DE102009057223B4

DE102009057223B4 - Probengefäßmatrix und deren Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE102009057223B4
Application number: DE102009057223.6A
Authority: DE
Inventors: Dr. à Brassard Lothar
Original assignee: Chemagen Biopolymer Technologie AG
Current assignee: Chemagen Biopolymer Technologie AG
Priority date: 2009-12-05
Filing date: 2009-12-05
Publication date: 2016-03-24
Anticipated expiration: 2029-12-06
Also published as: EP2506975A1; CA2782846C; US20120244044A1; AU2010327055A1; JP2013513088A; CA2782846A1; US20180311665A1; DE102009057223A1; WO2011066923A1; AU2010327055B2

Abstract

Probengefäßmatrix mit von Wänden umschlossenen, befüllbaren Zellen, wobei die Probengefäßmatrix als Spritzgussteil aus einem Kunststoff hergestellt ist, und wobei die Zellen jeweils ein Fassungsvolumen von ca. 25 ml aufweisen und die Wände der einzelnen Probengefäße im Vergleich zu deren Querschnitt sehr hoch sind, wobei das Verhältnis der Höhe des einzelnen Probengefäßes zur seiner Zellenlänge zwischen 4,3 und 5,7 liegt.

Description

Die Erfindung befasst sich mit einer Probengefäßmatrix mit mehreren Kavitäten mit vergrößertem Volumen (ca. 25 ml) und deren Herstellungsverfahren.
Zur Untersuchung von biologischem Material in flüssigem oder gelöstem Zustand wird dieses Material oftmals in Probengefäße gefüllt und dort untersucht. Diese Probengefäße können einzeln vorliegen, in der Regel jedoch sind die Probengefäße in Matrizes zusammengefasst, wobei mehrere Probengefäße eine Einheit, üblicherweise als „Platte” bezeichnet, bilden. Solche Matrizes enthalten vorzugsweise eine durch 12 teilbare Zahl an Probengefäßen, z. B. 12, 24 oder 96 Probengefäße.
Die Größe der Probengefäße, insbesondere ihre Querschnittsfläche hängt in der Regel von den Abmessungen der Untersuchungsanordnung ab. Meist beträgt die Querschnittsfläche einige Quadratzentimeter oder weniger.
Um eine solche Probengefäßmatrix mit dieser kleinen Querschnittsfläche einfach und wirtschaftlich herstellen zu können, wird ein Probengefäß in der Regel relativ flach ausgebildet, auch in dem Bestreben, die Probenvolumina möglichst klein zu halten. Dies schränkt das Volumen ein, welches ein Probengefäß aufnehmen kann, ist jedoch für viele Anwendungszwecke erwünscht. Es besteht jedoch auch die Notwendigkeit, große Probenvolumina zu bearbeiten.
Probengefäßmatrizes mit mehreren einzelnen Probengefäßen sind in folgenden Druckschriften beschrieben worden: US 7 410 618 B2 , US 6 027 694 A , US 7 208 125 B1 , WO 2005/102529 A1 , WO 02/060585 A1 , WO 03/064041 A1 , WO 00/03805 A1 , DE 100 41 825 A1 , DE 20 2007 003 526 U1 , DE 10 2008 025 992 A1 , DE 90 02 496 U1 und WO 2009/036 697 A2 .
Einige der im vorgenannten Stand der Technik beschriebenen Probengefäßmatrizes weisen Probengefäße auf, deren Wände im Vergleich zu deren Querschnitt sehr hoch sind. Das Verhältnis Höhe/Querschnitt kann dabei im Bereich von ca. 2 bis 8 liegen, beispielsweise einen Wert von ca. 5 haben. Im genannten Stand der Technik wird auch die Herstellung von Probengefäßmatrizes mittels Spritzguss erwähnt. Allerdings beträgt bei diesen vorbekannten Probengefäßmatrizes das maximale Fassungsvolumen der einzelnen Probengefäße nur wenige Milliliter, beispielsweise ca. 1 bis 1,3 ml. Probengefäßmatrizes, deren Probengefäße ein größeres Fassungsvolumen aufweisen, sind im genannten Stand der Technik nicht beschrieben worden.
Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Probengefäßmatrix zur Verfügung zu stellen, welche die oben aufgeführten Nachteile überwindet und ein großes Probevolumen aufweist. Die Aufgabe wird durch eine Probengefäßmatrix mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst.
Die Probengefäßmatrix besteht aus einem Wandmaterial. Darin sind die einzelnen Probengefäße so ausgebildet, dass bei einer Betrachtung der Matrix von oben die Probengefäße alle senkrecht nach unten zeigen.
Die Anordnung der Probengefäße ist vorzugsweise regelmäßig, um einen maschinellen Zugriff und damit eine automatische Auswertung der Proben zu erleichtern. Regelmäßig bedeutet, dass wenn man die Matrix von oben betrachtet und deren Oberfläche in gleichgroße Vier- oder Sechsecke unterteilt, in jedem dieser Vier- oder Sechsecke eine Probe liegt, und alle diese Unterteilungen zueinander ähnlich sind. Im Folgenden werden diese vier- oder sechseckigen Unterteilungen auch als „Zellen” bezeichnet. Vorzugsweise liegt die Matrix mit mehrreihigen, rechtwinkligen Zellen in Form von Zeilen und Spalten vor. Als „Zellenlänge” wird im Falle einer viereckigen Unterteilung der Mittelwert der Seitenlängen bezeichnet, und im Falle einer sechseckigen Unterteilung der Mittelwert der Durchmesser eines Sechsecks.
Die Probengefäße können eine beliebige Querschnittsfläche haben. Bevorzugt sind runde, sechseckige, rechteckige oder quadratische Querschnittsflächen.
Die Probengefäße können zueinander beabstandet sein, so dass jedes Gefäß seine eigene Außenwandung hat, oder sich gegenseitig berühren, so dass das Wandmaterial des einen Probengefäßes auch das Wandmaterial des anderen Probengefäßes ist.
„Relativ hoch” bedeutet, dass das Verhältnis der Höhe des Probengefäßes zur Zellenlänge zwischen 4,3 und 5,7 liegt.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Anzahl von N Probengefäßen so in der Matrix angeordnet, dass die Anzahl der Spalten und die Anzahl der Zeilen den Teilern von N entspricht, die der Quadratwurzel von N am nächsten liegen.
Im Falle von N = 12 wären dies 3 und 4, Im Falle von N = 24 wären dies 6 und 4, und im Falle von N = 96 wären dies 12 und 8.
In dieser bevorzugten Ausführungsform würde das oben beschriebene Verhältnis der Höhe des Probengefäßes zur Zellenlänge dazu führen, dass das Verhältnis Länge zur Breite der Probengefäßmatrix aber insbesondere auch das Verhältnis Höhe zur Länge und/oder zur Breite im Bereich des goldenen Schnittes liegt, die Proportionen dieser Matrix als besonders ansprechend empfunden werden.
Besonders bevorzugt sind Ausführungsformen, in denen das Verhältnis der Länge oder der Breite der Probengefäßmatrix im Vergleich zur Höhe zwischen 1,1 und 2,1 liegt, besonders bevorzugt zwischen 1,4 und 1,8.
Insbesondere in dem bevorzugten Fall, dass sich benachbarte Probengefäße das Wandmaterial teilen, kommt es durch die gesteigerte Höhe zusätzlich zu dem Effekt, dass die Steifigkeit der gesamten Probengefäßmatrix, verglichen mit Matrizes geringerer Höhe, erhöht ist.
Die Probengefäßmatrix ist als Spritzgussteil aus einem Kunststoff hergestellt. Dies birgt jedoch aufgrund der großen Höhe der Probengefäße im Vergleich zu ihrem Querschnitt Schwierigkeiten.
Für einen Spritzguss der Probengefäßmatrix benötigt man eine Negativform des Bauteils. Vorzugsweise wird eine Metallform verwendet, in die flüssiger, heißer Kunststoff (beispielsweise Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol, Polycarbonat) mit hohem Druck (mehreren hundert bar) eingespritzt wird. Im Anschluss wird der Kunststoff abgekühlt, wobei er schrumpft. Danach muss das Spritzgussteil zerstörungsfrei aus der Form entnommen werden.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Probengefäßmatrix muss eine vergleichsweise große Menge Material eingespritzt werden. Zum Entformen muss die Seitenwand der Probengefäße eine Schräge aufweisen. Wenn die Seitenwand zu schräg bemessen ist, verliert man Volumen. Das könnte man durch eine höhere Seitenwand ausgleichen, was jedoch bedeutet, dass mehr Material verwendet werden muss. Dies wiederum ist nicht möglich. Ist die Seitenwand nicht schräg genug, lässt sich das Teil nicht entformen.
Das erfindungsgemäße Verhältnis von Höhe zur Zellenlänge (4,3 bis 5,7) liegt in einem Bereich, wo ein solcher Spritzguss gerade noch stattfinden kann und die Schrumpfung nicht zu Rissen in dem Spritzgusskörper, der Probengefäßmatrix, führt.
Ein Beispiel für die erfindungsgemäße Probengefäßmatrix ist in der Abbildung ”1” dargestellt.
1 zeigt schematisch den Aufbau einer Probengefäßmatrix aus 24 Probengefäßen in Aufsicht und in Seitenansicht.
Die in 1 dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Probengefäßmatrix 1 enthält 24 Probengefäße 2 in 4 Zeilen zu je 6 Spalten. Die Probengefäße teilen sich jeweils eine Wand, sind also zusammenhängend in der Probengefäßmatrix ausgebildet. Die Zellenlänge beträgt ca. 17,2 mm, die Höhe beträgt ca. 87,46 mm. Die Toleranzen dieser Maße betragen vorzugsweise weniger als 10%, besonders bevorzugt weniger als 1%, insbesondere weniger als 0,1%. Im Gegensatz zu herkömmlichen 24-fach Probengefäßmatrix, die eine Höhe von ca. 44 mm und ein Kavitätsvolumen von 10 ml haben, weisen die einzelnen Probengefäße dieser Probengefäßmatrix jeweils ein Fassungsvolumen von 25 ml auf. Diese Probengefäßmatrix ist unter anderem zur Verwendung eines mit 24 magnetisierbaren Stäben ausgestatteten Magnetseparators (chemagic ASM I, 24 rod head, Fa. chemagen AG) geeignet, einem Gerät zur Isolierung von Nukleinsäuren aus großen Volumina Blut, Plasma, Stuhlaufschwemmungen oder beispielsweise Urin. Mit dieser Probengefäßmatrix ist es möglich, parallel 24 Proben à 4 ml Plasma oder à 3,5 ml Blut, anstatt bisher 1,8 ml, zu bearbeiten. Darüber hinaus eignet sich die Probengefäßmatrix auch für Anwendungen im Bereich der Zellkultur. Weitere Anwendungen sind ebenfalls denkbar.

Claims

Probengefäßmatrix mit von Wänden umschlossenen, befüllbaren Zellen, wobei die Probengefäßmatrix als Spritzgussteil aus einem Kunststoff hergestellt ist, und wobei die Zellen jeweils ein Fassungsvolumen von ca. 25 ml aufweisen und die Wände der einzelnen Probengefäße im Vergleich zu deren Querschnitt sehr hoch sind, wobei das Verhältnis der Höhe des einzelnen Probengefäßes zur seiner Zellenlänge zwischen 4,3 und 5,7 liegt.
Probengefäßmatrix nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsflächen der Probengefäße rund, sechseckig, rechteckig oder quadratisch sind.
Probengefäßmatrix nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Probengefäße so zueinander beabstandet sind, dass jedes Gefäß seine eigene Außenwandung hat, oder die Probengefäße sich gegenseitig berühren, so dass das Wandmaterial des einen Probengefäßes auch das Wandmaterial des anderen Probengefäßes ist.
Probengefäßmatrix nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl von N Probengefäßen so in der Probengefäßmatrix angeordnet sind, dass die Anzahl der Spalten und die Anzahl der Zeilen den Teilern von N entspricht, die der Quadratwurzel von N am nächsten liegen, wobei N vorzugsweise 12, 24 oder 96 beträgt, und dass vorzugsweise das Verhältnis der Länge oder der Breite der Probengefäßmatrix im Vergleich zur Höhe zwischen 1,1 und 2,1 liegt.
Probengefäßmatrix nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Probengefäßmatrix 24 Probengefäße enthält, die in 4 Zeilen zu je 6 Spalten angeordnet sind und sich vorzugsweise jeweils eine Wand teilen.
Probengefäßmatrix nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellenlänge 17,2 mm und die Höhe 87,46 mm beträgt, wobei die Toleranzen dieser Maße vorzugsweise weniger als 10%, besonders bevorzugt weniger als 1%, insbesondere weniger als 0,1% betragen.
Probengefäßmatrix nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwand der Probengefäße eine Schräge aufweisen.
Verfahren zur Herstellung einer Probengefäßmatrix mit den Merkmalen einer Probenmatrix nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Probengefäßmatrix als Spritzgussteil aus einem Kunststoff hergestellt wird, der in eine Negativform der Probengefäßmatrix hineingespritzt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff in flüssiger, heißer Form mit hohem Druck in die Form eingespritzt wird und das Spritzgussteil nach einem Abkühlen des Kunststoffs aus der Form entnommen wird.