DE60215477T2

DE60215477T2 - INCORPORATED WITH A TEMPERATURE CONTROL SYSTEM

Info

Publication number: DE60215477T2
Application number: DE60215477T
Authority: DE
Inventors: Marinus Wilhelmus CARPAIJ
Original assignee: PamGene BV
Current assignee: PamGene BV
Priority date: 2001-03-13
Filing date: 2002-03-05
Publication date: 2007-08-30
Anticipated expiration: 2022-03-06
Also published as: JP2005509128A; DE60215477D1; EP1377379B1; EP1377379A1; WO2002072266A1; ATE342771T1

Abstract

The invention pertains to an incubator system provided with a temperature control system comprising a chamber (13) that is suitable for housing a substrate (3,4), and at least one wall that is partially or wholly transparent (2), characterized in that the incubator system comprises a heater (6), a system for providing a thermal flow (7), and a thermal resistance barrier (8) that thermally separates the chamber and the partially or wholly transparent wall.

Description

Die Erfindung betrifft ein Inkubationssystem, das mit einem Temperatursteuerungssystem ausgestattet ist.The The invention relates to an incubation system comprising a temperature control system Is provided.

Inkubationssysteme sind auf dem Fachgebiet bekannt. Zum Beispiel wurde in der WO 01/19517 ein Inkubationssystem offenbart, das ein Substrat, wie beispielsweise eine Metalloxidmembran mit durchgehenden ausgerichteten Kanälen umfassen kann, die kostengünstig mittels elektrochemischen Ätzens einer Metalltafel hergestellt werden können. Solche Membranen haben ausgerichtete Kanäle mit gut kontrolliertem Durchmesser und besitzen vorteilhafte chemische Oberflächeneigenschaften. Bei Verwendung in einem Assay sind die Kanäle in mindestens einem Bereich der Oberfläche der elektrochemisch hergestellten Metalloxidmembran mit einer ersten Bindungssubstanz versehen, die an den Analyt binden kann.Incubation are known in the art. For example, in WO 01/19517 discloses an incubation system comprising a substrate such as comprise a metal oxide membrane with continuous aligned channels that can be cost effective by means of electrochemical etching a metal sheet can be made. Such membranes have aligned channels with well controlled diameter and possess beneficial chemical Surface properties. When used in an assay, the channels are in at least one area the surface the electrochemically produced metal oxide membrane having a first Bonding substance that can bind to the analyte.

Die Metalloxidmembran kann Aluminiumoxid umfassen. Reagenzien, die in diesen Assays verwendet werden, werden in den Substratkanälen immobilisiert und das Probenfluid wird zum Kontaktieren mit den Reagenzien durch die Kanäle geleitet.The Metal oxide membrane may include alumina. Reagents that are in These assays are immobilized in the substrate channels and the sample fluid is allowed to contact the reagents the channels directed.

Die Einrichtung umfasst ein oder mehr runde Näpfe mit einem bestimmten Durchmesser, wobei die Näpfe ein Substrat mit bestimmter Dicke freilegen, wobei das Substrat ausgerichtete durchgehende Kanäle besitzt und der im Napf freigelegte Substratbereich mit mindestens einer Bindungssubstanz ausgestattet ist, die für mindestens einen der Analyten spezifisch ist. Eine Probenfluidmenge wird einem oder mehreren Näpfen der Einrichtung zugesetzt, wobei die zusagesetzte Probenfluidmenge auf der Grundlage der Abmessungen der Näpfe und des Substrats berechnet wird. Eine wechselnde Strömung wird durch das Substrat in den Näpfen erzeugt, wodurch das Flüssigkeitsvolumen des Probenfluids durch die Kanäle im Substrat von der Oberseite des Substrats zur Unterseite des Substrats und mindestens einmal zurück gedrückt wird, und zwar unter Bedingungen, die für eine Reaktion zwischen einem in der Probe vorhandenen Analyt und den Bindungssubstanzen günstig ist. Jedes in einem der Näpfe erzeugte Signal wird abgelesen und von den Signalen wird das Vorhandensein, die Menge und/oder Identität des einen oder der mehreren Analyten bestimmt. Wenn die obere Wand des Inkubators mit einem transparenten Material, wie beispielsweise einer Glasabdeckung, bedeckt ist, können die Näpfe analysiert werden und das Ablesesignal kann durch das Glas bestimmt werden. Selbstverständlich ist es vorteilhaft, den Inkubator an der Seite der Näpfe zu schließen, um eine Kontamination und einen unkontrollierten Vorgang zu verhindern. Nach dem Schließen muss der Napf sichtbar bleiben, um eine Messung der erzeugten Signale zu ermöglichen. Ein Problem besteht dann darin, dass im Inkubationssystem vorhandenes Wasser an den relativ kalten Wänden kondensiert. Die Kondensation des Wassers auf einem Deckglas verringert dessen Transparenz beträchtlich, wodurch ein Feststellen der Signale behindert wird.The Device comprises one or more round wells of a certain diameter, the cups expose a substrate of certain thickness, the substrate aligned through channels owns and exposed in the bowl substrate area with at least a binding substance is provided for at least one of the analytes is specific. A sample fluid is added to one or more wells of the Device added, the zusatisetzten sample fluid amount calculated based on the dimensions of the wells and the substrate becomes. A changing current gets through the substrate in the wells generates, reducing the volume of fluid the sample fluid through the channels in the substrate from the top of the substrate to the bottom of the substrate and at least once back depressed is under conditions that are responsible for a reaction between a favorable in the sample analyte and the binding substances. Each in one of the bowls signal generated is read and the presence, the amount and / or identity of the one or more analytes. If the top wall of the incubator with a transparent material, such as a glass cover, the cups can be analyzed and that Readout signal can be determined by the glass. Of course it is it is beneficial to close the incubator at the side of the wells to to prevent contamination and an uncontrolled process. After closing the cup must remain visible to measure the signals generated to enable. A problem then is that existing in the incubation system Water condenses on the relatively cold walls. The condensation of water on a coverslip reduces this Transparency considerably, whereby a detection of the signals is hindered.

Die WO 01/08800 offenbart einen Inkubator nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Bei diesem Inkubator wird eine Kondensation auf der transparenten Abdeckung durch Verwendung einer auf der Abdeckung aufgebrachten Widerstandsheizvorrichtung verhindert.The WO 01/08800 discloses an incubator according to the preamble of the claim 1. In this incubator, a condensation on the transparent Cover by using a cover applied on the cover Resistance heater prevents.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung vorzusehen und eine Kondensation von Wasser an der transparenten Wand zu verhindern.It It is an object of the present invention to provide a solution and to prevent condensation of water on the transparent wall.

Die vorliegende Erfindung stellt daher ein Inkubationssystem zur Verfügung, das mit einem Temperatursteuerungssystem nach Anspruch 1 ausgestattet ist.The The present invention therefore provides an incubation system which equipped with a temperature control system according to claim 1 is.

Die Erfindung wird weiter unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Natürlich ist es klar, dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt ist, die auf vielerlei Weisen im Umfang der Ansprüche variiert werden kann.The The invention will be further explained with reference to the drawings. of course is it is clear that the invention is not limited to these embodiments, which can be varied in many ways within the scope of the claims.

1 zeigt einen Querschnitt einer Ausführungsform der Erfindung; 1 shows a cross section of an embodiment of the invention;

2 zeigt das Inkubationssystem der Ausführungsform der 1 ausführlicher. 2 shows the incubation system of the embodiment of the 1 in more detail.

Mit Bezug auf die Figuren wird eine Ausführungsform des Inkubationssystems der Erfindung gezeigt. Im Allgemeinen umfasst das Inkubationssystem ein Gehäuse 1, das aus einem Metall oder einem anderen wärmeleitenden Material hergestellt ist, und eine Wand 2, die teilweise oder vollständig transparent ist. Diese transparenten Teile bestehen aus Glas oder transparentem Kunststoff, wie beispielsweise Plexiglas^®, und dergleichen. Die transparenten Teile sind wenigstens oberhalb der Näpfe angeordnet, so dass das Probensignal festgestellt werden kann. Das System umfasst eine Kammer 14, die als Substrat ein Array-Membranhaltersystem mit einer Array-Membran 3 und einem Halter 4 enthält, der Näpfe 5 zum Beispiel mit einem zylindrischen Aufbau umfasst, in die die Probe gegeben werden kann. Die Array-Membranen sind als solches bekannt, zum Beispiel aus der EP 0 975 427 . Der die Näpfe umfassende Array-Membranhalter kann aus jedem Material hergestellt werden, zum Beispiel aus Metallen oder Kunststoffen. Das Inkubationssystem kann weiter ein oder mehr Schalteinrichtungen 10 umfassen, um die Array-Küvetten auszuwählen, in die der Probenstrom mittels eines Drucksteuerungssystems (nicht weiter gezeigt) eingeleitet werden soll. Mindestens eine Heizeinrichtung 6 ist erforderlich, um die Temperatur innerhalb der gut definierten engen Bereiche zu halten. Die Temperatur wird mit einem oder mehreren Temperatursensoren 11 gemessen. Bei der Heizeinrichtung 6 kann es sich um jede Art Heizeinrichtung handeln, sie wird aber üblicherweise elektrisch betrieben, zum Beispiel mittels eines Heizdrahts. Vorzugsweise sind die Heizeinrichtung 6 und der/die Temperatursensor/en 11 mit einem Regler (nicht gezeigt) verbunden, so dass ein Temperaturregelsystem mit einer Rückkopplungsschleife erhalten wird.With reference to the figures, an embodiment of the incubation system of the invention is shown. In general, the incubation system comprises a housing 1 made of a metal or other thermally conductive material, and a wall 2 that is partially or completely transparent. These transparent parts are made of glass or transparent plastic, such as Plexiglas ^®, and the like. The transparent parts are arranged at least above the wells, so that the sample signal can be detected. The system includes a chamber 14 using as substrate an array membrane holding system with an array membrane 3 and a holder 4 contains, the bowls 5 for example, comprising a cylindrical structure into which the sample can be placed. The array membranes are known as such, for example from the EP 0 975 427 , The array membrane holder comprising the wells can be made of any material, for example, metals or plastics. The incubation system may further include one or more switching devices 10 to select the array cuvettes into which the sample stream to be initiated by means of a pressure control system (not shown). At least one heater 6 is required to keep the temperature within the well-defined narrow ranges. The temperature is measured with one or more temperature sensors 11 measured. At the heater 6 it can be any type of heater, but it is usually operated electrically, for example by means of a heating wire. Preferably, the heating device 6 and the temperature sensor (s) 11 connected to a controller (not shown), so that a temperature control system with a feedback loop is obtained.

Das Inkubationssystem umfasst weiter eine Wärmewiderstandsbarriere 8, die zwischen der transparenten Wand 2 und dem Array-Membranhalter 4 angeordnet ist. Diese Wärmewiderstandsbarriere trennt den Array-Membranhalter von der transparenten Wand. Bei dem gezeigten System wird eine Wärmeströmung erzeugt, um die Temperatur im Array-Membranhaltersystem konstant zu halten. Es wird eine zirkulierende Wärmeströmung erzeugt. Diese Wärmeströmung führt zu einem Wärmestrom in der Richtung von der Wärmewiderstandsbarriere 8 zum Array-Membranhalter 4. Eine solche Wärmeströmung wird durch ein Wärmeströmungssystem 7 vorgesehen, das eine Wärmepumpe, einen Wärmetauscher oder vorzugsweise ein Peltier-Element umfassen kann.The incubation system further includes a thermal barrier 8th between the transparent wall 2 and the array membrane holder 4 is arranged. This thermal barrier separates the array membrane holder from the transparent wall. In the system shown, a heat flow is generated to keep the temperature constant in the array membrane holding system. It creates a circulating heat flow. This heat flow results in a heat flow in the direction of the thermal barrier 8th to the array membrane holder 4 , Such heat flow is through a heat flow system 7 provided, which may comprise a heat pump, a heat exchanger or preferably a Peltier element.

Der Raum zwischen der Wärmewiderstandsbarriere und dem Array-Membranhalter wird durch ein Metall oder ein anderes wärmeleitendes Material 13 gefüllt, das sich von dem Metall oder dem wärmeleitenden Material 1 unterscheiden oder dasselbe wie dieses sein kann.The space between the thermal barrier and the array membrane holder is through a metal or other heat-conducting material 13 filled, which is made of the metal or the thermally conductive material 1 can differ or be the same as this.

Die Wärmewiderstandsbarriere kann einen einschichtigen oder mehrschichtigen Aufbau haben, wobei jede Schicht aus jedem gut gewählten wärmebeständigen Material hergestellt ist, das geeignete Wärmekapazitätseigenschaften hat, so dass das Instrument auf zwei Arten gesteuert werden kann, d.h. Temperaturhöhe beim Probenniveau und Temperaturgradient in und zwischen den unterschiedlichen Abschnitten des Inkubationssystems. Die Wärmewiderstandsbarriere kann aus jedem wärmebeständigen Material bestehen. Vorzugsweise werden ein oder mehr organische polymere Materialien, wie beispielsweise Polyvinylchlorid, Polycarbonat und dergleichen, verwendet. Wenn mehrschichtige Aufbauten verwendet werden, kann eine Kombination aus solchen Materialien angewendet werden.The Thermal resistance barrier may have a single-layered or multi-layered structure, wherein every layer of every well-chosen one heat-resistant material is made, the appropriate heat capacity properties so that the instrument can be controlled in two ways, i.e. temperature level at the sample level and temperature gradient in and between the different sections of the incubation system. The thermal resistance barrier Can be made of any heat-resistant material consist. Preferably, one or more organic polymers Materials such as polyvinyl chloride, polycarbonate and like that, used. When using multi-layered structures A combination of such materials can be used become.

Das Heizsystem 9 in der Ausführungsform der 1 und 2 besteht aus einem Heizelement, das sich beispielsweise mit einem Pettier-Element in Reihe befindet. Letzteres erzeugt einen zirkulierenden Wärmestrom durch das Inkubationssystem, so dass die Temperatur der transparenten Wand (d.h. der Abdeckung) immer höher als die Temperatur des Probenvolumens ist, und zwar trotz größerer Kühlwirkungen über die transparente Abdeckung hinweg zur Umgebungstemperatur.The heating system 9 in the embodiment of the 1 and 2 consists of a heating element that is in series, for example with a Pettier element. The latter produces a circulating heat flow through the incubation system such that the temperature of the transparent wall (ie, the cover) is always higher than the temperature of the sample volume, despite greater cooling effects across the transparent cover to ambient temperature.

Der Temperatursensor 11 ist vorzugsweise am Gehäuse 1 in der Nähe des Array-Membranhalters angeordnet. Wegen der relativ hohen Wärmeleitcharakteristika des Aluminiums, das (im Falle der Verwendung eines Aluminiumgehäuses) die Array-Membran umgibt, sind die Temperaturgenauigkeit der Array-Membran und des Probenfluids in der ganzen Kammer hoch. Die Heizeinrichtung und das System zum Vorsehen der Wärmeströmung sind zusammen im Heizsystem angeordnet. Die Heizeinrichtung und das System zum Vorsehen der umlaufenden Wärmeströmung sind zusammen als Heizsystem thermisch gegen den Array-Membranhalter und die Wärmewiderstandsbarriere unter Verwendung von Wärmeisolationsmaterial 12 isoliert. Gemäß der Erfindung wird das Heizsystem in einem solchen Isolationsmaterial gehalten, um von der Wärmewiderstandsbarriere zum Array-Membranhalter einen ausreichenden Wärmestrom vorzusehen. Das übliche, dem Fachmann bekannte Wärmeisolationsmaterial kann für diesen Zweck verwendet werden.The temperature sensor 11 is preferably on the housing 1 placed near the array membrane holder. Because of the relatively high thermal conductivity characteristics of the aluminum surrounding the array membrane (in the case of using an aluminum housing), the temperature accuracy of the array membrane and sample fluid throughout the chamber is high. The heater and the system for providing the heat flow are arranged together in the heating system. The heater and the system for providing the circulating heat flow together as a heating system are thermal against the array membrane holder and the heat resistance barrier using heat insulating material 12 isolated. According to the invention, the heating system is kept in such an insulating material to provide a sufficient heat flow from the thermal barrier to the array membrane holder. The usual thermal insulation material known to those skilled in the art can be used for this purpose.

Claims

Incubation system provided with a temperature control system comprising: (i) a housing ( 1 ), which contains a top part and a bottom part, both made of thermally conductive material, and at least one wall ( 2 ) which is partially or entirely transparent and covers the top; (ii) a heating device ( 6 ), which are connected to the upper part of the housing ( 1 ) is in contact; wherein the incubation system is characterized by further comprising: (iii) an array membrane holder ( 4 ) with cups ( 5 ), which holder ( 4 ) in a chamber ( 14 ) received between the top and bottom of the housing ( 1 ) is formed, wherein the transparent parts of the wall ( 2 ) at least over the cups ( 5 ) lie; (iv) a thermal resistance barrier ( 8th ) located between the top of the housing and the array membrane holder ( 4 ) is provided; (v) a thermally conductive material ( 13 ), which separates the space between the thermal barrier ( 8th ) and the array membrane holder ( 4 ); (vi) a heating system ( 9 ) coming from the heater ( 6 ) and a heat flow system ( 7 ), the heat flow system ( 7 ) comprises a heat pump, or a heat exchanger, or a Peltier element, and the heat flow system ( 7 ) in series with the heater ( 6 ) angeord is net and in contact with the lower part of the housing; (vii) a heat insulating material ( 12 ), the heating system ( 9 ) thermally opposite the array membrane holder ( 4 ) and the thermal resistance barrier ( 8th isolated; such that a heat circulation stream is created by the incubation system resulting in a heat flow from the thermal barrier (FIG. 8th ) towards the array membrane holder ( 4 ), wherein the heat flow system ensures that the temperature of the transparent wall ( 2 ) is always higher than the temperature of the sample volume passing through the wells of the holder ( 4 ) is formed.

Incubation system according to claim 1, in which the thermal resistance barrier ( 8th ) has a single-layered or multi-layered structure.

Incubation system according to claim 1 or 2, in which the thermal resistance barrier ( 8th ) consists of polyvinyl chloride, polycarbonate or a combination of these.

Incubation system according to claim 2, wherein the layers of the thermal barrier ( 8th ) are selected to control the temperature at the sample level, or the temperature gradient in and between the various sections of the incubation system.

Incubation system according to one of claims 1 to 4, in which the transparent wall is made of glass.

Incubation system according to one of claims 1 to 5, wherein the system further comprises one of the underside of the housing ( 1 ) includes heat sink.