DE3441179A1 - Temperature-control device for microcell arrangements, in particular microtitration plates - Google Patents
Temperature-control device for microcell arrangements, in particular microtitration platesInfo
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Abstract
Description
Beschreibung Die Erfindung betrifft eine Temperiervorrichtung für Mikro-Küvettenanordnungen, insbesondere Mikrotitrationsplatten in einem photometrischen Lesegerät. Description The invention relates to a temperature control device for Micro-cuvette arrangements, in particular microtitration plates in a photometric Reader.
Mikrotitrationsplatten (vgl. US-Patent 3,356,462) oder anderweitig mehrere Mikroküvetten verbindende Mikro-Küvettenanordnungen (vgl. DE-OS 26 33 283.2) werden z.B. bei Tests in der Mikrobiologie, Serologie, Bakteriologie und klinischen Chemie eingesetzt. Sie dienen Diagnosezwecken, z.B. der Blutgruppenbestimmung von Haemagglutinations-Tests, Haemagglutinations-Hemm-Tests, der Complement-Fixationstechnik, der ELISA-Technik, und zur Bestimmung fluorometrischer und luminometrischer Assays. Die Form solcher Platten in einer sehr häufig gebrauchten Ausführung mit 8 x 12 = 96 Mikroküvetten ermöglicht die rasche aufeinanderfolgende Durchführung von Tests in räumlichem Zusammenhang mit Hilfe von photometrischen Lesegeräten. Ein Anwendungsfall sind Lesegeräte, bei denen ein Lichtstrahl senkrecht durch die Mikroküvette hindurchgeführt wird. Bei diesen ist unterhalb der Mikroküvette ein Fotodetektor angeordnet, der die Intensität und/oder die Wellenlänge des hindurchgetretenen Lichtstrahls mißt, wobei die Veränderung des Lichtstrahls das Meßergebnis ist, das ausgewertet wird. Durch Verschiebung der Mikrotitrationsplatte in dem Lesegerät kann so eine Mikroküvette nach der anderen abgelesen werden. Der Verlauf solcher Tests hängt von der Temperatur ab. Man strebt daher eine Temperaturregelung der Proben in den Mikroküvetten an. Die Anordnung von Heizdrähten ist jedoch wenig geeignet, da sich dann in der Mitte der Mikroküvettenanordnung ein Wärmestau ergeben würde, der zu erhöhter Temperatur führt. Außerdem ist auf diese Art und Weise keine Kühlung möglich. Andererseits strebt man heute bei den genannten Verwendungszwecken der Mikrotests eine Genauigkeit von mindestens + 0,2", beispielsweise bezogen auf eine einzuhaltende Temperatur von 250C oder von 37"C, an.Microtiter plates (see U.S. Patent 3,356,462) or otherwise micro-cuvette arrangements connecting several micro-cuvettes (cf. DE-OS 26 33 283.2) are used e.g. in tests in microbiology, serology, bacteriology and clinical Chemistry used. They are used for diagnostic purposes, e.g. to determine the blood group of Haemagglutination tests, haemagglutination inhibition tests, the complement fixation technique, the ELISA technique, and for the determination of fluorometric and luminometric assays. The shape of such plates in a very often used version with 8 x 12 = 96 microcuvettes enable tests to be carried out in quick succession in a spatial context with the help of photometric readers. A use case are reading devices in which a light beam is guided vertically through the micro-cuvette will. In these, a photodetector is arranged below the micro-cuvette, the the intensity and / or the Wavelength of the light beam that has passed through measures, the change in the light beam being the measurement result that is evaluated will. By moving the microtitration plate in the reader, such a Microcuvette after the other can be read. The course of such tests depends on the temperature. The aim is therefore to regulate the temperature of the samples in the Micro-cuvettes. However, the arrangement of heating wires is not very suitable because then in the middle of the micro-cuvette arrangement would result in a build-up of heat, which too increased temperature. In addition, no cooling is possible in this way. On the other hand, the aim today is to use microtests for the purposes mentioned an accuracy of at least + 0.2 ", for example based on an accuracy to be observed Temperature of 250C or 37 "C.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Temperiereinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die möglichst einfach und präzise arbeiten soll.The object of the invention is therefore to provide a temperature control device To create the type mentioned at the beginning, which should work as simply and precisely as possible.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine auf etne bestimmte Temperatur einstellbare Temperatureinstellplatte, sowie einen auf dieser verschiebbaren und mit ihr in flächigem Wärmeleitkontakt stehenden Temperaturübertragungskörper, der mit durchgehenden oeffnungen versehen ist, deren Anordnung und Abmessungen derart bestimmt sind, daß sie bei aufgesetzter Mikroküvettenanordnung die Mikroküvetten in Wärmeleitkontakt aufnehmen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.According to the invention this object is achieved in that one on etne certain temperature adjustable temperature setting plate, as well as one on this displaceable temperature transfer body that is in flat thermal conduction contact with it, the is provided with continuous openings, the arrangement and dimensions of which are determined that when the micro-cuvette arrangement is in place, the micro-cuvettes record in thermal contact. Advantageous developments of the invention are in defined in the subclaims.
Das Wesentliche ist, daß zwei Wärmeleitkontakte bzw. Obergänge vorgesehen sind, nämlich von der Temperatureinstellplatte zum Temperaturübertragungskörper und von diesem zu den Mikroküvetten. Die Temperatureinstellplatte kann fest angeordnet sein, Sie ist ggf. mit einer Öffnung zum Durchtritt des Lichtstrahls des Lesegerätes versehen. Mit verschiedenen Mitteln, z,B. durch Durchströmung mit einer erwärmbaren und/oder kühlbaren Flüssigkeit oder durch Peltier-Elemente, wird die Temperatureinstellplatte auf der gewünschten Temperatur gehalten. Auf dieser Platte ist ein Temperaturübertragungskörper verschiebbar angeordnet. Auf diesem Temperaturübertragungskörper sitzt die Mikrotitrationsplatte bzw. die Mikro-Küvettenanordnung. Der Temperaturübertragungskörper hat durchgehende Uffnungen. Beim Aufsetzen einer Mikrotitrationsplatte oder Mikro-KUvettenanordnung auf den Temperaturübertragungskörper oder beim bloßen Einsetzen einzelner Mikroküvetten in diese öffnungen entsteht der Wärmeleitkontakt, sofern die Mikroküvetten mit einem für eine Wärmeübertragung ausreichend festen Sitz und Flächenkontakt durch gleiche geometrische Form der Uffnungen im Temperaturübertragungskörper und der äußeren Ausbildung der Mikroküvetten aufgenommen werden. Dies ist unabhängig davon, welche Stellung der Temperaturübertragungskörper als "Mittler" zwischen Temperatureinstellplatte und Mikrotitrationsplatte einnimmt, denn der Lichtstrahl des Lesegerätes kann durch Oeffnungen des Temperaturübertragungskörpers hindurchtreten und wie üblich gemessen werden.The essential thing is that two heat-conducting contacts or transitions are provided are, namely from the temperature setting plate to the temperature transfer body and from this to the micro-cuvettes. The temperature setting plate can be arranged in a fixed manner It is possibly with an opening for the light beam of the reader to pass through Mistake. With various means, e.g. by flowing through with a heatable and / or coolable liquid or by Peltier elements, the temperature setting plate kept at the desired temperature. A temperature transfer body is on this plate arranged displaceably. The microtitration plate sits on this temperature transfer body or the micro-cuvette arrangement. The temperature transfer body has continuous Openings. When attaching a microtitration plate or micro-cell arrangement on the temperature transfer body or when simply inserting individual microcuvettes The heat-conducting contact is created in these openings, provided that the micro-cuvettes are connected to a sufficient for heat transfer firm fit and surface contact by the same geometric shape of the openings in the temperature transfer body and the external formation of the micro-cuvettes. This is independent of which position the temperature transfer body as "middle" between temperature setting plate and microtitration plate, because the light beam from the reader can pass through Pass through openings of the temperature transfer body and measured as usual will.
Als Material für die Temperatureinstellplatte und den Temperaturübertragungskörper kommt vorzugsweise gut leitfähiges Material in Frage, das zudem eine gewisse Wärmekapazität aufweist, z.B. Zinnguß, Aluminium oder gesinterte Metall/ Kunststoff-Mischungen.As a material for the temperature setting plate and the temperature transfer body A highly conductive material is preferred, which also has a certain heat capacity e.g. tin casting, aluminum or sintered metal / plastic mixtures.
Es ist gewährleistet, daß der Inhalt der Mikroküvetten in jedem Falle gleichmäßig auf der gewünschten Temperatur gehalten werden kann. In der Praxis hat es sich als möglich gezeigt, die Temperaturen in den Mikroküvetten einer Mikrotitrationsplatte auf + 0,1° genau zu regeln.It is guaranteed that the contents of the micro-cuvettes in each case can be kept evenly at the desired temperature. In practice it has it has been shown to be possible to measure the temperatures in the microcuvettes of a microtitration plate to be regulated with an accuracy of + 0.1 °.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführung ist die Temperatureinstellplatte als hohler Körper ausgebildet, der durch eine Flüssigkeit beheizt oder gekühlt wird. Die Temperatureinstellplatte kann auch mittels Peltier-Elementen auf die gewünschte Temperatur gebracht werden. Das ermöglicht in einfacher Weise nicht nur eine Aufheizung, sondern auch eine Kühlung. Wichtig ist jedoch in jedem Falle ein ausreichender flächiger Kontakt fijr den übergang von Wärme von der Temperatureinstellplatte auf den Temperaturübertragungskörper und von dem Temperaturübertragungskörper auf die Mikrotitrationsplatte bzw. die Mikroküvetten. Dazu kann man die Wandungen der Offnungen in dem Temperaturübertragungskörper mit einer leichten Schräglage nach- oben außen von z.B. 1,5° versehen.According to an advantageous embodiment, the temperature setting plate designed as a hollow body, which is through a Liquid heated or cooled. The temperature setting plate can also be made using Peltier elements brought to the desired temperature. This makes it possible in a simple manner not only heating, but also cooling. However, it is important in everyone If there is sufficient surface contact for the transfer of heat from the temperature setting plate on the temperature transfer body and from the temperature transfer body the microtitration plate or the microcuvettes. You can use the walls of the Openings in the temperature transfer body with a slight incline after- Provided at the top outside of e.g. 1.5 °.
Die Formgebung des Temperaturübertragungskörpers ermöglicht gleichzeitig ein Herausschieben der Mikrotitrationsplatte bzw.The shape of the temperature transfer body allows at the same time pushing out the microtitration plate or
der Mikro-Küvettenanordnungen in besonders einfacher und günstiger Weise von unten.the micro-cuvette arrangements in a particularly simple and inexpensive way Way from below.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung und ihrer vorteilhaften Weiterbildungen wird im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es stellen dar: Figur 1 Lesegerät mit Mikrotitrationsplatte 1 nach dem Stande der Technik; Figur 2 (a), (b), (c) verschiedene Küvettenanordnungen; Figur 3 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung; Figur 4 die Draufsicht auf einen Temperaturübertragungskörper; Figur 5 die Seitenansicht des Temperaturübertragungskörpers nach Fig. 4; Figur 6 einen Schnitt entlang der Linie VI-VI in Fig. 4; Figur 7 einen Schnitt durch die Temperatureinstellplatte.An embodiment of the invention and its advantageous developments is described in more detail below with reference to the accompanying drawings. The figures show: FIG. 1 reading device with microtitration plate 1 according to the prior art Technology; FIG. 2 (a), (b), (c) different cell arrangements; FIG. 3 shows an embodiment of the invention; Figure 4 is a top view of a Temperature transfer body; FIG. 5 shows the side view of the temperature transfer body according to Fig. 4; FIG. 6 shows a section along the line VI-VI in FIG. 4; Figure 7 a Section through the temperature setting plate.
Fig. 1 zeigt ein bekanntes Lesegerät mit einer Mikrotitrationsplatte 1. In ihr sind matrixförmig Mikroküvetten 2 vorgesehen, z.B. 8 x 12 = 96 Mikroküvetten (in dieser Hinsicht ist die Darstellung der Fig. 1 der übersichtlichkeit halber stark vereinfacht). Die Mikrotitrationsplatte liegt auf einem Tisch 3 und wird auf diesem dadurch verschoben, daß an ihr ein Positionierungsarm 4 angreift, der seinerseits durch entsprechende Stelltriebe in Richtung der eingezeichneten Pfeile 5, 6 hin- und her- bzw. vor- und zurückverschiebbar ist. Die Stelltriebe sind im Gehäuse 7 angeordnet. Oberhalb des Tisches 3 befindet sich eine Lichtquelle 8, die einen gebündelten Lichtstrahl 9 nach unten abgibt. In Fig. 1 leuchtet er die Mikroküvette 2' aus. An einer bestimmten Position, nämlich genau unterhalb der Lichtquelle 9 und somit auch (in der dargestellten Position der Mikrotitrationsplatte 1) direkt unter der Mikroküvette 2' hat der Tisch 3 eine Öffnung 10, unter der ein Fotodetektor 11 angeordnet ist. Die Messung von Intensität des Lichtstrahls durch den Fotodetektor 11 unter kontrollierten Bedingungen ist die Meßgröße, die Rückschlüsse auf in der Mikroküvette 2' stattfindende Testreaktion ermöglicht. Es. werden nacheinander alle Mikroküvetten in der Mikrotitrationsplatte 1 durchgemessen.Fig. 1 shows a known reading device with a microtitration plate 1. In it, micro-cuvettes 2 are provided in the form of a matrix, e.g. 8 x 12 = 96 micro-cuvettes (In this regard, the illustration of FIG. 1 is for the sake of clarity greatly simplified). The microtitration plate lies on a table 3 and is on this shifted that on her a positioning arm 4 attacks, which in turn by appropriate actuators in the direction of the shown Arrows 5, 6 can be moved back and forth or back and forth. The actuators are arranged in the housing 7. A light source is located above the table 3 8, which emits a bundled light beam 9 downwards. In Fig. 1 it lights up the micro-cuvette 2 '. At a certain position, namely exactly below the Light source 9 and thus also (in the illustrated position of the microtitration plate 1) directly under the micro-cuvette 2 ', the table 3 has an opening 10 under which a Photo detector 11 is arranged. The measurement of intensity of the light beam through the photodetector 11 under controlled conditions is the measured variable, the conclusions on the test reaction taking place in the micro-cuvette 2 '. It. will be one after the other Measure all microcuvettes in microtitration plate 1.
Fig. 2 zeigt weitere bekannte Mikroküvetten-Anordnungen, nämlich bei (a) einen Doppel streifen 12 mit zwei 2 x 3 = 6 Mikroküvetten, bei (c) eine einzelne Mikroküvette 14, bei (b) einen Einfachstreifen 13 mit 6 Mikroküvetten.Fig. 2 shows further known micro-cuvette arrangements, namely at (a) a double strip 12 with two 2 x 3 = 6 microcuvettes, in (c) a single one Micro-cuvette 14, in (b) a single strip 13 with 6 micro-cuvettes.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 behandelt eine photometrische Meßanordnung. Auf dem Tisch 3 liegt eine Temperatureinstellplatte 20, die innen hohl ausgebildet und mit einer Flüssigkeitszuleitung 21 und einer Flüssigkeitsableitung 22 versehen ist. Die Flüssigkeit wird geheizt und durchströmt das Innere der Temperatureinstellplatte 20, die somit gleichmäßig eine ganz bestimmte Temperatur annimmt. Zur Regelung sind bekannte Einrichtungen vorgesehen, d.h. beispielsweise Temperaturfühler an der Temperatureinstellplatte 20, die direkt oder indirekt auf Einrichtungen einwirken, mit denen die Flüssigkeit geheizt.oder gekühlt wird. Die Temperatureinstellplatte 20 hat eine Oeffnung 26, durch die der Lichtstrahl 9 des Lesegerätes geht. Die Temperatureinstellplatte 20 kann auf dem Tisch 3 fest sein.The embodiment of Fig. 3 deals with a photometric Measuring arrangement. On the table 3 there is a temperature setting plate 20, which are hollow on the inside and have a liquid feed line 21 and a liquid discharge line 22 is provided. The liquid is heated and flows through the inside of the temperature setting plate 20, which thus evenly assumes a very specific temperature. To regulate are known devices are provided, e.g. temperature sensors on the temperature setting plate 20, which act directly or indirectly on devices with which the liquid heated. or cooled. The temperature setting plate 20 has an opening 26, through which the light beam 9 of the reader goes. The temperature setting plate 20 can be stuck on the table 3.
Auf der Temperatureinstellplatte 20 ist verschiebbar ein Temperaturübertragungskörper 23 angeordnet. Er liegt "Fläche an Fläche" auf der Fläche 30 der Temperatureinstellplatte 20, so daß an jeder Stelle ein guter Wärmeübergang gewährleistet ist. Als Folge davon nimmt auch der Temperaturübertragungskörper 23 gleichmäßig die gewünschte Temperatur der Temperatureinstellplatte 20 an.A temperature transmission body is displaceable on the temperature setting plate 20 23 arranged. It lies "face to face" on face 30 of the temperature setting plate 20, so that a good heat transfer is guaranteed at every point. As a result of these, the temperature transfer body 23 also uniformly takes the desired one Temperature of the temperature setting plate 20.
Der Temperaturübertragungskörper ist mit mehreren durchgehenden Oeffnungen 24 versehen (vgl. auch Fig. 6). Der Innendurchmesser der Öffnungen 24 ist derart dem Außendurchmesser der Mikroküvetten 2 bzw. 2' angepaßt, daß die Mikrotitrationsplatte 1 von oben so auf den Temperasturübertragungskörper 23 aufgesetzt werden kann, daß die Mikroküvetten 2 bzw.The temperature transfer body has several openings through it 24 provided (see. Also Fig. 6). The inside diameter of the openings 24 is so adapted to the outer diameter of the micro-cuvettes 2 and 2 'that the Microtitration plate 1 is placed on the temperature transmission body 23 from above can be that the microcuvettes 2 resp.
2' sich in die Öffnungen 24 hineinerstrecken, formschlUssig an diese angepaßt sind und ein guter flächiger Wärmeleitkontakt gewährleistet ist. Der Temperaturübertragungskörper 23 ist ferner -an den Ecken jeweils mit Stapelleisten 25 versehen. Die Öffnungen 24 sind zum besseren Einsetzen der Mikroküvetten mit einer Fase von 1,5° versehen (Fig. 6). Das ergibt eine entsprechende Schrägneigung der Wände der Öffnungen 24 nach oben und außen zum bündigen Anliegen der Mikroküvetten an dem Temperaturübertragungskörper bzw. den Wandungen der Öffnungen zur Verbesserung der Wärmeleitung und zur Erleichterung des Herausschiebens der Mikroküvetten von unten.2 'extend into the openings 24 in a form-fitting manner on them are adapted and a good flat thermal contact is guaranteed. The temperature transfer body 23 is also provided with stacking strips 25 at the corners. The openings 24 are provided with a bevel of 1.5 ° for easier insertion of the micro-cuvettes (Fig. 6). This results in a corresponding inclination of the walls of the openings 24 upwards and outwards so that the microcuvettes are flush with the temperature transfer body or the walls of the openings to improve heat conduction and to make it easier pushing out the micro-cuvettes from below.
Die Temperatureinstellplatte 20 stellt praktisch eine Grundeinheit dar, die geregelt auf eine bestimmte Temperatur geheizt oder gekühlt wird und die auf dem Tisch 3 eine einzige definierte Stellung einnimmt. Im Ausführungsbeispiel mit photometrischem Lesegerät erfolgt dies derart, daß eine 'oeffnung .26 in der Temperastureinstellplatte 20 das Hindurchtreten des Lichtstrahls 9 durch die Öffnung 10 im Tisch 3 gestattet. Der Wärmeübergang erfolgt nicht direkt von der Temperatureinstellplatte 20 aufdie Mikroküvetten 2 bzw. 2' der Mikrotitrationsplatte 1, sondern indirekt bzw. mittelbar, nämlich über den Temperaturübertragungskörper23, der mit der auf ihn aufgesteckten Mikrotitrationsplatte 1 verschobenwerden kann, da in jeder Position, in der der Lichtstrahl 9 durch eine Mikroküvette 2 hindurchtritt, er an dieser Stelle auch durch die Öffnung 24 in den Temperaturübertragungskörper hindurchtreten kann. In jeder Position des Temperaturübertragungskörpe.rs 23 auf der Temperatureinstellplatte ist ein gleicher und gleich guter Wärmekontakt und damit die gleiche Wärmeübertragung von der Temperatureinstellplatte 20 auf den Temperaturübertragungskörper 23 und von dort auf die Mikroküvetten 2 bzw. 2' gewährleistet.The temperature setting plate 20 is practically a basic unit which is heated or cooled to a certain temperature and which occupies a single defined position on the table 3. In the exemplary embodiment With a photometric reader this is done in such a way that an 'opening .26 in the Temperastureinstellplatte 20 the passage of the light beam 9 through the opening 10 allowed in table 3. The heat is not transferred directly from the Temperature setting plate 20 on the microcuvettes 2 or 2 'of the microtitration plate 1, but indirectly or indirectly, namely via the temperature transfer body 23, which is connected to the can be moved on the microtitration plate 1, since in every position in which the light beam 9 passes through a micro-cuvette 2, it is at this point can also pass through the opening 24 in the temperature transfer body. In any position of the temperature transmission body 23 on the temperature setting plate is an equal and equally good thermal contact and thus the same heat transfer from the temperature setting plate 20 to the temperature transfer body 23 and from there to the micro-cuvettes 2 or 2 'guaranteed.
In den Temperaturübertragungskörper 23 können auch Küvettenanordnungen gemäß Fig. 2 (a), (b) und/oder (c) eingesetzt werden.Cell arrangements can also be placed in the temperature transfer body 23 according to Fig. 2 (a), (b) and / or (c) can be used.
Fig. 7 zeigt einen Schnitt durch die Temperatureinstellplatte 20 mit Flüssigkeitszuleitung 21 und Flüssigkeitsableitung 22.Fig. 7 shows a section through the temperature setting plate 20 with Liquid supply line 21 and liquid discharge line 22.
In der Mitte des Hohl raumes in der Temperatureinstellplatte 20 ist ein Steg 27 vorgesehen, der dafür sorgt, daß die Flüssigkeit nicht von der Flüssigkeitszuleitung 21 direkt auf dem kürzesten Weg zur Flüssigkeitsableitung fließt, so daß sich unter Umständen entlang der Fläche 30 der Temperatureinstellplatte 20 unterschiedliche Temperaturen ergeben können.In the middle of the cavity in the temperature setting plate 20 is a web 27 is provided, which ensures that the liquid does not come from the liquid supply line 21 directly on the the shortest path to the liquid drainage flows, so that under certain circumstances along the surface 30 of the temperature setting plate 20 different temperatures can result.
Der Steg 27 erzwingt eine gewisse Umleitung der Flüssigkeitsströmung im Hohlraum der Temperatureinstellplatte 20 und sichert so die Gleichmäßigkeit der Erwärmung der Fläche 30, auf der der Temperaturübertragungskörper 20 verschiebbar sitzt. Die Öffnung 26 geht durch den Steg 27 hindurch.The web 27 forces a certain diversion of the liquid flow in the cavity of the temperature setting plate 20 and thus ensures the uniformity of the Heating of the surface 30 on which the temperature transfer body 20 is displaceable sits. The opening 26 extends through the web 27.
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