EP1890816A1 - Thermocycler - Google Patents

Thermocycler

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Publication number
EP1890816A1
EP1890816A1 EP06707420A EP06707420A EP1890816A1 EP 1890816 A1 EP1890816 A1 EP 1890816A1 EP 06707420 A EP06707420 A EP 06707420A EP 06707420 A EP06707420 A EP 06707420A EP 1890816 A1 EP1890816 A1 EP 1890816A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
wall
lid
base body
thermocycler
working position
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP06707420A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Henner Tasch
Bernd Krüger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Eppendorf SE
Original Assignee
Eppendorf SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Eppendorf SE filed Critical Eppendorf SE
Publication of EP1890816A1 publication Critical patent/EP1890816A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L7/00—Heating or cooling apparatus; Heat insulating devices
    • B01L7/52—Heating or cooling apparatus; Heat insulating devices with provision for submitting samples to a predetermined sequence of different temperatures, e.g. for treating nucleic acid samples
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/06—Fluid handling related problems
    • B01L2200/0689—Sealing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/14—Process control and prevention of errors
    • B01L2200/141—Preventing contamination, tampering
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/14—Process control and prevention of errors
    • B01L2200/142—Preventing evaporation

Definitions

  • the invention relates to a thermal cycler according to the preamble of claim 1.
  • thermocycler usually refers to devices in which a PCR reaction can be carried out.
  • PCR is an established abbreviation known to those skilled in the art and directly understandable for a method in which target nucleic acids selectively contained in a sample can be amplified with a polymerase.
  • the invention relates to thermal cyclers, with which in real-time mode, the increase of the amplified products can be measured over time.
  • Thermocyclers of this type have a base body in which a receptable area for reaction vessels that is suitable for carrying out PCR reactions is formed. Furthermore, a lid is provided, which can be moved from an open position to a working position on the receiving area. An optical measuring device is provided on the cover, which in the working position is opposite the receiving region and can detect optical signals in the reaction vessels.
  • an exact temperature control of the reaction vessels is extremely important in PCR reactions. This applies in particular to real-time methods, since these methods generally also quantify and even slight deviations from the desired temperature profile can lead to false results. Partial temperature fluctuations due to secondary air influences must therefore be excluded. The same applies to the side of the light path between the optical measuring device and receiving area incident light that could affect the measurement.
  • the object of the invention is therefore to provide a thermal cycler, with a largely unaffected by external factors performing a PCR reaction, especially in real-time mode in a simple and secure manner is possible.
  • a receiving area is circumferentially formed, extending between the lid and the base body gas-tight wall provide, which is sealed against the lid and base body.
  • the wall according to the invention can also be provided in conventional thermocyclers. Preferably, however, it is provided in thermal cyclers, which can be operated in real-time mode. In these cases, in addition to the gas-tightness, the wall is also light-tight and surrounds in working position of the cover both the receiving area in the base body and the optical measuring device in the lid, so that an outwardly shielded light path and reaction space is formed.
  • the wall as a separate component which is placed on the base body prior to the start of the PCR and at e.g. Lowering the lid in working position with its upper open end comes into sealing engagement with the lid.
  • the wall is provided as connected to the thermal cycler component.
  • the wall it would be conceivable to provide the wall as a rigidly protruding component on the base body or cover. In this case, however, there is a risk that the handling is impaired. Therefore, it is preferable that the wall projects up and down only via the lid or base body during the execution of the PCR reaction of the length required for sealing. It would be conceivable, for example, that the wall in cases where it is not necessary to move in total in the lid or the base body.
  • the wall has a variably adjustable length. This could be achieved, for example, in a particularly preferred embodiment, by forming the wall as a bellows, which is fastened with its one open end, for example circumferentially on the lid and with its free open end by means of a suitable adjusting device in the working position of the lid except for the base body can be lowered.
  • a suitable adjusting device in the working position of the lid except for the base body can be lowered.
  • one or more circumferential seals for example made of silicone or the like, are provided at the free open of the wall or the bellows preferably used. Such seals can Of course, in all other cases on, or if it is a separate component is provided on both, open ends of the wall.
  • the operation of the bellows may e.g. via a device provided separately on the lid, e.g. a thumbwheel or the like, done. If the lid already controls are provided with which, for. an adjustment of the lid or a lock in working position, the operation of the adjustable wall can also be done via this device. One could then, e.g. Synchronize the operations such that at the same time the inventively provided wall between the lid and base station is extended during the process of the lid and locking in the working position with the dedicated actuator.
  • the wall can also be arranged in or on the base body. If adjustable in length, the wall does not necessarily have to be designed as a bellows. Also conceivable are other length-adjustable constructions, e.g. Slats, telescope etc.
  • thermocycler 10 shown schematically and in section, with a base body 11, in which a receiving area 12 for reaction vessels is provided.
  • a receiving area 12 for reaction vessels for temperature control of the receiving area 12 heaters 13 and 14, in particular Peltier elements are provided. Schematically indicated are recesses 15, can be used in the reaction vessels to be tempered.
  • recording areas in thermocyclers are designed to accommodate microtiter plates, which is not shown in the figure.
  • the thermal cycler 10 also has a cover 18, which is shown in the working position and rests on projections 19 arranged on the base body 11 in this position. Arranged on the cover 18 and looking downwards, an optical measuring device 20 is provided which has individual measuring openings 21 associated with the receptacles 15. With the optical measuring device 20, in each case the running in a reaction vessel amplification can be measured optically.
  • the wall 22 is attached at its one end to the lid 18.
  • the adjusting device 25 has actuators 26 which can be moved by a mechanism 27, not shown in detail upon actuation of an actuating device 28 in the direction of arrow 29 in the lid 18 and out of this. With their lower end, the actuators 26 engage a disposed on the free edge of the wall 22 circumferential seal 30, which is formed Jerusalemspreizend down to particularly effective to prevent light entry.
  • the wall Upon actuation of the device 28, the wall can thus be lowered as needed from the lid 18 on the base body 11 for sealing or moved into a rest position in the vicinity of the lid 18.

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Abstract

Thermocycler, mit einem Basiskörper, der einen temperierbaren Aufnahmebereich für Reaktionsgefäße aufweist, und mit einem Deckel, der in eine Arbeitsstellung über den Aufnahmebereich bringbar ist, wobei in Arbeitsposition des Deckels eine den Aufnahmebereich umlaufend ausgebildete sich zwischen Dekkel und Basiskörper erstreckende gasdichte Wand vorgesehen ist, die gegen Dekkel und Basiskörper abgedicht ist.

Description

Thermocycler
Die Erfindung bezieht sich auf einen Thermocycler nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Mit dem Begriff Thermocycler werden üblicherweise Einrichtungen bezeichnet, in denen eine PCR-Reaktion durchgeführt werden kann. Bei PCR handelt es sich um eine etablierte, Fachleuten bekannte und unmittelbar verständliche Abkürzung für ein Verfahren, in dem mit einer Polymerase gezielt in einer Probe enthaltene Target-Nukleinsäuren amplifiziert werden könnnen.
Insbesondere betrifft die Erfindung Thermocycler, mit denen im Real-Time- Modus die Zunahme der amplifizierten Produkte über die Zeit gemessen werden kann. Solche Thermocycler weisen einen Basiskörper auf, in dem ein für die Durchführung von PCR-Reaktionen geeignet temperierbarer Aufnahmebereich für Reaktionsgefäße ausgebildet ist. Weiterhin ist ein Deckel vorgesehen, der aus einer geöffneten Position in eine Arbeitsposition über dem Aufnahmebereich verfahren werden kann. An dem Deckel ist eine optische Meßeinrichtung vorgesehen, die in Arbeitsposition dem Aufnahmebereich gegenüberliegt und optische Signale in den Reaktionsgefäßen detektieren kann. Grundsätzlich ist bei PCR-Reaktionen eine exakte Temperierung der Reaktionsgefäße außerordentlich wichtig. Dies gilt insbesondere für Real-Time Verfahren, da mit diesen Verfahren in aller Regel auch quantifiziert wird und schon geringe Abweichungen von dem Soll-Temperaturverlauf zu falschen Ergebnissen führen können. Partielle Temperaturschwankungen durch Nebenlufteinflüsse müssen daher ausgeschlossen werden. Gleiches gilt für seitlich in den Lichtweg zwischen optischer Meßeinrichtung und Aufnahmebereich einfallendes Licht, das die Messung beeinträchtigen könnte.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Thermocycler bereitzustellen, mit der eine weitgehend von äußeren Faktoren unbeeinflußte Durchführung einer PCR- Reaktion insbesondere im Real-Time-Modus in einfacher und sicherer Weise möglich ist.
Gelöst wird die Aufgabe durch einen Thermocycler, der die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 aufweist.
Danach ist in dem erfindungsgemäßen Thermocycler eine den Aufnahmebereich umlaufend ausgebildete, sich zwischen Deckel und Basiskörper erstreckende gasdichte Wand vorsehen, die gegen Deckel und Basiskörper abgedichtet ist.
Mit der erfindungsgemäß vorgesehenen Wand erreicht man eine effektive Abschirmung des Aufnahmebereiches, in dem die PCR-Reaktion stattfindet, vor z.B. Nebenlufteffekten.
Grundsätzlich kann die erfindungsgemäße Wand auch bei herkömmlichen Ther- mocyclern vorgesehen sein. Bevorzugt wird sie jedoch bei Thermocyclern vorgesehen, die im Real-Time-Modus betrieben werden können. In diesen Fällen ist die Wand zusätzlich zu der Gasdichtigkeit auch lichtdicht und umgibt in Arbeits- position des Deckels sowohl den Aufnahmebereich im Basiskörper als auch die optische Messeinrichtung im Deckel, so dass ein nach aussen abgeschirmter Lichtweg und Reaktionsraum entsteht.
Theoretisch wäre es möglich, die Wand als separates Komponente bereitzuhalten, die vor Beginn der PCR auf dem Basiskörper angeordnet wird und bei z.B. Absenken des Deckels in Arbeitsposition mit ihrem oberen offenen Ende in dichtenden Eingriff mit dem Deckel gelangt.
Sinnvollerweise wird die Wand jedoch als mit dem Thermocycler verbundenes Bauteil vorgesehen. Denkbar wäre z.B., die Wand als starr vorstehendes Bauteil am Basiskörper oder Deckel vorzusehen. In diesem Fall besteht allerdings die Gefahr, daß das Handling beeinträchtigt wird. Deswegen ist vorzuziehen, daß die Wand nur während der Durchführung der PCR-Reaktion mit der für die Abdichtung erforderlichen Länge über den Deckel bzw. Basiskörper nach oben bzw. unten vorsteht. Denkbar wäre z.B., die Wand in Fällen, wo sie nicht erforderlich ist, insgesamt in den Deckel bzw. den Basiskörper zu verfahren.
Eine andere, im Rahmen der Erfindung bevorzugte, Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Wand eine variabel einstellbare Länge aufweist. Dies könnte z.B. in einer besonders bevorzugten Ausgestaltung dadurch erreicht werden, daß man die Wand als Faltenbalg ausbildet, der mit seinem einen offenen Ende z.B. umlaufend am Deckel befestigt ist und mit seinem freien offenen Ende mittels einer geeigneten Stelleinrichtung in Arbeitsposition des Deckels bis auf den Basiskörper abgesenkt werden kann. Um eine optimale Dichtung zu erreichen, kann dabei vorgesehen sein, daß an dem freien offenen der Wand bzw. des bevorzugt eingesetzten Faltenbalgs eine oder mehrere umlaufende Dichtungen, z.B. aus Silikon oder dergleichen, vorgesehen sind. Solche Dichtungen können selbstver- ständlich auch in allen anderen Fällen an der, bzw. falls es sich um eine separate Komponente handelt an beiden, offenen Enden der Wand vorgesehen werden.
Die Betätigung des Faltenbalgs kann z.B. über eine separat am Deckel vorgesehene Einrichtung, z.B. ein Stellrad oder dergleichen, erfolgen. Sofern an dem Deckel bereits Betätigungseinrichtungen vorgesehen sind, mit denen z.B. eine Verstellung des Deckels bzw. eine Verriegelung in Arbeitsposition erfolgt, kann die Betätigung der verstellbaren Wand auch über diese Einrichtung erfolgen. Man könnte dann z.B. die Betätigungen derart synchronisieren, daß bei Verfahren des Deckels und Verriegeln in der Arbeitsposition mit der dafür vorgesehenen Betätigungseinrichtung gleichzeitig die erfindungsgemäß vorgesehene Wand zwischen Deckel und Basisstation ausgefahren wird.
Es versteht sich, daß obige Ausführungen nur exemplarisch sind. Selbstverständlich kann die Wand auch im bzw. am Basiskörper angeordnet sein. Sofern längenverstellbar muss die Wand nicht unbedingt als Faltenbalg ausgebildet sein. Denkbar sind auch andere längenverstellbare Konstruktionen, z.B. Lamellen, Teleskop etc..
Die Erfindung soll im Folgenden anhand einer Figur näher erläutert werden.
In der Figur erkennt man einen schematisch und im Schnitt dargestellte Ther- mocycler 10 mit einem Basiskörper 11, in dem ein Aufnahmebereich 12 für Reaktionsgefäße vorgesehen ist. Zur Temperierung des Aufnahmebereiches 12 sind Heizeinrichtungen 13 und 14, insbesondere Peltier-Elemente vorgesehen. Schematisch angedeutet sind Ausnehmungen 15, in die zu temperierende Reaktionsgefäße eingesetzt werden können. Üblicherweise sind Aufnahmebereiche bei Ther- mocyclern zur Aufnahme von Mikrotiterplatten ausgebildet, was in der Figur nicht dargestellt ist. Der Thermocycler 10 weist weiterhin einen in Arbeitsposition dargestellten Dek- kel 18 auf, der in dieser Position auf am Basiskörper 11 angeordneten Vorsprünge 19 aufliegt. Am Deckel 18 angeordnet und nach unten blickend ist eine optische Meßeinrichtung 20 vorgesehen, die einzelne den Aufnahmen 15 zugeordnete Meßöffnungen 21 aufweist. Mit der optischen Meßeinrichtung 20 kann jeweils die in einem Reaktionsgefäß ablaufende Amplifikation optisch gemessen werden.
Zwischen Deckel 18 und Basiskörper 11 ist eine als Faltenbalg ausgebildete Wand 22 vorgesehen, die die optische Meßeinrichtung 20 und den Aufnahmebereich 12 umgibt. Die Wand 22 ist mit ihrem einen Ende an dem Deckel 18 befestigt. Mittels einer Verstelleinrichtung 25 kann die Länge der Wand 22 variabel eingestellt werden. Die Stelleinrichtung 25 weist Stellglieder 26 auf, die über einen nicht im Detail dargestellten Mechanismus 27 bei Betätigung einer Stelleinrichtung 28 in Richtung des Pfeiles 29 in den Deckel 18 hinein bzw. aus diesem heraus verfahren werden können. Mit ihrem unteren Ende greifen die Stellglieder 26 an einem an der freien Kante der Wand 22 angeordneten umlaufenden Dichtung 30 an, die nach unten aufspreizend ausgebildet ist, um besonders effektiv einen Lichteintritt zu verhindern. Bei Betätigung der Einrichtung 28 kann die Wand damit je nach Bedarf von dem Deckel 18 auf den Basiskörper 11 zur Abdichtung abgesenkt werden bzw. in eine Ruheposition in die Nähe des Deckels 18 verfahren werden.

Claims

Patentansprüche:
1. Thermocycler, mit einem Basiskörper, der einen temperierbaren Aufnahmebereich für Reaktionsgefäße aufweist, und mit einem Deckel, der in eine Arbeitsstellung über den Aufnahmebereich bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass in Arbeitsposition des Deckels (18) eine den Aufnahmebereich (12) umlaufend ausgebildete sich zwischen Deckel (18) und Basiskörper (11) erstreckende gasdichte Wand (22) vorgesehen ist, die gegen Deckel (18) und Basiskörper (11) abgedient ist.
2. Thermocycler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Deckel (18) eine in Arbeitsposition dem Aufnahmebereich (12) gegen-
- überliegende optische Meßeinrichtung (20) vorgesehen ist.
3. Thermocycler nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand (22) lichtdicht ist.
4 Thermocycler nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand (22) bezüglich der Länge variabel einstellbar ist.
5. Thermocycler nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand (22) mit ihrem oberen offenen Ende an dem Deckel (18) angeordnet ist.
6. Thermocycler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass an dem
Deckel (18) eine Betätigungseinrichtung (28) vorgesehen ist, mit der die Länge der Wand (22) einstellbar ist.
7. Thermocycler nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand (22) als Faltenbalg ausgerichtet ist.
8. Thermocycler nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass an dem freien Ende der Wand (22) eine oder mehrere umlaufende Dichtungen (30) vorgesehen ist.
EP06707420A 2005-06-13 2006-03-04 Thermocycler Withdrawn EP1890816A1 (de)

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