EP1142795A2 - Covering mat - Google Patents
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- EP1142795A2 EP1142795A2 EP01106616A EP01106616A EP1142795A2 EP 1142795 A2 EP1142795 A2 EP 1142795A2 EP 01106616 A EP01106616 A EP 01106616A EP 01106616 A EP01106616 A EP 01106616A EP 1142795 A2 EP1142795 A2 EP 1142795A2
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Abdeckmatte zum Abdecken mehrerer in einem plattenförmigen Körper ausgebildeter, nach oben offener Reaktionsgefäße, die zum Ausführen chemischer und/oder mikrobiologischer Reaktionen, wie z.B. dem PCR-Verfahren, vorgesehen sind.The invention relates to a cover mat for covering several in a plate Body of trained, upwardly open reaction vessels that are ready to run chemical and / or microbiological reactions, e.g. the PCR method, are provided.
Die Erfindung stellt eine Weiterentwicklung zu einer internen Vorentwicklung dar, die
in der EP 1 013 342 A2 beschrieben ist. Diese Patentanmeldung wird unter Bezugnahme
in diese Anmeldung inkorporiert.The invention represents a further development to an internal pre-development, the
is described in
Diese Patentanmeldung betrifft eine Thermocyclervorrichtung zur Durchführung chemischer und biologischer Reaktionen, in welche ein plattenförmiger Körper aufgenommen werden kann, der nach oben offene Reaktionsgefäße aufweist. Diese Thermocyclervorrichtung besitzt einen Deckel und einen Schließmechanismus zum Fixieren des Deckels. Es ist ein elektrisch ansteuerbares Stellglied derart vorgesehen, das nach dem Fixieren des Deckel einen Druck auf die Reaktionsgefäße ausüben kann. Zum Abdichten der Reaktionsgefäße wird vorgeschlagen, eine Gummimatte zwischen dem nach oben offenen Reaktionsgefäß und dem Deckel anzuordnen, so dass die Reaktionsgefäße durch die Gummimatte, die vom Deckel gegen die Reaktionsgefäße gedrückt wird, abgedichtet werden.This patent application relates to a thermal cycler device for implementation chemical and biological reactions in which a plate-shaped body is absorbed can be, which has upwardly open reaction vessels. This Thermal cycler device has a lid and a closing mechanism for Fix the lid. An electrically controllable actuator is provided that put pressure on the reaction vessels after fixing the lid can. A rubber mat is proposed for sealing the reaction vessels to be arranged between the reaction vessel which is open at the top and the lid, so that the reaction tubes through the rubber mat that from the lid against the Reaction vessels are pressed, are sealed.
Herkömmlicherweise werden die Reaktionsgefäße durch eine Öl- oder Wachsschicht versiegelt. Diese Öl- oder Wachsschicht wird auf das in die Reaktionsgefäße eingebrachte Chemikaliengemisch aufgebracht und soll sicherstellen, dass zwischen den benachbarten Reaktionsgefäßen keine Übertragung von Chemikalienteilmengen möglich ist. Bei chemischen oder biologischen Reaktionen, die ohne nennenswerte Temperaturerhöhung stattfinden, ist das Aufbringen einer derartigen Öl- oder Wachsschicht zweckmäßig. Treten jedoch hohe Reaktionstemperaturen auf oder werden die Chemikaliengemische erhitzt, wie es z.B. beim PCR-Verfahren der Fall ist, so wird die Öl- oder Wachsschicht dünnflüssig und stellt keinen geeigneten Schutz gegen eine Kontamination durch Chemikalien eines benachbarten Reaktionsgefäßes dar. Insbesondere wenn das Chemikaliengemisch siedet, bietet die Öl- oder Wachsschicht keinerlei wirksamen Schutz gegen eine Kontamination.Conventionally, the reaction vessels are covered with an oil or wax layer sealed. This layer of oil or wax is placed on top of the reaction vessels Chemical mixture applied and should ensure that between the neighboring reaction vessels no transfer of chemical partial quantities is possible. In chemical or biological reactions that have no significant Temperature increase take place, is the application of such an oil or Wax layer useful. However, high reaction temperatures occur or the chemical mixtures are heated, e.g. the case with the PCR method the oil or wax layer becomes thin and does not provide a suitable one Protection against contamination by chemicals from a neighboring reaction vessel Especially when the chemical mixture boils, the oil or Wax layer no effective protection against contamination.
Zur Durchführung chemischer oder biologischer Reaktionen, die kontaminationsfrei erfolgen müssen, werden deshalb die Reaktionsgefäße mit einer dünnen Kunststofffolie verschweißt, so dass jedes einzelne Reaktionsgefäß verschlossen ist. Die Reaktionsgefäße sind üblicherweise in standardisierten Mikrotiterplatten ausgebildet. Die Folie wird derart auf die Mikrotiterplatten aufgeschweißt, dass um jedes Reaktionsgefäß eine ringförmige Schweißnaht ausgebildet ist.To carry out chemical or biological reactions that are free of contamination must be done, the reaction vessels are therefore covered with a thin plastic film welded so that each individual reaction vessel is closed. The reaction vessels are usually formed in standardized microtiter plates. The foil is welded onto the microtiter plates in such a way that around each reaction vessel an annular weld is formed.
Das Vorsehen einer derartigen auf die Reaktionsgefäße geschweißten Folie erlaubt eine kontaminationsfreie Durchführung von chemischen und biologischen Reaktionen. Jedoch muss vor dem Durchführen der chemischen oder biologischen Reaktionen die Folie manuell auf die Reaktionsgefäße geschweißt und nach dem Ausführen der chemischen oder biologischen Reaktionen wieder von Hand abgezogen werden. Es ist deshalb kaum möglich, das Aufschweißen einer derartigen Kunststofffolie in ein vollautomatisches Verfahren zum Ausführen chemischer oder biologischer Reaktionen zu integrieren. The provision of such a foil welded onto the reaction vessels allows a contamination-free implementation of chemical and biological reactions. However, before performing chemical or biological reactions the film is manually welded to the reaction vessels and after running the chemical or biological reactions are removed by hand. It is therefore hardly possible to weld such a plastic film in a fully automated process for performing chemical or biological reactions to integrate.
Die US 5,604,130 beschreibt eine Abdeckung für Mikrotiterplatten. Diese Abdeckung ist ein steifes, ebenflächiges Element oder eine biegsame Polymerfolie. Diese Polymerfolie kann aus unterschiedlichen biegsamen Polymermaterialien, z.B. Gummi, Silikongummi, Polyurethangummi und dergleichen ausgebildet sein. Die Dicke dieser Folie ist mit 0,9 mm bis 1,5 mm angegeben. Die biegsame Polymerfolie kann nicht mit einer automatisch arbeitenden Vorrichtung gehandhabt werden, da das Greifen einer biegsamen Folie sehr schwierig ist. Das ebenflächige steife Element ist grundsätzlich geeignet, um von einer automatisch arbeitenden Vorrichtung erfasst zu werden. in der Praxis zeigt sich jeoch, dass derartige Abdeckungen nach dem Durchführen von Reaktion, die einen Unterdruck in den einzelnen Reaktionsgefäßen verursachen, nur schwer von den Reaktionsgefäßen zu lösen sind und die entsprechenden Vorrichtung dementsprechend groß zu dimensionieren sind.US 5,604,130 describes a cover for microtiter plates. This cover is a rigid, flat element or a flexible polymer film. This polymer film can be made from different flexible polymer materials, e.g. Rubber, Silicone rubber, polyurethane rubber and the like may be formed. The thickness of this Foil is specified with 0.9 mm to 1.5 mm. The flexible polymer film cannot can be handled with an automatic device since the gripping a flexible film is very difficult. The flat, rigid element is fundamental suitable to be detected by an automatically operating device. in practice, however, it turns out that such covers after the implementation of reactions that cause a negative pressure in the individual reaction vessels, are difficult to detach from the reaction vessels and the corresponding Accordingly, the device must be dimensioned large.
In der WO 99/61152 ist eine weitere Abdeckung für Mikrotiterplatten beschrieben. Hierin wird eine mehrlagige Folie gezeigt, die eine Rückenlage und eine Abdichtlage umfasst. Die Rückenlage ist steif. Sie kann jedoch auch aus einem biegsamen Material ausgebildet sein. Die Abdichtlage ist aus einem unelastisch verformbaren Material wie z.B. Silikon, ausgebildet, um eine luftdichte Abdichtung vorzusehen. Diese Abdichtlage besitzt eine haftende Oberfläche, so dass die Abdeckung auf der Mikrotiterplatte haftet.Another cover for microtiter plates is described in WO 99/61152. A multi-layer film is shown here, which has a back layer and a sealing layer includes. The supine position is stiff. However, it can also be made of a flexible material be trained. The sealing layer is made of an inelastically deformable material such as. Silicone, designed to provide an airtight seal. This sealing layer has an adhesive surface so that the cover on the microtiter plate is liable.
Eine Vorrichtung zum automatischen Durchführen von chemischen bzw. biologischen reaktionen ist in der WO 99/26070 beschrieben. Aus dieser internationalen Patentanmeldung ist die US-amerikanische Patentanmeldung mit der Anmeldenummer 09/554,743 hervorgegangen. Diese Patentanmeldung wird unter Bezugnahme in diese Anmeldung inkorporiert.A device for the automatic implementation of chemical or biological reactions are described in WO 99/26070. From this international patent application is the US patent application with the application number 09 / 554,743 emerged. This patent application is incorporated by reference into this Registration incorporated.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abdeckmatte zu schaffen, mit der in einem plattenförmigen Körper ausgebildete, nach oben offene Reaktionsgefäße sicher abgedichtet werden können, die einfach in einem automatisierbaren Verfahren und wiederholt eingesetzt werden kann, wobei keine großen Kräfte zum Abheben der Abdeckmatte benötigt werden. The invention has for its object to provide a cover mat with the a plate-shaped body, which is open at the top and is safe can be sealed easily in an automated process and can be used repeatedly, with no great forces to lift off the Covering mat are required.
Die Erfindung wird durch eine Abdeckmatte mit den Merkmalen des Anspruchs 1
gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.The invention is characterized by a cover mat with the features of
Die erfindungsgemäße Abdeckmatte ist zum Abdecken mehrerer in einem plattenförmigen Körper ausgebildeter, nach oben offener Reaktionsgefäße, vorgesehen, die zum Ausführen chemischer und/oder mikrobiologischer Reaktionen, wie z.B. dem PCR-Verfahren, verwendet werden. Die Abdeckmatte ist aus einem elastischen Material ausgebildet, wobei die Abdeckmatte eine weiche untere Lage aufweist, die zur Versteifung mit einer Trägerplatte versehen ist, und die Trägerplatte derart gekrümmt ist, daß sie bei einer auf die gesamte Fläche der Trägerplatte mit einem ebenflächigen Druckkörper aufgebrachten Druckbelastung von zumindest 5 N sich elastisch an den ebenflächigen Druckkörper anschmiegt und eine entsprechend krümmungsfreie Form einnimmt.The cover mat according to the invention is for covering several in one plate-shaped Body of trained, upwardly open reaction vessels, provided that to carry out chemical and / or microbiological reactions, e.g. the PCR method can be used. The cover mat is made of an elastic material formed, the cover mat has a soft lower layer, which for Stiffening is provided with a carrier plate, and the carrier plate is curved in this way is that they have a flat surface on the entire surface of the carrier plate Pressure body of at least 5 N applied elastically hugs the flat pressure body and a correspondingly bend-free one Takes shape.
Diese Krümmung der Trägerplatte bewirkt, dass sich die Abdeckmatte nach dem Durchführen der chemischen und/oder mikrobiologischen Reaktionen von dem die Reaktionsgefäße aufweisenden plattenförmigen Körper bereichsweise abhebt, sobald ein Druck, mit welchem die Abdeckplatte während der chemischen und/oder mikrobiologischen Reaktion gegen den plattenförmigen Körper gedrückt wird, aufgehoben wird. Die Trägerplatte ist aus einem derart steifen Material, dass sich die Abdeckmatte selbst bei Reaktionen, bei welchen ein Unterdruck in den einzelnen Reaktionsgefäßen entsteht, bereichsweise von dem plattenförmigen Körper abhebt. Hierdurch wird sichergestellt, dass keine hohen Kräfte zum Abheben der Abdeckmatte von dem plattenförmigen Körper notwendig sind, selbst wenn in den einzelnen Reaktionsgefäßen ein Unterdruck erzeugt wird. Da nach dem Durchführen der Reaktionen die Trägerplatte wieder ihre ursprüngliche Krümmung einnimmt, wird die Abdeckmatte bereits von einem Großteil der Reaktionsgefäße gelöst und nur durch wenige Reaktionsgefäße, die in Bereichen angeordnet sind, an welchen die gekrümmte Abdeckmatte aufliegt, durch den darin bestehenden Unterdruck gehalten. Die hieraus resultierende Haltekraft ist jedoch so gering, dass sie beim Anheben durch eine Handhabungseinrichtung sicher vom plattenförmigen Körper abgehoben wird. This curvature of the support plate causes the cover mat to move after the Carrying out the chemical and / or microbiological reactions of which the Plate-like body having reaction vessels lifts off in regions as soon as a pressure with which the cover plate during the chemical and / or microbiological reaction is pressed against the plate-shaped body, canceled becomes. The carrier plate is made of such a rigid material that the cover mat even in reactions in which there is negative pressure in the individual reaction vessels arises, in certain areas from the plate-shaped body. Hereby ensures that no high forces are required to lift off the cover mat of the plate-shaped body are necessary, even if in the individual reaction vessels a negative pressure is generated. Because after performing the reactions the carrier plate returns to its original curvature, the cover mat already detached from a large part of the reaction vessels and only by a few Reaction vessels, which are arranged in areas on which the curved cover mat is held by the negative pressure therein. The one from here The resulting holding force is so low, however, that it can be lifted by a Handling device is safely lifted from the plate-shaped body.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in den beigefügten Zeichnungen beispielhaft dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Abdeckmatte in einer perspektivischen Darstellung,
- Fig. 2
- einen Schnitt durch die Abdeckmatte aus Fig. 1 entlang der Linie A ― A,
- Fig. 3
- eine Thermocyclervorrichtung, bei der die erfindungsgemäße Abdeckmatte verwendet wird, und
- Fig. 4
- eine Vorrichtung zum automatischen Durchführen von chemischen und/oder mikrobiologischen Reaktionen unter Verwendung der erfindungsgemäßen Abdeckmatte.
- Fig. 1
- an embodiment of the cover mat according to the invention in a perspective view,
- Fig. 2
- 2 shows a section through the cover mat from FIG. 1 along the line A - A,
- Fig. 3
- a thermal cycler device in which the cover mat according to the invention is used, and
- Fig. 4
- a device for automatically carrying out chemical and / or microbiological reactions using the cover mat according to the invention.
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Abdeckmatte in einer
perspektivischen Ansicht mit Blickrichtung auf die Unterseite der Abdeckmatte 1. In
Fig. 2 ist ein Schnitt durch die Abdeckmatte aus Fig. 1 entlang der Linie A ― A gezeigt.Fig. 1 shows an embodiment of the cover mat according to the invention in one
perspective view looking at the underside of the
Die Unterseite der Abdeckmatte 1 wird von einer Abdeckschicht 2 gebildet, die aus
einem poren- und riefenfreien glatten Kunststoffmaterial ausgebildet ist. Experimente
haben gezeigt, dass Silikon aufgrund seiner glatten Oberflächenbeschaffenheit ein
sehr geeignetes Material für die Abdeckschicht ist. Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte
Ausführungsbeispiel weist eine Abdeckschicht aus Silikon mit einer Dicke von
ca. 1 mm auf.The underside of the
Die Abdeckschicht 2 ist mit einer darüber angeordneten Ausgleichsschicht 3 verbunden.
Die Abdeckschicht 2 und die Ausgleichsschicht 3 bilden somit einen Verbundwerkstoff.The
Die Ausgleichsschicht 3 des dargestellten Ausführungsbeispiels weist eine Dicke von
3 mm auf. Die Ausgleichsschicht besteht aus einem weicheren Material als die Abdeckschicht
2. Die Shore-Härte der Ausgleichsschicht 3 sollte nicht größer als 15°
sein. Die Abdeckschicht kann hingegen eine Shore-Härte bis zu 50° aufweisen.
Zweckmäßigerweise beträgt die Shore-Härte der Abdeckschicht 2 etwa 20° bis 40°.The
Die Ausgleichsschicht ist beim vorliegenden Ausführungsbeispiel aus einem Silikonschaum ausgebildet. Sie kann jedoch auch aus einem anderen, ähnlich elastischen Kunststoffschaum, wie z. B. Moosgummi, Neoprenschaum oder dergleichen, ausgebildet sein.In the present exemplary embodiment, the compensating layer is made of a silicone foam educated. However, it can also be made of another, similarly elastic Plastic foam, such as B. foam rubber, neoprene foam or the like his.
Die Abdeckschicht 2 und die Ausgleichsschicht 3 sind durch Vulkanisieren oder einem
sogenannten Kaltverbund flächig miteinander verbunden.The
Die Ausgleichsschicht 3 besteht vorzugsweise aus einem weichelastischem Kunststoffschaummaterial,
das es erlaubt, dass die Abdeckmatte 1 bei Druckbelastung
erheblich zusammengedrückt wird.The compensating
Die Ausgleichsschicht 3 ist beispielsweise durch Verkleben an einer Trägerplatte 4
befestigt. Die Trägerplatte 4 ist aus einem dünnen Aluminiumblech ausgebildet.The
Die Abdeckmatte weist in der Draufsicht eine etwa rechteckige Form auf. Die Länge
der kurzen Seitenkante der Abdeckschicht 2 und der Ausgleichsschicht 3 beträgt etwa
7,5 cm und die Länge der langen Seitenkante etwa 11,5 cm. Die Trägerplatte 4
steht an den langen Seitenkanten der Abdeckschicht und der Ausgleichsschicht 3 ein
Stück vor. Die Trägerplatte 4 weist somit gegenüber der Abdeckschicht 2 und der
Ausgleichsschicht 3 vorstehende Leisten 5 auf. An den kurzen Seitenkanten der Abdeckmatte
1 sind angrenzend an den Ecken nach unten abgewinkelte, einen Haken
6 bildende Stege angeformt. Der nach unten abgewinkelte Abschnitt der Haken 6 ist
länger als die gesamte Dicke der Abdeckschicht 2 und der Ausgleichsschicht 3. Hierdurch
wird sichergestellt, dass beim Auflegen der Abdeckmatte 1 auf eine glatte
Stellfläche die Abdeckschicht 2 nicht die Stellfläche berührt. Hierdurch wird eine
Kontamination der Abdeckschicht 2 vermieden. Die Haken dienen ferner als Führungsmittel
beim Anordnen der Abdeckmatte auf einer Pipettierplatte. Derartige Haken
können deshalb auch an den Längsseiten der Abdeckmatte vorgesehen werden. The cover mat has an approximately rectangular shape in plan view. The length
the short side edge of the
Die Trägerplatte 4 ist derart gekrümmt, dass sie sich bei einer auf die gesamte Fläche
der Trägerplatte mit einem ebenflächigen Druckkörper aufgebrachten Belastung
von zumindest 50 N elastisch an den ebenflächigen Druckkörper anschmiegt und
eine entsprechend ebenflächige, krümmungsfreie Form einnimmt. Vorzugsweise
sollte die Belastung zur Herbeiführung der ebenflächigen Form der Abdeckmatte 1
zumindest 80 bis 100 N betragen.The
Bei dem in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Krümmung der
Trägerplatte 4 derart ausgebildet, dass die Trägerplatte 4 eine nach oben gerichtete
Wölbung besitzt, deren Scheitelpunkt etwa im mittigen Bereich der Abdeckmatte 1
liegt. Im Rahmen der Erfindung ist es jedoch möglich andere Krümmungsformen vorzusehen.
Zum Beispiel können die Randbereiche der Abdeckmatte 1 gegenüber dem
mittigen Bereich ein Stück nach oben gebogen sein.In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the curvature is
Nachfolgend wird die Funktion der erfindungsgemäßen Abdeckmatte anhand der in Fig. 3 gezeigten Thermocyclervorrichtung näher erläutert.The function of the cover mat according to the invention is described below with reference to FIG Fig. 3 shown thermal cycler explained in more detail.
Diese in der US-amerikanischen Patentanmeldung Nr.09/467,322 beschriebene
Thermocyclervorrichtung 7 weist ein als Basiskörper dienendes Gehäuse 8 auf, das
quaderförmig ausgebildet ist. Die obere Begrenzungsfläche des Gehäuses 8 dient als
Aufnahmebereich 9 zum Aufnehmen eines plattenförmigen Körpers 10, an dem mehrere
nach oben offene Reaktionsgefäße 11 ausgebildet sind. In der Regel ist der
plattenförmige Körper 10 eine Pipettierplatte 10 beziehungsweise eine Mikrotiterplatte
10. Derartige Platten sind dünnwandige Kunststoffteile, an denen die Reaktionsgefäße
11 ausgeformt und in Reihen und Spalten angeordnet sind. Typischerweise
weist eine Mikrotiterplatte 24, 48, 96 oder 384 Reaktionsgefäße auf. Es gibt Mikrotiterplatten
mit größeren oder kleineren Reaktionsgefäßen, die je nach Bedarf eingesetzt
werden. Dementsprechend unterscheidet sich auch die Höhe der einzelnen
Mikrotiterplatten. Der Aufnahmebereich 9 ist mit nach oben offenen, sacklochförmigen
Ausnehmungen versehen, in die die jeweiligen Reaktionsgefäße 11 der Mikrotiterplatte
10 eingesetzt werden. This is described in U.S. Patent Application No. 09 / 467,322
Am Aufnahmebereich 9 kann ein Heiz- und/oder Kühlelement, wie z.B. ein Peltierelement
zum Heizen und Kühlen der Reaktionsgefäße 11 vorgesehen sein. Oberhalb
des Aufnahmebereichs 9 ist ein Deckel 12 angeordnet, der mit einem Scharniergelenk
13 schwenkbar am Gehäuse 8 befestigt ist.A heating and / or cooling element, such as e.g. a Peltier element
be provided for heating and cooling the
Der Deckel ist aus einem Deckelgrundkörper 14 und einem Deckelsegment 15 ausgebildet.
Das Deckelsegment 15 bildet vorzugsweise eine Heizplatte, die auf eine
Temperatur erhitzt werden kann, die geringfügig oberhalb der maximalen Reaktionstemperatur
liegt, die von dem im Aufnahmebereich 9 angeordneten Heiz- und/oder
Kühlelement erzeugt wird. Das Heiz- und/oder Kühlelement kann beispielsweise ein
Temperaturprofil im Bereich von 0°C bis 95°C abfahren, wobei dann das Deckelsegment
15 beispielsweise auf 100°C erhitzt wird. Hierdurch wird eine Kondensation am
Deckelsegment vermieden.The lid is formed from a
Das Deckelsegment 15 ist im Deckelgrundkörper 14 entlang seiner Normalen verschiebbar
angeordnet. Zwischen der oberen Oberfläche des Deckelsegments 15 und
dem Deckelgrundkörper 14 sind Federelemente 16 angeordnet, die das Deckelsegment
15 gegen einen Anschlag 17 des Deckelgrundkörpers 14 drücken. Die Federelemente
16 sind beispielsweise mit einer Federkraft von insgesamt etwa 20 N
vorgespannt.The
Im mittigen Bereich zwischen dem Deckelsegment 15 und dem Deckelgrundkörper
14 ist ein elektrochemischer Linearmotor 19 angeordnet. Derartige elektrochemische
Linearmotoren werden auch als elektrochemische Aktoren bezeichnet.In the central area between the
Durch Zuführen von Strom, das heißt durch Laden des elektrochemischen Motors wird im Faltenbalg Wasserstoff freigesetzt, wodurch der Faltenbalg gestreckt wird und eine Linearbewegung ausführt. Wird der Faltenbalg über einen elektrischen Widerstand entladen, so wird das Wasserstoffgas chemisch gebunden, wodurch sich das Gasvolumen vermindert und der Faltenbalg zusammengezogen wird. In seinem mechanischen Verhalten entspricht der elektrochemische Linearmotor einem pneumatischen Element, das jedoch keine externe Druckluftversorgung benötigt, sondern elektrisch angesteuert werden kann, wobei es drei Steuerzustände Laden, Halten und Entladen gibt.By supplying electricity, that is, by charging the electrochemical motor hydrogen is released in the bellows, causing the bellows to stretch and performs a linear movement. The bellows has an electrical resistance discharge, the hydrogen gas is chemically bound, causing the gas volume is reduced and the bellows is contracted. In his mechanical behavior, the electrochemical linear motor corresponds to a pneumatic one Element that does not require an external compressed air supply, however can be controlled electrically, there being three control states charging, holding and unloading there.
Der elektrochemische Linearmotor 19 ist mit einem Ende am Deckelsegment 15 befestigt,
während sein gegenüberliegendes Ende 20 frei beweglich ist. Bei Betätigung
des elektrochemischen Linearmotors, das heißt bei Streckung, stützt sich der elektrochemische
Linearmotor 19 am Deckelgrundkörper 14 ab und drückt hierdurch das
Deckelsegment 15 nach unten in Richtung zum Aufnahmebereich 9 des Gehäuses 8.The electrochemical linear motor 19 is attached at one end to the
In den Aufnahmebereich 9 ist eine Mikrotiterplatte 10 eingesetzt, in deren Reaktionsgefäße
11 Gemische von chemischen Reagenzien enthalten sind. Auf der Mikrotiterplatte
10 liegt die erfindungsgemäße Abdeckmatte 1 mit ihrer Abdeckschicht 2 nach
unten weisend auf. Das Deckelsegment 15 wird vom elektrochemischen Linearmotor
19 derart stark nach unten gedrückt, dass die Abdeckmatte 1 eine ebenflächige Form
annimmt.A
Die Abdeckschicht 2 wird hierbei gegen die Randbereiche der nach oben offenen
Reaktionsgefäße 11 gedrückt, so dass jedes einzelne Reaktionsgefäß 11 sicher abgedichtet
wird. Dadurch wird eine Kontamination der einzelnen Reaktionsgemische
durch Reagenzien benachbarter Reaktionsgefäße 11 sicher vermieden, selbst wenn
die Reaktionsgemische zu sieden beginnen sollten.The
Durch die Ausbildung der Abdeckschicht 2 und der Ausgleichsschicht 3 als Verbundwerkstoff
besitzt die Abdeckmatte 1 eine ausreichende Festigkeit, so dass sie selbst
beim Entstehen eines Unterdruckes in den Reaktionsgefäßen 11 nicht dauerhaft plastisch
verformt wird, sondern nach dem Lösen der Abdeckmatte 1 von der Mikrotiterplatte
10 wieder ihre ursprüngliche Form annimmt.By forming the
Nach Beendigung der Durchführung der chemischen Reaktionen in der Thermocyclervorrichtung
7 wird der elektrochemische Linearmotor 19 entladen, so dass er sich
zusammenzieht und der während der Durchführung der chemischen Reaktionen auf
die Abdeckmatte 1 ausgeübte Druck abgebaut wird. Danach wird der Deckel 12 der
Thermocyclervorrichtung 7 geöffnet. Aufgrund der Krümmung der Abdeckmatte 1
hebt sich die Abdeckmatte 1 an ihrem nach oben gewölbten Bereich von der Mikrotiterplatte
10 ab. Da die Trägerplatte 4 derart steif ausgebildet ist, dass zumindest eine
Kraft von 50 N, vorzugsweise mehr als 80 N bis 100 N zum flächigen Andrücken an
die Mikrotiterplatte 10 notwendig ist, hebt sie sich mit der entsprechenden Kraft von
der Mikrotiterplatte ab. Hierdurch kann die Abdeckmatte 1 auch von Probengefäßen
11 gelöst und abgehoben werden, in welchen ein Unterdruck erzeugt worden ist. Die
Abdeckmatte 1 wird somit nur noch an den Bereichen der Mikrotiterplatte 10 durch
die Wirkung des Unterdrucks gehalten, auf welchen sie unmittelbar aufliegt. Die gesamten
resultierenden Haftkräfte zwischen der Abdeckmatte 1 und der Mikrotiterplatte
10 sind deshalb deutlich geringer als wenn die Abdeckmatte 1 mit ihrer gesamten
Fläche auf der Mikrotiterplatte 10 aufliegen würde. Es hat sich gezeigt, dass
selbst wenn bei den chemischen Reaktionen Unterdruck erzeugt wird, die gekrümmte
Abdeckmatte 1 von der Mikrotiterplatte 10 abgehoben werden kann, ohne dass hierbei
die Mikrotiterplatte 10 mit angehoben wird. Hierdurch ist es möglich, dass die erfindungsgemäße
Abdeckmatte 1 vollautomatisch gehandhabt werden kann, da beim
Abheben der Abdeckmatte 1 von der Mikrotiterplatte 10 keine Gefahr besteht, dass
die Mikrotiterplatte mit angehoben wird.After completion of the chemical reactions in the
Die erfindungsgemäße Abdeckmatte kann somit zum Verschließen von Mikrotiterplatten in Vorrichtungen zum automatischen Durchführen von chemischen bzw. biologischen Verfahren verwendet werden. Eine derartige Vorrichtung ist in Fig. 4 schematisch dargestellt.The cover mat according to the invention can thus be used to close microtiter plates in devices for the automatic implementation of chemical or biological Procedures are used. Such a device is shown schematically in FIG. 4 shown.
Eine solche Vorrichtung zum automatischen Ausführen chemischer und biologischer
Reaktionen weist eine rechteckförmige Grundplatte 22 mit zwei Stirnkanten 23 und
einer vorderen und hinteren Längskante 24 auf. Auf der Grundplatte 2 ist an der hinteren
Längskante 24 eine Rückenwandung 25 angeordnet. Am oberen Randbereich
ist in der Rückenwandung 25 eine horizontale, zur hinteren Längskante 24 der
Grundplatte 22 parallele Schiene 26 vorgesehen, auf welcher zwei Roboterarme 27
in Längsrichtung der Schiene 26 (Doppelpfeil 28, X-Richtung) verfahrbar angeordnet
sind. Such a device for the automatic execution of chemical and biological
Reactions has a
Die Roboterarme 27 sind jeweils geradlinige, steife Arme, die parallel zu den Stirnkanten
23 der Grundplatte 22 angeordnet sind. Sie stehen somit senkrecht auf der
Ebene der Rückwandung 25. An den Roboterarmen 27 ist jeweils ein Längsschlitz 29
eingebracht, wobei sich durch die Längsschlitze 29 jeweils ein vertikal zur Grundplatte
22 angeordneter Betätigungsarm 30 erstreckt. Die Betätigungsarme 30 sind
jeweils entlang einer in Längsrichtung (Y-Richtung) der Roboterarme 27 verlaufenden
Schiene (nicht dargestellt) verfahrbar. Zusätzlich sind die Betätigungsarme auch in
vertikaler Richtung (Z-Richtung) verfahrbar. An einem der beiden Betätigungsarme
30 ist eine Pipettenspitzenanordnung 31 mit acht Pipettenspitzen und am anderen
Betätigungsarm 30 ist eine gabelförmige Greifeinrichtung 32 befestigt. Mit der Greifeinrichtung
32 können sowohl Mikrotiterplatten als auch Abdeckmatten 1 aufgenommen
und versetzt werden. Die Greifeinrichtung besitzt zwei Greifarme mit jeweils
nach innen vorstehenden Vorsprüngen, mit welchen die Leisten 5 der Abdeckmatte 1
hintergriffen werden können.The
Auf der Grundplatte 22 sind vier Thermocyclervorrichtungen 7 angeordnet, die mit
ihrem Aufnahmebereich 9 und ihren Deckeln 12 im aufgeklappten Zustand dargestellt
sind. Auf der Grundplatte 22 sind ferner ein Probenhalter 33 und zwei Pipettierhalter
34 angeordnet. Der Probenhalter 33 und die Pipettierhalter 34 sind im wesentlichen
identisch ausgebildete Halterungen, auf welchen Mikrotiterplatten aufgesetzt
werden können. Die auf die Halterungen 33, 34 aufgesetzten Mikrotiterplatten sind
durch die Halterungen 33, 34 exakt bezüglich der Grundplatte 22 ausgerichtet, so
dass der Ort der einzelnen an den Mikrotiterplatten ausgebildeten Gefäßen exakt
festgelegt ist und diese von den Roboterarmen genau angesteuert werden können.
Die Pipettierhalter 34 legen Pipettierstationen fest, an welchen das Pipettieren mittels
der Pipettenspitzenanordnung 31 ausgeführt wird. Auf der Grundplatte 22 sind weiterhin
ein Schacht 40 mit unbenutzten Abdeckmatten und ein Schacht 41 zum Ablegen
der benutzten Abdeckmatten 1 vorgesehen.On the
Die Vorrichtung weist ferner ein Chemikalienreservoir 42 mit mehreren nach oben
offenen Gefäßen mit diversen Chemikalien und eine Stapeleinrichtung 43 zum Aufnehmen
von mehreren Mikrotiterplatten auf. Die Stapeleinrichtung 43 ist durch senkrecht
von der Rückenwandung 25 vorstehenden Stege 44 ausgebildet. The device also has a
Nachfolgend wird die Verwendung der erfindungsgemäßen Abdeckmatte 1 in einer
derart automatisierten Vorrichtung näher erläutert. Ein Benutzer stellt auf den Probenhalter
33 eine Mikrotiterplatte 10, in deren Probengefäße Probensubstanzen enthalten
sind. Diese Probensubstanzen werden entweder unmittelbar auf dieser Mikrotiterplatte
oder auf weiteren Mikrotiterplatten auf den Pipettierhaltern mit weiteren
Reagenzien aus dem Chemikalienreservoir 42 versetzt und in einer der Thermocyclervorrichtungen
7 chemischen und/oder biologischen Reaktionen, wie z.B. dem
PCR-Verfahren unterzogen. Hierzu werden die einzelnen Mikrotiterplatten mit in der
Greifeinrichtung 32 von dem Probenhalter 33 bzw. von den Pipettierhaltern 34 abgenommen
und in die Thermocyclervorrichtung 7 eingesetzt. Auf die jeweilige in einer
Thermocyclervorrichtung 7 befindliche Mikrotiterplatte 10 wird eine Abdeckmatte 1
aufgelegt, die von dem Stapel der unbenutzten Abdeckmatten abgenommen wird.
Das Aufnehmen und Absetzen der Abdeckmatten 1 führt wiederum die Greifeinrichtung
32 aus. Sind in einer Thermocyclervorrichtung 7 jeweils eine Mikrotiterplatte und
eine Abdeckmatte 1 eingebracht, so werden die motorgetriebenen Deckel 12 der jeweiligen
Thermocyclervorrichtung 7 automatisch geschlossen und das entsprechende
Verfahren kann beginnen. Ist das chemische oder biologische Verfahren beendet,
so öffnen sich die Deckel 12 wiederum selbsttätig, die jeweilige Abdeckmatte wird
von der Greifeinrichtung 32 aufgenommen und am Stapel 41 der benutzten Abdeckmatten
abgelegt.Below is the use of the
Durch das Vorsehen der erfindungsgemäßen Abdeckmatten 1 kann diese Vorrichtung
vollautomatisch arbeiten, ohne dass hierbei die einzelnen Reaktionsgefäße von
Hand, beispielsweise durch Verschweißen mit einer Folie, manuell abgedichtet werden
müssen. Die benutzten im Stapel 41 abgelegten Abdeckmatten 1 werden lediglich
von Zeit zu Zeit abgenommen und der Stapel 40 mit gereinigten Abdeckmatten 1
versehen. Vorzugsweise werden die oben beschriebenen gekrümmten Abdeckmatten
verwendet, da sie sich nach dem Durchführen der Reaktionen von den Mikrotiterplatten
abheben lassen, selbst wenn ein Unterdruck in einzelnen Reagenzgefäßen
entstehen sollte. By providing the covering
Die Erfindung ist oben anhand von Ausführungsbeispielen erläutert worden. Sie ist selbstverständlich nicht auf die konkrete Ausführungsform der Ausführungsbeispiele beschränkt. So kann zum Beispiel die Abdeckschicht aus einem anderen Material als Silikon ausgebildet sein, sofern dieses Material zu Abdichtung der Reaktionsgefäße ausreichend glatt ist. Die Ausgleichsschicht muss nicht aus einem Kunststoffschaum bestehen, sofern sie die notwendige Nachgiebigkeit besitzt. Die Trägerplatte kann z.B. aus Federstahl oder einem anderen elsatischen und vorzugsweise gut wärmeleitenen Material ausgebildet sein.The invention has been explained above using exemplary embodiments. she is of course not on the specific embodiment of the exemplary embodiments limited. For example, the cover layer can be made of a different material than Silicone be formed, provided that this material to seal the reaction vessels is sufficiently smooth. The leveling layer does not have to be made of a plastic foam exist if it has the necessary flexibility. The carrier plate can e.g. made of spring steel or another Alsatian and preferably good heat conductor Material be formed.
Claims (12)
wobei die Abdeckmatte (1) eine weiche untere Lage aufweist, die zur Versteifung mit einer Trägerplatte (4) versehen ist,
und die Trägerplatte (4) derart gekrümmt ist, daß sie bei einer auf die gesamte Fläche der Trägerplatte (4) mit einem ebenflächigen Druckkörper aufgebrachten Druckbelastung von zumindest 5 N sich elastisch an den ebenflächigen Druckkörper anschmiegt und eine entsprechend krümmungsfreie Form einnimmt.Covering mat for covering a plurality of reaction vessels which are formed in a plate-shaped body and are open at the top and which are provided for carrying out chemical and / or microbiological reactions, such as the PCR method, the covering mat being formed from an elastic material,
the cover mat (1) having a soft lower layer, which is provided with a support plate (4) for reinforcement,
and the support plate (4) is curved in such a way that it rests elastically on the flat pressure body and assumes a correspondingly curvature-free shape when a pressure load of at least 5 N applied to the entire surface of the support plate (4) with a flat pressure body.
die Ausgleichsschicht (3) aus einer gegenüber der Abdeckschicht (2) weicheren Schicht ausgebildet ist, die eine Dicke von zumindest 1,5 mm besitzt, und
die Abdeckschicht (2) und die Ausgleichsschicht zu einem Verbundwerkstoff verbunden sind.Cover mat according to claim 1, wherein the soft lower layer is formed from a lower cover layer (2) and an upper compensation layer (3), and the cover layer (2) is formed from a non-porous smooth plastic layer, and
the compensation layer (3) is formed from a layer that is softer than the cover layer (2) and has a thickness of at least 1.5 mm, and
the cover layer (2) and the compensation layer are connected to a composite material.
wobei die Shore-Härte der Abdeckschicht (2) nicht größer als 50° ist. Cover mat according to claim 2,
wherein the Shore hardness of the cover layer (2) is not greater than 50 °.
wobei die Dicke der Ausgleichsschicht (3) zumindest 3 mm beträgt und die Dicke der Abdeckschicht (2) nicht größer als 1 mm ist.Cover mat according to claim 2 or 3,
wherein the thickness of the compensation layer (3) is at least 3 mm and the thickness of the cover layer (2) is not greater than 1 mm.
wobei die Ausgleichsschicht (3) aus einem Kunststoffschaum, wie z.B. Silkonschaum, Moosgummi oder Neoprenschaum, ausgebildet ist und daß die Abdeckschicht (2) aus Silikon ausgebildet ist.Cover mat according to one of claims 2 to 4,
wherein the compensation layer (3) is made of a plastic foam, such as silicone foam, foam rubber or neoprene foam, and that the cover layer (2) is made of silicone.
wobei die Krümmung der Trägerplatte (4) derart ausgebildet ist, daß die Trägerplatte (4) nach oben gerichtet Wölbung besitzt, deren Scheitelpunkt etwa im mittigen Bereich der Abdeckmatte (1) liegt.Cover mat according to one of claims 1 to 5,
wherein the curvature of the carrier plate (4) is designed such that the carrier plate (4) has an upward curvature, the apex of which lies approximately in the central region of the covering mat (1).
wobei die Trägerplatte (4) aus einem Aluminiumblech ausgebildet ist.Cover mat according to one of claims 1 to 6,
wherein the carrier plate (4) is formed from an aluminum sheet.
wobei die vom Druckelement (15) ausgeübte vorbestimmte Kraft zumindest 80 N beträgt.Device according to claim 8,
wherein the predetermined force exerted by the pressure element (15) is at least 80 N.
wobei die die Probengefäße (11) aufweisende Platte eine Mikrotiterplatte (10) ist. Device according to claim 8 or 9,
the plate containing the sample vessels (11) being a microtiter plate (10).
wobei die Vorrichtung eine Thermocyclervorrichtung (7) ist.Device according to one of claims 8 to 10,
the device being a thermal cycler device (7).
wobei die Vorrichtung Handhabungselemente zum automatischen Handhaben der Abdeckmatte besitzt.Device according to one of claims 8 to 11,
wherein the device has handling elements for automatic handling of the cover mat.
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