DE602004000129T2

DE602004000129T2 - Universelle multiwell filtrationsplatte

Info

Publication number: DE602004000129T2
Application number: DE602004000129T
Authority: DE
Inventors: Jean-Marie Stephane OLIVIER; Gerard Muller; S. Jeffrey BUSNACH
Original assignee: Millipore Corp
Current assignee: EMD Millipore Corp
Priority date: 2003-06-04
Filing date: 2004-05-04
Publication date: 2006-07-06
Anticipated expiration: 2024-05-05
Also published as: US20040247490A1; EP1515804B1; DE602004000129D1; WO2004108286A1; EP1515804A1; ES2248790T3; US7658886B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Filtrationsplatte, die zwei oder mehr Wells besitzt. Genauer gesagt, betrifft sie eine Filtrationsplatte mit zwei oder mehr Wells, die Einsätze verwendet, mit denen verschiedene Merkmale und Funktionen für die Platte bereitgestellt werden.
Hintergrund der Erfindung
Die Verwendung von Multiwell-Filtrationsplatten ist in den Biowissenschaften anerkannt. Sie wurden unter anderem als Mikrotiterplatten, Zellwachstumsplatten, als Screening-Werkzeuge für in Frage kommende Medikamente und Systeme mit hohem Durchsatz für die Rückgewinnung von DNA, RNA, SEQ-Produkten, Proteinen, Peptiden und dergleichen verwendet.
Sie alle umfassen dieselben grundlegenden Konstruktionsmerkmale. Es gibt eine Platte, die zwei oder mehr Wells besitzt, wobei jedes Well ein offenes oberes Ende und einen im Wesentlichen geschlossenen Boden hat, der einen Auslass für das Well bildet, und ein Filter hat, das sich am oder oberhalb des Auslasses befindet und so eingedichtet ist, dass die gesamte zu filternde Flüssigkeit durch das Filter laufen muss, bevor sie den Auslass erreicht. Normalerweise ist eine Sammelplatte unterhalb der Filtrationsplatte zum Sammeln des Filtrats angeordnet.
Diese Vorrichtungen beruhen auf ein paar Grundformen.
Bei der ersten ist der Boden des Wells offen, und quer über den Boden des Wells ist ein Filter eingedichtet, womit sich ein halbdurchlässiger Auslass ergibt. Oft ist ein Drainagerohr unterhalb des Filters befestigt und weist eine Reihe von Abflussrohren auf, die das Filtrat in die Sammelplatte leiten. Siehe US-Patent 4,902,481.
Eine zweite Version hat einen Bodeneinsatz oder eine kurze Platte, die eine Reihe von zwei oder mehr Wells mit einem offenen oberen Ende und einem im Wesentlichen geschlossenen Boden aufweist, außer dass ein Auslass und eine obere Platte vorhanden sind, die eine entsprechende Reihe von Wells aufweist, welche ein offenes oberes Ende und einen offenen Boden und ein Filterstück, das zwischen den beiden angeordnet ist, haben. Die zwei Platten werden zu einer Gesamteinheit verwenden, sei es durch thermische Bindung oder durch Spritzgießen zum Überformen der einen der Platten über die andere. Siehe US-Patent 4,948,442 oder US-Patent 6,391,241.
Die dritte Version besteht darin, eine einteilige Multiwell-Vorrichtung, die eine Reihe von zwei oder mehr Wells hat, welche ein offenes oberes Ende und mindestens ein teilweise bis im Wesentlichen geschlossenes unteres Ende besitzen, zu formen und ein Filterstück in jedes Well einzuführen und es am Boden oder in der Nähe des Bodens durch einen separaten Ring, wie zum Beispiel einen Dichtungsring (siehe US-Patent 5,116,496), oder durch Heißversiegeln des Filters am Boden des Wells (siehe US-Patent 6,309,605) sicher zu befestigen.
Alle diese Vorrichtungen verwenden eine gewisse Art von äußerem Druck, um die Filtrierung zu bewirken, sei es ein positiver Druck, der durch Zentrifugieren erzeugt wird, oder ein positiver Druck (der den Luftdruck übersteigt), welcher auf die Oberseite der Wells ausgeübt wird, oder ein Vakuum, das auf den Boden der Wells unterhalb des Auslasses wirkt.
Diese Platten sind normalerweise in Reihen und Spalten angeordnet, wobei jede Reihe und jede Spalte parallel zu allen anderen Reihen bzw. Spalten und senkrecht zu den dazwischenliegenden Spalten bzw. Reihen liegt.
Kurzdarstellung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Multi-Platte, die eine Reihe von Wells hat, wobei jedes Well eine Innenbohrung, ein offenes oberes Ende und einen Boden besitzt, wobei der Boden mit einem für Flüssigkeiten durchlässigen Filter abgedichtet wird, und einen Einsatz besitzt, der in der Innenbohrung jedes Wells enthalten ist, wobei jeder Einsatz eine Außenabmessung hat, die gleich dem der inneren Bohrung ist oder etwas größer als diese ist, und eine Durchgangsbohrung mit einer Abmessung, die kleiner als die der Außenabmessung des Einsatzes ist. Die Verwendung von Einsätzen ermöglicht es, eine einteilige Standardplattenbauform mit einer heißversiegelten oder auf andere Weise gebundenen Membran zu verwenden und als universelles Plattenformat einzurichten. Der Einsatz kann als Basis für eine Erweiterungsplatte dienen, die geklebt, heißversiegelt oder über die Plattenoberseite und die Oberseite des Einsatzes überformt werden kann, um so tiefere Well-Platten zu bilden, die ein geeignetes Fassungsvermögen für bestimmte Anwendungen bereitstellen können. Die Platte entspricht den Normen der Society of Biological Microplate Standards, die aktuell als ANSI-Standard in Anwendung sind. Weiterhin können die Einsätze so aufgebaut werden, dass sie einen anderen Well-Durchmesser (kleiner, verjüngt usw.) besitzen, um verschiedene Medien aufzunehmen, wie zum Beispiel Chromatographieharze, um mehrere Membranschichten aufzunehmen, um das Verhältnis Probenvolumen zu Membran- und/oder Kunststoffoberfläche zu regulieren, um das Verhältnis von Höhe der Flüssigkeitssäule zu Volumen zu regulieren und dergleichen. Eine Reihe von Einsätzen kann in derselben Platte verwendet werden, um so ein Minilabor oder diagnostisches Werkzeug auf einer Platte zu erzeugen, das in der Lage ist, sequenziell oder nicht sequenziell mehrere Schritte eines Verfahrens auf derselben Platte (z.B. Filtern, Waschung, Bindung, Auswaschung, Kennzeichnung usw.) auszuführen. Der Einsatz selbst kann als aktive Kompo nente oder Oberfläche wirken, die eine Haupt- oder Nebenrolle im Verfahren spielt (z.B. um beschichtet zu werden, Material mischen zu lassen oder direkt darauf geformt zu werden) oder im Gegenteil besonders inert sein gegen unspezifische Effekte, wie zum Beispiel die unspezifische Bindung von Proteinen an die Oberflächen der Vorrichtung, zu reduzieren.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Filtrationsvorrichtung bereitzustellen, die aus einer Filtrationsplatte gebildet wird, welche zwei oder mehr Wells enthält, wobei jedes Well ein offenes oberes Ende und ein im Wesentlichen geschlossenes unteres Ende hat, das einen Auslass am Well bildet, wobei jedes Well eine innere Bohrung, die aus einer oder mehreren Seitenwänden und einer Bodenfläche gebildet wird, und ein Filter, das dauerhaft in die Bodenfläche jedes Wells eingedichtet- ist, und einen Einsatz hat, der in die innere Bohrung jedes Wells eingepasst ist, wobei der Einsatz eine Außenabmessung hat, die im Wesentlichen dieselbe wie die innere Bohrungsabmessung oder in einigen Fällen etwas größer als diese ist, sowie eine Höhe, die im Wesentlichen dieselbe wie die Tiefe der inneren Bohrung oberhalb des Filters ist, sowie eine Durchgangsbohrung, die ein offenes oberes Ende und einen offenen Boden hat.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Filtrationsvorrichtung bereitzustellen, die mehrere Wells und einen Einsatz hat, der in jedem der Wells enthalten ist, und eine Erweiterungsplatte, die oberhalb der Filtrationsplatte gebildet ist, wobei die Erweiterungsplatte eine Reihe von Wells hat, die den mehreren Wells der Filtrationsplatte in der Zahl gleich sind und in der Lage entsprechen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Filtrationsvorrichtung bereitzustellen, die eine Filtrationsplatte umfasst, welche zwei oder mehr Wells enthält, wobei jedes Well eine offenes oberes En de und ein im Wesentlichen geschlossenes unteres Ende besitzt, das einen Auslass für das Well bildet, wobei jedes Well eine innere Bohrung, die aus einer oder mehr Seitenwänden und einer Bodenfläche gebildet wird, und einen Einsatz hat, der in die innere Bohrung jedes Wells eingepasst ist, wobei der Einsatz eine Außenabmessung besitzt, die im Wesentlichen dieselbe wie die der inneren Bohrung oder etwas größer als diese ist, mit einer Höhe, die im Wesentlichen dieselbe wie die Tiefe der inneren Bohrung oberhalb des Filters ist, und eine Durchgangsbohrung mit einer Abmessung, die geringer als die der inneren Bohrung des Wells ist, wobei die Durchgangsbohrung ein offenes oberes Ende und einen offenen Boden hat, und ein Filter hat, das dauerhaft in die Oberfläche jedes Einsatzes eingedichtet ist.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Filtrationsvorrichtung bereitzustellen, die eine Filtrationsplatte umfasst, welche zwei oder mehr Wells enthält, wobei jedes Well ein offenes oberes Ende und einen im Wesentlichen geschlossenen Boden umfasst, der für das Well einen Auslass bildet, wobei jedes Well eine Innenbohrung, die aus einer oder mehr Seitenwänden und einer Bodenfläche gebildet wird, und einen Einsatz hat, der in die Innenbohrung jedes Wells eingepasst ist, wobei der Einsatz eine äußere Abmessung hat, die im Wesentlichen dieselbe wie die der Innenbohrung oder etwas größer als diese ist, und eine Höhe hat, die im Wesentlichen dieselbe wie die Tiefe der Innenbohrung des Wells oberhalb des Filters ist, und eine Durchgangsbohrung mit einer Abmessung hat, die kleiner als die der Innenbohrung des Wells ist, wobei die Durchgangsbohrung ein offenes oberes Ende und einen offenen Boden und ein Filter hat, das dauerhaft gegen die Oberfläche jedes Einsatzes abgedichtet ist.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Bildung einer Multiwell-Filtrationsvorrichtung bereitzustellen, die das Bilden einer Filtrationsplatte umfasst, welche zwei oder mehr Wells ent hält, wobei jedes Well ein offenes oberes Ende und ein im Wesentlichen geschlossenes unteres Ende hat, das einen Auslass zu jedem Well bildet, wobei jedes Well eine Innenbohrung hat, die aus einer oder mehr Seitenwänden und der Bodenfläche gebildet wird, sowie das Einführen eines Filters in jedes Well und das Abdichten des Filters gegen den Boden jedes Wells mit einem Verfahren, das aus der Gruppe bestehend aus dem Heißverkleben, Vibrationsschweißen und Klebstoffen gewählt wird, Einführen eines Einsatzes in die Innenbohrung jedes Wells, wobei der Einsatz eine äußere Abmessung hat, die im Wesentlichen dieselbe wie die der Innenbohrung oder etwas größer als dieselbe ist, eine Höhe, die im Wesentlichen dieselbe wie die Tiefe der Innenbohrung über dem Filter ist, und eine Durchgangsbohrung mit einer Abmessung hat, die kleiner als die der Innenbohrung des Wells ist, wobei die Durchgangsbohrung ein offenes oberes Ende und offenes unteres Ende besitzt.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Bildung einer Multiwell-Filtrationsvorrichtung bereitzustellen; die das Bilden einer Filtrationsplatte umfasst, welche zwei oder mehr Wells enthält, wobei jedes Well ein offenes oberes Ende und ein im Wesentlichen geschlossenes unteres Ende hat, das einen Auslass zu jedem Well bildet, wobei jedes Well eine Innenbohrung hat, die aus einer oder mehr Seitenwänden und der Bodenfläche gebildet wird, sowie das Einführen eines Filters in jedes Well und das Abdichten des Filters gegen den Boden jedes Wells mit einem Verfahren, das aus der Gruppe bestehend aus dem Heißverkleben, Vibrationsschweißen und Klebstoffen gewählt wird, Einführen eines Einsatzes in die Innenbohrung jedes Wells, wobei der Einsatz eine äußere Abmessung hat, die im Wesentlichen dieselbe wie die der Innenbohrung oder etwas größer als dieselbe ist, eine Höhe, die im Wesentlichen dieselbe wie die Tiefe der Innenbohrung über dem Filter ist, und eine Durchgangsbohrung mit einer Abmessung hat, die kleiner als die der Innenbohrung des Wells ist, wobei die Durchgangsbohrung ein offenes oberes Ende und offenes unteres Ende besitzt, und Bilden einer Erweiterungsplatte auf der Filtrationsplatte, wobei die Erweiterungsplatte eine Reihe von zwei oder mehr Wells aufweist, die in Zahl und Lage den zwei und mehr Wells der Filtrationsplatte entspricht.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Bildung einer Multiwell-Filtrationsvorrichtung bereitzustellen, die das Bilden einer Filtrationsplatte umfasst, die zwei oder mehr Wells enthält, wobei jedes Well ein offenes oberes Ende und ein im Wesentlichen geschlossenes unteres Ende hat, das einen Auslass für jedes Well bildet, wobei jedes Well eine Innenbohrung hat, die aus einer oder mehr Seitenwänden und der Bodenfläche gebildet wird, Auswahl eines Einsatzes, Eindichten eines Filters am Boden des Einsatzes mit einem Verfahren, das aus der Gruppe bestehend aus Heißverkleben, Vibrationsschweißen und Klebstoffen gewählt wird, Einführen eines Einsatzes in die Innenbohrung jedes Wells, wobei der Einsatz eine äußere Abmessung hat, die im Wesentlichen dieselbe wie die der Innenbohrung oder etwas größer als dieselbe ist, eine Höhe, die im Wesentlichen dieselbe wie die Tiefe der Innenbohrung über dem Filter ist, und eine Durchgangsbohrung mit einer Abmessung hat, die kleiner als die der Innenbohrung des Wells ist, wobei die Durchgangsbohrung ein offenes oberes Ende und offenes unteres Ende besitzt, und Bilden einer Erweiterungsplatte auf der Filtrationsplatte, wobei die Erweiterungsplatte eine Reihe von zwei oder mehr Wells aufweist, die in Zahl und Lage den zwei oder mehr Wells der Filtrationsplatte entsprechen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Bildung einer Filtrationsplatte, die mehrere Wells hat, zum Einpassen von Einsätzen in diese Wells und Bildung einer Erweiterungsplatte, die mehrere Wells enthält, die in Zahl und Lage den mehreren Wells der Filtrationsplatte entsprechen, und zum thermischen Verbinden der Erweiterungsplatte mit der Filtrationsplatte bereitzustellen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Bildung einer Filtrationsplatte, die mehrere Wells hat, zum Einpassen von Einsätzen in diese Wells und zur Bildung einer Erweiterungsplatte, die mehrere Wells enthält, die in Zahl und Lage den mehreren Wells der Filtrationsplatte entsprechen, durch Überformen der Erweiterungsplatte über die Filtrationsplatte bereitzustellen.
Zeichnungen
1 zeigt die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Teilquerschnittsansicht.
1A zeigt den Einsatz von 1 in Querschnittsansicht.
1B zeigt eine alternative Bauform des Einsatzes der vorliegenden Erfindung in Querschnittsansicht.
2 zeigt eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Teilquerschnittsansicht.
3A-3D zeigen die Ausführungsform von 2 der vorliegenden Erfindung in Teilquerschnittsansicht, so wie sie hergestellt wird.
4 zeigt eine alternative Bauform zur Ausführungsform von 2 in Teilquerschnittsansicht.
5 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Teilquerschnittsansicht.
6 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Teilquerschnittsansicht.
7 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Teilquerschnittsansicht.
8 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Teilquerschnittsansicht.
9 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Teilquerschnittsansicht.
10 und 10A zeigen eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Teilquerschnittsansicht.
11 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Teilquerschnittsansicht.
12 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Teilquerschnittsansicht.
13 zeigt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Teilquerschnittsansicht.
Detaillierte Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Multiwell-Platte, die universell anwendbar ist. Sie kann aus zwei oder mehr Wells, normalerweise 24, 48, 96, 384 oder 1536 Wells gebildet werden. Die Wells sind normalerweise in gleichförmigen Reihen und Spalten (wie zum Beispiel 8 mal 12 für eine 96-Well-Plattenform) angeordnet, obwohl dies keine Anforderung der Erfindung ist.
Die Erfindung besteht aus drei Grundelementen, einer Well-Platte, die mehrere Wells hat, einem Filterelement und einem Einsatz. 1 zeigt die vorliegende Erfindung. Die Well-Platte 2 enthält eine Reihe von Wells 4, eine obere Fläche 6 und eine Bodenfläche 8. Die Wells 4 haben ein offenes oberes Ende 10 und einen im Wesentlichen geschlossenen Boden 12. Ein Filter 14 wird über den Boden jedes Wells 4 eingedichtet. Wie gezeigt, hat der Boden 12 einen abfallenden Teil 16 zum Sammeln von Filtrat und zum Lenken desselben zum Auslass 18, in diesem Fall in Form eines Abflussrohres. Bis zu diesem Punkt ist die Vorrichtung in Form und Aufbau dem von herkömmlichen Filtrationsplatten, wie zum Beispiel in US-Patent 6,309,605 und 6,514,463 gezeigt, ähnlich.
Die Wells 4 enthalten einen Einsatz 20. Der Einsatz hat eine äußere Abmessung, die im Wesentlichen dieselbe wie der Innendurchmesser des Wells oder größer als derselbe ist, und eine Höhe, die im Wesentlichen dieselbe wie die Innenhöhe des Wells von der Innenbodenfläche bis zur oberen Plattenfläche ist. Der Einsatz hat eine Durchgangsbohrung 22 mit einer Abmessung, die kleiner als die der Innenbohrung des Wells ist, wobei die Durchgangsbohrung eine offene Oberseite 24 und einen offenen Boden 26 hat, wie in 1A gezeigt. Der Einsatz wird in die Wells 4 auf das Filter 14 gebracht. Der Einsatz ist vorzugsweise etwas größer im Durchmesser als die Innenbohrung des Wells ausgelegt, derart, dass er eine kraftschlüssige Verbindung mit der Innenwand der Well-Wände bildet. Alternativ er kann mit einem Klebstoff an der Innenwand der Wells befestigt werden. Oder er kann mit einem Lösungsmittelkleber an der Wand befestigt werden. Eine weitere Ausführungsform verwendet Wärme oder Vibrationen, um die Außenfläche des Einsatzes an der Innenwand des Wells zu befestigen. Es können auch andere Mittel verwendet werden, wie sie im Fachgebiet bekannt sind. Die Absicht besteht darin sicherzustellen, dass der Einsatz nicht aus der Vorrichtung herausfällt oder einen Raum erzeugt, in dem eine Probe, die zu filtern ist, zurückgehalten und der Filtration entzogen werden kann, was ein Rückhaltevolumen erzeugt, das im allgemeinen nicht akzeptabel ist.
Der Innendurchmesser jedes Wells kann entweder mit dem einer herkömmlichen Platte übereinstimmen, normalerweise 7 mm im Durchmesser, oder er kann leicht größer gemacht werden, wie zum Beispiel 8,2 mm im Durchmesser, so dass der Innendurchmesser der Bohrung dem der herkömmlichen Platte entspricht. Außerdem kann der Innendurchmesser des Wells größer als normalerweise verwendet sein, jedoch kann die Innenbohrung des Einsatzes willkürlich kleiner als der normale Durchmesser eines Wells gemacht werden. Ein Vorteil der Verwendung dieses Aufbaus ist, dass man das Verhältnis von Volumen zu Oberfläche des sich ergebenden Test-Wells genau regulieren kann. Dies ermöglicht es, die Verwendung von teuren oder seltenen Chemikalien, wie zum Beispiel eines in Frage kommenden Medikamentes, durch Beschränkung des Volumens im Well zu minimieren. In gleicher Weise kann man die Menge von chromatographischen Medien im Well durch Wahl eines Aufbaus mit kleinerer Innenbohrung begrenzen. Auf Grund des kleinen Probenvolumens, das normalerweise durch solche eine Vorrichtung verarbeitet wird, wird größte Teil des Mediums bei diesem Verfahren nicht benutzt. Die vorliegende Erfindung stellt ein Mittel bereit, mit dem mehr als ausreichend Medienkapazität für die anstehende Anwendung ohne unangebrachte Verschwendung der Medien oder Schaffung von übermäßigem Rückhalteprobenvolumen in der Säule bereitgestellt wird.
Der Einsatz 20 kann das Filter 14 berühren und kann, falls gewünscht, den Außenrand des Filters leicht zusammendrücken, das Filter ist aber bereits in die Well-Struktur eingedichtet und bildet so eine flüssigkeitsundurchlässige Dichtung. Der Kontakt von Einsatz 20 mit Filter 14 verstärkt die Dichtung nicht, sondern beseitigt nur den Totraum durch Abdecken des Teils 28 von Filter 14, der gegenüber der Vorrichtung abgedichtet ist.
Der Einsatz von 1B zeigt eine alternative Anordnung, bei der der obere Teil von Einsatz 20 einen Absatz 21 hat, der auf der oberen Fläche 6 von Platte 2 liegt. Dies begrenzt das Einschieben des Einsatzes in das Well, wodurch ein übermäßiges Drücken des Filters und/oder Vorfilters, das im Well enthalten sein kann, vermieden wird.
2 zeigt eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dem Maße, in dem dieselben Merkmale verwendet werden, behalten sie dasselbe Bezugszeichen und dieselbe Bedeutung wie in 1. Die Ausführungsform von 2 fügt der Well-Platte 2 eine Erweiterungsplatte 30 auf der oberen Fläche hinzu. Diese Erweiterungsplatte wird von einer Reihe von Wells 32 gebildet, die ein offenes oberes Ende 34 und einen offenen Boden 36 haben. Die Wells 32 der Erweiterungsplatte 30 entsprechen in Zahl und Lage denen von Platte 2 darunter. Die Wells 32 haben eine Höhe, die vorzugsweise gleich der der darunterliegenden Wells 4 oder größer als dieselbe ist und bilden in Kombination mit den Wells 4 der Well-Platte 2 eine tiefe Wellstruktur, die zusätzliches Volumen von Flüssigkeit, die gefiltert werden soll, enthält. Dieser Aufbau ermöglicht die Bildung einer tiefen Well-Platte, während er gleichzeitig ein Filter 14 enthält, das vollkommen in den Boden des Wells 4 eingedichtet ist. Vorherige Konstruktionen, wie zum Beispiel eine einteilige tiefe Well-Vorrichtung, erforderten, dass das Filter in das tiefe Well gelegt und dann im tiefen Well sorgfältig positioniert und ausgerichtet und dann an Ort und Stelle eingedichtet wird. Dies war oft eine schwierige Aufgabe. Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, Filter 14 in einem normalen Plattenaufbau einzudichten und dann das Erweiterungs-Well darüber zu bilden. Außerdem steht durch die Verwendung von Einsatz 20 eine große und stabile Fläche zur Verfügung, auf der die Erweiterungsplatte 30 befestigt werden kann.
3A-3D zeigen die Vorrichtung in 2, wie sie hergestellt wird. 3A zeigt die Well-Platte 2 vor dem Einsetzen eines Filters. 3B zeigt das Filter 14, das am Boden des Wells 4 befestigt worden ist. Im nächsten Schritt, 3C, wird Einsatz 20 in das Well über dem Filter 14 eingepasst und in dieser Lage gesichert. Zum Schluss, in 3D, wird die Erweiterungsplatte 30 auf der Oberseite der Well-Platte 2 befestigt.
4 zeigt einen alternativen Aufbau zu dem von 2. Bei diesem Aufbau verjüngen sich die Innenwände 40 der Erweiterungsplatte 30 in der Nähe des Bodens 42 nach innen 44, um so den Vorteil eines großen Probenvolumens zu bieten. Der quadratische Well-Aufbau am oberen Rand geht in den kreisförmigen Well-Aufbau der Platte über (wie dies häufig der Fall bei solchen Platten ist) und vermeidet Probleme, die bei der Abdichtung zwischen zwei ungleichartigen Formen oder bei der Erzeugung von Totraum, in dem Probenmaterial verloren gehen kann, auftreten könnten.
5 zeigt eine Ausführungsform, die mit der von 1, 2 oder 4 verwendet werden kann, bei der Medium 50, wie zum Beispiel Chromatographiemedium, von den Wells der Vorrichtung aufgenommen werden kann. Wie gezeigt, wird die Durchgangsbohrung des Einsatzes mit einer oder mehr Arten von Medien gefüllt, und eine Fritte 52, wie zum Beispiel ein gesintertes Glas oder ein gesinterter Kunststoff, besonders gesintertes Polyethylen, oder eine makroporöse Struktur, wie zum Beispiel ein großporiger Kunststoff oder ein Sieb, wird platziert oder vorzugsweise von einer mechanischen Vorrichtung, wie zum Beispiel der Unterschneidung 54, die in der Figur gezeigt wird, durch Eindichten der Fritte in die Innenfläche der Durchgangsbohrung festgehalten. Alternativ kann diese Art von Medium direkt von der Innenfläche des Einsatzes in Fällen, in denen hohe Spezifität oder Kapazität die Verwendung einer großen Mediensäule ausschließt oder unerwünscht macht, aufgenommen werden.
6 zeigt eine alternative Ausführungsform zu der von 5, bei der die Menge des verwendeten Mediums 50 geringer ist. Dies wird durch Bilden der Innenwände der Durchgangsbohrung mit geringerem Abstand erreicht. Dies kann, wie gezeigt, durch ein einfaches Formungsverfahren erreicht werden, wie gezeigt, um eine Doppelwand zu bilden, wobei jede dieselbe relative Dicke hat, und einem Raum zwischen ihnen, der gleich der Differenz zwischen dem Innendurchmesser und dem Außendurchmesser und den beiden Wänden 56 ist. Alternativ kann eine dickere Durchgangsbohrungswand verwendet werden, um dasselbe Ergebnis zu erhalten.
7 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der das Medium 50 in eine poröse Matrix innerhalb des Auslasses und/oder eines Teils des Einsatzes und/oder des Wells gegossen wird. Vorzugsweise wird es nur in den Auslassbereich gegossen. Dies kann gemäß den Lehren von US-Patent 6,048,457 getan werden, bei dem ein Kunststoffmaterial, wie zum Beispiel Polyvinylester; Styrol, Zellulosederivate, wie zum Beispiel Nitrozellulose oder regenerierte Zellulose, PES, PVDF, Nylon und dergleichen, in einem geeigneten Lösungsmittel, wie zum Beispiel Dimethylsulfoxid, Dimethylformamid, Dimethylacetamid, Formamid, Ameisensäure, Essigsäure, 2,2,2-Trichlorethanol oder Mischungen derselben, gelöst werden. Das Medium wird in den aufgelösten Kunststoff gemischt und wird, normalerweise mit einer Pipette, in die gewählte Lage, wie zum Beispiel den Auslass, wie gezeigt, gebracht. Die eingegossene Lösung wird dann einer Fällungswaschung in einem inaktiven Lösungsmittel, wie zum Beispiel Wasser, Alkoholen, Ammoniak, Ethylacetat, Aceton und dergleichen, unterzogen, entweder vom Boden des Auslasses oder von der Oberseite und dem Boden des Auslasses aus, wodurch bewirkt wird, dass der Kunststoff geliert und an Ort und Stelle einen porösen Guss bildet.
In einer weiteren Alternative zu einer der Ausführungsformen von 1-6 kann man das Filter auf der Bodenfläche des Einsatzes und nicht an der unteren Innenfläche des Wells eindichten, falls gewünscht. Wieder kann es durch Wärme, Vibrationen, Lösungsmittel oder Klebstoffe eingedichtet werden, wobei Wärme und Vibrationen bevorzugt werden, da sie kein zurückbleibendes Lösungsmittel oder unausgehärteten Klebstoff aufweisen, die die Ergebnisse von den im Well ausgeführten Tests negativ beeinflussen könnten.
8 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der sich ein Ventil 60 am Boden von Einsatz 20 befindet. Es kann vollständig als Teil des Einsatzes integriert sein, wie gezeigt, wie zum Beispiel durch Bilden des Einsatzes aus einem flexiblen Material, wie zum Beispiel Gummi oder einem Elastomerkunststoff, oder es kann getrennt gebildet und in den Einsatz 20 eingesetzt oder in die Innenseite des Einsatzes eingeklebt werden. Das Ventil ist ein einfaches X, das in das feste Substrat geschnitten ist, welches sich verformt und öffnet, wenn ein bestimmter Druck darauf einwirkt.
9 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der ein zweites Filter 70 oder ein Sieb sich oberhalb des Filters im Einsatz befindet, um alle großen Partikel, wie zum Beispiel Zellwände, ganze Zellen, unaufgelöste Feststoffe, Perlfragmente und dergleichen, zu entfernen, die anderenfalls das Filter vorzeitig verstopfen könnten. Es besitzt größere Poren als das Filter darunter, um so die meisten Komponenten der Probe durch das erste Filter passieren zu lassen. Wie gezeigt, befindet sich das zweite Filter 70 im Wesentlichen oberhalb des ersten Filters. Dies ist jedoch nicht bei allen Anwendungen notwendig.
In 10 und 10A wird eine weitere Ausführungsform gezeigt. 10 zeigt den Einsatz in der Well-Platte. 10A zeigt nur den Einsatz. In dieser Ausführungsform ist das Filter nicht in den Boden des Wells einge dichtet, sondern in den Einsatz 20. Einsatz 20 wird durch zwei sich verjüngende, ebene Flächen 80 gebildet, die eine Reihe von Löchern oder Schlitzen 82 aufweisen (10A), welche so darin geformt sind, dass sie Flüssigkeit aus dem Inneren der Durchgangsbohrung zur Außenseite des Einsatzes und dann zum Auslass des Wells durchlassen. Ein Stück Filter 14 wird jeweils auf die ebenen Flächen 80 gelegt und eingedichtet, so dass die gesamte Flüssigkeit aus dem Inneren von Einsatz 20 durch die Löcher 82 und das Filter 14 auf jeder Seite von Einsatz 20 läuft, bevor sie Auslass 18 erreicht. Dies sorgt für eine verstärkte Filtrierung, besonders wenn sie einer Zentrifugierung unterworfen wird, da die Filterfläche beträchtlich größer ist als das, was auf den Boden eines Wells 4 gebracht werden kann.
In 11 hat der Einsatz 20 einen geschlossenen Boden 90 und ist so ausgelegt, dass er eine Probe zurückhält, wie zum Beispiel zur Inkubierung oder Reaktion. Wie gezeigt, hat er einen konisch zulaufenden Bodenteil, von dem im Fachgebiet gut bekannt ist, dass er die Rückgewinnung einer Flüssigkeitsprobe schnell und vollständig ermöglicht. Eine Bauform mit flachem Boden oder rundem Boden oder einer anderen Bodenform kann ebenfalls verwendet werden, falls gewünscht.
12 zeigt eine Ausführungsform einer Platte gemäß der vorliegenden Erfindung. Sie unterteilt den Einsatz in Untergruppen 20A, 20B und 20C. Dies ermöglicht die Verwendung verschiedener Ebenen von Filtern in einer einzigen Vorrichtung. Die Filter können unterschiedliche Eigenschaften, wie zum Beispiel Affinität zu bestimmten Materialien, Porengröße, Ladung (positiv, negativ, neutral), abstoßende/anziehende Wirkung und dergleichen, haben. Zum Beispiel können Filter mit sich verringernder Porengröße oder unterschiedlichen Filtrationskennwerten im Well 4 und auf den Einsätzen 20A und 20B sein. In einem Beispiel kann Filter 14B auf 20B ein Vorfilter, wie zum Beispiel ein Glasfasergewebe mit einem durchschnittlichen Porendurchmesser von etwa 5-20 Mikrome tern sein. Filter 14A von Einsatzteil 20A kann ein mikroporöses Filter sein, das eine Porengröße von etwa 0,05 Mikrometern bis 1 Mikrometer besitzt, und Filter 14 kann ein Ultrafilter sein, das ein nominelles molekulares Grenzgewicht von etwa 10 Kilodalton (kD) bis etwa 1000 kD besitzt. Alternativ kann Filter 14B eine festgelegte Porengröße haben, 14A kann aufgeladen werden und 14 kann einen Affinitätsliganden, der an seiner Oberfläche befestigt ist, aufweisen. Diese Ausführungsform ermöglicht es, mehrere Filtrierungsschritte in einem einzigen Well nacheinander an derselben Probe auszuführen.
13 zeigt eine Platte der vorliegenden Erfindung. Wie zu erkennen ist, hat jedes Well einen anderen Einsatz 20A-20E. Einsatz 20A ist ein Einsatz mit geschlossenem Boden zur Aufbewahrung oder Inkubierung der Probe. Einsatz 20B enthält ein Filter 14B, wie zum Beispiel ein mikroporöses Filter. Einsatz 20C kann ein zweites Filter 14C von kleinerer Größe enthalten. Einsatz 20D enthält ein Bett von Chromatographiemedien, zum Beispiel zum Abfangen von Proteinen, und Einsatz 20E enthält ein am Ort hergestelltes Gussteil zum Entfernen von Endotoxinen und dergleichen. Auf diese Weise kann man ein Minilabor in einer Reihe von Wells auf einer Platte bilden.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, eine Plattform zu verwenden und Vorrichtungen von unbegrenzter Struktur einfach durch Wahl des richtigen Einsatzes zu erzeugen. Die Kosten, die mit dem Entwurf und der Herstellung von mehreren Formen für jede Plattenbauform verbunden sind, werden beseitigt.
Die Art der Membran, die sich zur Verwendung in dieser Erfindung eignet, ist nicht besonders beschränkt und kann entweder ein Ultrafilter, ein mikroporöses Filter oder andere Spezialmembranen, wie zum Beispiel Membranen, die mit absorbierenden Teilchen gefüllt sind, und dergleichen sein.
Bevorzugte UF-Filter sind u.a. regenerierte Zellulose- oder Polysulfonfilter, wie zum Beispiel YM^TM- oder Biomax^TM-Filter, die von der Millipore Corporation aus Billerica, Massachusetts, bezogen werden können Repräsentative geeignete mikroporöse Filter umfassen Nitrozellulose, Zelluloseacetat, regenerierte Zellulose, Polysulfone, einschließlich Polyethersulfon und Polyarylsulfone, Polyvinylidenfluorid, Polyolefine, wie zum Beispiel Polyethylen mit sehr hohem Molekulargewicht, Polyethylen und Polypropylen geringer Dichte, Nylon und andere Polyamide, PTFE, thermoplastische fluorierte Polymere, wie zum Beispiel Poly(TFE-co-PFAVE), Polycarbonate. Solche Filter sind auf dem Fachgebiet bekannt und von verschiedenen Quellen zu beziehen, wie zum Beispiel DURA-PORE^®-Filter, IMMOBILON^®-Filter, ISOPORE^TM-Polycarbonatfilter und EX-PRESS^®-Filter, die von der Millipore Corporation aus Billerica, Massachusets, erhältlich sind.
Spezial- oder teilchengefüllte Filter; wie zum Beispiel EMPORE^®-Filter, die von 3M aus Minneapolis, Minnesota, erhältlich sind, haben Antikörper, Antigene oder andere interaktive Materialien, die auf ihren Oberflächen oder in ihren Strukturen enthalten sind, können ebenfalls verwendet werden.
Die Art von Vorfilter, falls verwendet, wird auch in keiner Weise durch die Erfindung eingeschränkt und kann jedes Vorfilter sein, das häufig in solchen Vorrichtungen verwendet wird, wie zum Beispiel Glasfasermatten, Papier, Faserkunststoffe, Glas- oder Kunststoffgewebe, Papier, Kunststoff oder andere Faservliese und dergleichen.
In gleicher Weise können die Platten, Einsätze und Erweiterungsplatten (falls verwendet) aus einem Kunststoffmaterial, das zur Herstellung solcher Vorrichtungen verwendet wird, hergestellt werden. Polyolefine, besonders Polypropylen und Polyethylen, glasfaserverstärktes Polypropylen, Polycarbonate, Polystyrole, Acryle, BAREX^®-Harz und dergleichen, mit oder ohne Filter, wie zum Beispiel Titandioxid, um sie undurchsichtig zu machen, sind geeignete Materialien für die meisten Anwendungen. Die ausgewählten Materialien müssen die Fähigkeit bieten, dass ein Filter entweder in die Platten-Well-Oberfläche oder die Fläche des Einsatzes eingedichtet werden kann, wie oben diskutiert. Wenn mit einer Heißversiegelung der Einsatz im Well eingedichtet wird oder wenn eine Überformung zur Bildung einer Erweiterung verwendet wird, dann müssen die gewählten Materialien für jedes Stück miteinander verträglich sein, damit sich eine gute Bindung zwischen ihnen bilden kann.

Claims

Eine Filtrationsvorrichtung umfassend eine Filtrationsplatte, die zwei oder mehr Wells enthält, wobei jedes Well ein offenes oberes Ende und einen im Wesentlichen geschlossenen Boden hat, der einen Auslass für das Well bildet, wobei jedes Well eine innere Bohrung hat, die aus einer oder mehr Seitenwänden gebildet ist, eine Bodenfläche und ein Filter hat, welches permanent mit der Bodenfläche jedes Wells dicht verbunden ist, und einen Einsatz hat, der in die innere Bohrung jedes Wells eingepasst ist, wobei der Einsatz eine äußere Abmessung hat, die im Wesentlichen die gleiche wie oder wenig größer als die Abmessung der inneren Bohrung ist, eine Höhe hat die im Wesentlichen gleich der Tiefe der inneren Bohrung oberhalb des Filters ist, und eine Durchgangsbohrung mit einer Abmessung hat, die geringer ist als die der inneren Bohrung des Wells, wobei die Durchgangsbohrung ein offenes oberes Ende und einen offenen Boden hat.
Die Vorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin umfassend eine Erweiterungsplatte, die dicht mit der Filtrationsplatte verbunden ist, wobei die Erweiterungsplatte eine Reihe aus zwei oder mehr Wells enthält, die in Bezug auf ihre Anzahl und Position denen der zwei oder mehr Wells in der Filtrationsplatte entsprechen.
Die Vorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin umfassend eine Erweiterungsplatte, die dicht mit der Filtrationsplatte verbunden ist, wobei die Erweiterungsplatte eine Reihe aus zwei oder mehr Wells enthält, die in Bezug auf ihre Anzahl und Position denen der zwei oder mehr Wells in der Filtrationsplatte entsprechen, und wobei die Erweiterungsplatte a) thermisch an die Filtrationsplatte gebunden oder b) über das obere Ende der Filtrationsplatte geformt wurde.
Die Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Filter a) mit dem Boden des Wells heißversiegelt oder b) mit dem Boden des Wells vibrationsverschweißt ist.
Die Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Durchgangsbohrung a) in ihrer Größe einem Satz Abmessungen entspricht, die von der Society of Biological Microplate Standards festgelegt sind, oder b) einen im Wesentlichen geschlossenen Boden hat, oder c) reibschlüssig in die innere Bohrung jedes Wells eingepasst ist, oder d) deren Boden mit einem flüssigkeitsdurchlässigen Material verschlossen ist und eine oder mehr Arten Chromatographiestoff enthält und an ihrem oberen Ende mit einem flüssigkeitsdurchlässigen Material dicht verbunden ist oder e) eine oder mehr Arten Chromatographiestoff enthält, an ihrem oberen Ende mit einem flüssigkeitsdurchlässigen Material dicht verbunden ist und wobei das flüssigkeitsdurchlässige Material des oberen Endes der Durchgangsbohrung ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus Fritten, gesintertem Kunststoff, Vliesstoffen und mikroporösen Filtern besteht.
Eine Filtrationsvorrichtung, umfassend eine Filtrationsplatte, die zwei oder mehr Wells enthält, wobei jedes Well oben offen ist und einen im Wesentlichen geschlossenen Boden hat, der einen Auslass für das Well bildet, wobei jedes Well eine innere Bohrung hat, die aus einer oder mehr Seitenwänden gebildet ist, und eine Bodenfläche und einen Einsatz hat, der in die innere Bohrung jedes Wells eingepasst ist, wobei der Einsatz eine äußere Abmessung hat, die im Wesentlichen gleich der oder wenig größer als die Abmessung der inneren Bohrung ist, eine Höhe hat, die im Wesentlichen gleich der Tiefe der inneren Bohrung oberhalb des Filters ist, und eine Durchgangsbohrung mit einer Abmessung hat, die geringer ist als die der inneren Bohrung des Wells, wobei die Durchgangsbohrung ein oberes offenes Ende und einen offenen Boden und ein Filter hat, welches permanent an einer Oberfläche jedes Einsatzes dicht angebracht ist.
Die Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der das Filter permanent a) mit der Bodenfläche jedes Einsatzes dicht verbunden ist oder b), mit einer inneren Oberfläche jedes Einsatzes dicht verbunden ist.
Die Vorrichtung nach Anspruch 6, weiterhin umfassend zwei oder mehr Filter, die a) permanent mit einer oder mehr Oberflächen eines Einsatzes oder b) mit einer oder mehr Oberflächen jedes Einsatzes dicht verbunden ist und wobei ein Filter eine Porengröße hat, die größer ist als die des unter ihm befindlichen Filters.
Die Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei mindestens ein Well a) ein Filter hat, welches sich von dem der anderen Wells unterscheidet, oder b) einen Einsatz hat, der sich von dem der anderen Wells unterscheidet, oder c) einen Einsatz hat, der Chromatographiestoffe enthält.
Die Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der zwei oder mehr Wells eine Reihe von Wells bilden, die a) jedes eine unterschiedliche Einsatzform haben, oder b) jedes Well einen Einsatz hat, der ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einem oder mehr Filtern, Chromatographiestoffen, einem Probereservoir, einem Ventil, einem eingegossenen Filter oder Stoffvorrichtung und daraus bestehende Kombinationen.
Ein Verfahren zur Gestaltung einer Multiwell-Filtrationsvorrichtung, umfassend die Bildung einer Filtrationsplatte, die zwei oder mehr Wells enthält, wobei jedes Well ein offenes oberes Ende und einen im Wesentlichen geschlossenen Boden hat, der für jedes Well einen Auslass bildet, wobei jedes Well eine innere Bohrung hat, die aus einer oder mehr Seitenwänden und der Bodenfläche gebildet ist, Einsetzen eines Filters in jedes Well und dichtes Verbinden des Filters mit dem Boden jedes Wells mit einem Verfahren, welches ausgewählt ist aus der Gruppe Wärmeverbindung, Vibrationsschweißen und Klebern, Einsetzen des Einsatzes in die innere Bohrung jedes Wells, wobei der Einsatz eine äußere Abmessung hat, die gleich groß ist wie oder wenig größer ist als die Abmessung der inneren Bohrung, eine Höhe hat, die im Wesentlichen der Tiefe der inneren Bohrung oberhalb des Filters gleich ist und eine Durchgangsbohrung mit einer Abmessung hat, die geringer ist als die der inneren Bohrung des Wells, und wobei die Durchgangsbohrung ein offenes oberes Ende und einen offenen Boden hat.