DE4022792A1 - Platte mit zumindest einer mulde zur aufnahme von chemischen und/oder biochemischen und/oder mikrobiologischen substanzen und verfahren zur herstellung der platte - Google Patents
Platte mit zumindest einer mulde zur aufnahme von chemischen und/oder biochemischen und/oder mikrobiologischen substanzen und verfahren zur herstellung der platteInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Platte mit zumindest einer Mulde
zur Aufnahme von chemischen und/oder biochemischen und/oder
mikrobiologischen Substanzen, wobei die Mulde einen von ihrer
Innenfläche begrenzten Innenraum sowie eine Wand aufweist,
deren von der Innenfläche abgelegene Außenseite eine zumindest
teilweise mit einem Temperierstoff in thermischen Kontakt
bringbare Wärmeaustauschfläche umfaßt.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen
einer Platte mit zumindest einer Mulde zur Aufnahme von chemi
schen und/oder biochemischen und/oder mikrologischen Substanzen.
Derartige Platten werden von mehreren Anbietern vertrieben
und sind als Mikrotestplatten oder Mikrotiterplatten bekannt.
Die bekannten Platten weisen einen steifen Boden auf, der von
einem hochstehenden Rand allseits umgeben ist. In den über
einen Millimeter dicken Boden sind von oben Mulden eingelassen,
die in Reihen und Spalten angeordnet sind. An seiner von den
Mulden abgelegenen Unterseite ist der Boden der bekannten
Platte eben. Die bekannten Platten werden mit unterschiedlichen
Muldenvolumina angeboten, die in der Regel zwischen einigen
hundert Mikroliter und einigen Milliliter liegen.
Es ist bekannt, den Rand der Platte mit einem Deckel oder
einer Adhäsiv-Folie abzudecken, um die Mulden und den von dem
Rand begrenzten Innenraum gegen Verschmutzungen jeder Art zu
schützen.
Die aus Polystyrol oder Polyvinylchlorid bestehenden Platten
werden dazu verwendet, Lösungen auf konstanter Temperatur zu
halten. Dies geschieht entweder zu Lagerungszwecken oder um
eine Reaktion bei einer bestimmten Temperatur ablaufen zu
lassen. Die Platten werden dazu - nach dem Einfüllen der
Lösungen in die Mulden - mit dem Deckel abgedeckt und entweder
in einen Kühlschrank zum Aufbewahren oder in einen Brutschrank
gelegt, der in der Regel auf 37°C eingestellt ist.
Für Lösungen, deren Reaktionen durch häufigen und schnellen
Temperaturwechsel gesteuert werden müssen, sind die bekannten
Platten nicht geeignet, da das Abkühlen in einem Kühlschrank
bzw. das Aufheizen in einem Brutschrank viel zu lange dauert.
Es ist zwar bekannt, die Platten über ihre ebene Unterseite
zu thermostatieren, aber auch hierbei dauert der Temperatur
wechsel der Proben mit bis zu mehreren Minuten sehr lang.
Darüberhinaus sind konisch spitz zulaufende Plastik-Reaktions
gefäße mit einem Schnappdeckel oder einem Schraubdeckel bekannt.
Die bekannten Plastik-Reaktionsgefäße sind in der Regel mehrere
Zentimeter hoch und weisen einen Außendurchmesser im Bereich
von 12 bis 18 mm auf. Bei einer großen Anzahl von zu bearbei
tenden Proben bzw. Lösungen sind der Platzbedarf und der
Zeitaufwand beim Handhaben der vielen Reaktionsgefäße dement
sprechend groß.
Die in den bekannten Reaktionsgefäßen aufgenommenen Substanzen
werden umtemperiert, indem die Reaktionsgefäße über ihre
Außenseite thermostatiert werden. Dies geschieht z. B. durch
Eintauchen der Reaktionsgefäße in Wasserbäder unterschiedlicher
Temperatur. Es ist aber auch bekannt, thermostatierte Metall
blöcke mit Bohrungen für die Reaktionsgefäße zu versehen,
die dann durch den Kontakt mit den Bohrungswänden thermostatiert
werden. Der Wärmeübergang kann durch Füllen der Bohrungen mit
Wasser oder Öl verbessert werden.
Die Proben werden dadurch umtemperiert, daß die Reaktionsgefäße
in andere Wasserbäder bzw. Metallblöcke gesteckt werden, die
auf die neue gewünschte Temperatur eingestellt sind.
Die Temperatur der Substanzen nimmt dabei nur langsam den
neuen Wert an, da die Plastik-Reaktionsgefäße eine dicke Wand
aufweisen, durch die nur ein schlechter Wärmetransport möglich
ist. Die Dicke der Wand ist aus fertigungstechnischen Gründen
und wegen der erforderlichen mechanischen Festigkeit der einzeln
zu handhabenden Reaktionsgefäße erforderlich. Bspw. werden
die Reaktionsgefäße in Zentrifugen eingesetzt, die mit hoher
Drehzahl umlaufen. Die dabei auftretenden mechanischen Belastun
gen sind ein Grund für die stabile dicke Wand der Plastik-
Reaktionsgefäße.
Viele der neuen chemischen, biochemischen oder mikrobiologischen
Methoden erfordern es jedoch, die Reaktionslösungen im Laufe
des Versuchsablaufes schnell auf verschiedene Temperaturen zu
bringen. Diese Reaktionen müssen oft ein bestimmtes Temperatur
profil, das aus mehreren Aufheizungen und/oder Abkühlungen
bestehen kann, zyklisch durchlaufen. Die Ausbeute und die
Effizienz der Reaktionen hängt dabei von der Geschwindigkeit
des Temperaturwechsels in den verwendeten Lösungen ab. Ins
besondere bei enzymatischen Vorgängen an Nukleinsäuren ist
ein schneller Wechsel zwischen hohen Temperaturen zum Denatu
rieren der Nukleinsäuren und niedrigen Temperaturen zum Starten
der Reaktion erforderlich.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Platte
der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß
die vorstehend genannten Nachteile vermieden werden. Insbeson
dere soll es möglich werden, eine Anzahl von Proben bei ein
facher Handhabung schnell umtemperieren zu können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
zumindest eine Mulde einen Wärmedurchtrittswert aufweist, der
größer als 5×10-4 W/(K mm3) ist und für den die formelmäßige
Beziehung
gilt, in der A die Größe der Wärmeaustauschfläche, λ die
Wärmeleitfähigkeit des die Wand bildenden Materials, V das
Volumen des Innenraumes der Mulde, x die als Abstand zwischen
der Wärmeaustauschfläche und der Innenfläche gemessene Wand
stärke der Wand und W der Wärmedurchtrittswert ist.
Die der Erfindung zugrundeliegende Ausgabe wird auf diese
Weise vollkommen gelöst. Weil bei der neuen Platte der Wärme
durchtrittswert größer als 5×10-4 W/(K mm3) ist, ist ein
schneller Wärmetransport durch die Wand in die Mulde hinein
bzw. aus der Mulde heraus möglich. Je nach dem gewählten
Material der Platte und dem erforderlichen Volumen der Mulde
kann der Fachmann jetzt die Größe der Wärmeaustauschfläche
und die Wandstärke der Mulde unter Einhaltung der oben an
gegebenen Beziehung wählen. Dabei kann eine große Anzahl von
Mulden pro Platte vorgesehen werden, so daß eine einfache
Handhabung von gleichzeitig zu verarbeitenden bspw. Reaktions
lösungen möglich ist.
Für Platten mit gleicher Wärmeaustauschfläche und gleichem
Volumen der Mulden bedeutet dies bspw. andererseits, daß eine
Platte aus einem Material mit einer 10 mal so guten Wärmeleit
fähigkeit, aber einer 10 mal dickeren Wandstärke, denselben
Wärmedurchtrittswert aufweist wie die Platte mit der schlech
teren Wärmeleitfähigkeit und der dünneren Wand.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen
Platte ist die Wandstärke zumindest über die gesamte Wärmeaus
tauschfläche etwa gleich groß.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die in der Mulde aufgenom
menen Substanzen von allen Seiten gleichmäßig erwärmt bzw.
abgekühlt werden, was die Entstehung von störenden Temperatur
gradienten in den Substanzen verhindert.
Besonders bevorzugt ist bei diesem Ausführungsbeispiel, wenn
der Wärmedurchtrittswert größer als 1×10-3 W/(K mm3) ist.
Diese Maßnahme ermöglicht einen noch schnelleren Wärmetransport
durch die Wand der Mulde, was zu noch deutlich besseren Reak
tionsergebnissen bei den in den Mulden aufgenommenen Substanzen
führt.
Ein weiterer Vorteil wird bei diesem Ausführungsbeispiel dadurch
erreicht, daß der Wärmedurchtrittswert größer als 3×10-3
W/(K mm3) ist.
Durch diese, den Wärmeaustausch noch mehr beschleunigende
Maßnahme, ist es möglich, in den Mulden Reaktionen ablaufen
zu lassen, die durch Temperaturwechsel im Sekundenbereich
gesteuert werden müssen. Bspw. ist es möglich, eine wäßrige
Lösung von 50 Mikroliter Volumen in weniger als 20 Sekunden
um 60°C aufzuheizen oder abzukühlen.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Platte einstückig mit
der Mulde ausgebildet ist.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die neue Platte einfach
zu fertigen ist, da die Mulden nicht an der Platte befestigt
werden müssen.
Besonders bevorzugt ist es bei diesem Ausführungsbeispiel,
wenn die Platte aus Kunststoff gefertigt ist.
Durch diese Maßnahme weist die Platte nur ein geringes Gewicht
auf und ist preiswert zu fertigen, so daß sie als Wegwerf-
oder Einmalartikel konzipiert werden kann.
Ein weiterer Vorteil wird bei diesem Ausführungsbeispiel
erzielt, wenn der Kunststoff thermisch verformbar ist.
Durch diese Maßnahme wird es möglich, die Platte nach einem
schnellen und kostengünstigen Fertigungsverfahren, bspw. einem
Tiefzieh-Verfahren, herzustellen.
Bevorzugt ist bei diesem Ausführungsbeispiel weiterhin, wenn
an der Platte unterhalb ihrer Unterseite die Wärmeaustausch
fläche angeordnet ist.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die Wärmeaustauschfläche
für den jeweiligen Temperierstoff von unterhalb der Platte
gut zugänglich ist. Bspw. kann die Platte so von oben in ein
Wasserbad oder in einen Metallblock eingesetzt werden, der
eine Gegenfläche für die Wärmeaustauschfläche aufweist.
Ferner ist es bei diesem Ausführungsbeispiel bevorzugt, wenn
die Mulde als becherartige Ausstülpung ausgebildet ist, deren
Außenseite zumindest abschnittweise die Wärmeaustauschfläche
ist.
Diese Maßnahme ermöglicht es, die Ausstülpungen bspw. in
entsprechenden Ausnehmungen eines Metallblockthermostaten
aufzunehmen, wodurch einerseits die neue Platte mechanisch
gehalten wird und andererseits die Wärmeaustauschfläche sich
über die gesamte Größe der Außenseite der Mulde erstreckt,
was zu einer großen und gut zugänglichen Wärmeaustauschfläche
führt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es weiterhin bevorzugt,
wenn die becherartige Ausstülpung einen mit der Unterseite
der Platte verbundenen hohlzylindrischen oberen Abschnitt und
einen einstückig mit diesem verbundenen halbkugelförmigen
hohlen unteren Abschnitt aufweist.
Diese Maßnahmen bieten den Vorteil, daß in einem Metallblock
thermostat die Gegenfläche zu der Wärmeaustauschfläche auf
einfache Weise durch eine zylindrische Sacklochbohrung mit
gerundetem Boden erzeugt werden kann. Die geometrisch einfache
Form der Außenseite der Mulde erlaubt es, für einen reprodu
zierbaren guten Wärmeübergang zwischen der Gegenfläche in dem
Metallblockthermostat und der Wärmeaustauschfläche zu sorgen.
Bevorzugt ist bei diesem Ausführungsbeispiel ferner, wenn das
Volumen des Innenraumes kleiner als 200 mm3 ist und vorzugsweise
zwischen 10 und 100 mm3 liegt.
Da die meisten chemischen und/oder biochemischen und/oder
mikrobiologischen Reaktionen in diesem Volumenbereich ablaufen,
ist die erfindungsgemäße Platte durch diese Maßnahme besonders
gut für solche Versuche geeignet. Die Mulden der neuen Platte
sind bei diesen Versuchen zumindest soweit gefüllt, daß die
aufgenommenen Lösungen den Feuchtigkeitsgehalt des über ihrer
Flüssigkeitsoberfläche befindenden Luftvolumens ohne nennens
werte eigene Volumenänderungen regulieren können.
In einer Weiterbildung dieses Ausführungsbeispiels zeichnet
sich die neue Platte dadurch aus, daß der untere Abschnitt
einen Radius zwischen 2 und 6 mm aufweist, und daß die Wand
stärke der Mulde dünner als 0,2 mm ist.
Diese fertigungstechnisch sehr einfach zu erzielende Maßnahme
liefert auch bei Platten aus Kunststoffolien, die eine eher
schlechte Wärmeleitfähigkeit aufweisen, den erfindungsgemäßen
Wärmedurchtrittswert, der größer als 5×10-4 W/(K mm3) ist.
Bevorzugt ist bei diesem Ausführungsbeispiel ferner, wenn die
Wandstärke geringer als 0,08 mm ist.
Durch diese einfache Reduzierung der Wandstärke wird der
Wärmedurchtrittswert in vorteilhafter Weise deutlich erhöht,
was zu einem besseren Wärmeaustausch und damit zu einem schnel
leren Umtemperieren der in der Mulde befindlichen Substanzen
führt.
Ein weiterer Vorteil wird bei diesem Ausführungsbeispiel
erreicht, wenn die Platte aus Polycarbonat gefertigt ist.
Durch diese Maßnahme wird der Platte einerseits eine ausreich
ende mechanische Festigkeit verliehen, und andererseits lassen
sich die Mulden bspw. durch ein fertigungstechnisch vorteil
haftes Tiefzieh-Verfahren ausbilden. Darüberhinaus sind die
aus Polycarbonat gefertigten Mulden vorteilhafte Reaktionsgefäße
für die meisten chemischen und/oder biochemischen und/oder
mikrobiologischen Reaktionen, da Polycarbonat in dieser Be
ziehung inert ist.
Diese Ausführungsform wird in vorteilhafter Weise dadurch
weitergebildet, daß die Platte aus einer Polycarbonatfolie
gefertigt ist, deren Stärke geringer ist als 0,5 mm.
Diese Maßnahme bietet insofern fertigungstechnische Vorteile,
als derartige Polycarbonatfolien vorkonfektioniert zu beziehen
sind. Beim Ausbilden der Mulden in diesen Polycarbonatfolien
ergibt sich darüberhinaus eine in vorteilhafter Weise dünne
Wandstärke, was wiederum zu einem großen Wärmedurchtrittswert
führt.
Ferner ist es bei diesem Ausführungsbeispiel bevorzugt, wenn
die Platte eine Anzahl von untereinander identischen Mulden
aufweist.
Diese an sich bekannte Maßnahme bietet den Vorteil, daß eine
große Anzahl von Reaktionen in derselben Platte parallel
durchgeführt werden können, sofern alle Proben dem gleichen
Temperaturprofil unterworfen werden müssen.
Besonders bevorzugt ist es bei diesem Ausführungsbeispiel,
wenn die Mulden in Reihen und Spalten angeordnet sind, die
zueinander gleiche Abstände von ca. 10 mm aufweisen.
Diese Maßnahme hat den an sich ebenfalls bekannten Vorteil,
daß die Mulden mit Mehrfachpipetten gefüllt und entleert werden
können, was bei der Versuchsvorbereitung zu einer großen
Arbeitserleichterung führt.
Ein weiterer Vorteil wird bei diesem Ausführungsbeispiel dadurch
erzielt, daß für die Mulden ein Deckel zum Verschließen ihrer
Öffnungen vorgesehen ist.
Durch diese Maßnahme können die Mulden nach dem Einfüllen der
Substanzen in an sich bekannter Weise vor Schmutz und Staub
geschützt werden.
Ein weiterer Vorteil wird bei diesem Ausführungsbeispiel
erzielt, wenn jeder die Öffnung einer Mulde abdeckende Bereich
des Deckels jeweils mittels einer um die jeweilige Öffnung
herumgehende Verbindungsnaht mit der Platte verbindbar ist.
Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß jede Mulde sozusagen
nachträglich mit einem eigenen Deckel versehen wird, durch
den die Mulde gasdicht abgeschlossen ist. Insbesondere bei
kleinen Volumina der Innenräume der Mulden wird damit das bei
hohen Temperaturen auftretende Verdunstungsproblem sowie das
bei niederen Temperaturen auftretende Kondensationsproblem
vollständig beseitigt. Das in den Mulden eingeschlossene
Flüssigkeitsvolumen verändert sich auch bei extremen und
häufigen Temperaturänderungen zwischen hohen und tiefen Werten
nicht.
Dieses Ausführungsbeispiel wird besonders vorteilhaft dadurch
weitergebildet, daß der Deckel ebenfalls aus einer Kunst
stoffolie, insbesondere aus demselben Material wie die Platte,
gefertigt ist.
Durch diese Maßnahme ist es besonders einfach, die Verbin
dungsnähte zwischen dem Deckel und der Platte anzubringen.
Bspw. kann die Deckelfolie unter Druck und/oder Hitze mit der
Platte im Bereich der Verbindungsnaht stoffschlüssig verbunden
werden.
Eine vorteilhafte Weiterbildung dieser Ausführungsform ist
dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Verbindungsnaht die
jeweilige Mulde gasdicht abschließt.
Mit dieser Maßnahme wird erreicht, daß auch bei kleinen, in
den Mulden aufgenommenen Flüssigkeitsmengen, keine Verdunstungs
und/oder Kondensationsprobleme auftreten, selbst wenn die
Mulden häufig zwischen hohen und tiefen Temperaturen umtempe
riert werden.
Ein besonders vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung der
Platte aus Kunststoff ist dadurch gekennzeichnet, daß eine
thermisch verformbare Kunststoffolie mit einer Stärke geringer
als 0,5 mm und einer Wärmeleitfähigkeit größer als 0,1 W/(K m)
mit ihrer Unterseite zuvorderst von oben auf einen Formblock
gelegt wird, der nach oben offene becherartige Vertiefungen
umfaßt, deren Innenräume Volumen kleiner als 200 mm3 aufweisen;
daß nacheinander im Bereich einer jeden becherartigen Vertiefung
für eine bestimmte Zeitdauer ein heißer Gasstrom von oberhalb
der aufgelegten Folie auf deren Oberseite gerichtet wird, und
daß der heiße Gasstrom eine festgelegte Temperatur aufweist,
die in der Nähe der Schmelztemperatur der Folie liegt.
Bei diesem Verfahren wird durch die einfache Kombination der
Wärmeleitfähigkeit der Folie, der Stärke der Folie und dem
Volumen der becherartigen Vertiefungen erreicht, daß durch
die beim Tiefziehen entstehende Wandstärke der Mulden die
oben angegebene Beziehung für den Wärmedurchtrittswert einge
halten wird.
Dieses Verfahren wird besonders vorteilhaft dadurch weiterge
bildet, daß der heiße Gasstrom von einer Auflaßöffnung ab
gegeben wird, deren Durchmesser ungefähr gleich dem Durchmesser
der becherartigen Vertiefungen ist und deren Abstand von der
Oberseite der Folie kleiner ist als dieser Durchmesser.
Durch diese Maßnahme ergibt sich überraschenderweise eine gut
ausgeformte Mulde, deren Außenseite vollflächig an der Innenwand
der becherartigen Vertiefung anliegt.
Ein weiterer Vorteil wird bei diesem Verfahren dadurch erzielt,
daß der Formblock temperierbar ist und eine Temperatur unterhalb
der Schmelzpunkttemperatur der Folie, vorzugsweise ca. 100°C,
aufweist.
Diese Maßnahme bewirkt es, daß die Wandstärke der gebildeten
Mulden im Bereich der Wärmeaustauschfläche ungefähr gleich
groß ist.
Bevorzugt ist es bei diesem Ausführungsbeispiel ferner, wenn
die Kunststoffolie eine Polycarbonatfolie ist.
Die Verwendung einer Polycarbonatfolie verleiht der Platte
eine ausreichende mechanische Festigkeit, so daß eine sehr
große Anzahl von Mulden in die Polycarbonatfolie eingebracht
werden kann. Außerdem sind Reaktionsgefäße aus Polycarbonat,
wie die in der Platte gebildeten Mulden, gegenüber den betrach
teten chemischen und/oder biochemischen und/oder mikrobiolo
gischen Reaktionen bzw. Substanzen inert.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der
beigefügten Zeichnung.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nach
stehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils
angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen
oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der
vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert. Es zeigen
Fig. 1 die erfindungsgemäße Platte mit den nach oben
offenen Mulden, im Ausschnitt und in einer perspek
tivischen Darstellung;
Fig. 2 die Platte aus Fig. 1, in einer Schnittdarstellung
entlang der Linie II-II aus Fig. 1;
Fig. 3 ein Verfahren zur Herstellung der Platte aus Fig. 1,
in einer schematischen Darstellung;
Fig. 4 die Abdeckung einer Platte nach Fig. 1 mit einer
Abdeckfolie, im Ausschnitt und in einer perspekti
vischen Darstellung;
Fig. 5 die abgedeckte Platte aus Fig. 4, mit ringförmigen
Verbindungsnähten, die um die Mulden herumgelegt
sind und die Abdeckfolie mit der Platte verbinden,
in der Ansicht des Pfeiles V aus Fig. 4;
Fig. 6 einen Schweißstempel zum Erzeugen der Verbindungs
nähte aus Fig. 5, in einer geschnittenen Teilan
sicht;
Fig 7 den Schweißstempel aus Fig. 6, in einer Teilansicht
von oben entlang des Pfeiles VII aus Fig. 6;
Fig. 8 die Verbindungsnaht aus Fig. 5, in einer geschnit
tenen Seitenansicht entlang der Linie VIII-VIII
aus Fig. 5;
Fig. 9 eine Vorrichtung zum Verschweißen der abgedeckten
Platte aus Fig. 4, in der mehrere der Schweißstempel
aus Fig. 6 verwendet werden, in einer perspekti
vischen Darstellung; und
Fig. 10 die Verwendung der verschweißten Platte aus Fig. 5
in Zusammenhang mit einem Thermoblock, in einer
perspektivischen Darstellung und im Ausschnitt.
In Fig. 1 ist im Ausschnitt eine rechteckige flexible Platte 2
mit einer ihrer Längskanten 3 sowie einer ihrer Seitenkanten 4
gezeigt. Die bspw. aus einer steifen Kunststoffolie gefertigte
Platte 2 weist eine ebene Oberseite 5 und eine dazu parallele
Unterseite 6 auf. Ihre zwischen der Oberseite 5 und der Unter
seite 6 gemessene Stärke ist bei 7 angedeutet. Wie in Fig. 1
zu erkennen, ist die Stärke 7 klein gegenüber den Querabmaßen
der Platte 2.
In der Platte 2 sind Durchgangslöcher 9 vorgesehen und nach
oben offene Mulden 11 ausgebildet. Die Mulden 11 sind in Reihen
12 und Spalten 13 angeordnet, wobei die Reihen 12 parallel zu
der Längskante 3 und die Spalten 13 parallel zu der Seiten
kante 4 verlaufen. Die Reihen 12 bzw. Spalten 13 haben un
tereinander je einen bei 14 bzw. 15 angedeuteten Reihen-
bzw. Spaltenabstand. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel
weisen die im Querschnitt kreisförmigen Mulden 11 einen in
Fig. 2 besser zu erkennenden Innendurchmesser 16 auf. Die
Reihenabstände 14 und die Spaltenabstände 15 sind gleich groß,
wobei der Innendurchmesser 16 der Mulden 11 selbstverständlich
kleiner ist als der Reihenabstand 14 bzw. der Spaltenabstand 15.
Die Mulden 11 liegen mit ihren von einem abgerundeten Öffnungs
rand 17 umgebenen Öffnungen 18 in der Ebene der Oberseite 5
der Platte 2. Sie weisen eine ihren Innenraum 19 begrenzende
Wandung 20 auf, die in der Art einer becherartigen Ausstülpung
21 ausgebildet ist und bei jeder der untereinander identischen
Mulden 11 unterhalb der Unterseite 6 der Platte 2 liegt.
Im weiteren Verlauf der Beschreibung ist mit "nach oben" die
Richtung aus dem Innenraum 19 der Mulden 11 durch die Öffnung
18 hinaus bezeichnet und mit "nach unten" dementsprechend die
entgegengesetzte Richtung.
Wie besser in Fig. 2 zu erkennen ist, weist die Ausstülpung 21
einen hohlzylindrischen oberen Abschnitt 22 sowie einen damit
einstückigen halbkugelförmigen unteren Abschnitt 23 auf, dessen
gewölbte Bodenwand 24 die Mulde 11 nach unten abschließt. Die
Oberseite 5 geht unter Ausbildung der umlaufenden abgerundeten
Kante 17 unmittelbar als Innenfläche 25 in den Innenraum 19 der
Mulde 11 über, wobei die Unterseite 6 unter Ausbildung einer
um die Ausstülpung 21 umlaufenden Kehlnut 27 als Außenseite 28
der Ausstülpung 21 im wesentlichen parallel zu der gewölbten
Innenfläche 25 verläuft. Zwischen den einzelnen Mulden 11
verlaufen Stege 29, die die einzelnen Öffnungen 18 voneinander
trennen.
Wie in Fig. 2 weiter zu erkennen ist, weist die Bodenwand 24
eine bei 31 angedeutete Stärke auf, die zwischen der Innen
fläche 25 und der Außenseite 28 gemessen ist. Im Bereich des
hohlzylindrischen oberen Abschnittes 22 ist eine entsprechend
gemessene Stärke bei 32 angedeutet, die ungefähr der Stärke 31
entspricht. Die Mulden 11 weisen je ein Volumen 33 auf, das
im wesentlichen von ihrer bei 34 angedeuteten Tiefe sowie
dem Innendurchmesser 16 bestimmt ist. Die Tiefe 34 ist zwischen
der Bodenwand 24 und einer bei 35 durch eine gestrichelte Linie
angedeuteten gedachten maximalen Füllhöhe gemessen. Die Füllhöhe
35 befindet sich etwa auf der Höhe, auf der der gewölbte
Öffnungsrand 17 in die senkrechte Innenfläche 25 übergeht.
Wegen der Oberflächenspannung und der damit verbundenen Vor
krümmung wird insbesondere bei kleinen Volumina 33 das Füll
volumen der aufzunehmenden Substanzen kleiner sein als das
maximale Volumen 33.
Die Mulden 11 der insoweit beschriebenen Platte 2 dienen zur
Aufnahme von chemischen und/oder biochemischen und/oder mikro
biologischen Substanzen, die in den Mulden 11 gelagert oder
einer Reaktion unterzogen werden. Das Volumen 33 und die Anzahl
der Mulden 11 pro Platte 2 hängen dabei von den von den Mulden
11 aufzunehmenden Substanzen ab. Ober das Volumen 33 sind
neben dem Innendurchmesser 16 und der Tiefe 34 auch der Reihen
abstand 14 und der Spaltenabstand 15 weitgehend festgelegt.
Die Stärke 7 der Platte 2 im Bereich der Stege 29 ist so
gewählt, daß die Platte 2 trotz der dicht zusammenliegenden
Mulden 11 eine ausreichende Festigkeit aufweist und beim
Transportieren mit gefüllten Mulden 11 nicht durchknickt.
Die Stärken 31 und 32 der Wandung 20 der Mulden 11 sind unter
mechanischen Gesichtspunkten so gewählt, daß die gefüllten
Mulden 11 unter dem Gewicht der aufgenommenen Substanzen nicht
einreißen oder gar abreißen.
Neben dem rein mechanischen Gesichtspunkt sind das Material,
aus dem die Platte 2 gefertigt ist, und die Stärken 31 bzw 32
der Wandung 20 auch unter physikalischen Gesichtspunkten
ausgewählt. Die Stärken 31 und 32, die - wie in Fig. 2 zu
erkennen - deutlich geringer sind als die Stärke 7, ermöglichen
einen guten Wärmetransport in den Innenraum 19 der Mulden 11
hinein bzw. aus dem Innenraum 19 heraus. Dadurch ist es möglich,
die Substanzen in den Mulden sehr schnell abzukühlen bzw.
umzutemperieren, indem die ganze Außenseite 28 als Wärmeaus
tauschfläche 28′ mit einem Temperierstoff der jeweils gewünsch
ten Temperatur in Kontakt gebracht wird.
In dem gewählten Ausführungsbeispiel ist die Platte 2 aus
Polycarbonat gefertigt und weist eine Wärmeleitfähigkeit von
λ = 0,21 W pro Kelvin und Meter auf. Die Stärke 7 beträgt ca.
0,27 mm und für die Stärke 31 gilt: x = 0,04 mm. Die Abstände
14 bzw. 15 zwischen den Reihen 12 bzw. den Spalten 13 betragen
etwa 10 mm und das Volumen 33 der Mulden 11 liegt bei: V = 85 µl.
Die Größe der Wärmeaustauschfläche 28′ entspricht der
Außenseite 28 und beträgt: A = 75 mm2. Gemäß der Formel
ergibt sich mit diesen Zahlenwerten ein Wärmedurchtrittswert
von ca. 4,5×10-3 W/(K mm3).
Es hat sich gezeigt, daß für einen solchen Wärmedurchtrittswert
der Wärmeaustausch durch die Wandung 20 so schnell erfolgt,
daß der bestimmende Zeitfaktor die Wärmeleitung in den Sub
stanzen selbst ist.
Damit ermöglicht es die neue Platte 2 z. B., auf kleinem Raum
eine große Anzahl von Reaktionen in getrennten Mulden 11
durchzuführen, wobei sich die Reaktionen durch die Wandung 20
der Mulden hindurch thermisch sehr gut steuern lassen.
Darüberhinaus ist das Material der Platte 2 so gewählt, daß
durch die Wandung 20 der Mulden 11 hindurch optische Analyse
verfahren, wie z. B. Absorptionsmessungen oder Fluoreszenz
messungen möglich sind. Das Material muß zu diesem Zweck in
dem interessierenden Lichtwellenlängenbereich durchsichtig
sein, d. h. es darf in diesem Wellenlängenbereich weder nen
nenswerte Absorption noch Fluoreszenzemission aufweisen.
Anhand von Fig. 3 soll jetzt ein Verfahren zur Herstellung
der Platte 2 aus Fig. 1 beschrieben werden. Das Ausgangsmaterial
ist eine dünne Folie 36, bspw. aus einem Polycarbonat, mit
der Stärke 7. Diese Folie 36 wird auf einen temperierten Form
block 37 gelegt, in dem nach oben offene Sacklöcher 38 vor
gesehen sind, die wie die Mulden 11 in Reihen 12 und Spalten
13 angeordnet sind. Die Sacklöcher 38 weisen eine ihr Inneres
39 umgebende Wandfläche 40 auf, die glatt und in sich geschlos
sen ist. Die Abmaße der Sacklöcher 38 sind so gewählt, daß
sie den Außenabmaßen der zu bildenden Ausstülpungen 21 ent
sprechen, in dem gewählten Beispiel weisen die Sacklöcher
einen Durchmesser von ca. 6 mm und eine Tiefe von ca. 4 mm auf.
In dem aus Metall, bspw. aus Aluminium, gefertigten Formblock 37
ist eine bei 43 schematisch angedeutete Heizung vorgesehen,
durch die der Formblock 37 gleichmäßig auf 100°C aufgeheizt
wird. In Richtung der Sacklöcher 38 ist oberhalb des Form
blockes 37 eine Luftdüse 45 angeordnet, die in Richtung des
Pfeiles 46 bewegbar ist. Die Richtung 46 verläuft parallel
zu den Spalten 13 bzw. den Reihen 12, so daß die Luftdüse 45
über jedem einzelnen Sackloch 38 mittig positionierbar ist.
Die Richtung 46 ist außerdem parallel zu der Oberseite 5 der
auf den Formblock 37 aufgelegten Folie 36 ausgerichtet, so
daß der Abstand zwischen der Luftdüse und der Oberseite 5
konstant bleibt.
Die Luftdüse 45 gibt einen ca. 280°C heißen Heißluftstrahl 47
ab, der mit einer Geschwindigkeit von ca. 2-5 m/sec aus
ihrer Austrittsöffnung 48 in etwa senkrecht zu dem Formblock
37 nach unten austritt. Die Austrittsöffnung 48 hat einen
Durchmesser von etwa 5 mm und befindet sich 4 mm oberhalb der
Oberseite 5 der Folie 36. Die Luftdüse 45 wird nacheinander
mittig über den einzelnen Sacklöchern 38 positioniert, wo sie
etwa 3 bis 5 Sekunden stehen bleibt. Durch den auf die Oberseite
5 auftreffenden Heißluftstrahl 47 wird die Folie 36 so weit
erwärmt, daß sie plastisch verformbar ist.
Der Heißluftstrahl 47 bläst dann den ursprünglich oberhalb
des Sackloches 38 liegenden Bereich der Folie 36 in das Innere
39 des jeweiligen Sackloches hinein, wobei dieser sich allmäh
lich streckt und die ursprüngliche Stärke 7 der Folie 36 sich
in diesem Bereich immer weiter verringert, bis schließlich die
Wandung 20 der entstandenen Mulde 11 die in Fig. 2 angedeuteten
Stärken 31 bzw. 32 aufweist.
In Fig. 3 ist die rechte Mulde 11/1 bereits fertig ausgebildet,
und die Luftdüse 45 befindet sich oberhalb des Sackloches 38/2,
in dem gerade die Mulde 11/2 ausgebildet wird. Der Boden 24
der Mulde 11/2 hat sich bereits teilweise in das Innere 39/2
des Sackloches 38/2 hineinbewegt und wird sich im weiteren
vollflächig an die glatte Innenwand des Sackloches 38/2 anlegen.
Wie in Fig. 3 zu erkennen, bleibt zwischen den Mulden 11/1
und 11/2 der Steg 29 in der ursprünglichen Stärke 7 der Folie
36 stehen. Beim Ausformen der Mulden 11 entweicht die ein
geschlossene Luft ohne Blasenbildung.
Selbstverständlich ist es möglich, statt einer Luftdüse 45
mehrere parallele Luftdüsen 45 zu verwenden, deren Austritts
öffnungen 48 im Rastermaß der Spalten 13 bzw. der Reihen 12
angeordnet sind. Auf diese Weise lassen sich je nach Anzahl
der Luftdüsen 45 alle Mulden 11 einer Reihe 12 oder auch einer
Spalte 13 gleichzeitig herstellen.
Wie bereits oben beschrieben, besteht die Folie 36 aus einem
Polycarbonat der Stärke 0,27 mm. Vor dem Ausformen der Mulden 11
ist die Folie 36 milchig trüb. Es hat sich jedoch gezeigt,
daß die Folie 36 bei einer Temperatur des Heißluftstrahles 47
von 280°C und bei einer Temperatur des Formblockes 37 von
100°C im Bereich der Wandung 20 der ausgeformten Mulden 11
durchsichtig wird, wie es für die o. g. optischen Analysemethoden
erforderlich ist. Das für das eigentliche Ausformen der Mulden
11 nicht erforderliche Temperieren des Formblockes 37 auf
100°C bewirkt weiterhin, daß die Außenseite 28 der Mulde 11
sich satt an die Wandfläche 40 des jeweiligen Sackloches 38
anlegt. Dadurch wird erreicht, daß die Außenseite 28 einer
jeden Mulde 11 ebenfalls eine glatte und gleichmäßige Oberfläche
aufweist, was für das Umtemperieren von in den Mulden 11
aufgenommenen Substanzen von großem Vorteil ist. Die Ausstül
pungen 21 weisen nämlich nahezu identische Konturen auf, so
daß sie mit ihrer Wärmeaustauschfläche 28′ ohne den thermischen
Übergang störende Luftschichten in unmittelbaren Kontakt mit
entsprechend den Sacklochbohrungen 38 ausgebildeten Gegenflächen
gebracht werden können. Dies wird weiter unten noch anhand
von Fig. 10 beschrieben.
Insbesondere wenn das Volumen 33 der Mulden 11 gering ist,
sollten die Mulden 11 gegenüber der Außenatmosphäre abgeschlos
sen werden. Zu diesem Zweck ist eine in Fig. 4 dargestellte
Abdeckplatte vorgesehen, die aus einer dünnen Abdeckfolie 49
besteht. In der Abdeckfolie 49 sind Durchgangslöcher 50 vor
gesehen, die in demselben Rastermaß angeordnet sind, wie die
Durchgangslöcher 9 in der Platte 2. Die Abdeckfolie 49 weist
eine ebene Oberseite 51 und eine dazu parallele Unterseite 52
auf, mit der sie beim Abdecken der Platte 2 auf deren Oberseite
5 zu liegen kommt. Die Abdeckfolie 49 hat eine zwischen der
Oberseite 51 und der Unterseite 52 gemessene Stärke 53, die
klein gegenüber den Querabmaßen der Abdeckfolie 49 ist. Die
Abdeckfolie 49 ist bespw. aus einem Polycarbonat der Stärke
0,1 mm gefertigt.
Beim Auflegen auf die Platte 2 wird die Abdeckfolie 49 so
ausgerichtet, daß die Durchgangslöcher 50 mit den Durchgangs
löchern 9 fluchten. Auf diese Weise können die Abdeckfolie 49
und die Platte 2 in noch näher zu beschreibender Weise gleich
zeitig miteinander verbunden und auf einer Trageeinrichtung
befestigt werden.
Selbstverständlich können statt der Durchgangslöcher 50 bzw.
der Durchgangslöcher 9 nach unten bzw. nach oben vorstehende
zylindrische Zapfen vorgesehen sein, die beim Auflegen der
Abdeckfolie 49 auf die Platte 2 in die Durchgangslöcher 9
bzw. die Durchgangslöcher 50 eingreifen und so die Abdeck
folie 49 lösbar mit der Platte 2 verbinden.
Das vorzugsweise verwendete Material für die Abdeckfolie 49
ist, wie bereits erwähnt, ein Polycarbonat der Stärke 0,1 mm.
Diese Folie ist im für die verwendeten optischen Analysemethoden
interessierenden Wellenlängenbereich durchsichtig und weist
nur geringe Eigenfluoreszenz auf. Die optischen Analysemethoden
können so auch von oben durch die Abdeckfolie 49 hindurch
angewandt werden, insbesondere ist es möglich, im Durchstrahl
verfahren durch die Abdeckfolie 49 und die Bodenwand 24 der
Mulden hindurch die optische Dichte der in den Mulden 11
aufgenommenen Substanzen zu messen.
Bei den bevorzugten kleinen Volumina 33 der Mulden 11, die
im Bereich zwischen 30 und 100 µl liegen, kann sich das Volumen
von in den Mulden 11 aufgenommenen Lösungen durch Kondensations-
und/oder Verdunstungseffekte verändern. Dies gilt insbesondere,
wenn ein häufiges Umtemperieren der Lösungen zwischen hohen
und tiefen Temperaturen erforderlich ist, wie es bei der
Polymerase-Kettenreaktion (PCR) auftritt, einem häufig ange
wandten Verfahren zur Hochverstärkung einzelner Nukleinsäure-
Stränge.
Um die Dichtwirkung der Abdeckfolie 49 zu erhöhen, wird die
Abdeckfolie 49 im Bereich einer jeden Mulde 11 durch eine,
den Öffnungsrand 17 der Mulde umgebende, geschlossene ring
förmige Verbindungsnaht 55 mit der Platte 2 verbunden. In
Fig. 5 ist zu erkennen, daß jede Verbindungsnaht 55 einen
kreisförmigen Bereich 57 der Abdeckfolie 49 begrenzt, der
jeweils die Öffnung 18 einer zugeordneten Mulde 11 abdeckt.
Auf diese Weise ist jede Mulde 11 sozusagen mit einem eigenen
Deckel in Form des kreisförmigen Bereiches 57 abgedeckt, der
durch die Verbindungsnaht 55 so mit den die Mulde 11 umgebenden
Stegen 29 verbunden ist, das jede Mulde 11 gegenüber der
Atmosphäre und den anderen Mulden 11 gasdicht abgeschlossen ist.
Zum Anbringen der einzelnen Verbindungsnähte 55 dient bspw.
ein an seiner Stirnseite 58 profilierter Schweißstempel 59,
der in Fig. 6 im Ausschnitt dargestellt ist. Der Schweißstempel
59 weist einen vollzylindrischen Grundkörper 60 auf, der an
seinem oberen Ende 61 einen mit dem Grundkörper 60 einstückigen
ringförmigen Ansatz 62 trägt. Der ringförmige Ansatz 62 begrenzt
eine kreisförmige Aussparung 63, die zu dem Grundkörper 60
und damit zu dessen Längsachse 64 konzentrisch ist, und trägt
die von dem Grundkörper 60 wegweisende kranzförmige Stirn
seite 58.
Auf der die Aussparung 63 kranzförmig umgebenden Stirnseite
58 ist eine Profilierung in Form von in Reihen angeordneten
Pyramiden 65 vorgesehen, die an ihrer quadratischen Basis 66
einstückig mit dem ringförmigen Ansatz 62 ausgebildet sind.
Die Pyramiden 65 weisen mit ihrer Spitze 67 in eine Richtung
prallel zu der Längsachse 64 des Schweißstempels 59 von dem
Grundkörper 60 weg.
In Fig. 7 ist die Draufsicht auf die Stirnseite 58 in Richtung
des Pfeiles VII aus Fig. 6 im Ausschnitt dargestellt. Wie zu
erkennen ist, sind die Pyramiden 65 in Reihen 68 und 69 an
geordnet, die gegeneinander um die halbe Breite der Pyramiden
basis 66 versetzt sind. Die Anordnung ist derart getroffen,
daß zwischen zwei Reihen 68/1 und 68/2, die parallel zueinander
verlaufen und gegeneinander nicht versetzt sind, eine Reihe
69/1 verläuft, die dementsprechend gegenüber den Reihen 68/1
und 68/2 um die halbe Breite der Pyramidenbasis 66 versetzt
ist. An die Reihe 68/2 schließt sich von der Reihe 69/1 ab
gelegen unmittelbar eine Reihe 69/2 an, die parallel zu der
Reihe 69/1 verläuft und seitlich zu dieser ausgerichtet ist.
Zurückkehrend zu Fig. 6 ist zu erkennen, daß der Schweißstempel
59 mit einer bei 71 schematisch angedeuteten Heizung versehen
ist, durch die der Schweißstempel 59, der vorzugsweise aus
V2A-Stahl gefertigt ist, auf ca. 280°C aufgeheizt wird. Zum
Anbringen der Verbindungsnaht 55 wird der aufgeheizte Schweiß
stempel 59 von oben so auf die Oberseite 51 der auf die Platte
2 aufgelegten Abdeckfolie 49 gesetzt, daß er mit seiner pro
filierten, ringförmigen Stirnseite 58 zentrisch den Öffnungsrand
17 der unter der Abdeckfolie 49 liegenden und zu verschweißenden
Mulde 11 umgibt. Die kreisförmige Aussparung 63 weist einen
Durchmesser auf, der so groß ist, daß die Pyramidenspitzen 67
außerhalb des Öffnungsrandes 17 auf über den Stegen 29 befind
lichen Abschnitten der Abdeckfolie 49 zu liegen kommen.
Die quadratische Basis 66 der Pyramiden 65 mißt 0,5×0,5 mm
und die Spitze 67 der vierseitigen Pyramide 65 liegt 0,25 mm
senkrecht oberhalb der Pyramidenbasis 66, d. h. zwei einander
gegenüberliegende Pyramidenseiten schließen einen Scheitelwinkel
von 90° ein. In radialer Richtung sind bis zu drei Pyramiden
65 hintereinander auf der ringförmigen Stirnfläche 58 ange
ordnet, so daß der Schweißstempel 59 insgesamt einen Außen
durchmesser aufweist, der um mindestens 6 Basislängen einer
Pyramide 65 größer ist als der Durchmesser der Aussparung 63.
Zum Verschweißen einer Abdeckfolie 49, deren Stärke 53 ca.
0,1 mm entspricht mit einer Platte 2, deren Stärke 7 ca.
0,27 mm entspricht hat sich folgendes Verfahren bewährt:
Die Abdeckfolie 49 wird von oben so auf die Platte 2 gelegt,
daß sie die Mulden 11 abdeckt und daß die Durchgangslöcher 50
mit den Durchgangslöchern 9 fluchten. Der auf 280°C aufgeheizte
Schweißstempel 59 wird mit seiner Stirnseite 58 zuvorderst
von oben so auf die Oberseite 51 der Abdeckfolie 49 gesetzt,
daß er sich zentrisch über einer unter der Abdeckfolie 49
befindlichen und zu verschweißenden Mulde 11 befindet. Die
Pyramiden 65 auf der Stirnseite 58 liegen jetzt mit ihren
Spitzen 67, die ggf. etwas in das Material der Abdeckfolie 49
eindringen, auf der Oberseite 51 auf und erhitzen diese. Die
Abdeckfolie 49 wird auf diese Weise für ca. 13 Sekunden durch
das wabenartige Profil der Stirnseite 58 vorgeheizt. Danach
wird der Schweißstempel 59 um ca. 0,1-0,2 mm nach unten auf
die Abdeckfolie 49 gedrückt, so daß jede Pyramide 67 in die
Abdeckfolie 49 und diese wiederum in die Stege 29 der Platte
2 eindringt. In dieser Stellung verbleibt der Schweißstempel
59 für zwei Sekunden, dann wird er von der Abdeckfolie 49 voll
ständig abgehoben.
Die so entstandene Verbindungsnaht 55, die eine Art Schweißnaht
ist, ist in Fig. 8 in einem Querschnitt entlang der Linie
VIII-VIII aus Fig. 5 dargestellt. Die erkaltete Verbindungsnaht
55 weist eine entsprechende Profilierung auf wie der Schweiß
stempel 59. Die Pyramiden 65 haben in die vorgeheizte Oberseite
51 der Abdeckfolie 49 kopfstehende pyramidenartige Vertiefungen
73 eingedrückt, die von ihrer Form her den Pyramiden 65 ent
sprechen. Die Abdeckfolie 49 ist darüberhinaus im Bereich der
Vertiefungen 73 mit ihrer Unterseite 52 in die indirekt durch
die Abdeckfolie 49 hindurch vorgeheizte Oberseite 5 der Stege
29 eingedrungen und hat dort Vertiefungen 74 ausgebildet, die
den Vertiefungen 73 entsprechen. Auf diese Weise hat sich
zwischen der Unterseite 52 der Abdeckfolie 49 sowie der Ober
seite 5 der Platte 2 eine Kontaktfläche 75 ausgebildet, die
im Querschnitt zickzack-förmig verläuft. Durch diesen zickzack
förmigen Verlauf ist die Kontaktfläche 75 größer als die
Auflagefläche, die vor dem Verschweißen zwischen der Unterseite
52 der Abdeckfolie 49 und der Oberseite 5 der Platte 2 im
vorgesehenen Bereich der Verbindungsnaht 55 vorlag.
Durch die Hitzewirkung der Pyramiden 65 wurde nicht nur die
Auflagefläche vergrößert, entlang der Kontaktfläche 75 sind
die Abdeckfolie 49 und die Stege 29 außerdem miteinander
stoffschlüssig verschweißt. Es hat sich gezeigt, daß diese
Verbindungsnaht 55 auch bei häufigem Wechsel zwischen hohen
und tiefen Temperaturen an der Unterseite 6 bzw. an der Außen
seite 28 für einen guten nicht nur flüssigkeits- sondern auch
gasdichten Abschluß der einzelnen Mulden 11 sorgt. Die Verbin
dungsnaht 55 hält auch den üblichen mechanischen Belastungen,
denen die verschlossene Platte 2 im Laboralltag ausgesetzt
ist, sowie den mit dem Umtemperieren verbundenen geringen
Formänderungen und Spannungen problemlos stand.
Während des oben beschriebenen Verschweißens wölbt sich der
die Öffnung 18 abdeckende kreisförmige Abschnitt 57 der
Abdeckfolie 49 kuppelartig hoch, so daß eine verschlossene
und wie oben beschrieben verschweißte Platte 2 über jeder
Mulde 11 eine linsenförmige Wölbung 76 der Abdeckfolie 49
aufweist.
Da die Wölbung 76 jedoch nur bei gasdicht verschweißten Mulden
11 ausgebildet wird, ist sie zugleich eine optische Anzeige
dafür, daß die ausgebildete Verbindungsnaht 55 für einen
gasdichten Abschluß der betreffenden Mulde 11 gesorgt hat.
Weist die Abdeckfolie 49 nach dem Verschweißen keine Wölbungen
76 auf, so war beispielsweise der Schweißvorgang bezüglich
der Verweilzeiten, der Temperatur des Schweißstempels 59 oder
auch der Eindringtiefe der Pyramiden 65 in die Oberseite 51
fehlerbehaftet.
Die Temperatur des Schweißstempels 59, die Abmaße der Pyramiden
65 sowie die Eindringtiefe der Pyramiden 65 in die Oberseite
51 der Abdeckfolie 49 sind in dem aufgeführten Ausführungs
beispiel lediglich beispielhaft für eine Abdeckfolie aus
Polycarbonat der Stärke 0,1 mm und eine Platte 2 aus Polycar
bonat der Stärke 0,27 mm angegeben. Bei dickeren Polycarbonat
folien muß die Eindringtiefe der Pyramiden, die in etwa der
Stärke der Abdeckfolie entspricht, an die neuen Stärken angepaßt
werden.
Wesentlich für den Erfolg des Schweißvorganges ist neben der
korrekten Einhaltung der Verweildauer des Schweißstempels 49,
zunächst auf der Oberseite 51 und dann im in die Oberseite
eingedrungenen Zustand, auch die Tiefe, um die die Pyramiden
65 in das Material der Abdeckfolie 59 eindringen. Obgleich
der oben beschriebene Schweißvorgang von Hand durchgeführt
werden kann, wird die Ausbeute an korrekt gelegten Verbin
dungsnähten 55 durch die Verwendung einer in Fig. 9 darge
stellten Verschweißeinrichtung 78 deutlich erhöht.
Die Verschweißeinrichtung 78 weist eine flache, rechteckige
Grundplatte 79 sowie eine oberhalb der Grundplatte 79 angeord
nete flache Kopfplatte 80 auf, die in etwa die gleichen Quer
abmaße zeigt wie die Grundplatte 79. Die Kopfplatte 80 ist
mit Hilfe von vier Führungsstangen 81 auf der Grundplatte 79
befestigt. Von den vier Führungsstangen 81, die je im Bereich
einer der vier Ecken von oben in die Grundplatte 79 einge
schraubt sind, ist die in Fig. 9 vordere rechte Führungsstange
81/4 aus Gründen einer übersichtlichen Darstellung heraus
gebrochen.
Zwischen der Grundplatte 79 und der Kopfplatte 80 ist eine
höhenverstellbare Trägerplatte 82 vorgesehen, in deren äußeren
Ecken Kugelbüchsen 83 eingelassen sind, durch die die Füh
rungsstangen 81 hindurchgehen. Als Antrieb für die Höhenver
stellung der Trägerplatte 82 ist ein elektrisch betriebener
Antriebsmotor 84 von der Trägerplatte 82 abgelegen mit seinem
Flansch 85 von oben auf der Kopfplatte 80 befestigt. Der Motor
84 weist eine bei 86 angedeutete Motorwelle auf, die mit einem
bei 87 angedeuteten Kugelumlaufspindeltrieb verbunden ist.
Der Kugelumlaufspindeltrieb 87 ist andererseits mit der Träger
platte 82 verbunden und dient zur Umsetzung der Drehbewegung
der Motorwelle 86 in die Verstellbewegung der Trägerplatte 82
längs der Führungsstangen 81.
Von dem Kugelumlaufspindeltrieb 87 abgelegen ist mittig unter
halb der Trägerplatte 82 ein Heizblock 89 vorgesehen, der
über vier Abstandsbolzen 90 von unten an der Trägerplatte 82
befestigt ist. Der aus Kupfer gefertigte Heizblock 89 erfüllt
die Funktion der in Fig. 6 bei 71 angedeuteten Heizung für
die Schweißstempel 59, von denen in Fig. 9 drei angedeutet
sind. Die Schweißstempel 59/1, 59/2 und 59/3 stecken von den
Abstandsbolzen 90 abgelegen von unten in dem Heizblock 89 und
zeigen mit ihren Stirnseiten 58 von dem Heizblock 89 wegweisend
nach unten.
In dem Heizblock 89 ist ein ihn in Fig. 9 von rechts nach
links fast vollständig durchsetzendes Sackloch 91 vorgesehen,
in das eine elektrisch beheizbare Heizpatrone gesteckt ist,
die aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht weiter dargestellt
ist. Die Temperatur des Heizblockes 89 wird in geeigneter
Weise von einem nicht weiter gezeigten Temperaturfühler gemessen
und an eine ebenfalls nicht dargestellte Regelschaltung gegeben,
die ihrerseits die Heizpatrone ansteuert. In an sich bekannter
Weise wird so ein geschlossener Regelkreis gebildet, über den
die Temperatur des Heizblockes 89 auf einem konstanten Wert,
bspw. 280°C, gehalten wird. Über die Abstandsbolzen 90 erwärmt
der Heizblock 89 die Trägerplatte 82, was zu einem Verklemmen
der Kugelbuchsen 83 auf den Führungsstangen 81 führen kann.
Aus diesem Grund sind in der Trägerplatte 82 Kühlmittelbohrungen
92 vorgesehen, über die die Trägerplatte 82 an einen Thermo
statkühlkreislauf angeschlossen ist. Auf diese Weise ist die
Temperatur der Trägerplatte 82 unabhängig von der Temperatur
des Heizblockes 89 über einen externen Thermostaten regelbar,
so daß eine leichtgängige Verstellung der Trägerplatte 82
längs der Führungsstangen 81 gewährleistet ist.
Etwa mittig unter dem über die Trägerplatte 82 höhenverstell
baren Heizblock 89 ist auf der Grundplatte 79 ein nach oben
weisender Aufnahmeblock 93 vorgesehen. Der Aufnahmeblock 93
weist eine ihn durchsetzende Kühlmittelbohrung 94 auf, die in
gleicher Weise wie die Kühlmittelbohrung 92 der Trägerplatte 82
an einen externen Thermostatkreislauf angeschlossen ist, der
den Aufnahmeblock 93 auf einer konstanten und einstellbaren
Temperatur hält.
Der Aufnahmeblock 93 weist nach oben offene Näpfe 95 auf, die
zur Aufnahme der nach unten über die Platte 2 vorstehenden
Ausstülpungen 21 ausgelegt sind. Die Näpfe 95 haben daher
dieselben Abmaße wie die in Fig. 3 zu erkennenden Sacklöcher
38 in dem Formblock 37 und sind wie die Mulden 11 in Reihen
12 und Spalten 13 angeordnet.
Von oben ist auf den Aufnahmeblock 93 eine Platte 2 aufgelegt,
die wiederum von einer Abdeckfolie 49 abgedeckt ist. Über die
Abdeckfolie 49 ist eine den Aufnahmeblock 93 allseits von
oben übergreifende Lochmaske 96 gestülpt, die die Abdeckfolie
49 auf die Platte 2 und diese wiederum mit ihren Mulden 11 in
den Aufnahmeblock 93 drückt. In der Lochmaske 96 sind auf die
Schweißstempel 59 ausgerichtete durchgehende Löcher 97 vor
gesehen, die ebenfalls derart in Reihen 12 und Spalten 13
angeordnet sind, daß über jeder Mulde 11 zentrisch ein Loch
97 ausgerichtet ist. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind
die Lochmaske 96, die Abdeckfolie 49 sowie die Platte 2 gegen
über dem Aufnahmeblock 93 versetzt abgebrochen dargestellt.
Selbstverständlich ist für jede Mulde 11 der Platte 2 ein
Loch 97 und ein Schweißstempel 59 vorgesehen.
Beidseits des Aufnahmeblockes 93 sind zur Befestigung der
Lochmaske 96 auf der Grundplatte 79 zwei identische nach oben
weisende Sockel 98 angeordnet, von denen der rechte Sockel
98/2 abgebrochen dargestellt ist. Der Sockel 98/1 weist eine
nach oben zeigende Befestigungsbohrung 99 auf, an der eine
Befestigungsklammer, die beispielsweise als Federklammer oder
als Riegel ausgelegt sein kann, befestigt wird, um die Lochmaske
96 nach unten auf den Aufnahmeblock 93 zu drücken.
Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist die Befestigungsklammer
in Fig. 9 weggelassen.
Die insoweit beschriebene Verschweißeinrichtung 78 arbeitet
wie folgt:
Die Trägerplatte 82 befindet sich in der in Fig. 9 gezeigten
hochgefahrenen Ausgangsposition. Nachdem die Lochmaske 96 von
dem Aufnahmeblock 93 entfernt wurde, wird eine zu verschweißende
Platte 2 von oben so auf den Aufnahmeblock 93 gelegt, daß die
Mulden 11 mit ihren Ausstülpungen 21 in den Näpfen 95 zu liegen
kommen. Die mit ihrer Öffnung 18 nach oben weisenden Mulden
11 sind bereits mit den gewünschten Substanzen gefüllt und
von einer Abdeckfolie 49 bedeckt, oder werden jetzt entsprechend
gefüllt und dann mit einer Abdeckfolie 49 abgedeckt, die so
ausgerichtet ist, daß ihre Durchgangslöcher 50 mit den Durch
gangslöchern 9 in der Platte 2 fluchten. Über die so abgedeckte
Platte 2 wird die Lochmaske 96 gestülpt, wobei ihre durchge
henden Löcher 97 zentrisch über den Mulden 11 zu liegen kommen.
Mit Hilfe der an den Sockeln 98 vorgesehenen Befestigungs
klammern wird die Lochmaske 96 fest nach unten auf den Aufnahme
block 93 gedrückt.
Der Heizblock 89 ist über die in dem Sackloch 91 steckende
Heizpatrone auf 280°C aufgeheizt. Diese Temperatur weisen
auch die mit dem Heizblock 89 thermisch leitend verbundenen
Schweißstempel 59 auf. Über den Kugelumlaufspindeltrieb 87
wird die Rotationsbewegung der Motorwelle 86 des Antriebsmotors
84 in eine über die Kugelbüchsen 83 und die Führungsstangen 81
geführte abwärts gerichtete Bewegung der Trägerplatte 82
umgesetzt. Beim Heruntergehen der Trägerplatte 82 und damit
des Heizblockes 89 schieben sich die Schweißstempel 59/1 bzw.
59/2 von oben in die zugeordneten Löcher 97/1 bzw. 97/2 der
Lochmaske 96. Die Übersetzung des Kugelumlaufspindeltriebes
87 und die Anzahl der Umdrehungen der Motorwelle 86 sind so
bemessen, daß am Ende der Abwärtsbewegung der Trägerplatte 82
die Schweißstempel 59 mit ihrer Stirnseite 58 bzw. den Spitzen
67 der Pyramiden 65 gerade auf der Oberseite 51 der Abdeckfolie
49 zu liegen kommen, wie dies oben bereits beschrieben wurde.
In dieser Stellung, in der die Schweißstempel 59 die Abdeckfolie
49 und die Platte 2 im Bereich der anzulegenden Verbindungsnähte
55 vorheizen, verharrt die Verschweißeinrichtung 78 für ca.
13 Sekunden. Nach dieser Vorwärmzeit wird die Trägerplatte 82
über den Kugelumlaufspindeltrieb 87 von dem Motor 84 allmählich
um 0,1 mm weiter nach unten auf den Aufnahmeblock 93 zubewegt,
so daß die Pyramiden 65 auf der Stirnseite 58 der Schweißstempel
59 in die Abdeckfolie 49 und diese in die Stege 29 der Träger
platte 2 eindringen. Nach weiteren zwei Sekunden wird der
Motor 84 so angesteuert, daß sich seine Motorwelle 86 in zur
vorherigen Drehrichtung entgegengesetzten Richtung dreht und
damit über den Kugelumlaufspindeltrieb 87 die Trägerplatte 82
und damit den Heizblock 89 und die Schweißstempel 59 wieder
in die in Fig. 9 gezeigte Ausgangsposition hochfährt.
Nach dem Lösen der Befestigungsklammern kann die Lochmaske 96
abgenommen werden und die wie in Fig. 5 dargestellte ver
schweißte Platte 2 wird von dem Aufnahmeblock 93 abgenommen.
Jetzt wird die nächste Platte 2 auf den Aufnahmeblock 93 gelegt
und der Schweißvorgang beginnt von vorne.
Für viele Versuche ist es erforderlich, die in den Mulden 11
aufgenommenen Substanzen bei niedrigen Temperaturen zu halten
und zu verhindern, daß sie während des soeben beschriebenen
Schweißvorganges aufgeheizt werden. Zu diesem Zweck wird der
Aufnahmeblock 93 und damit seine Näpfe 95 über die Kühlmittel
bohrung 94 auf eine Temperatur thermostatiert, wie sie die
jeweiligen Substanzen erfordern, bspw. auf 10°C. Die Mulden
11 liegen mit ihrer Wärmeaustauschfläche 28′ eng an der Innen
wand des jeweiligen Napfes 95 an, so daß wegen der geringen
Stärke 31 der Wandung 20 der Mulden 11 die in den Mulden 11
befindlichen Substanzen auf derselben Temperatur gehalten
werden wie der Aufnahmeblock 93 selbst. Die den Substanzen
beim Verschweißen evtl. zugeführte Wärme wird wegen des guten
Wärmeüberganges augenblicklich durch die Wandung 20 hindurch
in den Aufnahmeblock 93 abgeführt.
Auf diese Weise können in den Mulden 11 der neuen Platte 2
mit Hilfe der neuen Verschweißeinrichtung 78 auch Substanzen
eingeschweißt werden, die sehr empfindlich auf Temperatur
schwankungen reagieren. Hierdurch ist es in bisher nicht
gekanntem Maße möglich, temperatursensitive Substanzen oder
Lösungen bzw. hochinfektiöse Substanzen in großer Zahl auf
kleinstem Raum gasdicht zu verpacken. Die Substanzen können
bspw. vorbereitete Reaktionslösungen für biochemische und/oder
mikrobiologische Testverfahren sein, die dem Anwender bereits
in portionierter und verschweißter Form in den neuen Platten
2 geliefert werden. Die von dem Anwender zu untersuchenden
Substanzen können bspw. in die in den Mulden 11 befindlichen
Testlösungen eingebracht werden, indem die die Öffnungen 18
der Mulden 11 abdeckenden Wölbungen 76 von oben mit einer
dünnen Kanüle durchstochen werden. Die zu untersuchenden
Substanzen werden dann in die in den Mulden 11 befindlichen
Testlösungen eingespritzt.
Nach dem Zurückziehen der Kanüle, die bspw. eine im Laborall
tag üblicherweise verwendete Spritze ist, verbleibt in der
Wölbung 76 ein kapillarartiger Kanal. Über diesen Kanal ist
kein Feuchtigkeitsaustausch mit der umgebenden Atmosphäre
möglich, so daß sich das Volumen der in den gasdicht verschweiß
ten Mulden 11 aufgenommenen Substanzen oder Lösungen durch
Kondensations- oder Verdunstungseffekte nicht verändert.
Üblicherweise werden die Mulden 11 der neuen Platte 2 jedoch
vor Ort, bspw. im Chemielabor, gefüllt und unter Verwendung
der neuen Verschweißeinrichtung mit einer Abdeckfolie 49
gasdicht verschlossen. Das feste Rastermaß der Spalten 13 und
Reihen 12 ermöglicht es dabei, mehrere Mulden 11 gleichzeitig
mit einer an sich bekannten Mehrfachpipette zu füllen.
In Fig. 10 ist eine Platte 2 mit gasdicht verschlossenen Mulden
11 gezeigt, in denen sich bspw. Lösungen befinden, deren
Reaktionsverlauf über ihre Temperatur beeinflußbar ist. Die
Lösungen sind entweder vor Ort in die Mulden 11 eingefüllt
worden oder befanden sich bereits in der verschweißt gelieferten
Platte 2 und wurden nachträglich vom Anwender mit den zu
untersuchenden Substanzen - bspw. zu untersuchenden DNA-Mole
külen - angeimpft.
Die so vorbereitete Platte 2 wird von oben in einen Thermoblock
101 eingesetzt, der nach oben offene Sacklöcher 102 aufweist,
die zur Aufnahme der becherartigen Ausstülpungen 21 dienen.
Die Sacklöcher 102 haben dieselbe Form wie die Sacklöcher 38
in dem zur Herstellung der Platte 2 verwendeten Formblock 37.
Nach dem Einsetzen der Ausstülpungen 21 in die Sacklöcher 102
liegen diese mit ihrer Innenwand 103 unmittelbar an der Wärme
übergangsfläche 28′ der Ausstülpungen 21 an. Zwischen der
Außenseite 28 und der als Gegenfläche 103′ wirkenden Innenwand
103 befinden sich deshalb keine den Wärmeübergang zwischen
dem Thermoblock 101 und dem Inneren 19 der Mulden 11 störende
Luftschichten.
In dem Thermoblock sind weiterhin nach oben offene Gewinde
bohrungen 104 vorgesehen, die bei in den Thermoblock 101
eingesetzter Platte 2 mit den Durchgangslöchern 50 bzw. 9 in
der Abdeckfolie 49 bzw. in der Platte 2 fluchten. Durch die
Durchgangslöcher 50 und 9 hindurch werden von oben Schrauben
105 in die Gewindebohrungen 104 eingeschraubt und damit die
mit der Abdeckfolie 49 verschlossene Platte 2 fest mit dem
Thermoblock 101 verbunden. Der Thermoblock 101 kommt mit seiner
Oberseite 106 dicht an der Unterseite 6 der Platte 2 zu liegen,
und die Ausstülpungen 21 werden mit ihrer Wärmeaustauschfläche
28′ fest auf die Innenwand 103 der Sacklöcher 102 gedrückt.
Wegen der glatten Oberfläche der Außenseite 28, die in unmit
telbarem thermischen Kontakt mit der Innenwand 103 steht, und
wegen des beschriebenen großen Wärmedurchtrittswertes nehmen
die in den Mulden 11 befindlichen Lösungen innerhalb weniger
Sekunden die Temperatur des Thermoblocks 101 an. Sollen die
Lösungen bspw. für eine längere Zeit bei einer tiefen Temperatur
gelagert werden, wird der Thermoblock 101, der aus einem gut
wärmeleitenden Metall gefertigt ist, über einen an ihn an
geschlossenen Thermostaten z. B. auf +4°C temperiert.
Wenn die Reaktion in den Lösungen gestartet werden soll, wird
der Thermoblock 101 in geeigneter Weise auf die Reaktionstempe
ratur der Lösungen aufgeheizt, die wegen des guten Wärmeüber
ganges nahezu unmittelbar der Temperaturänderung des Thermo
blocks 101 folgen. Die Temperaturänderung des Thermoblocks
101 selbst kann in an sich bekannter Weise dadurch bewirkt
werden, daß der Thermoblock 101 in Wasserbäder verschiedener
Temperatur eingetaucht wird, in wärmeleitenden Kontakt mit
vortemperierten weiteren Metallblöcken gebracht wird oder
längs einer Metallschiene bewegt wird, auf der ein Temperatur
gradient etabliert ist.
Insbesondere die Metallschiene mit dem Temperaturgradienten
ermöglicht das zyklische Verändern der Temperatur des Thermo
blockes 101 und damit der Temperatur der Lösungen in den Mulden
11. Zum Durchführen der Polymerase-Kettenreaktion in den Mulden
11 wird der Thermoblock 101 bspw. zunächst für 60 Sekunden
auf 37°C, dann für 120 Sekunden auf 72°C, danach für 60 Sekunden
auf 94°C und dann wieder für 60 Sekunden auf 37°C gehalten
u. s. w.
Entscheidend für den Verlauf der Polymerase-Kettenreaktion
ist die Zeit, die benötigt wird, um die Lösungen auf die
einzelnen Temperaturen zu bringen. Während ein typischer
Reaktionsablauf in den bekannten Plastik-Reaktionsgefäßen
mehr als 10 Stunden dauert und üblicherweise übernacht durch
geführt wird, ist die Reaktion bei Verwendung der neuen Platte 2
in weniger als 4 Stunden beendet. Ein solcher Versuch kann
daher jetzt innerhalb eines Tages vorbereitet, durchgeführt
und analysiert werden.
Nach Beendigung des Versuchsablaufes werden die Lösungen
zumindest teilweise weiterverwendet, bspw. um sie über ein
Trenngel zu analysieren. Zu diesem Zweck wird die Wölbung 76
mit der in Fig. 10 bei 107 angedeuteten Spritze durchstochen
und ein Teil der Lösung entnommen. Nach dem Zurückziehen der
Spritze 107 kann die in der Mulde 11 verbleibende Lösung bspw.
in der oben beschriebenen Weise gelagert werden. Obwohl das
bei der Entnahme in der Wölbung 76 entstandene Loch keinen
nennenswerten Feuchtigkeitsaustausch zu Folge hat, läßt es
sich bespw. mit einer Adhäsionsfolie nachträglich wieder
verschließen.
Abschließlich sei lediglich der Vollständigkeit halber erwähnt,
daß die Querabmaße der neuen Platte 2 sowie die Reihen- und
Spaltenabstände 14 bzw. 15 im wesentlichen von dem jeweils
gewünschten Füllvolumen 33 der Mulden 11 abhängt. An diese
Abstände sind die jeweils verwendeten Thermoblöcke 101, Auf
nahmeblöcke 93 sowie Formblöcke 37 angepaßt. In jedem Fall
ist jedoch die Stärke 7 der Folie 36 so gewählt, daß die Mulden
11 in der fertigen Platte 2 eine Bodenwand 24 aufweisen, deren
Stärke 31 im Bereich von 0,04 mm liegt, so daß der Wärmedurch
trittswert den erforderlichen hohen Wert aufweist.
Claims (25)
1. Platte (2) mit zumindest einer Mulde (11) zur Aufnahme
von chemischen und/oder biochemischen und/oder mikro
biologischen Substanzen, wobei die Mulde (11) einen von
ihrer Innenfläche (25) begrenzten Innenraum (19) sowie
eine Wand (20) aufweist, deren von der Innenfläche
(25) abgelegene Außenseite (28) eine zumindest teilweise
mit einem Temperierstoff (101) in thermischen Kontakt
bringbare Wärmeaustauschfläche (28′) umfaßt, dadurch
gekennzeichnet, daß die zumindest eine Mulde (11) einen
Wärmedurchtrittswert aufweist, der größer als
ist und
für den die formelmäßige Beziehung
gilt, in der bedeutet:
A - Größe der Wärmeaustauschfläche (28′),
λ - Wärmeleitfähigkeit des die Wand (20) bildenden Materials,
V - Volumen (33) des Innenraumes (19) der Mulde (11),
x - Wandstärke (31) der Wand (20), gemessen als Abstand zwischen der Wärmeaustauschfläche (28′) und der Innenfläche (25), und
W - Wärmedurchtrittswert.
A - Größe der Wärmeaustauschfläche (28′),
λ - Wärmeleitfähigkeit des die Wand (20) bildenden Materials,
V - Volumen (33) des Innenraumes (19) der Mulde (11),
x - Wandstärke (31) der Wand (20), gemessen als Abstand zwischen der Wärmeaustauschfläche (28′) und der Innenfläche (25), und
W - Wärmedurchtrittswert.
2. Platte (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Wandstärke (31, 32) zumindest über die gesamte
Wärmeaustauschfläche (28′) etwa gleich groß ist.
3. Platte (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmedurchtrittswert
größer als
ist.
4. Platte (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmedurchtrittswert
größer als
ist.
5. Platte (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß sie einstückig mit der
Mulde (11) ausgebildet ist.
6. Platte (2) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß sie aus Kunststoff gefertigt ist.
7. Platte (2) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß der Kunststoff thermisch verformbar ist.
8. Platte (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb ihrer Unterseite
(6) die Wärmeaustauschfläche (28′) angeordnet ist.
9. Platte (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Mulde (11) als becher
artige Ausstülpung (21) ausgebildet ist, deren Außenseite
(28) zumindest abschnittsweise die Wärmeaustauschfläche
(28′) ist.
10. Platte (2) nach den Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß die becherartige Ausstülpung (21) einen
mit der Unterseite (6) der Platte (2) verbundenen
hohlzylindrischen oberen Abschnitt (22) und einen
einstückig mit diesem verbundenen halbkugelförmigen
hohlen unteren Abschnitt (23) aufweist.
11. Platte (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen (33) des Innen
raumes (19) kleiner als 200 mm3 ist und vorzugsweise
zwischen 10 und 100 mm3 liegt.
12. Platte (2) nach den Ansprüchen 10 und 11, dadurch
gekennzeichnet, daß der untere Abschnitt (23) einen
Radius zwischen 2 und 6 mm aufweist und daß die Wand
stärke (31, 32) der Mulde (11) dünner als 0,2 mm ist.
13. Platte (2) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß die Wandstärke (31) dünner als 0,08 mm ist.
14. Platte (2) nach den Ansprüchen 6 und 13, dadurch gekenn
zeichnet, daß sie aus Polycarbonat gefertigt ist.
15. Platte (2) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,
daß sie aus einer Polycarbonatfolie gefertigt ist,
deren Stärke geringer ist als 0,5 mm.
16. Platte (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Anzahl von unter
einander identischen Mulden (11) aufweist.
17. Platte (2) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,
daß die Mulden (11) in Reihen (12) und Spalten (13)
angeordnet sind, die zueinander gleiche Abstände (14,
15) von ca. 10 mm aufweisen.
18. Platte (2) nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekenn
zeichnet, daß für die Mulden (11) ein Deckel (49) zum
Verschließen ihrer Öffnungen (18) vorgesehen ist.
19. Platte (2) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet,
daß jeder die Öffnung (18) eine Mulde (11) abdeckende
Bereich (57) des Deckels (49) jeweils mittels einer um
die jeweilige Öffnung (18) herumgehenden Verbindungsnaht
(55) mit der Platte (2) verbindbar ist.
20. Platte (2) nach einem der Ansprüche 18 oder 19, dadurch
gekennzeichnet, daß der Deckel (49) aus einer Kunststoff
folie, insbesondere aus demselben Material wie die
Platte (2), gefertigt ist.
21. Platte (2) nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet,
daß die jeweilige Verbindungsnaht (55) die jeweilige
Mulde (11) gasdicht abschließt.
22. Verfahren zum Herstellen einer Platte nach den Ansprüchen
1 bis 21, die aus Kunststoff gefertigt wird, dadurch
gekennzeichnet, daß eine thermisch verformbare Kunst
stoffolie mit einer Stärke geringer als 0,5 mm und
einer Wärmeleitfähigkeit größer als 0,1 Watt/(K m)
mit ihrer Unterseite zuvorderst von oben auf einen
Formblock gelegt wird, der nach oben offene becherartige
Vertiefungen umfaßt, deren Innenräume Volumen kleiner
als 200 mm3 aufweisen; daß nacheinander im Bereich
einer jeden becherartigen Vertiefung für eine bestimmte
Zeitdauer ein heißer Gasstrom von oberhalb der aufge
legten Folie auf deren Oberseite gerichtet wird; und
daß der heiße Gasstrom eine festgelegte Temperatur
aufweist, die in der Nähe der Schmelztemperatur der
Folie liegt.
23. Verfahren nach Anspruch 22, bei dem der heiße Gasstrom
aus einer Auslaßöffnung ausströmt, deren Durchmesser
ungefähr dem Durchmesser der becherartigen Vertiefung
entspricht und deren Abstand zu der Oberseite der Folie
kleiner ist als dieser Durchmesser.
24. Verfahren nach Anspruch 23, bei dem der Formblock
temperierbar ist und auf einer Temperatur unterhalb
der Schmelzpunkttemperatur der Folie, vorzugsweise auf
ca. 100°C gehalten wird.
25. Verfahren nach Anspruch 24, bei dem die Kunststoffolie
eine Polycarbonat-Folie ist.
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