DE4440294A1

DE4440294A1 - System zur Inkubation von Probeflüssigkeiten

Info

Publication number: DE4440294A1
Application number: DE4440294A
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl Chem Dr Boehm; Volker Dipl Ing Degenhardt; Alois Rainer; Albert Wohland
Original assignee: Boehringer Mannheim GmbH
Current assignee: Roche Diagnostics GmbH
Priority date: 1994-11-11
Filing date: 1994-11-11
Publication date: 1996-05-15
Also published as: JPH08228756A; EP0711603B1; DE59509510D1; US5670120A; ES2162886T3; EP0711603A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein neuartiges System zur Inkubation von Probe flüssigkeiten, das die folgenden Elemente besitzt

- ein Rack, bei dem Inkubationsgefäße in Bohrungen einer Halteplatte eingehängt sind,
- einen Inkubationsblock mit Bohrungen zur Aufnahme von Inkubationsgefäßen,
- eine Vorrichtung zur Temperierung des Inkubationsblockes, die thermisch mit dem Inkubationsblock verbunden ist,

wobei die Bohrungen in der Halteplatte und die Bohrungen im Inkubationsblock so aufeinander abgestimmt sind, daß sich die Inkubationsgefäße des Racks in die Boh rungen des Inkubationsblockes einpassen, wenn das Rack auf den Inkubationsblock gestellt wird.

Systeme zur Inkubation von Probeflüssigkeiten werden insbesondere im Bereich der klinischen Diagnostik eingesetzt. Zur Durchführung vieler diagnostischer Verfahren ist es erforderlich, Reaktionen bei einer vorgegebenen Temperatur ablaufen zu lassen, um die Reaktionsgeschwindigkeit steuern zu können. Eine Inkubation von Probeflüssigkeiten wird jedoch nicht ausschließlich zur Durchführung einer analy tischen Reaktion eingesetzt, vielmehr werden Inkubatoren auch eingesetzt, um in Probeflüssigkeiten vorhandene Organismen wie Bakterien, Hefen, Pilze, Viren etc. zu vermehren, um nachfolgend die vermehrten Organismen bestimmen zu können. Inkubatoren werden beispielsweise auch zur Vermehrung von DNA oder RNA ein gesetzt. Die entsprechenden Geräte werden als Thermocycler bezeichnet.

Im Stand der Technik sind Geräte zur Inkubation von Probeflüssigkeiten bereits seit langer Zeit bekannt. Die bekannten Geräte können prinzipiell in 2 Klassen eingeteilt werden. Zu der ersten Klasse gehören solche Inkubatoren, bei denen die Probege fäße durch eine fluide Phase beheizt werden. Vorrichtungen diesen Typs sind bei spielsweise in EP-A-0 363 143 und EP-B-0 087 028 beschrieben. In den beiden ge nannten Dokumenten werden Vorrichtungen beschrieben, bei denen sich Probege fäße in einem Halter befinden und mit diesem Halter in eine Flüssigkeit eingetaucht werden. Eine Temperierung der Probengefäße bzw. Probeflüssigkeiten erfolgt durch die Flüssigkeit innerhalb des Inkubators. Aufgrund der fluiden Eigenschaften der flüssigen Phase paßt sich die Flüssigkeit der Form der Inkubationsgefäße perfekt an.

Die zweite Klasse der Inkubationsvorrichtungen umfaßt sogenannte Metallblockin kubatoren, bei denen sich innerhalb eines Inkubationsblockes aus wärmeleitendem Material Bohrungen befinden, die zur Aufnahme von Inkubationsgefäßen dienen. Derartige Inkubationsvorrichtungen sind beispielsweise aus EP-A-0 151 781 oder US-4,335,620 bekannt. Auf die beiden genannten Dokumente wird hiermit vollin haltlich Bezug genommen.

US-4,335,620 beschreibt einen Inkubator, der einen festen Block besitzt, der aus einem wärmeleitenden Material wie z. B. Aluminium besteht. Der Block dient so wohl zur Aufnahme von Probengefäßen als auch als Wärmesenke zur Temperatur kontrolle der Gefäße. Das Dokument bezieht sich auf eine spezielle Konstruktion zur thermischen Isolation der Vorrichtung gegenüber der Umgebung. Der Gesamt wärmeverlust der Apparatur wird minimiert.

Das Dokument US-4,727,034 betrifft eine Vorrichtung zur Thermostatisierung von Probeflüssigkeiten. Die Gefäße mit Probeflüssigkeiten werden dabei in ein Rack aus gut wärmeleitfähigem Material eingesetzt. Das Rack seinerseits wird in der Vorrich tung zwischen zwei Seitenwände eingeklemmt, von denen mindestens eine beheizt wird, so daß eine Temperierung des Racks und damit der Probeflüssigkeiten in den Gefäßen möglich ist.

Jede der zwei genannten Klassen von Inkubatoren besitzt ihre eigenen Vor- und Nachteile. Bei der Verwendung von Fluiden zur Wärmeübertragung können Anord nungen von Inkubationsgefäßen verwendet werden, die zusammenhängend sind. Dies macht es möglich, eine Vielzahl von Gefäßen gleichzeitig in das Wärmebad zu tauchen. Ein Nachteil dieser Inkubationstypen liegt jedoch darin, daß die Fluide an den Außenwandungen der Inkubationsgefäße anhaften. Bei einem Herausnehmen der Inkubationsgefäße z. B. für nachfolgende Analyseschritte tropft diese Flüssig keit ab und führt zu einer Verschmutzung des Gerätes. Wesentlich nachteilhafter ist es noch, wenn an den Gefäßen anhaftende Flüssigkeit oder Flüssigkeit aus dem Inkubator verspritzt und zu einer Störung der Analyse führt. Insgesamt ist die Handhabung von feuchten Reagenzgefäßen nachteilig und sollte demnach vermie den werden.

Die genannten Nachteile besitzen Metallblockinkubatoren nicht, jedoch besitzt dieser Inkubatortyp seinerseits andere Nachteile. Zur Gewährleistung eines guten Wärmeübertrages zwischen Probeflüssigkeit und Inkubator muß gewährleistet sein, daß die Inkubationsgefäße mit dem Inkubator auf möglichst großer Fläche in direk ten Kontakt kommen, um einen guten Wärmeübertrag zu gewährleisten. Bei den in US-4,335,620 und US-4,727,032 beschriebenen Inkubatoren wird diese Forderung erreicht, in dem die Vorrichtung innerhalb des Inkubators Bohrungen aufweist, die in ihrer Form den Inkubationsgefäßen entsprechen. Die Reagenzgefäße und die Bohrungen im Inkubator müssen demnach genau aufeinander abgestimmt sein. Auf grund der mechanischen Gegebenheiten war es bisher nicht möglich, eine Anord nung bestehend aus mehreren Gefäßen in einen Metallblockinkubator einzusetzen, ohne daß es zu einem Verklemmen kommt.

Die Erfindung hatte die Aufgabe, diesen Nachteil von Metallblockinkubatoren zu beseitigen und eine Inkubationsvorrichtung vorzuschlagen, die die Vorteile von Metallblockinkubatoren und Fluidinkubatoren miteinander verbindet. Insbesondere war es Aufgabe der Erfindung ein System zur Inkubation vorzuschlagen, das ohne eine Verwendung von Fluiden zur Wärmeübertragung auskommt, und das eine einfache, schnelle und zuverlässige Bestückung von Inkubatoren mit einer Vielzahl von Inkubationsgefäßen ermöglicht.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein System zur Inkubation von Probeflüssigkeiten, das die folgenden Elemente besitzt:

Unter Probeflüssigkeiten für die Inkubation sollen Blutproben, Serumproben, Urin, Lebensmittelproben, Wasserproben, Reaktionsansätze und dergleichen verstanden werden. Insbesondere sind auch solche Flüssigkeiten mit umfaßt, die aus Probe materialien durch Versetzen mit Reagenzien gewonnen werden. Beispielsweise sollen auch DNA-enthaltende Proben umfaßt sein, die zur Amplifikation der DNA mit Reagenzien versetzt werden.

Ein erfindungsgemäßes System kann insbesondere zur chemischen und klinisch- chemischen Analyse verwendet werden, da in diesem Bereich die Einhaltung be stimmter Temperaturen bzw. die Vorbehandlung von Proben bei bestimmten Temperaturen von entscheidender Bedeutung für die Verläßlichkeit der Analyse ergebnisse ist. Ein erfindungsgemäßes System zur Inkubation kann beispielsweise auch als sogenannter Thermocycler eingesetzt werden, der bei der Amplifikation von DNA Verwendung findet.

Unter Inkubation soll die Temperierung von Probeflüssigkeiten über einen bestimm ten Zeitraum mit einem vorgegebenen Temperaturprofil verstanden werden. Bei den am häufigsten eingesetzten Inkubatoren besitzt der Inkubationsblock eine genau definierte Temperatur, die über einen langen Zeitraum konstant gehalten werden kann. In diesem Falle wird die Inkubation durch ein Einstellen des Inkubationsge fäßes in den Inkubationsblock begonnen und durch ein Herausnehmen des Inkuba tionsgefäßes aus dem Block beendet. Es ist jedoch erfindungsgemäß auch vorge sehen, daß die Temperatur des Inkubationsblockes zeitabhängig gesteuert wird. Auf diese Weise kann eine Probeflüssigkeit während der Anwesenheit des Inkubations gefäßes im Inkubationsblock wechselnden Temperaturen ausgesetzt werden. Zeit lich wechselnde Temperaturen werden beispielsweise in sogenannten Thermo cyclern zur Amplifikation von DNA mit der "Polymerase Chain Reaction" einge setzt.

Ein System zur Inkubation von Probeflüssigkeiten im Sinne der Erfindung kann ein sogenanntes "Stand alone-Modul" oder eine Teileinheit innerhalb eines Analysege rätes darstellen. Als Inkubationsblock wird der Teil des Inkubationssystemes be zeichnet, der Bohrungen zur Aufnahme von Inkubationsgefäßen besitzt. Erfin dungsgemäße Inkubatoren gehören demnach zur Klasse der Metallblockinkubatoren. Der Inkubationsblock ist bevorzugt aus einem Stück gefertigt, beispielsweise aus einem Zylinder, in den Bohrungen eingebracht werden oder durch Gießen eines Materials in eine Form, die Vertiefungen für Inkubationsgefäße vorsieht. Geeignete Materialien für den Inkubationsblock sind Metalle, insbesondere Aluminium und auch Legierungen, wie beispielsweise Messing.

Die Bohrungen innerhalb des Inkubationsblockes besitzen in der Regel eine zylin drische Form bzw. sind Kegelstümpfe. Durch die Bezeichnung "Zylinder" sollen sowohl Zylinder mit einem runden als auch eckigen Querschnitt umfaßt sein. Die Bohrungen haben in der Regel eine Tiefe von wenigen Zentimetern und laufen be vorzugt zum Inneren des Inkubationsblockes hin konisch zu.

Der Inkubationsblock kann weiterhin Führungselemente besitzen, die die Positionie rung eines erfindungsgemäßen Racks erleichtern. Im Inneren des Inkubationsblockes oder an seiner Außenseite können sich Sensoren (z. B. Lichtschranken) befinden, welche die Anwesenheit eines Racks detektieren.

Der Inkubationsblock steht weiterhin in thermischen Kontakt mit einer Vorrichtung zur Temperierung. Ist der Inkubationsblock ausschließlich zur Erwärmung von Inkubationsgefäßen oberhalb Raumtemperatur vorgesehen, so kann diese Temperie rungsvorrichtung eine einfache elektrische Heizung sein. Es ist jedoch von Vorteil, neben einem heizenden Element auch eine Möglichkeit zur Kühlung des Inkuba tionsblockes vorzusehen. Ein Kühlung kann beispielsweise durch einen Teil des Inkubationsblockes realisiert werden, der von kaltem Wasser durchflossen wird. Bei größeren Inkubationssystemen kann ebenfalls zur Kühlung eine Wärmepumpe ana log einem Kühlschrank eingesetzt werden. Vorrichtungen, mit denen sowohl Er wärmung als auch Kühlung möglich ist, sind Peltier-Elemente, die mittels elek trischer Energie Wärme transportieren.

Die genannte Vorrichtung zur Temperierung des Inkubationsblockes kann entweder thermisch an den Inkubationsblock angekoppelt werden, wie dies beispielsweise in US-4,335,620 beschrieben ist, oder die Mittel zur Temperierung können sich inner halb des Inkubationsblockes selbst befinden.

Innerhalb des Inkubationsblockes, bevorzugt in Nähe der Bohrungen für die Inku bationsgefäße, können sich Temperaturdetektoren befinden, mit denen die Ein stellung der gewünschten Temperatur kontrolliert werden kann. Die Regelung der Vorrichtungen zur Temperierung ist im Stand der Technik hinlänglich bekannt. Zur Beschreibung einer Temperaturkontrolle wird an dieser Stelle vollinhaltlich auf die europäische Patentschrift EP-B-0 273 969 Bezug genommen.

Der Inkubationsblock besitzt eine Zahl von nach oben offenen Bohrungen, die in der Regel periodisch angeordnet sind. Die Bestückung dieser Bohrungen mit Inku bationsgefäßen erfolgt im Stand der Technik entweder manuell oder mit Hilfe eines Roboterarmes. Während eine manuelle Bestückung zeit- und personalintensiv ist, macht eine Vorrichtung zur automatischen Bestückung ein Gerät relativ aufwendig und damit teuer. Selbst bei einer automatischen Bestückung müssen dem Gerät In kubationsgefäße von außen in einer Form zugeführt werden, die für eine Robotik geeignet ist.

Bei der vorliegenden Erfindung erfolgt die Bestückung des Inkubationsblockes mit Hilfe eines Racks, in dem sich Inkubationsgefäße befinden. Erfindungsgemäß hängen die Inkubationsgefäße in Bohrungen einer Halteplatte. Die Bohrungen innerhalb der Halteplatte sind entsprechend den Bohrungen innerhalb des Inkuba tionsblockes angeordnet. Zur Bestückung des Inkubationsblockes mit Inkubations gefäßen wird das Rack über den Inkubationsblock bewegt und dort abgesenkt, so daß sich die Inkubationsgefäße in die Bohrungen des Inkubationsblockes bewegen.

Eine erfindungsgemäße Halteplatte besitzt die Form einer dünnen Scheibe, in der Bohrungen angebracht sind, die zur Aufnahme von Inkubationsgefäßen dienen. Die Halteplatte kann aus einer Vielzahl von formstabilen Materialien gefertigt sein. In der Anwendung kommen Metalle und insbesondere Kunststoffe in Frage. Die An ordnung der Bohrungen in der Halteplatte entspricht der Anordnung der Bohrungen an der Oberseite des jeweils verwendeten Inkubationsblockes. Eine Halteplatte kann beispielsweise ein Vollkreis sein oder bevorzugt ein Kreissegment bzw. ein Aus schnitt aus einer Kreisscheibe. Die Dicke der Halteplatte muß so bemessen sein, daß sie eine mechanische Stabilität gewährleistet, wenn Inkubationsgefäße in der Halteplatte hängen. Ist die Halteplatte aus Kunststoff gefertigt, so wird die Materi alstärke in der Regel ein bis mehrere Millimeter betragen. Selbstverständlich ist eine Reduktion der Materialstärke möglich, wenn Verstrebungen eingebaut sind, die die mechanische Stabilität erhöhen.

Die Bohrungen innerhalb der Halteplatte können mit Werkzeugen in eine Halte platte aus Vollmaterial eingebracht werden oder sie sind bereits in der Form zur Herstellung der Halteplatte vorgesehen. Erfindungsgemäß ist der Querschnitt dieser Bohrungen von einiger Bedeutung, so daß die Toleranzen für den Bohrungsquer schnitt unter 0,05 mm liegen sollten.

Bei der Auswahl der Materialien für die Halteplatte sind schlecht-wärmeleitende Materialien bevorzugt, da bei einer bevorzugten Ausführungsform die Halteplatte direkt auf dem Inkubationsblock zu liegen kommt. Schlecht-wärmeleitende Halte platten verringern daher den Wärmeverlust des Inkubationsblockes an die Umge bung.

An der Unterseite der Halteplatte können sich bevorzugt Standelemente befinden, die gewährleisten, daß die Inkubationsgefäße, die in der Halteplatte hängen, nicht auf der Unterlage aufstoßen. Die Standelemente machen die Halteplatte zu einem Gestell, in dem die Inkubationsgefäße auch außerhalb eines Inkubationsgerätes auf bewahrt werden können. Dies ist insbesondere wichtig, wenn die Halteplatte bereits werksmäßig mit Inkubationsgefäßen bestückt werden soll. In diesem Falle ermög lichen die Standelemente eine einfachere Verpackung der Halteplatte mit den Inku bationsgefäßen und weiterhin ein leichteres Handling für den Benutzer.

An der Oberseite der Halteplatte können Laschen befestigt sein, die ein Benutzer ergreifen kann, wenn er das Rack transportieren will. Die Laschen sind insbe sondere hilfreich beim Einsetzen des Racks in den Inkubationsblock, da hier ein Ergreifen der Halteplatte selbst unbequem wäre.

In die Bohrungen der Halteplatte werden bevorzugt werksseitig Inkubationsgefäße eingesetzt. Eine Bestückung der Halteplatte mit Inkubationsgefäßen ist jedoch auch manuell durch den Benutzer möglich. Inkubationsgefäße sind im Stand der Technik bereits vielfach bekannt. Mehrfach verwendbare Inkubationsgefäße sind in der Regel aus Glas gefertigt, während Gefäße zur Einmalverwendung in der Regel aus Kunststoffen hergestellt werden. Geeignete Kunststoffe sind beispielsweise Poly ethylen, Polypropylen, Polystyrol und Polymethylmetacrylat. Die Form der Inku bationsgefäße entspricht in der Regel der von Röhren mit einem offenen und einem geschlossenen Ende. Wie bereits weiter oben beschrieben, ist es für die Verwen dung von Inkubationsgefäßen in Inkubationsblöcken mit Bohrungen wichtig, daß die Außenseite der Inkubationsgefäße an der Innenwandung der Bohrungen anliegt, um einen möglichst guten Wärmeübertrag zu gewährleisten. Für Inkubationsgefäße sind Röhren bevorzugt, die zu ihrem geschlossenen Ende hin, d. h. zur Unterseite, konisch verjüngt sind. Es hat sich herausgestellt, daß aus Herstellgründen eine Ver jüngung mit einer Steigung von 0,05 bis 0,5 besonders günstig ist. Erfindungsgemäß besitzen die Inkubationsgefäße weiterhin Haltevorrichtungen, die ein Hindurch rutschen der Inkubationsgefäße durch die Bohrungen in der Halteplatte verhindern. Die Inkubationsgefäße hängen so in der Halteplatte, daß ihr geschlossenes Ende nach unten weist. Eine Halterung der Inkubationsgefäße ist möglich, wenn die Inkubationsgefäße konisch verjüngt sind und das offene Ende einen Querschnitt aufweist, der größer ist als der Querschnitt einer Bohrung der Halteplatte. Wird ein solches Inkubationsgefäß in eine Bohrung eingebracht, so rutscht es hindurch, bis es sich an einer Stelle befindet, an der der Außenquerschnitt dem Bohrungsdurch messer entspricht. An dieser Stelle findet ein Verklemmen von Inkubationsgefäß und Halteplatte statt.

Erfindungsgemäß ist es jedoch bevorzugt, wenn das Inkubationsgefäß Halte elemente aufweist, die eine besser definierte Halteposition des Inkubationsgefäßes innerhalb der Halteplatte vorgeben. Diese Halteelemente können beispielsweise Stege sein, die auf der Außenumfangsfläche des Inkubationsgefäßes angebracht sind, und die in einer bestimmten Höhe des Inkubationsgefäßes eine plötzliche Ver breiterung des effektiven Querschnittes bewirken. Besonders bevorzugt ist es, wenn das Inkubationsgefäß so aufgebaut ist, daß ein Plateau existiert, welches im wesent lichen senkrecht zur Längsachse des Inkubationsgefäßes ist, und mit dem die In kubationsgefäße auf der Halteplatte aufliegen. Ein solches Plateau kann beispiels weise durch einen Kreisring erzeugt werden, der um das Inkubationsgefäß verläuft oder das Inkubationsgefäß kann einen unteren Teil besitzen, dessen Querschnitt kleiner ist als der Querschnitt der Bohrungen und sich auf diesem Teil ein zweiter Teil befindet, dessen Querschnitt größer ist als der Bohrungsquerschnitt. Bevorzugt sind die beiden Teile durch ein Materialstück bevorzugt senkrecht zur Längsachse des Inkubationsgefäßes miteinander verbunden. Dieses Verbindungsstück bildet das Plateau, das auf der Halteplatte aufliegt.

Erfindungsgemäß ist das Verhältnis des Bohrungsquerschnittes und des Außenum fanges des Inkubationsgefäßes, der sich auf Höhe der Halteplatte befindet, wenn das Inkubationsgefäß in der Halteplatte eingehängt ist, von Bedeutung. Einerseits muß das Inkubationsgefäß durch die Halteplatte ausreichend genau innerhalb der Ebene der Halteplatte gehaltert werden, so daß ein gezieltes Einführen der Inkubationsge fäße in die Bohrungen des Inkubationsblockes möglich ist. Andererseits muß das Inkubationsgefäß innerhalb der Bohrung ein gewisses Spiel in der Ebene der Halte platte besitzen, damit geometrische Abweichungen der Bohrungen in der Halteplatte und der Bohrungen im Inkubationsblock nicht zu einem Verklemmen der Inkubationsgefäße führen. Ein mechanisches Spiel zwischen Inkubationsgefäßen und Halteplatte ist bei Inkubatoren von besonderer Wichtigkeit, da sich durch die Temperaturunterschiede Wärmedehnungen einstellen, die bei einer starren Anord nung aus Inkubationsgefäßen und Halteplatte zu einem Verklemmen führen, sofern mehr als ein Inkubationsgefäß vorhanden ist. Bereits ein geringfügiges Verklemmen führt dazu, daß ein dichtes Anliegen der Inkubationsgefäße an den Innenwandungen der Bohrungen des Inkubationsblockes nicht mehr gewährleistet ist.

Ein geeignetes mechanisches Spiel kann erhalten werden, wenn der Außenquer schnitt der Inkubationsgefäße in dem Bereich, der von der Halteplatte umschlossen ist, um 0,2 bis 1 mm kleiner ist als der Innenquerschnitt der Bohrungen der Halte platte.

Zur Gewährleistung eines engen Anliegen eines Inkubationsgefäßes innerhalb einer Bohrung ist es weiterhin von Vorteil, wenn der Teil der Inkubationsgefäße, der sich unterhalb der Halteplatte befindet, länger ist als die Bohrungen des Inkubations blockes tief sind. Wird die Halteplatte mit den Inkubationsgefäßen auf den Inkuba tionsblock gestellt, so stoßen die Inkubationsgefäße auf dem Boden der Bohrungen auf und die Vorrichtungen werden von der Halteplatte abgehoben. Bei einer Ver wendung von sich konisch verjüngenden Inkubationsgefäßen führt dies dazu, daß das Spiel zwischen Inkubationsgefäß und Bohrung in der Halteplatte vergrößert wird, so daß ein Verklemmen noch besser vermieden werden kann. Bei dieser Aus führungsform ist es vorteilhaft, daß sich die Haltevorrichtungen der Inkubationsge fäße von der Halteplatte abheben. Auf diese Weise wird ein enges Anliegen der Inkubationsgefäße an den Innenwandungen der Bohrungen auch dann erreicht, wenn die Inkubationsgefäße produktionstechnisch Längenschwankungen aufweisen.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes wird die Halteplatte bestückt mit Inkubationsgefäßen angeliefert, so daß sie vom Benutzer lediglich in den Inkubationsblock eingesetzt werden muß.

Die Erfindung bietet demnach den Vorteil, daß mit dem erfindungsgemäßen Rack eine einfache Bestückung von Inkubatoren erfolgen kann. Die Vorteile von Fluid inkubatoren und Metallblockinkubatoren können durch Verwendung eines erfin dungsgemäßen Racks demnach kombiniert werden. Es ist eine einfache Bestückung eines Inkubators mit einer Vielzahl von Inkubationsgefäßen möglich, ohne daß eine Vielzahl von manuellen Arbeitsschritten nötig ist, eine Robotik benötigt wird, oder daß die mit Fluiden verbundenen Nachteile auftreten.

Die vorliegende Erfindung wird anhand der Figuren näher erläutert:

Fig. 1a: Aufsicht auf einen Inkubationsblock mit eingesetztem Rack,

Fig. 1b: Teilausschnitt der Fig. 1a in Seitenansicht,

Fig. 2: Inkubationsgefäß,

Fig. 3: Rack in seitlicher Darstellung,

Fig. 4a: Perspektivische Darstellung eines teilweise bestückten Inkubationsblockes,

Fig. 4b: Schematische Darstellung des Bestückungsvorganges.

Fig. 1a zeigt einen Inkubationsblock (1) in Aufsicht sowie in Fig. 1b einen Detail-Querschnitt. Die Oberseite des Inkubationsblockes hat eine im wesentlichen kreisförmige Gestalt. Die Bohrungen (2) im Inkubationsblock sowie die Bohrungen (12) in der Halteplatte sind in vier konzentrischen Kreisen angeordnet. Die Halteplatte (3) besitzt im wesentlichen die Form eines Kreissegmentes und hat an ihrer Unterseite mehrere Standelemente (4a, 4b), die außerdem zur Positionierung der Halteplatte auf dem Inkubationsblock dienen. Die Standelemente (4a) besitzen einen winkligen Querschnitt, der in Zusammenwirkung mit den Aussparungen (5) im Inkubationsblock (1) zur Positionierung dient. Weiterhin besitzt die Halteplatte ein Standelement (4b), das in eine kreisförmige Ausnehmung (6) innerhalb des Inkubationsblockes (1) eingreift. Fig. 1b zeigt, daß die Form des Inkubationsge fäßes (20) und die Bohrung (2) im Inkubationsblock (1) so aufeinander abgestimmt sind, daß die Wandung des Inkubationsgefäßes eng an der Innenseite der Bohrung (2) anliegt, um einen guten Wärmeübergang zu gewährleisten.

In Fig. 2 ist ein Inkubationsgefäß (20) vergrößert dargestellt. Das dargestellte In kubationsgefäß (20) ist einteilig, kann jedoch in zwei Abschnitte aufgeteilt werden. Der Abschnitt (21) läuft konisch nach unten zu und ist an der Unterseite ver schlossen. Der Abschnitt (22), der sich oberhalb der Halteplatte (3) befindet, wenn das Gefäß in die Halteplatte eingehängt ist, besitzt eine zylindrische Gestalt und ist nach oben hin offen. Von besonderer Bedeutung ist der Übergang zwischen den beiden Abschnitten des Inkubationsgefäßes. Aufgrund der unterschiedlichen Außendurchmesser der genannten Abschnitte bildet sich zwischen ihnen ein Plateau (23), mit dem das Inkubationsgefäß auf der Halteplatte (3) aufliegt. Das Plateau (23) besitzt eine Breite von etwa 0,3 bis 0,6 mm.

Fig. 3 zeigt ein Rack (10) in Seitenansicht mit einem eingehängten Inkubationsgefäß (20) und freien Bohrungen (12). Oberhalb der Halteplatte (3) befinden sich die zwei Grifflaschen (11). Unterhalb der Halteplatte (3) sind sowohl die Standelemente (4a) als auch das Standelement (4b) zu erkennen.

Fig. 4a zeigt ein System zur Inkubation in perspektivischer Ansicht. Ein Rack (10) wird so auf den Inkubationsblock (1) gestellt, daß die Inkubationsgefäße (20) in die Bohrungen (2) des Inkubationsblockes eintauchen. Die Standelemente (4a) schieben sich über den Rand der Ausnehmung (5) und das Standelement (4b) tritt in die Aus nehmung (6) ein. In Fig. 4a ist ebenfalls eine Lichtschranke (24) zu erkennen, die sich innerhalb des Inkubationsblockes befindet. Die Lichtschranke detektiert die Anwesenheit eines Racks dadurch, daß ein Standelement (4b) den Lichtweg am unteren Ende der Ausnehmung (6) unterbricht. Zur Verdeutlichung ist ein Aus schnitt aus dieser Figur in Seitenansicht in Fig. 4b dargestellt. Es ist in diesen Figuren zu erkennen, daß das Inkubationsgefäß (20) zunächst in das Rack (10) eingehängt ist. Wird das Inkubationsgefaß mit Hilfe des Racks in eine Bohrung (2) des Inkubationsblockes (1) eingebracht, so stößt das Inkubationsgefäß auf den Boden der Bohrung des Inkubationsblockes auf. Die Länge des Inkubationsgefäßes (20) ist so bemessen, daß zwischen dem Plateau (23) und der Oberseite der Halte platte (3) ein Spalt entsteht, wenn die Halteplatte auf dem Inkubationsblock aufliegt. In Fig. 4b ist ebenfalls zu erkennen, daß sich der Zwischenraum zwischen dem Bohrungsrand und dem Inkubationsgefaß vergrößert, wenn das Inkubationsgefäß nach oben aus der Halteplatte herausgeschoben wird.

Bezugszeichenliste

(1) Inkubationsblock
(2) Bohrungen des Inkubationsblockes
(3) Halteplatte
(4a, 4b) Standelemente
(5) Ausnehmung
(6) kreisförmige Ausnehmung
(10) Rack
(11) Grifflaschen
(12) Bohrungen in Halteplatte
(20) Inkubationsgefäß
(21) unterer Abschnitt Inkubationsgefäß
(22) oberer Abschnitt Inkubationsgefäß
(23) Plateau
(24) Lichtschranke

Claims

1. System zur Inkubation von Probeflüssigkeiten, das die folgenden Elemente besitzt

- ein Rack (10), bei dem Inkubationsgefäße (20) in Bohrungen (12) einer Halteplatte (3) eingehängt sind,
- einen Inkubationsblock (1) mit Bohrungen (2) zur Aufnahme von Inku bationsgefäßen,
- eine Vorrichtung zur Temperierung des Inkubationsblockes, die ther misch mit dem Inkubationsblock verbunden ist,

wobei die Bohrungen in der Halteplatte (12) und die Bohrungen im Inkuba tionsblock (2) in ihrer geometrischen Anordnung so aufeinander abgestimmt sind, daß sich die Inkubationsgefäße des Racks in die Bohrungen des Inku bationsblockes einpassen, wenn das Rack auf den Inkubationsblock gestellt wird.

2. System gemäß Anspruch 1, bei dem die Bohrungen im Inkubationsblock und die Außenwandungen der Inkubationsgefäße so aufeinander abgestimmt sind, daß die Außenwandung des Inkubationsgefäßes an der Innenwandung der Bohrung des Inkubationsblockes eng anliegt.

3. System gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem die Länge des Teiles der Inkuba tionsgefäße, der sich unterhalb der Halteplatte befindet, größer ist als die Tiefe der Bohrungen des Inkubationsblockes.

4. System gemäß Anspruch 1, wobei an der Unterseite der Halteplatte Stand elemente (4a, 4b) angebracht sind und sich im Inkubationsblock Ausnehmun gen zur Aufnahme dieser Standelemente befinden.

5. System gemäß Anspruch 1, bei dem sich auf der Oberseite der Halteplatte ein oder mehrere Grifflaschen (11) befinden.

6. System gemäß Anspruch 1 oder 4 mit einem Sensor innerhalb des Inkuba tionsblockes, welche die Anwesenheit eines Racks detektiert.

7. System gemäß Anspruch 1, bei dem die Halteplatte die Form eines Kreis segmentes oder eines Teiles eines Kreisringes besitzt.

8. Rack (10) zur Bestückung eines Inkubationsblockes (1) mit Inkubationsge fäßen (20), bei dem die Inkubationsgefäße in Bohrungen (12) einer Halte platte (3) eingehängt sind und die Halteplatte an ihrer Unterseite Stand elemente (4a, 4b) besitzt, die länger sind als der Teil der Inkubationsgefäße, der sich unterhalb der Halteplatte befindet, wobei die Inkubationsgefäße Haltevorrichtungen besitzen, die ein Hindurchrutschen der Inkubationsgefäße durch die Bohrungen in der Halteplatte verhindern.

9. Rack gemäß Anspruch 8, bei dem der Außenquerschnitt der Inkubationsge fäße in dem Bereich, der von der Halteplatte umschlossen ist, um 0,2 mm bis 1 mm kleiner ist als der Innenquerschnitt der Bohrungen der Halteplatte.

10. Rack gemäß Anspruch 8, bei dem die Haltevorrichtung der Inkubationsge fäße dadurch gegeben ist, daß die Inkubationsgefäße einen Teil aufweisen, dessen Außenquerschnitt größer ist als der Innenquerschnitt der Bohrungen in der Halteplatte.

11. Rack gemäß Anspruch 10, bei dem der Außenquerschnitt der Inkubationsge fäße so ausgeführt ist, daß unterhalb des Teiles, dessen Außenquerschnitt größer ist als der Innenquerschnitt der Bohrungen ein Plateau (23) existiert, das im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Inkubationsgefäßes ist, und mit dem die Inkubationsgefäße auf der Halteplatte aufliegen.

12. Rack gemäß Anspruch 8 mit Inkubationsgefäßen, bei denen sich der Teil der Inkubationsgefäße (20) unterhalb der Halteplatte (3) mit einer Steigung von 0,05 bis 0,5 in Richtung auf das geschlossene Ende des Inkubationsgefäßes hin verjüngt.

13. Rack gemäß Anspruch 8 mit einer oder mehreren Grifflaschen (11), die an der Oberseite der Halteplatte angebracht sind.

14. Verwendung eines Racks (10), das eine Halteplatte (3) mit Bohrungen (12) besitzt, in denen sich Inkubationsgefäße (3) befinden, zur Bestückung eines Inkubationsblockes (1) der Bohrungen (2) besitzt mit Inkubationsgefäßen in der Weise, daß das Rack auf den Inkubationsblock gestellt wird, wobei sich die Inkubationsgefäße in die Bohrungen des Inkubationsblockes einpassen.

15. Verwendung eines Racks gemäß Anspruch 14, bei dem an der Unterseite der Halteplatte Standelemente (4a, 4b) angebracht sind, die länger sind als der Teil der Inkubationsgefäße (20) unterhalb der Halteplatte (3).

16. Verwendung eines Racks gemäß Anspruch 14 oder 15, bei dem die Inkuba tionsgefäße Halteelemente aufweisen, die ein Hindurchrutschen der Inkuba tionsgefäße durch die Halteplatte verhindern.

17. Verwendung eines Racks gemäß Anspruch 14 zur Bestückung eines Inkuba tionsblockes, bei dem das Rack auf den Inkubationsblock gestellt wird und sich dabei die Inkubationsgefäße in die Bohrungen des Inkubationsblockes einpassen, wobei sich die Halteelemente von der Halteplatte entfernen, wenn sich die Inkubationsgefäße und die Halteplatte auf dem Inkubationsblock be finden.

18. Verfahren zur Inkubation von Probeflüssigkeiten, bei dem

- ein Rack (10) mit Bohrungen (12) innerhalb einer Halteplatte (3), in denen Inkubationsgefäße (20) hängen, auf einen Inkubationsblock (1) mit Bohrungen (2) zur Aufnahme der Inkubationsgefäße gestellt wird,
- die Probeflüssigkeiten durch Heizung oder Kühlung des Inkubations blockes temperiert werden und
- die Inkubationsgefäße (20) entweder einzeln manuell oder alle Inkuba tionsgefäße mit dem Rack (10) aus dem Inkubationsblock entnommen werden.

19. Verfahren gemäß Anspruch 18, bei dem das Rack (10) vom Benutzer manuell mit Inkubationsgefäßen (20) bestückt wird.

20. Verfahren gemäß Anspruch 18, bei dem die Bestückung des Racks (10) mit Inkubationsgefäßen (20) automatisch erfolgt und das bestückte Rack dem Benutzer zur Verfügung gestellt wird.