DE69224383T2

DE69224383T2 - Vorrichtung zur kultivierung und manipulierung von zellen

Info

Publication number: DE69224383T2
Application number: DE69224383T
Authority: DE
Inventors: David Root
Original assignee: Costar Corp
Current assignee: Costar Corp
Priority date: 1991-06-26
Filing date: 1992-06-22
Publication date: 1998-05-20
Anticipated expiration: 2012-06-23
Also published as: JPH06509224A; US5650323A; DE69224383D1; EP0591436B1; EP0591436A1; WO1993000420A1

Description

Die Erfindung betrifft Instrumente für ein Forschungslabor zur Durchführung von verschiedenen Vorgängen, einschließlich Verfahren zum Kultivieren von Zellen und Geweben, sowie insbesondere ein System mit Mehrgefäß-Gruppenschalen, das mit Hufseinrichtungen verwendet werden kann, die zur Verwendung mit einer Standard-Formatplatte mit 96 Gruppengefäßen vorgesehen sind. Das erfindungsgemäße System ermöglicht ein gleichzeitiges Kultivieren und/oder Manipulieren von zahlreichen Gewebeproben und stellt eine weiterentwicklung des in der US-PS 5.026.649 gezeigten Systems där.

Hintergrund der Erfindung

Kultivierungsverfahren für Zellen und Gewebe haben in der wissenschaftlichen Grundlagenforschung sowie in der angewandten Erforschung des Lebens eine ständig steigende Bedeutung. Die Entwicklung von Kultivierungsbehältern und von Zellen-Trägersubstraten ist aufgrund der Notwendigkeit der Herstellung einer Umgebung vorangetrieben worden, die den in vivo Bedingungen so nahe wie möglich kommt. Als Ergebnis davon sind permeable Träger einschließlich mikroporöser Membranen in einer Vielzahl von Konfigurationen und Einrichtungen die Grundlage für Standardverfahren zur Kultivierung von polarisierten Zellen geworden. Es haben sich wesentliche Verbesserungen der experimentellen Konstruktionen ergeben, da permeable Membranfilter eine basolaterale Versorgung der Zellen ermöglichen und dadurch die Stoffwechselaktivitäten in natürlicherer Weise ausgeführt werden können.
Membranfilter werden seit den Jahren um 1950 und den mesonephrischen Einführungsuntersuchungen bei Transfiltern von Grobstein als Zellen-Aufwuchssubstrate verwendet. Die während der vergangenen Jahre an eine Vielzahl von Zellenarten und verschiedene Anwendungen angepaßten porösen Membranfilter bieten wesentliche Vorteile gegenüber festen, nicht-permeablen Zellen- Aufwuchssubstraten. Bei polarisierten Strukturen wie epithelialen Zellen ermöglicht die Verwendung von permeablen Trägern eine Untersuchung der Zellen unter wesentlich natürlicheren Bedingungen. Zellulare Differenzierungen werden zu höheren Werten verschoben, was zu Zellen führt, die in morphologischer und funktionale Hinsicht ihre in vivo Gegenstücke besser repräsentieren.
Zellulare Aktivitäten wie Transport-, Absorptions- und Sekretionsvorgänge können ebenfalls unter wesentlich natürlicheren Bedingungen untersucht werden, da Zellen, die auf Filtern aufwachsen, einen einfachen und unabhängigen Zugang zu apicalen und basolateralen Plasmamembrandomänen schaffen.
Die Anwendung von permeablen Trägersystemen für Zellkulturen hat sich in den mit der Zellbiologie befaßten Laboratorien als eine wertvolle Hilfe erwiesen.
In der US-PS 5.026.649 wird ein kommerziell erfolgreiches System für den Aufwuchs von Gewebekulturen erläutert. Es wird gezeigt, wie einzelne Filtergefäße in den Gefäßen einer Mehrgefäß- Gruppenplatte verwendet werden. Dieses System ist jedoch nicht zur Anwendung mit einer großen Anzahl von Hilfseinrichtungen geeignet, die zur Handhabung der Mehrgefäß-Gruppenplatten in dem standardisierten Format mit 96 Gefäßen entwickelt wurden.
Industrielle Standard-Mikrotest-Gruppenplatten sind für 96 Gefäße ausgelegt, die in einer 8 x 12 -Matrix (8 Reihen und 12 dazu senkrecht verlaufende Spalten mit Gefäßen) angeordnet sind, wobei die Mittellinien der Reihen und Spalten in den x- und y-Richtungen einen Abstand von 9,017 mm (0,355 Zoll) haben. Darüberhinaus sind die Abmessungen der Höhe, der Länge und der Breite der Mikrotest-Platte mit 96 Gefäßen standardisiert. Diese Standardisierung hat zur Entwicklung einer großen Anzahl von Hilfseinrichtungen geführt, die spezifisch an dieses Format mit 96 Gefäßen angepaßt sind. Die Hilfseinrichtungen umfassen Mittel, mit denen genaue Volumina einer Flüssigkeit gleichzeitig in eine vielfache Anzahl von entweder 8, 12 oder 96 Gefäßen eingebracht oder aus diesen entfernt werden können. Weiterhin sind Einrichtungen erhältlich, mit denen Licht durch die einzelnen Gefäße gesendet und kalorimetrische Veränderungen oder Chemolumineszenzen in diesen Gefäßen (als Ergebnis von in jedem Gefäß durchgeführten Untersuchungen) festgestellt werden können. Einige dieser Einrichtungen sind in der Weise automatisiert und ausgerüstet, daß sie die Daten aufzeichnen, analysieren und manipulieren können.
Mehrgefäß-Platten mit im wesentlichen der gleichen Größe wie die Standardplatten mit 96 Gefäßen, die jedoch weniger als 96 Gefäße aufweisen, sind in Figur 8.4 und Tabelle 8.1 auf den Seiten 61 und 62 in "Culture of Animal Cells" von R.I. Freshney, veröffentlicht 1983 von Alan R. Liss Inc., New York, N.Y. 10011, USA, offenbart. Die Mitten der Gefäße in diesen Platten sind jedoch nicht mit den Mitten der Gefäße in den Standardplatten mit 96 Gefäßen ausgerichtet.
Erfindungsgemäß wird ein Mehrgefäß-Gruppensystem zur Verwendung mit einer Hilfseinrichtungen geschaffen, die genaue Volumina einer Flüssigkeit zuführt oder entnimmt und/oder das durch jedes der Gefäße in einer Standard- Formatplatte mit 96 Gefäßen hindurchtretende oder von diesen ausgehende Licht mißt, mit:
- einer Gruppenplatte mit einer Matrix von Gefäßen, deren Anzahl kleiner ist als 96, die mindestens eine Reihe von Gefäßen bilden, wobei die Mittelpunkte der Gefäße einen Abstand voneinander aufweisen, der ein ganzzahliges Vielfaches des Abstandes zwischen benachbarten Gefäßen in einem Standardformat mit 96 Gefäßen ist und wobei die Gefäße der Gruppenplatte jeweils mit verschiedenen Gefäßen in dem Standardformat ausgerichtet sind, so daß die Gruppenplatte mit der Hilfseinrichtung verwendet werden kann, und die Durchmesser jedes der Gefäße in der Gruppenplatte größer sind, als der Abstand zwischen den Mittelpunkten von benachbarten Gefäßen in der Standardplatte mit 96 Gefäßen.
Die Erfindung betrifft auch eine Gruppenplatte zur Verwendung mit Hilfseinrichtungen zum Zuführen und Entnehmen von Volumina einer Flüssigkeit und/oder zum Erfassen des durch jedes der Gefäße in einer Standardformat-Platte mit 96 Gefäßen hindurchtretenden oder von diesen ausgehenden Lichtes, wobei die Gruppenplatte eine Matrix von Gefäßen aufweist, deren Anzahl kleiner ist, als 96, die mindestens eine Reihe von Gefäßen bilden, in der die Gefäße mit ihren Mitten einen Abstand aufweisen, der ein ganzzahliges Vielfaches des Abstandes zwischen benachbarten Gefäßen in dem Standardformat mit 96 Gefäßen ist und wobei die Gefäße der Gruppenplatte jeweils mit verschiedenen Gefäßen in dem Standardformat ausgerichtet sind, so daß die Gruppenplatte mit der Hilfseinrichtung verwendet werden kann, und die Durchmesser jedes der Gefäße in der Gruppenplatte größer sind, als der Abstand der Mitten von benachbarten Gefäßen in der Standardplatte mit 96 Gefäßen.
Die Erfindung umfaßt somit Mehrgefäß-Platten mit Gefäßen, deren Durchmesser und Volumen größer ist, als bei den Gefäßen in den Standardplatten mit 96 Gefäßen, die jedoch trotzdem mit den für das Format mit 96 Gefäßen vorgesehenen Einrichtungen verwendet werden können. Die Erfindung umfaßt insbesondere eine Platte mit 48 Gefäßen, wobei die Platte im Hinblick auf ihre Länge, Breite und Höhe identisch mit dem für die Platten mit 96 Gefäßen entwickelten Industriestandard ist. Die Durchmesser der Gefäße in der Platte mit 48 Gefäßen sind durch versetzte Anordnung der Gefäße in benachbarten Reihen sowie ein Aneinanderliegen von Wänden von benachbarten Gefäßen an den Punkten ihrer Tangenten maximiert.
Die Erfindung umfaßt auch Filterplatten, die aus einem einzelnen Filtergefäß oder einer Anordnung von 4, 8, 24 oder 48 Gefäßen zusammengesetzt sind, deren Formate mit dem Format der Mehrgefäß-Gruppenplatte dieser Erfindung übereinstimmen und so bemessen sind, daß sie sich in die Gefäße (Reservoirgefäße) der Gruppenplatte erstrecken können. Die Filterplatten umfassen Mittel zum Positionieren der Filtergefäße an ausgewählten Positionen innerhalb der Gefäße der Gruppenplatte in der Weise, daß die kapillare Wirkung zwischen dem Filter und den Wänden des Reservoirgefäßes minimiert wird und die Filtergefäße einen vorausgewählten Abstand über den Bodenwänden der Reservoirgefäße aufweisen. Die Filterplatten umfassen ferner Mittel, mit denen ein Zugang zu dem Inneren der Filtergefäße und dem unteren Teil der Reservoirgefäße geschaffen wird, so daß Flüssigkeiten in genauen Mengen in diese Bereiche eingebracht werden können. Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung können einzelne Filtergefäße von den anderen Filtergefäßen in der Filterplatte abgebrochen werden, um eine gesonderte Analyse durchzuführen.
Das erfindungsgemäße System umfaßt auch ein gemeinsames Reservoir, das alle Filtergefäße der Filterplatte aufnimmt, so daß Gewebekultur-Monoschichten mehrfach aufwachsen können, bevor die Filterplatte mit der erfindungsgemäßen Mehrgefäß-Gruppenplatte zur Analyse mit Hilfseinrichtungen für das Format mit 96 Gefäßen angewendet wird.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind die 48 Gefäße der Mehrgefäßplatte in 12 Reihen mit jeweils 4 Gefäßen angeordnet, wobei die Mittellinien der 12 Reihen den gleichen Abstand voneinander aufweisen, wie die Reihen der Gefäße in der Standardplatte mit 96 Gefäßen, das heißt also 9,017 mm (0,355 Zoll). Die Mitten der 4 Gefäßen in jeder Reihe haben den doppelten Abstand, nämlich 18,03 mm (0,71 Zoll). Die Gefäße in benachbarten Reihen sind in der Weise gegeneinander versetzt, daß die Mitten der Gefäße in einer bestimmten Reihe mit den Mittelpunkten zwischen den Mitten von benachbarten Gefäßen in der benachbarten Reihe ausgerichtet sind. Auf diese Weise sind die Mitten der Gefäße in jeder zweiten Reihe mit den ungerade und gerade numerierten Gefäßen von entsprechenden Reihen in dem Format mit 96 Gefäßen ausgerichtet. Durch die Anordnung der Gefäße können ihre Durchmesser auf näherungsweise das 1,5 fache der Gefäßdurchmesser in den Standard-Gruppenplatten mit 96 Gefäßen maximiert werden. Durch die großen Gefäße in der Platte wird wiederum der Freiraum gegenüber den Wänden der Filtergefäße in dem System erhöht, so daß jede kapillare Wirkung vermieden wird. Das System ermöglicht auch die Verwendung von ELISA Testlesern für 96 Gefäße, die in Kombination mit mehrfachen Filtergefäßen für Anwendungen wie zum Beispiel chemotaktische Untersuchungen, Beobachtungen von Wanderungen, Analysen von Zellaufnahmen und diagnostischen Untersuchungen verwendet werden, bei denen Membranen zur Trennung, Sortierung, Affinitätsbindung usw. dienen. Die Inhalte des gesamten Filtergefäßes und des Reservoirgefäßes können in Abhängigkeit von den Erfordernissen der Prüfung ausgelesen werden.
Die Erfindung soll nachfolgend in Verbindung mit den Zeichnungen im Detail beschrieben werden. Es zeigt:
Figur 1 einen Grundriß einer bekannten Gruppenplatte (Clusterplatte) mit 96 Gefäßen, wobei die Gefäße und die Gesamtabmessungen dem von der Industrie übernommenen Standardformat entsprechen;
Figur 1A einen seitlichen Aufriß, teilweise geschnitten, der in Figur 1 gezeigten bekannten standardisierten Platte;
Figur 2 einen Grundriß einer Gruppenplatte (Clusterplatte) mit 48 Gefäßen gemäß der Erfindung;
Figur 3 einen seitlichen Aufriß der in Figur 2 gezeigten Clusterplatte mit 48 Gefäßen;
Figur 4 einen Teil-Querschnitt durch die Clusterplatte mit 48 Gefäßen gemäß Figur 2 entlang der Schnittlinie 4-4 in Figur 2, sowie ferner eine darauf gelegte Filterpiatte der in Figur 7 gezeigten Art;
Figuren 5 und 6 Teil-Querschnitte durch die Clusterplatte entlang der Schnittlinien 5-5 und 6-6 in Figur 2;
Figur 7 einen Grundriß einer Filterplatte mit 48 Filtergefäßen gemäß der Erfindung;
Figur 8 einen Teil-Querschnitt durch die Filterplatte entlang der Schnittlinie 8-8 in Figur 7, mit einem ungeteilten Medium-Reservoir darunter;
Figur 9 einen Teil-Querschnitt durch die Filterplatte entlang der Schnittlinie 9-9 in Figur 7;
Figur 9A eine perspektivische Teilansicht eines Gefäßes der Filterplatte;
Figur 10 einen Teil-Grundriß einer alternativen Ausführungsform der Filterplatte;
Figur 11 einen Grundriß einer Filterplatte mit 24 Gefäßen, die im wesentlichen eine Hälfte der in Figur 7 gezeigten Ausführungsformen einer Platte darstellt;
Figur 12 einen Grundriß einer Filterplatte mit 8 Gefäßen;
Figur 13 einen Querschnitt durch die in Figur 8 gezeigte Filterplatte mit 8 Gefäßen entlang der Schnittlinie 13-13 in Figur 12; und
Figur 14 einen Teilquerschnitt durch ein System mit einer Cluster-Gefäßplatte, einer Filtergefäßplatte und einer Abdeckung.

Detaillierte Beschreibung

In den Figuren 1 und 1A ist ein Beispiel für eine Standardplatte mit 96 Gefäßen gezeigt. Die Abmessungen der Gesamthöhe, Breite und Länge sind standardisiert und betragen 14,22, 85,60 bzw. 127,9 mm (0,560, 3,370 bzw. 5,035 Zoll). Die Platte umfaßt einen diese umgebenden Kragen 20, eine obere periphere Frontplatte 22, sowie eine Anordnung von Gefäßen 23, die in 12 Reihen mit jeweils 8 Gefäßen liegen, so daß in der Platte 96 identische Gefäße vorhanden sind. Die 12 Reihen von Gefäßen sind entlang des oberen Randes der Platte gemäß Figur 1 numeriert (Reihen 1 bis 12). Die getrennten Gefäße 23 sind in jeder Reihe entlang des linken Randes der Platte mit den Buchstaben A bis H bezeichnet. Die numerierten Reihen und die mit Buchstaben versehenen Gefäße entsprechen den X- und Y- Koordinaten. Die periphere Frontplatte 22 der Platte erstreckt sich zwischen dem Kragen 20 und dem Umfang der Gefäße an der Außenseite der die 96 Gefäße aufweisenden Matrix, was aus Figur 1 deutlich wird.
Industriestandards schreiben vor, daß die Mittellinien der Reihen 9,017 mm (0,355 Zoll) beabstandet sind, und daß die Mitten von benachbarten Gefäßen 23 in der gleichen Reihe ebenfalls diesen Abstand aufweisen. Die Böden der Gefäße sind bei der in den Figuren 1 und 1A gezeigten Mehrgefäß-Standardplatte mit einer einzigen unteren Tafel 24 geschlossen, deren Bodenfläche über der Ebene der unteren Kante 26 des Kragens 20 liegt.
Ihre Festigkeit erhält die Gefäßmatrix durch Brücken 28, die sich zwischen den Seitenwänden 29 von benachbarten Gefäßen dort erstrecken, wo sie sich tangential aneinander annähern. Die obere Kante 30 jedes Gefäßes erstreckt sich über die Ebene der peripheren Frontplatte 22. Die Clusterplatten sind aus Kunststoff geformt und mit transparenten Abdeckungen (nicht gezeigt) versehen, die Tropfringe aufweisen, um den durch Verdampfung verursachten Wasserverlust zu steuern, während gleichzeitig ein Gasaustausch möglich ist und die Sterilität erhalten wird.
Wie oben bereits beschrieben wurde, hat die Standardisierung des Formats der Platte mit 96 Gefäßen zur Entwicklung einer beträchtlichen Vielzahl von verschiedenen Hilfseinrichtungen geführt, mit denen Flüssigkeiten in die und aus den Gefäßen überführt werden, mit denen Licht durch die Gefäße gestrahlt wird, mit denen kalorimetrische Veränderungen oder Chemolumineszenzen in einzelnen Gefäßen erfaßt und viele andere Funktionen ausgeführt werden. Die Einrichtungen zur Überführung von Flüssigkeit werden entweder von Hand oder durch einen Roboter betätigt. Viele der zur Analyse der Inhalte der Gefäße verwendeten Einrichtungen sind automatisiert und mit Instrumenten zur Aufzeichnung, Analyse und Manipulation der aufgezeichneten Daten versehen. Die Erfindung umfaßt unter anderem eine Mehrgefäß-Gruppenschale (Clusterschale) mit Gefäßen, die gegenüber den in der Standardgruppe mit 96 Gefäßen wesentlich größer sind, die jedoch mit den für dieses Format vorgesehenen Hilfseinrichtungen kompatibel sind.
In den Figuren 2 bis 6 ist eine Mehrgefäß-Gruppenplatte (Clusterplatte) gemäß der Erfindung dargestellt. Die Platte 40 umfaßt einen am Umfang verlaufenden (peripheren) Kragen 42, der hinsichtlich seiner Abmessungen genau mit den Abmessungen des Kragens 20 der in den Figuren 1 und 1A gezeigten Standardplatte mit 96 Gefäßen übereinstimmt. Ferner sind auch die Abmessungen der Gesamthöhe, der Länge und der Breite der Platte 40 die gleichen, wie bei der in den Figuren 1 und 1A gezeigten Platte. In der Platte 40 ist eine Anordnung von Gefäßen 44 vorhanden, das heißt bei dieser Ausführungsform 48 Gefäße. Ihre Anordnung unterscheidet sich von derjenigen der in Figur 1 gezeigten Platte mit 96 Gefäßen. In Übereinstimmung mit der Erfindung sind die Gefäße 44 in zwölf Reihen angeordnet, die parallel zu der Y-Koordinate liegen (die ungerade numerierten Reihen 1, 3, 5, 7, 9 und 11 sind gemäß der Ansicht in Figur 2 entlang der oberen Seite der Platte numeriert, während die gerade numerierten Reihen 2, 4, 6, 8, 10 und 12 gemäß der Ansicht in dieser Figur entlang der unteren Kante numeriert sind). Die zwölf Reihen haben den gleichen Abstand wie die zwölf Reihen in der Standardplatte, nämlich 9,017 mm (0,355 Zoll). Die Mittelinie der Reihe 1 hat den gleichen Abstand von dem Kragen an der linken Seite der Platte gemäß der Ansicht in Figur 2, wie die Mittellinie der Reihe 1 der Gefäße von dem Kragen an dem linken Rand in der gemäß Figur 1 dargestellten Platte mit 96 Gefäßen. Dieser Abstand ist durch die Industrie standardisiert worden und beträgt 14,35 mm (0,565 Zoll). Jede Reihe hat vier Gefäße, wobei die Gefäße in benachbarten Reihen gegeneinander versetzt angeordnet sind. Zur Beschreibung der Erfindung sind die Reihen von Gefäßen, die parallel zu der X- Koordinate verlaufen, entlang der linken Kante der Platte 40 mit A bis H bezeichnet.
Die vier Gefäße 44B, 44D, 44F und 44H in Reihe 1 der Ausführungsform gemäß Figur 2 sind so ausgerichtet, daß ihre Mitten genau mit der Position der Mitten der Gefäße B, D, F und H in Reihe 1 einer in Figur 1 gezeigten Standardformatplatte mit 96 Gefäßen übereinstimmen. Die Mitten dieser Gefäße haben somit einen Abstand von 18,03 mm (0,710 Zoll). Die Mitten der Gefäße in Reihe 2 der Erfindung, deren gemeinsame Mittellinie 9,017 mm (0,355 Zoll) von der Mittellinie der Reihe 1 beabstandet ist, sind mit den Gefäßen A, C, E und G der Reihe 2 des in Figur 1 gezeigten Standardformats ausgerichtet. Somit liegen die Mitten der Gefäße in Reihe 2 auf halbem Wege zwischen den Mitten der Gefäße in Reihe 1, und die Gefäße 44 in den alternierend numerierten Reihen der Platte 40 sind miteinander in Richtung der langen Abmessung der Platte ausgerichtet.
Ein am Umfang verlaufender Rahmen 46 erstreckt sich von dem Kragen 42 nach innen bis zu dem äußeren Teil jedes Gefäßes an den Enden der Reihen sowohl in X-, als auch in Y-Richtung, und korrespondiert somit mit dem am Umfang verlaufenden Rahmen 22 in der Anordnung mit 96 Gefäßen. Ebenso wie bei dieser Anordnung sind die Böden der Gefäße mit einer einzigen Tafel 48 geschlossen, die über der unteren Kante 50 des Kragens 42 (siehe Figur 5 und 6) angeordnet ist.
Aus Figur 2 wird deutlich&sub1; daß die Gefäße 44 so angeordnet sind, daß benachbarte Wände an ihrem Berührungspunkt eine gemeinsame Wand teilen, die mit der Bezugsziffer 52 bezeichnet ist. Dies gilt für alle benachbarten Wände in der gesamten Matrix. Durch diese Anordnung werden die Durchmesser der Trennwände 44 maximiert und weitere Vorteile erzielt, die nachfolgend noch beschrieben werden sollen.
Insbesondere hat dies zur Folge, daß die Mitten jedes Gefäßes in der in Figur 2 gezeigten Matrix mit 48 Gefäßen mit den Mitten eines der Gefäße in der in Figur 1 gezeigten Matrix mit 96 Gefäßen korrespondieren. Im einzelnen bedeutet dies, daß die Mitten der vier Gefäße in jeder der Reihen 1, 3, 5, 7, 9 und 11 (seitliche Reihen E, D, F und H) mit den Mitten der Gefäße B, D, F und H in den Reihen 1, 3, 5, 7, 9 und 11 in dem Format mit 96 Gefäßen korrespondieren. In ähnlicher Weise entsprechen die Mitten der vier Gefäße in den Reihen 2, 4, 6, 8, 10 und 12 in der in Figur 2 gezeigten Matrix den Mitten der Gefäße A, C, E und G der Reihen 2, 4, 6, 8, 10 und 12 in dem in Figur 1 gezeigten Standardformat. Somit kann die in den Figuren 2 bis 6 gezeigte Gruppenplatte (Clusterplatte) mit denjenigen Hufseinrichtungen verwendet werden, die zur Verwendung mit den Gruppenschalen (Clusterschalen) mit dem Standardformat mit 96 Gefäßen vorgesehen sind. Ein Beispiel für eine solche Einrichtung ist die in der US- PS 4.599.220 vom 8. Juli 1986 mit dem Titel "Multi- Channel Pipetter" gezeigte Pipette mit acht Kanäle. Diese Pipetten mit mehrfachen Kanälen umfassen ebenso wie andere solche Pipetten eine einzelne Reihe, die aus acht Pipetten zusammengesetzt ist, die durch einen gemeinsamen Mechanismus innerhalb der Einrichtung betätigt werden. Jede der Pipetten weist einen Halter zum Befestigen von auswechselbaren Spitzen auf, deren Mitten einen Abstand von 9,017 mm (0,355 Zoll) aufweisen, der der gleiche ist, wie der die Mitten der Gefäße in der in den Figuren 1 und 1A gezeigten Standardplatte trennende Abstand. Nach einfachem Entfernen jeder zweiten Spitze in der Pipette kann diese zur Überführung von Flüssigkeiten in jede und aus jeder Reihe mit vier Gefäßen in der in den Figuren 2 bis 6 gezeigten Gruppenplatte verwendet werden. In ähnlicher Weise können auch andere Hilfseinrichtungen mit der dargestellten Ausführungsform der Gruppengefäßplatte verwendet werden. Für die Gruppenplatte ist eine. transparente Abdeckung mit Tropfenringen zur Anpassung an die Gefäße vorgesehen, wobei jene einen Zwischenraum aufweisen, um einen Gasaustausch zu ermöglichen, während der Wasserverlust gesteuert wird und die Sterilität erhalten bleibt. Eine solche Abdeckung ist bei dem in Figur 14 gezeigten System vorgesehen.
In den Figuren 7 bis 13 ist eine Anzahl von Filterplatten gezeigt, die zur Verwendung mit der in Figur 2 gezeigten Gruppenplatte vorgesehen sind. Eine solche Anordnung wird in Figur 4 vorgeschlagen. In den Figuren 7 bis 9 ist eine Platte 58 mit 48 Filtern dargestellt, die eine obere Wand 60, eine am Umfang liegende (periphere) Lippe 62, die um die obere Wand 60 verläuft, und eine Anordnung von Filtergefäßen 64 aufweist. Die Mitten der Gefäße 64 sind ebenso genau beabstandet, wie die Mitten der Gefäße in der Platte gemäß Figur 2. Die Filterplatte ist dazu vorgesehen, auf die Gruppenplatte (Clusterplatte) aufgelegt zu werden, wobei sich die Filtergefäße 64 in die Gefäße 44 erstrecken und gemäß obiger Beschreibung (siehe Figur 4) zu diesen zentriert sind. Jedes Gefäß 64 weist eine im allgemeinen zylindrische Seitenwand 66 und einen Filter 68 auf, der die Bodenwand des Gefäßes abgrenzt. Das Filtermaterial kann beliebig gewählt werden und in Abhängigkeit von dem betreffenden durchzuführenden Verfahren eine Dialysemembran oder eine Membran mit Mikroporen mit einem Schirm mit bis zu 12 Micron sein.
Bei dieser Ausführungsform sind die einzelnen Gefäße miteinander durch die obere Wand 60 verbunden, die zwischen den verschiedenen Gefäßen große Öffnungen 69 durch die Platte aufweist. Die Öffnungen 69 schaffen einen Zugang zu den Gefäßen 44 in der Gruppenplatte, mit der die Filterplatte verwendet wird, so daß Medien oder andere Flüssigkeiten in jedes Gefäß eingebracht und aus jedem Gefäß entnommen werden können, ohne daß die Filterplatte entfernt werden muß.
Jedes Filtergefäß 64 hat vorzugsweise einen inneren Durchmesser von näherungsweise 6,365 mm (0,250 Zoll), der der gleiche ist, wie der innere Durchmesser der Gefäße 23 in der Standardplatte mit 96 Gefäßen. Der äußere Durchmesser jedes Filtergefäßes 64 ist näherungsweise 8,128 mm (0,320 Zoll) und somit wesentlich kleiner, als der innere Durchmesser der Reservoirgefäße 44 in der Gruppenplatte 40. Folglich sind die Filtergefäße 64 so bemessen, daß sie frei in die Reservoirgefäße in der Gruppenplatte 40 passen, wobei ein beträchtlicher Spalt zwischen der äußeren Oberfläche der Wand 66 des Filtergefäßes 64 und der inneren Oberfläche der Wände 47 der Reservoirgefäße verbleibt. Bei der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform der Gruppenschale ist der innere Durchmesser der Reservoirgefäße näherungsweise 11,99 mm (0,472 Zoll).
Die Öffnungen 69 erstrecken sich zwischen jedem Paar von benachbarten Gefäßen. Ihre Breite ist in Figur 7 genau so groß wie der innere Durchmesser der Gefäße 64 dargestellt. In Figur 10 ist eine Abwandlung gezeigt, bei der die Breite der Öffnungen 69' gleich dem äußeren Durchmesser der Gefäße ist.
Eine Vielzahl verschiedener Techniken können zur Positionierung der Filterplatte 58 gemäß den Figuren 7 bis 9 auf der Gruppenplatte (Clusterplatte) angewendet werden, so daß die Filtergefäße 64 mit den Gefäßen 44 zentriert sind. Ein solches Mittel ist im Detail in Figur 9A gezeigt. An der äußeren Oberfläche der zylindrischen Wand 66 des gezeigten Gefäßes 64 ist eine Anzahl von gestuften Schultern 70 vorgesehen, die an dem Umfang des Gefäßes liegen. Der Durchmesser des durch die kleineren Stufen 72 beschriebenen Kreises ist nur geringfügig kleiner, als der innere Durchmesser der Reservoirgefäße 44, so daß die Stufen mit der inneren Oberfläche des oberen Abschnitts der Wände 46 an den Gefäßen 44 eingreifen. Der Durchmesser des durch die oberen, größeren Stufen 76 der Schulter beschriebenen Kreises übersteigt den inneren Durchmesser der zylindrischen Wände 46 der Gefäße 44, so daß das Ausmaß, mit dem sich die Filtergefäße 64 in die Gefäße 44 erstrecken, begrenzt wird. Es sei darauf hingewiesen, daß die in Figur 9A gezeigten gestuften Schultern 70 an allen oder nur einigen der Filtergefäße in der Platte 58 vorgesehen werden können, und daß die Schultern in jedem Fall zum Zentrieren der Platte und deren Filtergefäße 64 in Bezug auf die Gruppenplatte 40 und deren Gefäße 44 dienen.
Anstelle der gestuften Schultern 70, die zum Zentrieren der Gefäße und Platten zueinander dienen, können zu diesem Zweck auch andere Techniken verwendet werden. Zum Beispiel können hervorstehende Stifte (nicht gezeigt) in die Oberfläche der peripheren Randfläche 46 der Gruppenplatte gemäß Figur 2 eingeformt werden, die in entsprechende Ausnehmung (nicht gezeigt) passen, die in die untere Oberfläche der Randfläche 60 der Filterplatte 58 eingebracht sind. Vier solcher Stifte an der Randfläche 46 der Gruppenplatte, die im allgemeinen benachbart zu den Enden angeordnet sind, sowie entsprechende Ausnehmungen in der oberen Randf läche 60, können sowohl zur Sicherstellung der Ausrichtung der Filtergefäße 64 in Bezug auf die Reservoirgefäße 44, als auch zur Gewährleistung der vorgeschriebenen Ausrichtung zwischen der Filter- und der Gruppenplatte dienen.
In Figur 11 ist eine Filtergefäßplatten-Anordnung 80 mit 24 Gefäßen gezeigt, die im wesentlichen eine Hälfte der Platte gemäß Figur 7 darstellt. Die Filtergefäßplatte mit 24 Gefäßen kann andererseits in genau der gleichen Weise konstruiert werden, wie die Platte gemäß Figur 7. Entlang einer Kante 82 der Platte 80 wurde die Lippe 62 jedoch weggelassen, so daß sie in einfache Weise mit einer weiteren identischen Platte, die an die Kante 82 angelegt wird, verwendet werden kann, wenn eine Anordnung mit 48 Gefäßen benötigt wird.
Es ist auch zu berücksichtigen, daß diese Erfindung für 12 Filtergefäße, 8 Filtergefäße, 4 Filtergefäße sowie ein einziges Filtergefäß ausgeführt werden kann, und daß jede Ausführung im wesentlichen die gleichen Merkmale aufweist, wie die oben im Detail beschriebene Platte. In den Figuren 12 und 13 ist eine Filterplatte 90 mit 8 Gefäßen gezeigt. In jedem Fall sind die Gefäße der Platte mit undurchlässigen Seitenwänden versehen, die als ein integrales Teil der Filterplatte aus Kunststoff geformt sind. Die Bodenwände der Filter können aus einem Schirm, einer Membran oder anderen ähnlichen Materialien hergestellt sein, die Öffnungen mit einer bestimmten Größe aufweisen, die für die betreffende gewünschte Funktion ausgewählt wird. Die Seiten der Platte 90 sind wie bei 92 zurückgenommen, um einen Zugang zu den Gefäßen 44 der Gruppenplatte zu schaffen.
In der US-PS 5.026.649 wird eine Anzahl von typischen Anwendungen für die Filtergefäße in Kombination mit einer Gruppenplatte beschrieben. Eine typische Anwendung ist der Aufwuchs (Kultivierung) von Gewebekulturen. Die zur Ausführung dieses Vorgangs vorgesehene Anordnung ist in Figur 14 gezeigt. Die Filtergefäße können durch Einbringen von Medien in die Reservoirgefäße der Gruppenplatte sowie anschließendes Aufsetzen der Filtergefäßplatte auf die Gruppenplatte verwendet werden, wobei die unteren Teile der Filtergefäße in die Medien in den Reservoirgefäßen eingetaucht sind. Anschließend werden die Medien und die Zellen in jedes Filtergefäß eingebracht, und die Anordnung kann gemäß der Darstellung in Figur 14 mit der Abdeckung geschlossen werden. Zusätzliche Medien können direkt in die Filtergefäße eingebracht werden, und zwar durch ihre offenen Oberseiten in der Filterplatte. Auch in die Reservoirgefäße in der Gruppenplatte können Medien durch die Öffnungen 69 oder 69' in der Filtergefäßplatte zwischen den einzelnen Filtergefäßen eingebracht werden. Nachdem eine Gewebeschicht auf der Filtermembran aufgewachsen ist, kann man die Filterplatte entfernen und die Inhalte der Reservoirgefäße mit geeigneten Hilfseinrichtungen analysieren, die für eine Platte mit 96 Gefäßen vorgesehen sind.
Es soll auch darauf hingewiesen werden, daß die in den Figuren 7 bis 13 gezeigten Filterplatten mit einem gemeinsamen Reservoir 100 gemäß Figur 8 verwendet werden können, um Gewebekulturmonoschichten mehrfach aufwachsen zu lassen, bevor die Gruppenplatten zu Zwecken der Analyse verwendet werden. Hierzu kann das in Figur 8 gezeigte gemeinsame Reservoir 100 mit einem bestimmten Medium gefüllt und anschließend die Filterplatte 58 (oder eine andere Platte) darauf gelegt werden, wobei der Rand 62 der Randfläche 60 auf der oberen Kante 92 des Reservoirs ruht. Der Rand 62 dient dabei zum Zentrieren der Filterplatte auf dem Reservoir 100 und erleichtert auch das Abheben der Platte von dem Reservoir.
Zur Standardisierung ist es wünschenswert, das die Durchmesser der Membranfilter, die die Bodenwand jedes Filtergefäßes bilden, genauso groß sind, wie die Durchmesser der Gefäße in dem Format mit 96 Gefäßen. Der Oberflächenbereich der Membran sollte ausreichend groß sein, um Gewebeproben zu erhalten, die bequem gehandhabt werden können. Es ist auch wünschenswert, daß das Fassungsvermögen der Reservoirgefäße minus dem durch die Filtergefäße eingenommenen Volumen im allgemeinen gleich dem inneren Fassungsvermögen der Filtergefäße ist, so daß gleiche Mengen von Medien in beide eingebracht werden können. Die großen Abmessungen der Gruppenschalengefäße gemäß dieser Erfindung ermöglichen, daß diese Gleichheit erreicht wird.
Aus der obigen Beschreibung wird deutlich, daß durch die Erfindung die Möglichkeit geschaffen wird, mehrfache Proben auf einer Filterplatte mit einer großen Anzahl von einzelnen Gefäßen aufwachsen zu lassen oder manipulieren zu können. Die Gefäße können entweder permanent aneinander befestigt oder in der Weise verbunden sein, daß sie voneinander getrennt werden können. In der US-PS 5.084.246 ist ein brechbarer Streifen mit Gefäßen erläutert. Bei der Mehrgefäß-Filterplatte wird verhindert, daß zwischen dem Filtergefäß und den Seitenwänden der Gruppengefäße eine kapillare Wirkung entsteht, wobei das System mit Hilfseinrichtungen für 96 Gefäße verwendet werden kann. Die Membrandurchmesser der einzelnen Gefäße sind vorzugsweise genauso groß, wie die Durchmesser der Bodenwände in einer Standardplatte mit 96 Gefäßen. Dadurch kann die Membran sehr einfach gehandhabt werden. Die Gruppenplatte kann mit Hilfseinrichtungen für 8, 12 oder 96 Gefäße, die gegenwärtig erhältlich sind, beschickt und aspiriert werden. Das System ermöglicht die Verwendung von ELISA-Testlesern für 96 Gefäße in Kombination mit Mehrgefäß-Filterplatten für Anwendungen, wie zum Beispiel chemotaktische Studien, Untersuchungen der Vermehrung und Ausbreitung, Analysen von Zellaufnahmen und diagnostische Untersuchungen, bei denen Membranen zum Trennen, Sortieren, für Affinitätsbindungen usw. verwendet werden. Die Gruppenplatte mit 48 Gefäßen kann in einer Leseeinrichtung für 96 Gefäße mit Gefäßen mit großem Volumen gelesen werden, um Untersuchungen durchzuführen, die ein größeres Volumen erfordern, als es mit der bekannten Platte mit 96 Gefäßen gehandhabt werden kann. Das in den Filterplatten verwendete Filtermaterial kann stark variieren und Werte zwischen 0,01 und 25 Micron sowie zwischen 100 und 10 Millionen Daltons aufweisen. Grundsätzlich kann jedes dünne poröse oder nicht poröse Schichtmaterial, das mit dem Kunststoffboden der Filtergefäße verbunden werden kann, verwendet werden.

Claims

1. Mehrgefäß-Gruppensystem zur Verwendung mit einer Hilfseinrichtungen, die genaue Volumina einer Flüssigkeit zuführt oder entnimmt und/oder das durch jedes der Gefäße in einer Standard- Formatplatte mit 96 Gefäßen hindurchtretende oder von diesen ausgehende Licht mißt, mit:

einer Gruppenplatte (40) mit einer Matrix von Gefäßen (44), deren Anzahl kleiner ist als 96, die mindestens eine Reihe von Gefäßen (44) bilden, wobei die Mittelpunkte der Gefäße (44) einen Abstand voneinander aufweisen, der ein ganzzahliges Vielfaches des Abstandes zwischen benachbarten Gefäßen (23) in einem Standardformat mit 96 Gefäßen ist und wobei die Gefäße der Gruppenplatte (44) jeweils mit verschiedenen Gefäßen (23) in dem Standardformat ausgerichtet sind, so daß die Gruppenplatte (40) mit der Hilfseinrichtung verwendet werden kann, und die Durchmesser jedes der Gefäße (44) in der Gruppenplatte (40) größer sind, als der Abstand zwischen den Mittelpunkten von benachbarten Gefäßen (23) in der Standardplatte mit 96 Gefäßen.

2. Mehrgefäß-Gruppensystem nach Anspruch 1, das eine zweite Platte (58) mit einer Mehrzahl von Gefäßen (64) umfaßt, die jeweils eine feste Seitenwand (66) und eine Bodenwand (68) aus porösem Material aufweisen, wobei die Gefäße (64) in der zweiten Platte (58) in der Weise beabstandet und bemessen sind, daß sie in getrennte Gefäße (44) in der Gruppenplatte (40) passen.

3. Mehrgefäß-Gruppensystem nach Anspruch 2, bei dem Mittel (70) operativ mit der Gruppenplatte (40) und der zweiten Platte (58) verbunden sind, um diese zusammen so zu positionieren, daß die Gefäße (64) der zweiten Platte zu den Gefäßen (44) in der Gruppenplatte (40) ausgerichtet sind.

4. Mehrgefäß-Gruppensystem nach Anspruch 3, bei dem die operativ mit der Gruppenplatte (40) und der zweiten Platte (58) verbundenen Mittel (70) eine ausgewählte Tiefe festlegen, mit der sich die Gefäße (64) der zweiten Platte (58) in die Gefäße (44) der Gruppenplatte erstrecken können.

5. Mehrgefäß-Gruppensystem nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei dem in der zweiten Platte (58) Mittel (69) vorgesehen sind, um einen Zugang zu den Gefäßen (44) in der Gruppenplatte (40) zu schaffen, während die zweite Platte (58) so positioniert ist, daß sich ihre Gefäße (64) in die Gefäße (44) der Gruppenplatte erstrecken.

6. Mehrgefäß-Gruppensystem nach einem der Ansprüche 2 bis 5, bei dem die Gefäße (64) der zweiten Platte (58) mittels brechbarer Verbindungsmittel miteinander verbunden sind&sub1; so daß sie selektiv von anderen Gefäßen (64), mit denen Sie verbunden sind, abgebrochen werden können.

7. Mehrgefäß-Gruppensystem nach einem der Ansprüche 2 bis 6, bei dem ein Speicher (100) vorgesehen ist, der Medien enthält und so gestaltet ist, daß er gleichzeitig alle Gefäße (64) der zweiten Platte (58) aufnehmen kann.

8. Mehrgefäß-Gruppensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Abmessungen der Gesamt-Länge und -Breite der Gruppenplatte (40) gleich den entsprechenden Abmessungen einer Standardformat-Platte mit 96 Gefäßen sind.

9. Mehrgefäß-Gruppensystem nach Anspruch 8, bei dem der Abstand zwischen den Mitten von benachbarten Gefäßen (44, 64) in der gleichen Reihe doppelt so groß ist, wie der Abstand der Mitten zwischen benachbarten Gefäßen (23) in dem Format mit 96 Gefäßen.

10. Mehrgefäß-Gruppensystem nach einem der Ansprüche 2 bis 9, bei dem der Durchmesser jedes Gefäßes (64) in der zweiten Platte (58) gleich dem Durchmesser der Gefäße (23) in einer Standard-Gruppenplatte mit 96 Gefäßen ist.

11. Mehrgefäß-Gruppensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Gruppenplatte (40) 48 Gefäße (44) aufweist.

12. Mehrgefäß-Gruppensystem nach Anspruch 11, bei dem die Matrix von Gefäßen (44) umfaßt:

48 Gefäße (44), deren Mitten in zwölf parallelen Reihen mit jeweils vier Gefäßen (44) angeordnet sind, wobei die Mitten der Gefäße (44) in jeder Reihe in Bezug auf die Mitten der Gefäße (44) in den benachbarten Reihen versetzt sind.

13. Mehrgefäß-Gruppensystem nach einem der Ansprüche 2 bis 12, bei dem die Gefäße (64) in der zweiten Platte (58) die gleiche Anzahl und das gleiche Format haben, wie die Gefäße (44) in der Gruppenplatte (40).

14. Mehrgefäß-Gruppensystem nach Anspruch 13, bei dem die Gruppenpiatte (40) und die zweite Platte (58) jeweils 48 Gefäße aufweisen.

15. Mehrgefäß-Gruppensystem nach einem der Ansprüche 2 bis 12, bei dem die zweite Platte (58) halb so viele Gefäße (64) wie die Gruppenplatte (40) aufweist.

16. Mehrgefäß-Gruppensystem nach einem der Ansprüche 2 bis 12, bei dem die zweite Platte (58) 24, 12, 8, 4 oder 1 Gefäß (64) beziehungsweise Gefäße (64) aufweist.

17. Gruppenplatte (40) zur Verwendung mit Hufseinrichtungen zum Zuführen und Entnehmen von Volumina einer Flüssigkeit und/oder zum Erfassen des durch jedes der Gefäße (23) in einer Standardformat-Platte mit 96 Gefäßen hindurchtretenden oder von diesen ausgehenden Lichtes, wobei die Gruppenplatte (40) eine Matrix von Gefäßen (44) aufweist, deren Anzahl kleiner ist, als 96, die mindestens eine Reihe von Gefäßen (44) bilden, in der die Gefäße (44) mit ihren Mitten einen Abstand aufweisen, der ein ganzzahliges Vielfaches des Abstandes zwischen benachbarten Gefäßen (23) in dem Standardformat mit 96 Gefäßen ist und wobei die Gefäße (44) der Gruppenplatte jeweils mit verschiedenen Gefäßen (23) in dem Standardformat ausgerichtet sind, so daß die Gruppenplatte (40) mit der Hilfseinrichtung verwendet werden kann, und die Durchmesser jedes der Gefäße (44) in der Gruppenplatte (40) größer sind, als der Abstand der Mitten von benachbarten Gefäßen (23) in der Standardplatte mit 96 Gefäßen.