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ANWENDUNGSBEREICH
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Titrationsplatten.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Titrationsplatten
oder zweidimensional gebundene Reihen von Lochplatten oder Reaktionskammern
werden gewöhnlich
in der Forschung und bei klinischen Verfahren für das Aussortieren und die Bewertung
von Mehrfachproben angewandt. Titrationsplatten sind besonders nützlich zusammen
mit automatischen thermozyklischen Analysegeräten zur Durchführung der
weit verbreiteten Kettenreaktion der Polymerase oder „PCR", und für DNA-Klassifizierungsreihen
und dergleichen. Sie sind auch sehr nützlich für Verfahren zur biologischen
Züchtung
von Mikrokulturen und für
Probenahmeverfahren, sowie zur Durchführung der chemischen Synthese
im Mikrobereich.
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Titrationsplatten
können
Löcher
oder Rohre bzw. Röhrchen
mit Einzelöffnungen
an ihrem oberen Ende besitzen, ähnlich
wie bei herkömmlichen
Test- und Zentrifugenröhrchen,
oder sie können
je eine zweite Öffnung
an ihren unteren Enden besitzen, die mit Glas- oder Filtermedien
ausgestattet sind, um die Fähigkeit
zum Filtern sicherzustellen. Wie oben angedeutet werden Titrationsplatten
am häufigsten
für Laborverfahren
in relativ kleinem Umfang benutzt und sind deshalb auch allgemein
als „Mikroplatten" bekannt. Musterbeispiele
für Titrationsplatten
sind die, welche in
EP 0638364 ,
GB 2288233,
US 3907505 und
US 4968625 offen gelegt
wurden.
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Titrationsplatten
für PCR-Anwendungen
enthalten typischerweise eine Vielzahl von Plastikröhrchen,
die in rechteckigen ebenen Feldern mit typischerweise 3 × 8 (bei
der 24-Loch-Platte), 6 × 8
(eine 48-Loch-Platte) oder mit 8 × 12 (eine 96-Loch-Platte) Röhrchen angeordnet
sind, wobei der Industriestandard mit 9 mm (0,35 in) für den Mittenabstand
der Röhrchen
(oder Bruchteile davon) gegeben ist. Mit dem technologischen Fortschritt
wurden Platten mit einer größeren Anzahl
von Löchern
entwickelt, wie z.B. mit 16 × 24
(eine 384-Loch-Platte) Röhrchen.
Ein horizontal angelegtes Tablett oder Teil einer Platte erstreckt
sich im allgemeinen ununterbrochen zwischen jedem Röhrchen,
wobei jedes Röhrchen
mit seinem benachbarten Röhrchen
nach Art einer Vernetzung verbunden ist. Im Falle von Titrationsplatten der
Ausführungsart
ohne Filter kann der Boden der Röhrchen
in einer gerundeten, konischen Ausführung geformt sein (so wie
allgemein für
thermozyklische Analysen und zum Sicherstellen einer vollständigen Weiterleitung
der Proben benutzt), oder sie können
mit einem flachen Boden ausgestattet sein (typisch entweder mit
runden oder mit quadratischen Anordnungen in Verbindung mit optischen
Lesegeräten
benutzt). Titrations-„Platten" kommen auch in „Streifen"-Form vor, wobei
diese aus einer einzelnen ebenen Reihe von miteinander verbundenen
Röhrchen
bestehen.
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Es
ist offensichtlich, dass immerhin 96 einzelne Reaktionsmischungen
gleichzeitig z.B. einer PCR-Behandlung
unterzogen werden können,
indem man eine einzelne Titrationsplatte innerhalb einer thermozyklischen
Analyseeinheit unterbringt. Die meisten heutzutage erhältlichen
handelsüblichen thermozyklischen
Analysegeräte
besitzen Heiz-/Kühlblöcke mit
konisch geformten Vertiefungen, typischerweise 96 Stück, die
speziell geformt und aufgereiht sind, so dass sie zur Aufnahme des unteren
Teils der Röhrchen
von Titrationsplatten genau passen, damit so ein unmittelbares und
gleichmäßiges Aufheizen
der PCR-Reaktionsmischungen, die sich in den Löchern (Röhrchen) befinden erfolgen kann.
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Mit
unterschiedlichen Verfahrensschritten und Reaktionsbedingungen,
die dem Wissenschaftler zur Verfügung
stehen gibt es eine zunehmende Forderung nach Ausführungen
mit variierbarer Anzahl von Proben. Darüber hinaus ist es oft notwendig, aufeinander
folgende Verfahrensschritte bei nur einem Teil der Proben durchzuführen, die
einen ersten Verfahrensschritt bereits durchlaufen haben. Um dies zu
erreichen müssen
die Proben zwecks weiterer Untersuchungen/Reaktionsschritte in Untergruppen
unterteilt werden. Dies kann derzeit dadurch erfolgen, dass man
eine kleine Anzahl von Plattenreihen benutzt, um die Gesamtzahl
von 96 zu erreichen, und indem man nur einige der Plattenreihen
für die
nachfolgenden Verfahrensschritte auswählt. Beispielsweise könnte man
zwei 3 × 8-Platten
und eine 6 × 8-Platte
benutzen, um ein 96-Loch-Analysegerät zu füllen. Alternativ kann eine
herkömmliche
96-Loch-Platte benutzt werden, und diese kann dann zu einem passenden
Punkt oder zu passenden Punkten während des Verfahrens physisch
in kleinere Reihen durchgeschnitten werden. Allerdings haben diese
beiden Methoden ihre eigenen Nachteile.
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Erstens,
die Vorauswahl der Plattenblöcke erfordert
ein umfangreiches Vorausplanen und setzt auch die Ergebnisse der
ersten Gruppe von Reaktionen voraus. Wurde die Auswahl erst einmal
getroffen, dann gibt es keinerlei nachfolgende Flexibilität bezüglich der
Anzahl in jedem einzelnen Block. Darüber hinaus erhöht diese
Methode die Anzahl der von Hand auszuführenden Verfahrensschritte
beträchtlich,
weil jeder Block separat herausgenommen werden muss. Weiterhin können diese
kleineren Blöcke im
allgemeinen nicht für
eine automatisierte Handhabung durch Roboter geändert werden, während herkömmliche
96- und 384-Loch-Titrationsplatten routinemäßig mit Robotern gehandhabt
werden.
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Das
Durchschneiden herkömmlicher
Platten hat den Vorteil, dass die Größe der Untergruppen vom Bearbeiter
jederzeit bestimmt werden kann, was eine erhöhte Flexibilität liefert.
Allerdings können
die Platten, wenn sie erst einmal von Hand zerteilt wurden nur in
ihrer ursprünglichen
Orientierung in einem thermozyklischen Analysegerät untergebracht
werden. Unvermeidliche Unregelmäßigkeiten
an den Schnitten bedeutet, dass die Untergruppen nur so zusammenpassen,
wie zum Wiederherstellen der ursprünglichen Form der Platte. Schnitte
von Hand sind nie vollkommen gerade und der Versatz benachbarter
Blöcke
verhindert in jedem Fall ihren richtigen Sitz im Analysegerät so wie
in der ursprünglichen
Anordnung. Dies wird normalerweise überbrückt, indem man eine Lochreihe
zwischen den benachbarten Blöcken
frei lässt.
Dies ist grundsätzlich
unbefriedigend, weil es bedeutet, dass mit dem Analysegerät eventuell
zusätzliche
Läufe durchgeführt werden
müssen, um
für die
leeren Reihen einen Ausgleich zu schaffen. Beispiele für PCR-Titrationsplatten
die mit Kerben in den hochgezogenen Rändern versehen sind, um sie
in Untereinheiten zerschneiden zu können sind die der Fa. Coming
Costar, wie in deren Produktkatalog von 1987 aufgeführt.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine Titrationsplatte vorgestellt, die eine Vielzahl
von diskreten Rohren bzw. Röhrchen
enthält,
die auf einem Teil der Platte in einer Reihe gehalten werden, wobei eine
oder mehrere Trennungslinien im Plattenteil in vorbestimmten Bereichen
angebracht sind, wobei besagte Trennungslinien dazu geeignet sind,
die Titrationsplatte in Untereinheiten einer vorbestimmten Größe aufzuteilen,
wobei besagte Trennungslinien eine oder mehrere schlitzförmige Durchbrüche enthalten,
die sich durch die Dicke des Plattenteils erstrecken, eine Titrationsplatte,
die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie von der Ausführungsart
ist wie sie für
PCR-Reaktionen benutzt wird, wobei besagte Trennungslinien einen
oder mehrere Augen aufweisen, die benachbarte Untereinheiten miteinander verbinden
und bei denen die Anordnungen der schlitzförmigen Durchbrüche und
Augen so angepasst wurden, dass das Aufteilen der Titrationsplatte in
kleinere Untereinheiten erleichtert wird, die dann in ein thermozyklisches
Analysegerät
nebeneinander passend Platz finden.
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Das
Aufbringen der Trennungslinien auf der Platte entweder während des
Formgießprozesses oder
danach ermöglicht
es dem Bearbeiter, die Platte in kleinere Untereinheiten zu zerteilen,
die dann in einem thermozyklischen Analysegerät oder dergleichen immer noch
nebeneinander passend Platz finden.
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Die
Trennungslinien werden durch eine gerade Kerbrille gebildet, die
sich über
die Breite der Platte hinaus erstreckt. Eine gerade Kerbrille wird
als jedes beliebige Merkmal definiert, das die Aufteilung der Platte
in Untereinheiten erleichtert. Durch das Ausbilden der geraden Kerbrillen
als eine ganze Reihe von schlitzförmigen Durchbrüchen, vorzugsweise in
Form eines Langlochs, kann die Platte leicht in Untereinheiten aufgeteilt
werden.
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Wie
angemerkt enthält
die Trennungslinie einen oder mehrere Augen, welche die benachbarten Untereinheiten
miteinander verbinden. Vorzugsweise sind die Augen zum Aufbrechen
konstruiert, so dass die einer Trennungslinie zugeordneten Augen
entfernt werden können,
falls diese Platte entlang dieser Trennungslinie in Untereinheiten
aufgeteilt wird.
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Diese
Augen verleihen der Platte in ihrer ursprünglichen Ausführung vor
dem Aufteilen eine gewisse Steifigkeit. Allerdings werden die Augen
beim Aufteilen leicht entfernt. Zum Beispiel können die Augen im wesentlichen
aus kreisrunden kleinen Flächen
bestehen, die sich über
die Trennungslinie hinaus erstrecken. Sie können teilweise herausgestanzt werden
oder im Bereich um ihre Kreisumfangslinie herum schwächer ausgelegt
sein, um sie leicht entfernen zu können.
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Vorzugsweise
enthält
die Platte einen hochgezogenen Rand, der um die Platte herumläuft, um die
Steifigkeit der Platte zu erhöhen.
Der hochgezogene Rand liefert auch den Platz zum Kennzeichnen der
Platte und ihrer einzelnen Untereinheiten mit Klebeschildern.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
sind in den hochgezogenen Rand an strategischen Punkten spaltförmige Zwischenräume eingefügt, um die
Handhabung durch Roboter zu erleichtern.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
reicht der Rand jedes in der Titrationsplatte befindlichen Röhrchens
reichlich über
den Plattenteil hinaus.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorliegende Erfindung wird nun hier an Hand eines Beispiels beschrieben,
nur unter Bezugnahme auf die hier beigefügten Zeichnungen:
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1 zeigt
die Drauf- und die Seitenansicht einer im voraus in Teilbereiche
aufgeteilten Titrationsplatte mit 96 Löchern;
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2 und 3 zeigen
24- und 48-Loch-Teilbereiche, die von der in 1 gezeigten
96-Loch-Platte abgetrennt
wurden.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die
vorliegenden Beispiele erläutern
die besten bekannten Möglichkeiten
für den
Antragsteller, die Erfindung in die Praxis umzusetzen. Diese Wege sind
aber nicht die einzigen, mit denen dies erreicht werden kann.
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In 1A ist
die Draufsicht einer 96-Loch Titrationsplatte gemäß der ersten
Ausführungsform der
Erfindung dargestellt. 1A zeigt eine 96-Loch Titrationsplatte 10 bestehend
aus 96 Löchern 11,
die in einer festen Anordnung durch den Plattenteil 12 eingenommen
wird. Bei diesem Beispiel besteht der Plattenteil im wesentlichen
aus einem flachen, im wesentlichen vollkommen rechteckigen ebenen
Stück aus
Plastikmaterial, das an jedes Loch anstößt und es umgibt.
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Die
Löcher
sind im Plattenteil so angeordnet, dass nur eine Umrandung 13 jedes
Loches über
die Oberkante des Plattenteils hinausragt, während sich die Titrationsplatte
in normaler Gebrauchslage befindet. Die Umrandungen 13 sind
so ausgelegt, dass sie mit jeder über die Platte gelegten Dichtung
einen besseren Kontakt bilden können.
Zu solchen Dichtungsmethoden gehören
Mikromatten, Klebedichtungs-Blätter
oder -Folien. Allerdings sind diese Umrandungen kein wesentliches
Merkmal der vorliegenden Erfindung. Sie verbessern die Leistungsfähigkeit der
Platten, wenn sie abgedichtet werden müssen.
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Bei
diesem Beispiel befindet sich ein hochgezogener Rand um die Platte 10 herumlaufend
mit den einzelnen Teilrändern 14 – 17 einschließlich des Plattenteils.
Dieser hochgezogene Rand dient einer Reihe von Aufgaben. Er erhöht die Steifigkeit
der Titrationsplatte. Er liefert auch die schlitzförmigen Durchbrüche 18, 19 für die Finger
eines Roboters, um die Handhabung der Platten durch Roboter zu ermöglichen. Ähnliche
Durchbrüche
(nicht dargestellt) sind an den übrigen
Plattenrändern
angebracht. Darüber
hinaus liefert der hochgezogene Rand eine nützliche Fläche, auf der die Platte mit
Klebeschildern gekennzeichnet werden kann, um ihren Inhalt und sämtliche
ablaufenden Reaktionsfolgen aufzuschreiben.
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So
weit bezog sich die Beschreibung auf eine relativ herkömmliche
Titrationsplatte. Allerdings hat man entdeckt, dass die Anpassungsfähigkeit
der Platten erheblich verbessert werden kann, wenn man die Schlitze 21 – 25 anbringt.
Diese Schlitzöffnungen dienen
als Trennungslinien, die sich auf vorbestimmten Bereichen des Plattenteils
befinden und das Aufteilen der Platte in kleinere Untereinheiten
oder Blöcke
erleichtern. Zwei solche Untereinheiten sind in den 2 und 3 dargestellt.
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Während die
Schlitze sich im wesentlichen über
die Bereite der Platte hinaus erstrecken, müssen offensichtlich bestimmte
Bereiche vorhanden sein, in denen die Verbindung zwischen nebeneinander
liegenden Untereinheiten hergestellt wird. Bei diesem Beispiel gibt
es zwei kleine Verbindungen 26, 27 im oberen Teil
der Platte, und zusätzlich
ist der hochgezogene Rand an beiden Enden geschlossen.
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Es
ist daher unmittelbar angenehm, dass die Platte durch Biegen um
die Schlitze der Breitenseite herum heraus gebrochen werden kann.
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Alternativ
kann die Platte mit einer Schere, einem Messer oder Skalpell oder
einem sonstigen scharfen Gerät
geschnitten werden, um die erforderlichen Untereinheiten zu erhalten.
Jedes überflüssige Material
um die Verbindungen herum kann leicht mit einem Messer abgeschabt
werden.
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Um
die Untereinheiten in einer bestimmten Reihenfolge innerhalb des
thermozyklischen Analysegeräts
anzuordnen sind die Endstücke 32 und 33 in
gleicher Weise zu entfernen.
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In
einer weiteren Ausführungsform
können die
Verbindungen zwischen den benachbarten Untereinheiten durch im wesentlichen
kreisringförmige
Bereiche wie in 1 gezeigt ausgebildet sein, die
teilweise ausgestanzt oder um ihre Kreisumfangslinie herum schwächer ausgeführt sind.
Die verbindenden Bereiche, die über
die schlitzförmigen
Durchbrüche hinaus
reichen können
dann entfernt werden, indem man sie einfach ausbricht. Dies ergibt
die halbkreisförmigen
Ausbrüche 30 und 31,
die in 2A gezeigt sind.
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Die
Technologie zur Herstellung solcher Schwachstellen, Ausbrech- oder
Abbrechbereiche ist in der Verpackungstechnik wohl bekannt.
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Bei
der dargestellten Ausführungsform
werden die Schlitze 21 bis 25 mit einer endlichen
Breite dargestellt. Bei diesem Beispiel beträgt der Spalt zwischen den benachbarten
Untereinheiten etwa 0,5 mm. Der Platz zwischen benachbarten Löchern bei einer
96-Loch-Titrationsplatte ist festgelegt und der Schlitz kann diese
Abmessung deshalb nicht überschreiten.
Typischerweise kann die Breite des Schlitzes bei einer 96-Loch-Titrationsplatte
von 0,1 mm bis 1 mm reichen. Bei anderen Formaten sind breitere oder
schmalere Schlitze möglich.
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Durch
die Ausbildung der Unterteilung zwischen den Untereinheiten als
Schlitz mit endlicher Breite ist sichergestellt, dass die verschiedenen
Untereinheiten, sobald sie einmal aufgeteilt sind, nebeneinander
in einem thermischen Analysegerät
in jeder beliebigen Kombination oder Lageanordnung passend untergebracht
werden können,
ohne dass sie einander berühren
oder sich gegenseitig stören.
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Allerdings
stellt ein Schlitz oder Langloch nicht den einzigen Weg dar, mit
dem dies erreicht werden kann. Tatsächlich hat der Begriff Trennungslinie
ein weites Bedeutungsfeld in diesem Zusammenhang und soll jede beliebige
Konstruktion umfassen, welche die oben beschriebenen Ergebnisse
erzielt. Beispielsweise könnten
Perforationen oder ein Streifen zum Herausreißen benutzt werden, um die Aufteilung
in Untereinheiten zu erreichen, sowie eine Vielzahl von Formen für die Langlöcher. Die
Technologie zum herstellen von Perforationen oder einer Reihe von
Perforationen in einer Plastikfolie ist bei Fachleuten gut bekannt.
Wenn Perforationen benutzt werden, dann kann es notwendig sein,
irgend welches überflüssiges Material
zwischen benachbarten Untereinheiten mit einem Messer zu entfernen.
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Der
Begriff „Titrationsplatte" in diesem Zusammenhang
hat auch eine breite Bedeutung: Dieser Begriff umfasst einen Zusammenbau
von Behältnissen
beliebiger Größe und Gestaltgebung
zum Aufbewahren oder Halten einer Flüssigkeit, auch nur für eine vorübergehende
Zeit.
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Darüber hinaus
ist der Begriff „Plattenteil" nicht auf eine flache,
folienartige Struktur an oder in der Nähe von Lochrändern begrenzt.
Er soll jede beliebige Verbindungsstruktur umfassen, die Löcher, Kammern
oder sonstige Aufnahmeformen in einer festen Lage hält.