DE68902414T2 - Thermostatische vorrichtung fuer probenhalter. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Eine derartige Vorrichtung ist aus der holländischen Patentschrift NL-C-173 066 bekannt.
• Mit dieser bekannten Vorrichtung wird eine Platte, die mit einem Probenhalter in Form einer Mikrotiterplatte zusammenwirkt, auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmt. Zur Wärmeübertragung von der Flüssigkeit auf den Probenhalter ist eine Übertragung von der Platte, die durch die Flüssigkeit erwärmt ist, auf den Probenhalter erforderlich. In der Praxis führt dies zu Verzögerungen in der Erwärmung der Proben im Probenhalter. Aus diesem Grund ist der Zeitpunkt, zu dem die Proben die gewünschte Temperatur erreichen, weniger genau vorherbestimmbar. In diesem Zusammenhang ist es wichtig, daß in der Mikrobiologie, Enzymologie und Immunologie bei vielen Anwendungen, wie kinetischen Studien, Phänomene untersucht werden, die sowohl von der Zeit als auch von der Temperatur abhängen.
• Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der die Proben beträchtlich schneller auf Temperatur gebracht werden können, so daß auch der Zeitpunkt, zu dem die gewünschte Temperatur erreicht ist, genauer vorherbestimmbar ist.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
• In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, daß ein temperaturgeregeltes Medium, das die Proben umfließt, an sich bekannt ist, beispielsweise aus der holländischen Patentanmeldung NL-A-73 08 785 oder der europäischen Patentanmeldung EP-A-0 236 957. Hierbei wird jedoch als Medium Luft verwendet, weshalb das Erreichen einer Temperatur langsamer vor sich geht als bei einer Temperatursteuerung durch eine thermostatische Flüssigkeit, wobei außerdem für die gleiche Temperaturänderung beträchtlich größere Volumina transportiert werden müssen.
• Desweiteren ist das Erwärmen eines Inkubators durch Einbringen eines Probenträgers in einen geschlossenen Raum, der erwärmt wird und in dem eine Luftzirkulation aufrechterhalten wird, aus der europäischen Patentanmeldung EP-A-0 238 313 bekannt.
• Die US-A-3 505 023 zeigt einen Probenhalter, der eine obere Oberfläche mit sich nach unten erstreckenden Vertiefungen für die Aufnahme von Proben aufweist, und eine Klimatisierungskammer für die Temperatur der Flüssigkeit unter der genannten Oberfläche, wobei die Kammer mit einem Flüssigkeitseinlaß und -auslaß versehen ist. Ein Verbinden dieser Ein- und Auslässe mit einem Schlauch oder einer ähnlichen Leitung ist ziemlich beschwerlich und führt zu komplizierten Verbindungsstrukturen im Fall einer beträchtlichen Anzahl von Probenhaltern. Desweiteren müssen die Proben in Situationen in die Vertiefungen gebracht werden, in denen der Einlaß und der Auslaß den freien Zugang zu den Vertiefungen etwas erschweren, während ein Entleeren der Kammer für den Fall wünschenswert erscheint, wo ein schnelles Erwärmen auf die gewünschte Temperatur erforderlich ist.
• In den "Patent Abstracts of Japan, Vol 7, no. 278(P-242) (1423)" wird eine thermostatische Kammer eines automatischen biochemischen Analysegerätes gezeigt, in der Reaktionskassetten, aus denen probenenthaltende Rohre nach unten hervorstehen, auf Seitenplatten bewegt werden, wobei ein Fluß von thermostatischer Luft in Querrichtung zu der Bewegung der Kassetten fließt. Abgesehen von den relativ langsamen Temperaturänderungen, die durch einen Gasstrom realisierbar sind, hat dieses Analysegerät die Nachteile, daß die Proben nur in Übereinstimmung mit der Arbeitsgeschwindigkeit hinzugefügt werden können, daß alle Proben der gleichen Behandlungsdauer unterzogen werden müssen, und daß die Rohre einzeln in die Kassetten eingesetzt werden müssen.
• Schließlich ist die Anwendung von Mikrotiterplatten in einer Vorrichtung zur Erwärmung von Proben für mikrobiologische Zwecke aus der europäischen Patentanmeldung EP-A-0 063 744 bekannt, in der die Mikrotiterplatte auf einer Platte angeordnet ist, die durch eine Flüssigkeit gekühlt wird, und die Wärme, die von einem Elektromotor abgegeben wird, durch ein Gebläse verteilt wird.
• Durch die Anwendung der Erfindung wird ferner eine Vorrichtung erhalten, die einfach zu handhaben ist, wenn, gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung, die Behälter eine Oberfläche mit einem Rand haben, der eine Abdichtung mit einem Flansch des Probenhalters bildet. Eine bevorzugte Ausführung davon besteht darin, daß der Rand aus einem elastischen Dichtungsmaterial besteht.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann in einfacher Weise erreicht werden, daß keine thermostatische Flüssigkeitszirkulation aufrechterhalten wird, solange kein Probenhalter vorhanden ist, und daß eine derartige Zirkulation sofort nach dem Anbringen eines Probenhalters angeregt wird, dadurch, daß die Behälter mit Befestigungsmitteln für den Probenhalter ausgerüstet sind, wobei die Befestigungsmittel mit einem Betätigungselement versehen sind, das mit den Ventilmitteln gekoppelt ist, um diese zu öffnen, wenn die Befestigungsmittel den Probenhalter festlegen.
• Ein regelmäßiger Fluß, mit dem in einem hohen Grad erreicht wird, daß unterschiedliche Zellen der Mikrotiterplatte den gleichen Temperaturregelbedingungen ausgesetzt sind, wird verbessert, wenn die Verbindung mit den Abteilen im zentralen Bereich des Probenhalters angeordnet ist. Dadurch hat man vorzugsweise eine Vielzahl von Abflüssen in der Nähe des Randes des Probenhalters. Um darauf zu achten, daß die Luft aus den Abteilen ausgetrieben werden kann, wenn ein regelmäßiger Fluß aufrechterhalten wird, der in gleichem Maße die Zellen der Abteile bestreicht, ist gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, daß es untere Abflüsse, die am Boden der Abteile anschließen, und obere Abflüsse, deren Öffnungen über dem Boden und nahe der unteren Oberfläche der Platte des entsprechenden Probenhalters gelegen sind, gibt, wobei es besonders vorteilhaft ist, wenn die Probenhalter leicht in den Abteilen geneigt sind, die unter ihnen angeordnet sind.
• Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
• Es zeigen:
• Fig. 1 einen Grundriß einer Ausführung der Erfindung;
• Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie II-II der Fig. 1; und
• Fig. 3 ein Detail.
• In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 ein Reservoir. Oberhalb der linken Seite dieses Reservoirs sind sechs Behälter 2 angeordnet und oberhalb der kleineren rechten Seite ist eine Platte 3 vorhanden mit einer abwärtshängenden Zwischenwand 4, welche jedoch den Grund 5 (siehe Fig. 2) des Reservoirs nicht erreicht. Im linken Teil des Reservoirs liegt eine Platte 7 auf zwei Tragbalken 6, wobei die Platte von den Seiten gegen das Zentrum mit einem Winkel von ungefähr 15º aufwärts geneigt ist.
• Auf dieser Platte 7 sind sechs Zwischenlagen 8 montiert, die als Basis für die Behälter dienen. Im Zentrum dieser Zwischenlagen ist ein Loch 9 angeordnet, durch welches ein Rohr 10 hindurchgeführt ist, welches ebenfalls durch die Platte 7 geht. Über einen Schlauch 11 ist das Rohr 10 mit dem Ausgang eines Ventils 13 verbunden, das durch ein Zuführrohr 14 mit der Hauptleitung 15 verbunden ist, die unterhalb des Flüssigkeitsspiegels 16 des Reservoirs 1 angeordnet ist. Wie durch gestrichelte Linien in Fig. 1 angegeben ist, hat die Hauptleitung 15 eine U-Form und eine Zuführung 17 von einer Pumpe und einer thermostatisch gesteuerten Temperaturregelung oder thermostatischen Vorrichtung 18, die von bekannter Art sein kann. An den Enden des U-förmigen Rohres 15 sind Fließwiderstände 19 angebracht.
• In der Platte 7 sind Stützen 20 befestigt, die in bekannter Weise höheneinstellbar sind und Drehzapfen 21 für Klammern 22 haben.
• Jede Zwischenlage 8 aus elastischem Material, vorzugsweise Elastomerschaummaterial mit geschlossenen Zellen, ist mit Abflüssen 23 versehen, die an der unteren Seite jeder Zwischenlage angeordnet sind, und Abflüssen 24 auf der Oberseite. Die Abflüsse 24 haben aufwärts herausgeführte kleine Rohre, so daß deren Mündungen oberhalb der Oberfläche der Zwischenlage 8 angeordnet sind.
• Auf jede Zwischenlage wird eine Mikrotiterplatte 25 gelegt, die, wenn sie nach unten gedrückt wird, mit ihrem Flansch 26 dicht auf der entsprechenden Zwischenlage 8 aufliegt.
• Auf jeder Mikrotiterplatte 25 ist eine Abdeckung 27 angeordnet, die mit ihrem Rand 28 gegen den Rand 26 der Mikrotiterplatte gepreßt wird.
• Die Klammer 22 ist etwas exzentrisch auf Drehzapfen 21 montiert, wodurch sie beim Drehen auf diesen Drehzapfen einen toten Punkt durchläuft und folglich die Mikrotiterplatte 25 und die Abdeckung 27 durch ein Einschnappen fixiert. Mit einer der beiden Klammern für jede Mikrotiterplatte ist ein Betätigungsteil 29 verbunden, das auf einen Steuerstift 30' eines Ventils 13 einwirkt.
• Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, ist der Stift 30' des Ventils 13 fest mit einem Ventilelement 30 verbunden, das geschlossene Endoberflächen 31 und 32 und dazwischen eine zentrale Bohrung aufweist, die durch jeweils vier Löcher 34, 35 und 36 mit der Außenseite des Ventilelements 30 verbunden ist. An der unteren Seite des Ventilelements 30 ist ein O-Ring 37 angebracht und an der Oberseite ein O-Ring 38, die mit einem Sitz 39 bzw. 40 zusammenwirken.
• Normalerweise ist der O-Ring mit dem Sitz 39 unter dem Einfluß des Flüssigkeitsdruckes in der Leitung 14 im Eingriff. Wenn jedoch eine Druckkraft auf den Steuerstift 30' ausgeübt wird, bewegt sich das Ventilelement 30 abwärts und die Öffnungen 34 werden mit dem Rohr 14 verbunden, wodurch die Öffnungen 35 mit dem Abfluß 12 und die Öffnungen 36 zeitweise mit dem oberen Raum 41 des Ventils verbunden sind. Dieser Raum 41 ist mit der Außenseite der Umhüllung 43 über drei breite radiale Durchgänge 42 verbunden, so daß in der kurzen Zeitspanne, in der das Ventil 30 abwärts bewegt wird und Flüssigkeit durch die Öffnungen 36 ausströmt, diese Flüssigkeit seitwärts anstatt aufwärts abgeführt wird.
• Mit Unterbrechung der Flüssigkeitszufuhr wird der Raum unter der Mikrotiterplatte über die Öffnung 36 belüftet, der obere Raum 41 und die Öffnung 35 über 12, 11 und 10, so daß die Flüssigkeit leicht abfließen kann.
• Das gezeigte Ventil hat den Vorteil, daß, wenn der Gegendruck der Flüssigkeit überwunden ist, praktisch keine Widerstandskraft mehr entgegentritt, so daß eine Art von Schnappvorgang erhalten wird. Außerdem ist das Ventilelement 30 mit reichlich Spiel in der Öffnung 44 der Umhüllung 43 montiert, so daß keine Reibung auftreten wird.
• Die Erfindung hat den Vorteil, daß, wenn eine Mikrotiterplatte auf einer Zwischenlage 8 angebracht worden ist und die Klammern fixiert sind, die Zufuhr der Flüssigkeit mit der richtigen Temperatur sofort startet, wodurch die Proben, die in Vertiefungen angeordnet sind, einem Umfließen von thermostatischer Flüssigkeit unterworfen sind und schnell die richtige Temperatur erreichen.
• Die Erfindung verbindet dadurch eine leichte Anwendbarkeit der Mikrotiterplatten in der Vorrichtung mit der Möglichkeit, die Proben durch Abdeckmittel zu schützen und sie schnell auf die gewünschte Temperatur zu bringen, ohne daß örtlich höhere Temperaturen auftreten, die mikrobiologische, enzymologische und/oder immunologische Vorgänge, die untersucht oder erzeugt werden, schädigen könnten.
• Obwohl die Erfindung anhand einer Vorrichtung geschildert wurde, in der die Flüssigkeit in den Abteilen leicht unter Druck steht, so daß die Mikrotiterplatte durch mechanische Mittel befestigt werden muß, ist es auch möglich, den Flüssigkeitsstrom durch die Abteile durch Saugmittel zu bewirken, so daß die Probenhalten aufgrund des Unterdruckes auf die Zwischenlagen niedergedrückt werden.

Claims (10)

1. Vorrichtung mit einem oder mehreren Behältern (2), geeignet zur Aufnahme eines Probenhalters (25) mit einer Platte mit einer Vielzahl nach unten gerichteter Aussparungen, wie eine sogenannte Mikrotiterplatte, wobei die Vorrichtung mit Mitteln versehen ist, um eine wärmeführende Flüssigkeit in einem Flüssigkeitsvorrat auf einer geregelten Temperatur zu halten und mit Leitungsmitteln (14), die den Vorrat (1) und die Behältern verbinden, dadurch gekennzeichnet, daß die Behälter und/oder der Probenhalter mit Abdichtmitteln versehen sind, um ein abgedichtetes Abteil zwischen dem Behälter und der Platte des Probenhalters zu bilden, und daß die Leitungsmittel eine Verbindung (10, 11, 12) vom Flüssigkeitsvorrat (1) zum genannten Abteil und einen Abfluß (23, 24) vom genannten Abteil zum Flüssigkeitsvorrat enthalten, wobei wenigstens eine der Verbindungen (10, 11, 12) und der Abfluß mit schließbaren Ventilmitteln (13, 30) versehen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Behälter (2) eine Oberfläche (8) mit einem Rand haben, der eine Abdichtung mit einem Flansch (26) des Probenhalters bildet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand aus elastischem Dichtungsmaterial hergestellt ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Behälter Befestigungsmittel (20, 21, 22) für den Probenhalter haben, die mit einem Betätigungselement

(29) versehen sind, das mit den Ventilmitteln (13, 30) gekoppelt ist, um diese zu öffnen, wenn die Befestigungsmittel den Probenhalter festlegen.

5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung (10, 11, 12) mit einem zentralen Bereich des Behälters verbunden ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Abflüssen (23, 24) in der Nähe des Randes (von 8) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der die Abteile rechteckig sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Abflüsse in der Nähe der Ecken der Abteile angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß es untere Abflüsse (23), die am Boden (8) der Abteile anschließen, und obere Abflüsse (24), deren Öffnung über dem Boden (8) und nahe der unteren Oberfläche der Platte eines zugehörigen Probenhalters liegt, gibt.

9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Behälter um etwa 5 bis 20º geneigt sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen Abflüsse (24) an der höheren Seite der Behälter angeordnet sind.