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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der
Erfindung
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Diese
Erfindung bezieht sich auf eine universelle Waschvorrichtung, und
insbesondere auf eine Waschvorrichtung zur Verwendung beim Waschen von
Näpfen,
die in Reaktionsbehältern
vorgesehen sind, sowie Näpfen
von Mikrotiterplatten, Mikroschalen und dergleichen Behältern, die
dazu ausgelegt sind, Proben oder Reagenzien zu enthalten, die für chemische,
immunologische und andere Reaktionen gebraucht werden.
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Beschreibung
des verwandten Stands der Technik
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Manche
Arbeitsvorgänge
im Labor erfordern das Testen von kleinen Proben, wie Immunoassays, welche
in einer Anordnung von Mikrowells oder Näpfen durchgeführt werden,
die Fassungsvermögen von
beispielsweise 50–300
Mikroliter oder darunter aufweisen und in Mikrotiterplatten ausgebildet
sind, die im Folgenden allgemein als Napfplatten bezeichnet werden.
Ein Beispiel für
diese Art von Arbeitsvorgang im Labor ist eine Enzymimmunosorbensassay-Reaktion
oder „ELISA"-Reaktion, die zum
Messen von Antigenen und/oder Antikörpern durchgeführt wird.
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Reaktionen
dieser Art bringen das Einbringen und Entfernen flüssiger Reagenzien
in jeden und aus jedem Napf mit sich. In verschiedenen Stufen der Reaktion
muss die in den Näpfen
verbleibende ungebundene Flüssigkeit entfernt
und das Innere der Näpfe
gereinigt werden, indem eine Waschlösung wie Wasser, eine Pufferlösung oder
eine andere Flüssigkeit
unter Verwendung einer auf Schwerkraft basierenden Tropfenzuführung oder
einer Pumpe in die Näpfe
eingebracht und die Flüssigkeit
dann unter Unterdruck abgesaugt wird.
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Die
Näpfe können in
einem Streifen- oder Reihen- oder aber auch in einem Matrixformat
angeordnet sein. Bis vor kurzem waren die allgemein verwendeten
Matrices so ausgelegt, dass sie 8 × 12 Näpfe mit 9 mm voneinander beabstandeten
Zentren hatten, die im Folgenden 96-Well-Platte bezeichnet wird. 1 stellt
eine 96-Well-Platte 1 mit Näpfen 2 dar. Mit dem
Aufkommen von Untersuchungen mit hohem Durchsatz („HTS" – High Throughput Screening)
wurden jedoch noch zwei Matrices eingeführt, die eine größere Gesamtanzahl
von Näpfen
hatten, während
die Gesamtgröße der Well-Platte dieselbe blieb: 1)
die 384-Well-Platte 3 wie in 2 gezeigt, die
so ausgelegt ist, dass sie 16 × 24
Näpfe 4 mit
4,5 mm voneinander beabstandeten Zentren hat, und 2) die
1536-Well-Platte (nicht gezeigt), die so ausgelegt ist, dass sie
32 × 48
Näpfe mit
2,25 mm voneinander beabstandeten Zentren hat. Da die Gesamtgröße dieser
neuen Napfplatten dieselbe ist wie die der 96-Well-Platte 1,
ist die Größe der Näpfe in den
neuen Platten zwangsläufig
kleiner als diejenige der 96-Well-Platten, während die Tiefe der Näpfe gleich bleibt.
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Eine
herkömmliche
Waschvorrichtung, die zum Entfernen des ungebundenen Inhalts von
Näpfen
einer Well-Platte verwendet wird, umfasst Abgaberohre zur Abgabe
einer Waschlösung
in die Näpfe der
Well-Platte (z.B. durch eine Pumpe oder Tropfenzuführung),
und Saugrohre zum Absaugen der Lösung
aus den Näpfen
der Well-Platte (z.B. durch Unterdruck oder eine Absaugvorrichtung).
Um die Well-Platten schnell zu reinigen, wird der Waschvorgang gleichzeitig
an so vielen Näpfen
der Well-Platte wie möglich
vorgenommen. Ein handelsübliches
Beispiel für
eine solche Waschvorrichtung ist die SLT-LABINSTRUMENTS 96PW.
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Waschvorrichtungen
zum Reinigen der 96-Well-Platte sind hinlänglich bekannt. Die herkömmlichen
Mehrfachnapfwaschvorrichtungen dieser Art sind so aufgebaut, dass
die Abgabe- und Saugrohre am selben Verteilerkörper angeschlossen sind. Beim
Durchführen
eines Waschvorgangs tritt die Waschlösung in den Abgabeabschnitt
des Verteilers ein und wird zu den Abgaberohren geleitet. Demnach
besteht der Zweck des Abgabeabschnitts des Verteilers darin, die
ankommende Waschlösung
auf die jeweiligen Abgaberohre gleichmäßig zu verteilen. Der Inhalt
der Näpfe
wird dann von den jeweiligen Saugrohren in den Absaugabschnitt des
Verteilers abgesaugt. Entsprechend besteht der Zweck des Absaugabschnitts
des Verteilers darin, die Waschlösung
aus allen Absaugrohren in eine gemeinsame Abfallleitung zu leiten.
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Herkömmliche
Waschvorrichtungen fallen unter eine von zwei Auslegungen, welche
die Anordnung der Abgabe- und Saugrohre festlegen:
- 1. die Rohr-im-Rohr-Auslegung wie sie im US-Patent 4,635,665
offenbart und darüber
hinaus in 3 dargestellt ist, bei der das
Abgaberohr 7 innerhalb des Saugrohrs 6 so angeordnet
ist, dass die Spitzen beider Rohre an ihren jeweiligen offenen Enden
in etwa in derselben horizontalen Ebene angeordnet sind; und
- 2. die wie in 5 gezeigte Rohr-neben-Rohr-Auslegung,
bei der das Abgaberohr 11 neben dem Saugrohr 10 angeordnet
ist, so dass beide Rohre in einen einzelnen Napf 2 passen, und
bei der das Abgaberohr 11 um einen Abstand 6 etwas
kürzer
ist als das Saugrohr 10 (z.B. um 1–3 mm).
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Die
US-Patente Nr. 3,849,830; 4,015,942; 4,559,664; 4,685,480; 5,078,164;
5,105,842; 5,186,760; 5,264,042 und 5,636,647 sind zusätzliche Beispiele
für Waschvorrichtungen
und werden hier durch Bezug mit aufgenommen.
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Die
GB 2,225,223 offenbart eine automatisierte Waschausrüstung zum
Auswaschen mehrerer Mikronäpfe
in einer Mikronapfplatte. Die Mikronäpfe werden mit Waschflüssigkeit
gefüllt,
welche dann aus den Mikronäpfen
durch Saugschläuche
abgezogen wird, die in den Mikronäpfen horizontal und vertikal bewegt
werden können,
um ein wirksameres Absaugen zu erzielen.
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Die
vorstehenden beiden herkömmlichen Waschvorrichtungen
wurden zur Verwendung bei den 96-Well-Platten geschaffen, die Näpfe mit
einem Durchmesser von 6 mm aufweisen. Die Rohr-im-Rohr-Auslegung
weist einen Rohraußendurchmesser
von ca. 3,5 mm auf, und die Rohr-neben-Rohr-Auslegung weist ca. 2,5 mm zwischen
den Rohrzentren auf, wobei jedes Rohr einen Durchmesser von ca.
1 mm hat. Somit ist die Gesamtabmessung des Paars von Rohren, die
während
eines Entleerungsprozesses in den Napf eintreten, kleiner als der
Napfdurchmesser einer 96-Well-Platte. Der Durchmesser der Näpfe in der
neuen 384-Well-Platte beträgt
jedoch ca. 2,5 mm am Boden des Napfs, und der Durchmesser der Näpfe in der
1536-Well-Platte ist
sogar noch kleiner. Deshalb kann aufgrund der kleineren Näpfe keine
der herkömmlichen
Auslegungen für
Waschvorrichtungen dazu verwendet werden, die kleineren Näpfe der
384- und 1536-Well-Platten zu entleeren.
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Als
Nächstes
werden unterschiedliche Waschvorgänge mit Bezug auf die beiden
vorstehenden herkömmlichen
Auslegungen für
Waschvorrichtungen beschrieben.
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Ein Überlaufwaschvorgang
findet statt, wenn das Volumen der in jeden Napf abgegebenen Waschlösung das
Fassungsvermögen
des Napfs übersteigt und
die überschüssige Waschlösung durch
das Saugrohr aus dem Napf abgesaugt wird. Überlaufwaschen ist notwendig,
wenn im Verlauf mancher Reaktionen ein starkes Waschen der Näpfe zum
erfolgreichen Entfernen ungebundener Stoffe erforderlich ist.
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Die
beiden herkömmlichen
Auslegungen für Waschvorrichtungen
lassen ein Überlaufwaschen der
großen
Standardnäpfe
der 96-Well-Platten zu. Aber bei der in 4 gezeigten
Rohr-im-Rohr-Auslegung ist die Überlaufwaschfähigkeit
aufgrund der Möglichkeit
eingeschränkt,
die Waschlösung
direkt aus dem Abgaberohr absaugen zu können, bevor sie in den Napf
eintritt. Dies ist insbesondere dann ein Problem, wenn das Abgaberohr
die Waschlösung
mit einer niedrigen Flüssigkeitsabgaberate
abgibt.
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Im
Falle der wie in 5 gezeigten Rohr-neben-Rohr-Auslegung
ist die Überlaufwaschfähigkeit aufgrund
des größeren Abstands
zwischen den Spitzen des Abgaberohrs 11 und Saugrohrs 10 besser, was
die Möglichkeit
einschränkt,
die Waschlösung 8 abzusaugen,
bevor sie in den Napf 2 abgegeben wird.
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Andererseits
ist die Rohr-im-Rohr-Auslegung dazu in der Lage, einen Absaugwaschvorgang durchzuführen, der
in Fachkreisen als „bottom sweep", zu deutsch in etwa „Bodenreinigungsvorgang", bezeichnet wird,
wobei das Saugrohr 6 zum effizienten Absaugen nacheinander
in mehreren Bereichen der großen
96-Well-Platte nahe den Seitenwänden
positioniert wird.
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Dennoch
ist, wie in 6 gezeigt, die Fähigkeit
der Rohr-neben-Rohr-Auslegung
eingeschränkt, ein
wirksames Entleeren oder einen „bottom sweep", also „Bodenreinigungsvorgang" durchzuführen, weil das
Abgaberohr 11 dem Saugrohr 10 dabei Grenzen setzt,
wie nahe es an der Innenwand des Napfs 2 positioniert werden
kann.
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Es
wurden Versuche unternommen, die Einschränkung bei der Entleerung durch „bottom
sweep" der Rohr-neben-Rohr-Auslegung
aufzulösen.
Wie beispielsweise in 7 gezeigt ist, wurde das Abgaberohr 15 um
einen Abstand, der etwas größer war als
die Tiefe des Napfs 2, kürzer ausgelegt als das Saugrohr 14.
Dies führte
jedoch, wie in 8 gezeigt ist, zu einem beträchtlichen
Verspritzen der Flüssigkeit,
die aus der erhöhten
Höhenposition
bezüglich des
Napfs 2 abgegeben wurde, und zur möglichen Verschmutzung angrenzender
Näpfe.
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Somit
weisen die vorstehenden herkömmlichen
Waschvorrichtungen Einschränkungen
beim Waschen herkömmlicher
96-Well-Platten auf.
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Darüber hinaus
brachte das jüngste
Aufkommen der neuen Napfplatten, die durch größere Matrices (d.h. die 384-
und 1536-Well-Platten) mit engeren, näher beieinander angeordneten
Näpfen
gebildet sind, eine weitere Einschränkung der vorstehenden herkömmlichen
Waschvorrichtungen ans Tageslicht. Und zwar sind, wie vorstehend
erwähnt,
die Rohr-im-Rohr- und Rohr-neben-Rohr-Auslegungen dazu eingerichtet,
Näpfe mit
relativ großen
Durchmessern zu waschen, die bei den jüngeren Napfplatten mit den
größeren Matrices
nicht verfügbar
sind. Obwohl das in 7 gezeigte verkürzte Abgaberohr 15 den
Einsatz einer herkömmlichen
Waschvorrichtung zulassen würde,
um aus den kleineren Näpfen der
neuen Napfplatten abzusaugen, macht das sich ergebende Verspritzen
seinen Einsatz unpraktisch, weil der Inhalt eines Napfs in angrenzende
Näpfe überschwappen
und sie verschmutzen könnte.
Deshalb können
die herkömmlichen
Waschvorrichtungen bei den neueren Napfplatten nicht verwendet werden.
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Wie
in 9 gezeigt ist, besteht eine vorgeschlagene Lösung, die
auf den Markt kam, um Napfplatten mit den neuen kleineren Napfgeometrien
zu waschen, darin, einen separaten Abgabeverteiler 19 mit
Abgaberohren 20 und einen Saugverteiler 17 mit Saugrohren 18 bereitzustellen,
die an zwei separaten Stellen nebeneinander angeordnet sind. Nach
dieser Konstruktion wird die Napfplatte 3 zuerst vor den
Abgabeverteiler 19 gehalten, damit die Waschlösung abgegeben
wird, und dann zum Saugverteiler 17 bewegt, damit der in
den Näpfen 4 befindliche
ungebundene Inhalt abgesaugt wird. Ein handelsübliches Beispiel für solch
eine Waschvorrichtung ist das Modell SCATRON EMBLA 384.
Während
sich die kleinen Saugrohre 18 dieser geteilten Verteilerkonstruktion
in die kleineren neuen Näpfe 4 einpassen
können,
kann die Konstruktion nicht dazu verwendet werden, ein Überlaufwaschen
der Näpfe
durchzuführen.
Darüber hinaus
ist die zusätzliche
Zeit, die nötig
ist, um die Napfplatte (oder die Verteiler) zwischen der Abgabe- und
Saugposition zu bewegen, lang, wodurch die Effizienz des Waschvorgangs
gesenkt wird. Überdies sind
die Gesamtabmessungen einer Vorrichtung mit dieser Konstruktion
zwangsläufig
groß.
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Dementsprechend
haben die herkömmlichen
Vorrichtungen insofern einen oder mehrere Nachteil/e, als sie nicht
gleichzeitig innerhalb derselben Vorrichtung bereitzustellen vermögen:
- 1. die Fähigkeit,
Näpfe mittels
eines Überlaufwaschvorgangs
zu waschen, um sie kräftig
zu reinigen,
- 2. die Fähigkeit,
ein Absaugrohr an beliebige oder mehrere Stellen innerhalb jedes
Napfs zu bringen, um den Inhalt der Näpfe wirksam zu entleeren, und
- 3. die Fähigkeit,
Näpfe mit
einem relativ kleinen Durchmesser, wie diejenigen, die bei den neueren Napfplatten
zu finden sind, so zu waschen, dass nur ein einziges kleines Saugrohr
in den Napf eingebracht werden kann.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Es
ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, eine Waschvorrichtung bereitzustellen,
welche in der Lage ist, die zuvor erwähnten Nachteile der Waschvorrichtungen
aus dem Stand der Technik aus der Welt zu schaffen.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Waschvorrichtung
bereitzustellen, die Näpfe
mit Überlauf
zu waschen vermag, um einen kräftigen
Waschvorgang durchzuführen.
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Noch
eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Waschvorrichtung
bereitzustellen, die Saugrohre an beliebige oder mehrere Stellen
innerhalb der Näpfe
zu bringen vermag, um den Inhalt der Näpfe wirksam zu entleeren.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Waschvorrichtung
bereitzustellen, die Näpfe
mit Durchmessern zu waschen vermag, die groß genug sind, dass nur ein
einziges Saugrohr mit kleinem Durchmesser in die Näpfe wie
im Falle einer 384-Well-Platte und einer 1536-Well-Platte eingebracht
werden kann.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Waschvorrichtung
bereitzustellen, die standardmäßige 96-Well-Platten
sowie 384- und 1536-Well-Platten effizient zu waschen vermag.
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Noch
eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Waschvorrichtung
mit Abgabe- und Saugrohren bereitzustellen, die über einer Napfplatte angeordnet
sind und bezüglich
der Napfplatte unabhängig
angehoben oder abgesenkt werden können.
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Noch
eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Waschvorrichtung
bereitzustellen, die einen separaten Abgabeverteiler mit Abgaberohren
und einen separaten Saugverteiler mit Saugrohren aufweist, wobei
die Saugrohre durch Öffnungen im
Abgabeverteiler hindurchgehen, wenn sie zur Napfplatte hin abgesenkt
werden.
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Noch
eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Waschvorrichtung
bereitzustellen, die einen separaten Abgabeverteiler mit Abgaberohren
und einen separaten Saugverteiler mit Saugrohren aufweist, wobei
die Abgaberohre durch Öffnungen
im Saugverteiler hindurchgehen, wenn sie zur Napfplatte hin abgesenkt
werden.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Waschvorrichtung
bereitzustellen, bei der die Abgaberohre in einem Winkel bezüglich den Saugrohren
angeordnet werden können.
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Noch
eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Waschvorrichtung
mit einer Vorrückeinrichtung
bereitzustellen, um die Abgaberohre und die Saugrohre bezüglich der
Napfplatte vorrücken
zu lassen.
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Noch
eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Waschvorrichtung
bereitzustellen, die eine Primerwanne umfasst, in welche die Abgaberohre
und die Saugrohre abgesenkt werden können.
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Diese
und weitere Aufgabe werden durch die Erfindung erfüllt, welche
eine Waschvorrichtung bereitstellt, die folgendes umfasst: eine
Napfplattenhalterung zum Haltern einer abnehmbaren Napfplatte während eines
Waschvorgangs, eine Vielzahl von Abgaberohren zur Abgabe einer Waschlösung in
die Näpfe,
einen Abgaberohrhalterungsaufbau zum Haltern der Abgaberohre, eine
Vielzahl von Saugrohren zum Absaugen der Waschlösung aus den Näpfen, einen
Saugrohrhalterungsaufbau zum Haltern der Saugrohre, und eine Führungseinrichtung,
die so eingerichtet ist, dass sie während des Waschvorgangs gleichzeitig
den Abgaberohrhalterungsaufbau und den Saugrohrhalterungsaufbau über der
Napfplattenhalterung so positioniert, dass der Abgaberohrhalterungsaufbau
oder der Saugrohrhalterungsaufbau, der einen oberen Rohrhalterungsaufbau
bildet, über dem
anderen Abgaberohrhalterungsaufbau oder Saugrohrhalterungsaufbau
positioniert ist, wobei der andere einen unteren Rohrhalterungsaufbau
bildet.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Diese
und weitere Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden mit Bezug
auf die folgende ausführliche
Beschreibung der speziellen Ausführungsformen
verständlicher,
wenn sie in Kombination mit den Zeichnungen betrachtet werden, die
einen Teil der Beschreibung bilden:
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1 ist
eine perspektivische Ansicht einer bekannten 96-Well-Platte.
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2 ist
eine perspektivische Ansicht einer bekannten 384-Well-Platte.
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3 ist
eine Querschnittsansicht von Abgabe- und Saugrohren, die einen Überlaufwaschvorgang
unter Verwendung der herkömmlichen Rohr-im-Rohr-Auslegung darstellt.
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4 ist
eine Querschnittsansicht von Abgabe- und Saugrohren, die ein Problem
darstellt, das sich auf den Betrieb der herkömmlichen Rohr-im-Rohr-Auslegung bezieht.
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5 ist
eine Querschnittsansicht von Abgabe- und Saugrohren, die einen Überlaufwaschvorgang
unter Verwendung der herkömmlichen
Rohrneben-Rohr-Verteilerauslegung darstellt.
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6 ist
eine Querschnittsansicht von Abgabe- und Saugrohren, die ein Problem
darstellt, das sich auf den Betrieb der herkömmlichen Rohr-neben-Rohr-Auslegung bezieht.
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7 ist
eine Querschnittsansicht von Abgabe- und Saugrohren, die einen Bodenreinigungsvorgang
oder „bottom
sweep" im Falle
einer herkömmlichen
Waschvorrichtung mit einem verkürzten
Abgaberohr darstellt.
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8 ist
eine Querschnittsansicht von Abgabe- und Saugrohren, die ein Problem
darstellt, das sich auf den Waschvorgang unter Verwendung einer herkömmlichen
Waschvorrichtung mit einem verkürzten
Abgaberohr bezieht.
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9 ist
eine Querschnittsansicht einer herkömmlichen Doppelverteileranordnung
zum Waschen von Näpfen
mit kleinem Durchmesser.
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Die 10A bis 10H sind
Seiten- und perspektivische Ansichten einer vorgeschlagenen geteilten
Verteileranordnung, die verschiedene Strukturen zum Haltern und
Verfahren der Verteiler und der Halterungsplatte zeigen.
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11 ist
eine Querschnittsansicht von Abgabe- und Saugrohren, die eine Abgabe
bei einem Überlaufwaschvorgang
unter Verwendung eines geneigten Abgaberohrs nach einer Ausführungsform der
Erfindung darstellt.
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12A ist eine Querschnittsansicht von Abgabe- und
Saugrohren, die ein Absaugen bei einem Überlaufwaschvorgang unter Verwendung
eines geneigten Abgaberohrs nach einer Ausführungsform der Erfindung darstellt.
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12B ist eine Querschnittsansicht von Abgabe- und
Saugrohren, wobei das Abgaberohr drehbeweglich an den Verteiler
angeschlossen ist.
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12C ist eine Querschnittsansicht von Abgabe- und
Saugrohren, die ein enges distales Ende eines Rohrs darstellt.
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12D ist eine Querschnittsansicht von Abgabe- und
Saugrohren, die ein weites distales Ende eines Rohrs darstellt.
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13 ist
eine Querschnittsansicht von Abgabe- und Saugrohren, die eine Abgabe
mit einem Überlaufwaschvorgang
unter Verwendung gerader Rohre nach einer Ausführungsform der Erfindung darstellt.
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14 ist
eine Querschnittsansicht von Abgabe- und Saugrohren, die einen Bodenwaschvorgang
mit geraden Rohren nach einer Ausführungsform der Erfindung darstellt.
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15 ist eine Querschnittsansicht von Abgabe-
und Saugrohren, die einen Bodenreinigungsvorgang oder „bottom
sweep" von größeren Näpfen nach
einer Ausführungsform
der Erfindung darstellt.
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16 ist
eine Draufsicht eines Napfplattenumrisses, die das Verhältnis zwischen
Napfplatten mit einer 8 × 12-Matrix
und einer 16 × 24-Matrix
darstellt, welche es ermöglicht,
16 × 24-Well-Platten
unter Verwendung einer Auslegung von 8 × 12 Rohren zu waschen.
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17 ist
eine Schemaansicht einer Waschvorrichtung einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung.
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Die 18–20 sind
Ablaufdiagramme, die einen Betriebsablauf der Waschvorrichtung zeigen.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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10A zeigt eine Waschvorrichtung 100 mit
einem oberen Verteiler 101 (z.B. einen Saugverteiler),
der einen daran angeschlossenen Satz Rohre 102 aufweist,
und einem unten liegenden oder unteren Verteiler 103 (z.B.
einen Abgabeverteiler), der einen daran angeschlossenen Satz Rohre 104 aufweist.
Wie in 10A gezeigt ist, sind der obere
und untere Verteiler zwei physikalisch unterschiedliche Teile, die übereinander
angeordnet sind. Der untere Verteiler 103 ist so aufgebaut,
dass die Rohre 102 aus dem oberen Verteiler durch den unteren
Verteiler laufen und in die jeweiligen Näpfe der Napfplatte 108 eintreten
können,
die unter beiden Verteilern gehaltert ist. Eine Art, um dies zu
bewerkstelligen, ist, Löcher
oder Durchgänge 110 (siehe 11)
in den unteren Verteiler 103 nahe an jedem Rohr im unteren Verteiler
zu bohren, die der Anordnung der Rohre im oberen Verteiler 102 entsprechen.
Dementsprechend können
die Rohre im oberen Verteiler 102 durch die Löcher 110 laufen,
um die Näpfe
der Napfplatte 108 zu erreichen. Alternativ kann der untere
Verteiler 103 Öffnungen
oder Schlitze aufweisen, die die Rohre aus dem oberen Verteiler
die Näpfe
erreichen lassen.
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Der
obere Verteiler 101 ist von einer vertikalen linearen Führung 105 gehaltert,
die von einer ersten Antriebseinheit 126 zum Führen des
oberen Verteilers entlang des Pfads der linearen Führung 105 angetrieben
wird. Ähnlich
ist der untere Verteiler 103 von einer vertikalen linearen
Führung 106 gehaltert, welche
von einer zweiten Antriebseinheit 127 zum Führen des
unteren Verteilers entlang des Pfads der linearen Führung 106 angetrieben
wird. Dementsprechend können
der obere und der untere Verteiler unabhängig voneinander angehoben
oder abgesenkt werden. Die 10B–10E liefern Beispiele verschiedener anderer Aufbauformen,
die dazu verwendet werden können,
die Verteiler zu haltern und ihre unabhängige Bewegung zuzulassen.
Wie in den 10B–10D gezeigt
ist, bewegt sich der untere Verteiler entlang einer Führung 133,
die am oberen Verteiler befestigt ist. In diesem Fall begrenzt ein
Anschlag 132 die Abwärtsbewegung
des unteren Verteilers. 10E stellt
einen Halterungsaufbau mit einem oberen Halterungsbügel 135 zum
Haltern des oberen Verteilers 101 und einem unteren Halterungsbügel 136 zum
Haltern des unteren Verteilers 103 dar, und welcher Stangen 137 verwendet,
um die Verteiler mit den Halterungsaufbauten zu verbinden, sowie
Rohrleitungen 138, um Flüssigkeitsleitungen zu und aus
den Verteilern bereitzustellen.
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Der
wie in 10F gezeigte Napfplattenhalterungsmechanismus
oder -träger 111 haltert
die Napfplatte 108 und kann die Napfplatte in der horizontalen
Ebene vorrücken
lassen, um Waschvorgänge
bei verschiedenen Napfplattenkonstruktionen durchzuführen, wie
später
noch beschrieben wird. Alternativ können die Abgabe- und Saugverteiler,
wie in 10G gezeigt, jeweilige Führungen
und Antriebseinrichtungen 128 umfassen, um die Verteiler
in der horizontalen Ebene vorrücken
zu lassen. Es ist jedoch klar, dass ein wichtiges Merkmal der Erfindung darin
besteht, über
eine relative Bewegung zwischen dem oberen Verteiler, dem unteren
Verteiler und dem Träger
sowohl in der vertikalen als auch horizontalen Richtung zu verfügen; und
dass verschiedenartige Kombinationen verwendet werden können, die
festlegen, welche Bauteile bewegt und welche Bauteile ortsfest belassen
werden, um die gewünschte
relative Bewegung zu erzielen. Beispielsweise stellt 10H den Fall dar, bei dem die Trägerhalterung
so betrieben werden kann, dass sie sowohl in die horizontale als
auch vertikale Richtung verfahren werden kann. Dementsprechend kann
es sein, dass nur einer der beiden Verteiler, der obere oder der
untere, in der vertikalen Richtung verfahrbar sein muss, um die
erforderliche relative Bewegung zu erzielen.
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Schließlich ist
noch, wie in den 10C und 10F gezeigt,
eine Primerwanne oder -platte unter der Napfplattenhalterung vorgesehen
und enthält eine
Lösung,
in welche die Abgabe- und Saugrohre abgesenkt werden können, um
die Rohre mit Primer zu versehen und den Aufbau von Salzkristallen
zu verhindern, wie später
noch beschrieben wird.
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In
einer wie in den 11 – 12A gezeigten
Ausführungsform
kann, damit das Abgaberohr eine Waschlösung in einen kleineren Napf 4 abgeben kann,
der zu den neueren Napfplatten gehört, während das Saugrohr 102 Flüssigkeit
wie im Falle eines Überlaufwaschvorgangs
aus demselben Napf absaugt, ein Abgaberohr 109 verwendet
werden, welches aus der Vertikalen geneigt ist, so dass die Waschlösung mit
einem Winkel ausgeschleudert wird und in den Napf eintritt, während das
Saugrohr 102 so positioniert ist, dass es die überschüssige Waschlösung absaugt.
Das geneigte Abgaberohr 109 führt auch zu einer gewünschten
Wirbelbewegung der Waschlösung,
die in den Napf eintritt, und stellt somit, falls erforderlich,
ein kräftigeres
Auswaschen sicher. Das geneigte Abgaberohr kann entweder mit einem feststehenden
Winkel am Verteiler befestigt sein, oder kann wie in 12B gezeigt, drehbeweglich mit dem Verteiler verbunden
sein.
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Die
Napfplatte 108 bezüglich
der Verteiler in der Horizontalen bewegen oder vorrücken lassen
zu können,
ermöglicht
es, dass die Saugrohre nahe am Rand positioniert werden können und
die Waschlösung
aus den Abgaberohren in den Napf eintreten kann. Wie in 12A gezeigt ist, kann das Saugrohr 102 während des
Absaugzyklus in dem kleinen Napf 4 zentriert werden und
in den Napf eintreten und ihn entleeren, ohne die Wände zu berühren. Darüber hinaus
kann das Saugrohr 129 wie in 12C gezeigt, so
verengt sein, dass es an seinem unteren Ende über eine Länge, die etwas länger ist
als die Tiefe des Napfs, einen reduzierten Durchmesser hat. Dies stellt
sicher, dass das Saugrohr in den kleinstmöglichen Napf passt. Auf ähnliche
Weise kann das Abgaberohr 130 so verengt sein, dass es
an seinem unteren Ende über
ein Länge,
die etwas länger
ist als die Tiefe des Napfs, einen reduzierten Durchmesser hat, um
seinen Eintritt in die kleineren Näpfe zuzulassen. Alternativ
kann das Saugrohr 131, wie in 12D gezeigt,
so hergestellt sein, dass es einen vergrößerten Durchmesser an seinem
distalen Ende aufweist, so dass die Waschlotion vorsichtig in die
Rohre gesaugt werden kann.
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Wie
vorstehend beschrieben, sind die Saug- und Abgabeverteiler in Bezug
aufeinander in der vertikalen Richtung unabhängig beweglich. Somit können sowohl
die Saugrohre 102 als auch die Abgaberohre 104,
wie in 13 gezeigt, am Rand des Napfs positioniert
werden, um einen Überlaufwaschvorgang
durchzuführen.
Alternativ können
sowohl die Saugrohre 102 als auch die Abgaberohre 104,
wie in 14 gezeigt, in einen Napf 2 mit
einem größeren Durchmesser,
wie etwa den Napf einer 96-Well-Platte abgesenkt werden, um einen
Bodenreinigungsvorgang effizient durchzuführen.
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In
einer anderen Ausführungsform
kann die Bewegung eines Verteilers von derjenigen des anderen Verteilers
abhängig
gemacht werden. Beispielsweise kann, wie in 17 gezeigt,
der Abgabeverteiler 103 so von der Bewegung des Saugverteilers 101 abhängig gemacht
werden, dass der Abgabeverteiler automatisch durch einen mechanischen
Anschlag 118 während
seiner Abwärtsbewegung
angehalten wird und nur die Saugrohre 102 in die Näpfe eintreten.
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Die
relative Horizontalbewegung der Verteiler und der Napfplatte, die
nötig ist,
um Platten verschiedener Napfplattenkonstruktionen unter Verwendung
desselben Satzes von Verteilern zu waschen, kann auch dazu verwendet
werden, um vorteilhafter Weise die Saugrohre im Napf zu positionieren.
Beispielsweise können,
wie in 15 gezeigt, die Näpfe entleert
werden, indem die Saugrohre 102 nach und nach an mehrere
Positionen innerhalb der jeweiligen Näpfe 2 bewegt werden,
oder es können
komplexe relative Bewegungen durchgeführt werden, wie eine umlaufende
Reinigung des Bodens des Napfs, um einen Bodenreinigungsvorgang
oder „bottom
sweep" durchzuführen.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung können,
wie in 16 gezeigt, die Saug- und Abgaberohre
in einer horizontalen Ebene angeordnet sein, die einer 8 × 12-Well-Matrix
mit Näpfen 2 entspricht,
die ca. 9 mm zwischen den Zentren beabstandet sind (d.h., der Matrix
einer herkömmlichen 96-Well-Platte).
Diese Anordnung der Rohre kann auch dazu verwendet werden, 384-Well-Platten
zu waschen, die eine 16 × 24-Matrix
mit Näpfen 4 haben,
die ca. 4,5 mm zwischen den Zentren beabstandet sind, indem die
Napfplatte bezüglich
des Verteilers in der horizontalen Ebene 4 Mal in einem X-Y-Raster
vorgerückt
wird, um alle Näpfe
zu waschen. Entsprechend kann die Anordnung auch zum Waschen von
1536-Well-Platten verwendet werden, die eine 32 × 48-Matrix mit Näpfen aufweisen,
die ca. 2,25 mm zwischen den Zentren beabstandet sind, indem die
Napfplatte bezüglich
des Verteilers in der horizontalen Ebene 8 Mal in einem X-Y-Raster
vorgerückt
wird, um alle Näpfe
zu waschen.
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Falls
eine höhere
Geschwindigkeit zum Waschen einer Napfplatte gewünscht wird, kann alternativ
eine andere Rohrmatrix mit Abgabe- und Saugrohren aufgebaut werden,
die ca. 4,5 mm zwischen den Zentren in einer Richtung einer Spalte
von Näpfen und
9,0 mm zwischen den Zentren in einer Richtung einer Reihe von Näpfen beabstandet
sind, so dass ein Rohr jedes Verteilers jeweils in einen Napf in
einer Spalte der 384-Well-Platte passt, und zwei Rohre jedes Verteilers
gleichzeitig jeweils in einen Napf der 96-Well-Platte passen. Dementsprechend ist nur
ein Vorrückvorgang
erforderlich, um alle 384 Näpfe
einer 384-Well-Platte zu waschen. Natürlich können auch andere Rohrmatrixauslegungen
verwendet werden, wobei die einzige Einschränkung in den Kosten und der
praktischen Umsetzung besteht, die Anzahl von Rohren pro Verteiler
zu erhöhen.
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Die
vorstehende Ausführungsform,
die sich darauf richtet, die Verteiler in der vertikalen und horizontalen
Richtung bezüglich
einer Napfplatte zu verfahren, kann auch mit einer Primerwanne 107 eingesetzt
werden, die unter der Napfplattenhalterung 111 angeordnet
ist, wie in den 10 und 17 gezeigt ist.
Wenn die Napfplattenhalterung, wie in 10F gezeigt,
nicht im Wege ist (d.h. wenn kein Waschvorgang vonstatten geht),
können
die Abgabe- und Saugverteiler
automatisch so abgesenkt werden, dass sich die Endabschnitte der
Abgabe- und Saugrohre in der Wanne befinden, um mit Primer versehen zu
werden. Dies macht es für
den Benutzer unnötig, eine
separate Primerplatte an der Stelle der Napfplatte in der Waschvorrichtung
unterbringen zu müssen. Die
Primerwanne nach der vorliegenden Erfindung kann auch dazu verwendet
werden, die Waschvorrichtung erneut automatisch und periodisch mit
Primer versehen zu lassen, um zu verhindern, dass die Rohre austrocknen
und sich Salzkristalle in den Rohren bilden.
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Es
wäre festzuhalten,
dass die vorstehend beschriebene vertikale Bewegung der Verteiler
nicht auf die Bewegung entlang eines Pfads senkrecht zur horizontalen
Ebene der Napfplatte oder Napfplattenhalterung beschränkt ist.
Einige Napfplatten werden durch Spritzgießen hergestellt, wobei die
Innenwände
der Näpfe
um den Formenfreiwinkel aus der Vertikalen geneigt sind. Es kann
deshalb vorteilhaft sein, die Rohre entlang eben dieses oder eines
entsprechenden Winkels in den Napf abzusenken. Diese Bewegung entlang
eines etwas aus der Vertikalen abgelenkten Pfads ist zulässig und
kann durch irgendein bekanntes Verfahren erzielt werden, da das
Umsetzungsverfahren für
die vorliegende Erfindung nicht von Belang ist.
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17 liefert
eine schematische Darstellung einer vollständigen Waschvorrichtung, die
auf der Grundlage der geteilten oberen/unteren Abgabe- und Saugrohre
aufgebaut ist. Die 18 bis 20 liefern
ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel für einen Steuervorgang für die Waschvorrichtung
darstellt.
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Die
Napfplatte 108 ist auf dem Napfplattenhalterungsmechanismus
oder -träger 111 positioniert,
der wiederum durch das an die Steuereinheit 113 angeschlossene
Halterungsmechanismuspositionierungssystem 114 in die Waschposition
bewegt wird. Das Halterungsmechanismuspositionierungssystem wird
auch dazu verwendet, die Halterungsplatte während eines Waschvorgangs wie
erforderlich in der horizontalen X-Y-Ebene bezüglich der Verteiler vorrücken zu
lassen. Alternativ kann ein Antriebsmechanismus verwendet werden,
um den oberen Verteiler 101 und den unteren Verteiler 103 in
der X- Y-Ebene zu
bewegen, damit die gewünschte
relative Bewegung während
eines Waschvorgangs erzielt wird.
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Die
dargestellte Ausführungsform
zeigt den unteren Verteiler 103 als Abgabeverteiler, der
vom oberen Saugverteiler 101 abhängig ist. Der Saugverteiler 101 wird
durch den an die Steuereinheit 113 angeschlossenen Antriebsmechanismus 117 entlang des
linearen Führungswegs 115 entlang
der z-Achse angehoben und abgesenkt. Der Abgabeverteiler 103 ist
durch eine lineare Führung 116 vom
Saugverteiler 101 abgehängt,
und wird von einem ersten Anschlag 112 vom Absenken unter
eine vorbestimmte Position bezüglich
des oberen Verteilers abgehalten. Darüber hinaus ist ein zweiter
Anschlag 118 auf der Halterungseinrichtung 111 vorgesehen,
um den Abgabeverteiler 103 daran zu hindern, während eines Waschvorgangs
in die kleinen Näpfe
einzutreten, wenn der Saugverteiler 101 zum Entleeren der
Näpfe abgesenkt
wird. Alternativ können
zweite mechanische Anschlageinrichtungen 132 am unteren
Verteiler ausgebildet sein, wie in 10B gezeigt
ist.
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Wenn
die Waschvorrichtung untätig
ist (d.h. wenn kein Waschvorgang durchgeführt wird), werden der Halterungsmechanismus 111 und
der zweite Anschlag 118 aus dem Weg geschafft und in eine
Ruhestellung gebracht. Die Steuereinheit 113 kann dann den
oberen und unteren Verteiler absenken, wodurch sich ihre jeweiligen
Rohre in die Primerwanne 107 absenken können, so dass die Rohre mit
Primer versehen oder in eine Flüssigkeitslösung gehalten
werden können,
um die Entstehung von Salzkristallen und dergleichen zu verhindern.
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Die
Waschlösung 8 wird
mittels einer Pumpe 120 und eines Ventils 121 aus
dem Ursprungsbehälter 119 in
den Abgabeverteiler abgegeben. Die Waschlösung wird aus dem Saugverteiler 101 in
einen Abfallbehälter 122 entsorgt,
der durch einen Abscheider 124 von einer Unterdruckpumpe 123 getrennt
ist. Ein Öffnungsventil 125 verbindet
den Saugverteiler 101 mit dem Abfallbehälter. Es sollte klar sein,
dass jede allgemein bekannte Steuer/Regeleinrichtung verwendet werden
kann, um die Abgabe der Waschlösung unabhängig von
der Entleerung der Näpfe
zu steuern/regeln. Darüber
hinaus ist klar, dass jedes allgemeine Verfahren zur Abgabe von Fluid
an die Abgaberohre und zur Entleerung des Fluids über die
Saugrohre verwendet werden kann.
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Deshalb
ist die erfindungsgemäße Waschvorrichtung
mit getrennten Abgabe- und Saugrohren, die sich unabhängig entlang
eines vertikalen Zugangswegs bewegen lassen und übereinander angeordnet sind,
in der Lage, Waschvorgänge
an Näpfen in
einer standardmäßigen 96-Well-Platte
sowie der neueren 384-Well-Platte und 1536-Well-Platte vorzunehmen.
Zusätzlich
vermag die erfindungsgemäße Waschvorrichtung
verschiedenartige Waschvorgänge
wie eine Abgabe mit einem Überlaufwaschvorgang
und einen Bodenreinigungswaschvorgang vorzunehmen.
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Als
Nächstes
wird mit Bezug auf die 18–20 der
Ablauf eines Waschprozesses unter Verwendung einer Waschvorrichtung
beschrieben, die nur den oberen Verteiler (z.B. Saugverteiler) aufweist,
der in der vertikalen Richtung angetrieben wird, während der
untere Verteiler (z.B.
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Abgabeverteiler)
gleitbeweglich am oberen Verteiler gehaltert ist, so dass, wenn
der obere Verteiler nach unten geht, der untere Verteiler auch nach unten
geht, bis mechanische Anschläge,
die am unteren Verteiler angebracht sind, eine weitere Bewegung
nur des unteren Verteilers verhindern.
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Mit
Bezug auf 18 beginnt der Vorgang, wobei
sich der Verteiler in der Aufwärtsstellung
befindet. Vor dem Entleeren der Näpfe wird der Unterdruck überprüft. Als
Nächstes
wird der obere Verteiler nach unten zur Napfplatte hin gefahren,
um die Näpfe zu
entleeren, wonach der obere Verteiler angehoben wird, um den Träger für eine Bewegung
klar zu machen. Falls Waschzyklen für eine 96-Well-Platte, wie beispielsweise
in 19 gezeigt, durchgeführt werden sollen, wird der
Träger
unter den Verteilern positioniert und der obere Verteiler abwärts bewegt,
um den unteren Verteiler in eine Abgabestellung zur Abgabe von Fluid
zu bringen. Als Nächstes
kann der obere Verteiler weiter abgesenkt werden, um die Näpfe zu entleeren,
während der
untere Verteiler durch den mechanischen Anschlag an seiner Stelle bleibt.
Diese Zyklus kann nötigenfalls
wiederholt werden.
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20 stellt
den Fall dar, bei dem eine 384-Well-Platte gewaschen wird. In diesem
Fall wird die Napfplatte in 4 Quadranten gewaschen. Der Träger wird
anfänglich
im ersten Quadranten positioniert, und die Abgabe- und Saugschritte
werden wie bei der 96-Well-Platte durchgeführt. Als Nächstes wird der Zyklus dreimal
wiederholt, um einen Waschvorgang für alle Näpfe zu vervollständigen,
indem der Träger
wieder in jedem Quadranten positioniert wird, bevor die darauffolgenden
Abgabe- und Saugvorgänge
stattfinden.
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Während die
vorstehenden Ausführungsformen
die Erfindung als einen unabhängig
bewegbaren oberen und unteren Verteiler aufweisend beschreibt, ist
klar, dass eine Waschvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung
auch einen einzelnen Verteilerkörper
umfassen kann, der so an Abgabe- und Saugrohre angeschlossen ist,
dass sich die Abgabe- und Saugrohre in der vertikalen Richtung in Bezug
aufeinander unabhängig
bewegen lassen. Beispielsweise kann eine Waschvorrichtung mit einer einzelnen
Verteilerkörperauslegung
Abgabe- und Saugrohre umfassen, die separat angeordnet und von jeweiligen
Platten oder anderen Rohrhalterungsstrukturen gehaltert werden,
die sich unabhängig
in der vertikalen Richtung bewegen lassen, und bei der die Abgabe-
und Saugrohre durch flexible Schläuche am Verteilerkörper angeschlossen
sind.
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Während die
vorstehenden Ausführungsformen
die Erfindung als eine Halterungseinrichtung aufweisend beschrieben,
welche die Napfplatte in der X-Y-Ebene
vorrücken
zu lassen vermag, besteht darüber
hinaus eine Alternative darin, die Verteiler selbst in der X-Y-Ebene
vorrücken
zu lassen, um dieselben Ergebnisse zu erzielen.
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Es
ist auch klar, dass ein wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung
darin besteht, die Abgabe- und Saugrohre so übereinander angeordnet zu haben,
dass die Verteiler bezüglich
der Halterungseinrichtung für
die Napfplatte unabhängig
bewegt werden können.
Obwohl dies dadurch bewerkstelligt werden kann, dass die Abgabe-
und Saugverteiler entlang einer vertikalen Führung unabhängig bewegt werden, besteht
eine alternative Möglichkeit
darin, nur einen der Verteiler sich entlang einer vertikalen Führung bewegen
zu lassen und die Halterungseinrichtung für die Napfplatte sich auch
entlang eines vertikalen Pfads bewegen zu lassen, wodurch die gewünschte relative
Bewegung erzielt wird.