator, with automatically the desired pressure can be generated. Such an actuator may, for. B. via an electric motor and a spindle driven toggle, one of an electric motor driven eccentric or powered by an electric motor Be wedge mechanism.
- 11
- Thermocyclervorrichtungthermocycler
- 22
- Gehäusecasing
- 33
- Aufnahmebereichreception area
- 44
- Pipettierplattepipetting
- 55
- Reaktionsgefäßreaction vessel
- 66
- Deckelcover
- 77
- Scharniergelenkhinge
- 88th
- DeckelgrundkörperLid body
- 99
- Deckelsegmentlid segment
- 1010
- Seitenwandungsidewall
- 1111
- Deckenwandungtop wall
- 1212
- Stegweb
- 1313
- obere Begrenzungsfläche/Anschlagupper Limiting surface / stop
- 1414
- obere Oberflächeupper surface
- 1515
- untere Oberflächelower surface
- 1616
- Mantelflächelateral surface
- 1717
- Gegenanschlagcounterstop
- 1818
- Federelementspring element
- 1919
- Ausnehmungrecess
- 2020
- elektrochemischer Linearmotorelectrochemical linear motor
- 2121
- frei bewegliches Endefree moving end
- 2222
- Schalterswitch
- 2323
- Schließelementclosing element
- 2424
- Schließausnehmunglocking recess
- 2525
- Gummimatterubber mat
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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DE19859586A DE19859586C1 (en) | 1998-12-22 | 1998-12-22 | Thermal cycler device |
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DE29925002U DE29925002U1 (en) | 1998-12-22 | 1999-12-16 | thermocycler |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R207 | Utility model specification |
Effective date: 20080724 |
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R152 | Term of protection extended to 10 years |
Effective date: 20080619 |
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Owner name: APPLIED BIOSYSTEMS, LLC, FOSTER CITY, US Free format text: FORMER OWNER: APPLERA CORP. (N.D.GES.D. STAATES DELAWARE), FOSTER CITY, CALIF., US Effective date: 20081015 |
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R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: APPLIED BIOSYSTEMS, LLC, FOSTER CITY, US Free format text: FORMER OWNER: APPLIED BIOSYSTEMS INC. (N.D.GES.D. STAATES DELAWARE), FOSTER CITY, CALIF., US Effective date: 20090727 |
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