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Die vorliegenden Erfindung beschreibt ein versatil einsetzbares Reaktionsgefäß, das als Insert vertikal passfähig zu einem Aufnahmegefäß, insbesondere aber nicht nur für Standardgefäße wie Deep Well Platten im SBS Standard ist. Semipemeable Membranen ermöglichen den Kontakt vom inneren Volumen des Reaktionsgefäßes zum Außenvolumen im Aufnahmegefäß. Es ist kompatibel zu gängiger Liquid Handling Technik. Einsatzgebiete sind besonders Vorgänge mit sequentiellen Workcharts und mit Stoff- und Volumenaustausch verbundene Prozesse zum Beispiel in vitro Proteinsynthese, Medienwechsel von Proteinproben und Zellkultur.
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Stand der Technik
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Von scienova werden schon verschiedene Dialysatoren als Inserts mit seitlich angebrachten semipermeablen Membranen für den vertikalen Einsatz in Standard Deep Well Mikroplatten und Zentrifugenröhrchen angeboten (
http://www.scienova.com/xanario/xpressmicrodialyzer100-c-80-2.html). Diese zeichnen sich durch schnelle Dialyse kleiner Volumina in Dialysekapillaren aus. Probenzugabe und Entnahme erfolgt in dem oberen Teil der Dialysatoren mittels Standard Liquid Handling Technik. Sie haben den Nachteil, dass in ihnen die Mischung im Probenraum durch Dispensieren kaum praktikabel ist. Das Probenvolumen wird durch die genutzten Kapillargeometrie zur Dialyse begrenzt, da sich bei Vergrößerung des Kapillarenquerschnitts und der Kapillarlänge zur Volumenvergrößerung die Probenentnahme durch Abriss der Flüssigkeitssäule und dem Eindringen von Luftblasen insbesondere die Probenentnahme erschwert. Soll das Probenvolumen trotz des sehr begrenzten Raums beim Einsatz in Gefäßen nach dem SBS Standard für Mikroplatten deutlich erhöht werden, muss eine neue Lösung gefunden werden. Wenn die Dialysatoren als Inserts eingesetzt werden kann die Probe und die im Außengefäß befindliche Lösung zum Beispiel ein Dialysepuffer, nicht mehr mit Pipetten oder anderer Liquid Handling Technik gemischt, entfernt oder gewechselt werden. Die im Außengefäß befindliche Lösung kann nur nach Entfernen des Inserts gewechselt werden. Diese Lösung wird unter
DE 10 2007 011 866 A1 ,
WO002008106960A1 ,
US020100136596A1 ,
EP000002129464A1 beschrieben.
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Von Thermo Scientific wird (
www. http://www.piercenet.com/product/rapid-equilibrium-dialysis-red) eine Vorrichtung angeboten, die 48 einzelne Einsätze zum vertikalen Dialysieren im Mikrotiterplattenformat enthält. Die Inserts bestehen aus einem Plastikgrundkörper mit einer Röhre aus einer Dialysemembran, die den Probenraum bildet. Sie sind im Raster von Mikroplatten angeordnet. Die Inserts sind allerdings in ihrer Geometrie an eine Spezialaußenplatte für diese Inserts angepasst. Das erlaubt es nicht Standardgefäße wie Deep Well Platten zu nutzen. Der Aufwand bei der Handhabung ist relativ hoch, da diese Inserts einzeln eingesetzt werden und die Spezialaußenplatte nach Gebrauch demontiert und gereinigt werden muss. Befüllen und Entleeren erfolgt in dem Pipettenspitzen bis zum Boden geführt werden müssen. Besonders bei manueller Bedienung besteht hier die Gefahr, dass die Pipettenspitze die semipermeable Membran beschädigen kann. Die große freie Öffnung erhöht das Kontaminationsrisiko. Diese Lösung ist in
WO002006055756A2 ,
WO002006055756A3 ,
US000007604739B2 ,
US000008034242B2 ,
US020060102547A1 ,
US020100264085A1 ,
EP000001827659A2 ,
EP000001827659A4 beschrieben.
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Beschreibung
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Reaktionsgefäß zu schaffen, dass als Insert vertikal passfähig zu Standardgefäßen insbesondere im SBS Standard ist, kostengünstig herzustellen ist, einen Probenvolumenbereich grösser 50 μl hat, einen Stoffaustausch über semipermeable Membranen mit der Umgebung ermöglicht, ein aufwandgeringen Beschickung, Entnahme, Mischung, Wechsel sowie eine Begasung des Probenvolumens im Reaktionsgefäß als auch im Außenvolumen des äußeren Gefäßes mit geringem Aufwand sicher ermöglicht. Lufteinschlüsse im Probenvolumen sollen sich nur minimal auf die Sicherheit des Probenhandlings und den Stoffaustausch über die semipermaeble Membran auswirken. Die Probenentnahme soll geringe Volumenverluste der Probe aufweisen. Das Reaktionsgefäß soll passfähig zu vorhandener Liquid Handling Technik wie Handpipetten, Pipettierrobotern und Dispensern sein. Ihr Einsatz soll sowohl bei kleinen als auch bei großen Probenzahlen durch parallele Probenbearbeitung wirtschaftlich und sicher möglich sein. Einsetzbar ist die Erfindung insbesondere, aber nicht nur, als Einwegprodukt bei Reaktionen die sequentielle Workcharts mit einem Stoff- und Volumenaustausch unter Durchmischung in einem separaten Reaktionsraum beinhalten. Dies trifft zum Beispiel auf enzymatische Reaktionen, chemische Synthesen, nicht zellulären, komplexen in vitro Reaktionen, Zellkultur und Probenreinigungen über semipermeable Membranen zu. Beispiele hierfür sind Proteomics Workcharts zur Probenaufbereitung, in vitro Proteinsynthese, Proteinreinigung durch Entsalzung oder Pufferaustausch, Gleichgewichtsdialyse, Elektrodialyse, chemische und enzymatische Reaktionen unter Zu- und Abfuhr von Produkten und Edukten, Zellkulturen von Eukaryoten oder Prokaryoten Zellen in homogener Kultur oder Kokultur.
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Allgemeine Vorrichtung Reaktionsgefäß:
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Das Reaktionsgefäß ist in seiner Geometrie an Standardgefäße zur Probenbehandlung und -aufbewahrung wie Zentrifugenröhrchen und besonders Mikroplatten als Aufnahmegefäß angepasst (1, 16; 5, 17, 6, 17). Beispiele für die Reaktionsgefäße als Aufnahmegefäße sind einzelne Zentrifugenröhrchen sowie vor allem Mikroplatten und Deep Well Platten im SBS Standard (http://www.slas.org/default/assets/File/ANSI_SLAS_1-2004_FootprintDimensions.pdf). Das Reaktionsgefäß wird als Insert (1, 15) in die Standardgefäße zur Probenbehandlung und -aufbewahrung (1, 16; 5, 17, 6, 17) eingesetzt. Das verwendete Standardgefäß (1, 16; 5, 17, 6, 17) wird im Folgenden als Aufnahmegefäß bezeichnet. Hierbei bleibt zwischen der Wandung des Aufnahmegefäßes und dem Insert Raum, im folgenden Außenvolumen (1, 12) genannt, der mit einer Außenlösung gefüllt werden kann. Das Reaktionsgefäß selber weist ein Innenvolumen für Probenlösungen auf (1, 3), wobei das Innenvolumen zum Teil durch eine semipermeable Membran als Begrenzung gegenüber der Außenlösung im Aufnahmegefäß gebildet wird (4A–C, 14). Die semipermeable Membran kann zum Beispiel aus regenerierter Zellulose, Polyethersulfon, Polyethylen, Zelluloseester, Silikon, Glasfasern, Zeolithen, Polyamiden, Polycarbonaten, Polyacrylnitril, Polytetrafluorethylen, Polyvinylidenfluorid, Polypropylen, Polyvinylchlorid, mit durch Ionen modifizierten Materialien zum Beispiel Sulfonyl-, Carbonyl- oder Aminogruppen als Ionenaustauschern bzw. mit hydrophoben Modifikationen wie Cn, n = 4–18 bestehen. Es können auch Komposite der genannten Materialien für die Membranen eingesetzt werden. Sie werden durch Kleben, Bonden oder Schweißen auf dem Grundkörper des Reaktionsgefäßes befestigt (4C). Die semipermeablen Membranen ermöglichen den selektiven Austausch von gelösten Substanzen nach ihren Eigenschaften zum Beispiel der Ladung, Hydrophobizität oder Größe oder den Durchtritt von Gasen zwischen Innen- und Außenvolumen. Hierbei können auch verschiedene Membranen an demselben Reaktionsgefäß (4, 14) angebracht sein, die unterschiedliche Selektivität aufweisen und damit die Vielfalt der zwischen dem Probenvolumen im Reaktionsgefäß und dem Außenvolumen im Aufnahmegefäß vergrößern. Zum Beispiel können auf einer Seite des Reaktionsgefäßes eine Membran aus regenerierter Zellulose mit größenselektiver Wirkung und geringer Gasdurchlässigkeit angebracht sein und auf der anderen Seite eine Membran aus Silikon befestigt sein, die den Übertritt von Gasen ermöglicht. Triebkraft des Stofftransports durch die semipermeable Membran ist jeweils ein Konzentrationsunterschied zwischen Außen- und Innenvolumen. Die Befüllung des Innenvolumens des Reaktionsgefäßes erfolgt von oben durch Standard Liquid Handling Technik. Im oberen Bereich sind Dichtelemente (2, 19) im Bereich der Öffnung (2, 1) zum Befüllen und Entleeren angebracht, die reversibel z. Bsp. Pipettenspitzen durch leichten Andruck dichten. Über mindestens eine Kapillare (1, 6a) wird die Probenlösung oder das Gas jeweils bis zur Auslassöffnung (1, 7) im unteren Bereich des Reaktionsgefäßes mit leichtem Überdruck in das Innenvolumen gedrückt (1, 3). In 1 wurden der Übersichtlichkeit halber die Membranen weggelassen, die Art der des Aufbringens ist in 4A–C gezeigten. Der obere Teil des Reaktionsgefäßes weist zusätzlich Öffnungen zum Druckausgleich auf (3, 2), so dass die im Reaktionsgefäß enthaltene Luft beim Befüllen darüber verdrängt werden kann und beim Entleeren durch Absaugen nachströmen kann.
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Das Außenvolumen (1, 12) wird ebenfalls über übliche Liquid Handling Technik entweder vor dem Einsetzen des Reaktionsgefäßes in das Aufnahmegefäß gefüllt oder kann, wie in den unten beschriebenen Ausführungsformen 3, 4 und 5 des Reaktionsgefäßes mit einer zusätzlichen Öffnung zum Außenbereich und einer Kapillare die an der Außenseite am Boden des Aufnahmegefäßes endet auch direkt bei eingesetzten Reaktionsgefäß ausgetauscht werden (3, 1, 6b, 20; 2, 1, 6b, 20; 11, 1, 6b, 20; 12, 1, 6b, 20). Wie schon erwähnt erfolgt der Stofftransport über die semipermeable Membran und führt zu einem Konzentrationsgradienten innerhalb des Innen- und Außenvolumens. Dieser Konzentrationsgradient verringert den Konzentrationsunterschied unmittelbar zwischen den jeweiligen Membranseiten und verringert damit die Geschwindigkeit des davon abhängigen Stofftransports. Zur Vermeidung eines Konzentrationsgradienten innerhalb des Innen- oder Außenvolumens kann die Durchmischung durch dispensieren der im Innen- und Außenvolumen zum Beispiel mit einer Standardpipette leicht und sicher In der Ausführungsformen 3–5 mit Kapillaren mit Öffnungen zum Innen- und Außenvolumen erfolgen (2; 3; 11, 12). Eine Begasung von Innen- oder Außenvolumen kann analog dem beschriebenen Befüllen und Entleeren des Innen- und Außenvolumens über die Kapillaren von oben erfolgen. Dies kann im einfachsten Fall über eine Pipette durch Luft mit leichtem Überdruck von der jeweiligen oberen Öffnung über die Kapillare in den unteren Bereich der Öffnung hinein erfolgen. Das Gas steigt in der Lösung im Innen – oder Außenvolumen auf und entweicht. Eine vorteilhafte Ausgestaltung besteht bei der Begasung, darin je eine feinporige Fritte in der jeweiligen unteren Öffnung anzubringen (8, 7, 13, 20) um möglichst kleine Gasblasen ausströmen zu lassen.
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Vorteihafte Ausführungsformen:
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1. Reaktionsgefäß mit einem mittigen Kapillarkanal:
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Das Reaktionsgefäß besteht in dieser Ausführung aus einem festen Grundkörper, der seitlich nach unten führende Holme (9, 4) gleichmäßiger Stärke von 1 mm bis 5 mm und Dicke von 1 mm bis 8 mm, sowie eine Mittelstrebe (9, 5) von gleicher Dicke wie die Holme (9, 4) mit einseitig offenem Kapillarkanal (9, 6) hat. Im oberen Teil ist der Grundkörper breiter als die Holme (9, 4) und enthält die Entlüftungsöffnungen (9, 2) beidseitig der Mittelstrebe (9, 5). Der feste Grundköper besteht vorzugsweise, aber nicht notwendig, aus spritzgießbaren Kunststoff wie Polystyrol, Polycarbonat oder Polypropylen. Die Membran wird wie in 4A–C gezeigt, durch Kleben, Bonden, Aufspritzen auf die Membran oder Schweißen auf den seitlichen Holmen (9, 4) und der Mittelstrebe, die in 4 nicht gezeigt ist, (9, 5) bündig befestigt. Durch den Grundkörper und die bündig darauf sitzende Membran wird der Innenraum (9, 3) gebildet. Der Kapillarkanal (9, 6a) beginnt in der oberen Öffnung (9, 1) zum Einfüllen, Entleeren und Mischen endet in der unteren Auslassöffnung (9, 7), bevorzugt zwischen 0,5 mm und 2 mm über der inneren Kante der Unterseite im Innenvolumen (9, 3). Das Innenvolumen liegt im Bereich von 50 μl bis 5000 μl. Die Öffnung (9, 1) ist mit einem Dichtelement wie in 2 versehen (2, 19). Das Dichtelement (2, 19) sorgt für die reversible Dichtung einer Pipettenspitze oder Pipettiernadel. Die Dichtung (2, 19) besteht vorzugsweise aus einem weichen Elastomer wie Silikon oder thermoplastischen Elastomer. Die Dichtung kann aber auch als ein nach unten zulaufender Konus im Material des Grundkörpers mit einem Winkel von 45°–120° vorzugsweise von 60 bis 50° bis 90° sein. Unterhalb der Öffnung (9, 1) mit Dichtung kommt die enge Verbindung mit rundem Querschnitt Durchmesser zwischen 0,2 mm und 3 mm zum im Grundköper einseitig offenen Kapillarkanal (9, 6a) mit vorzugsweise rechteckigem oder halbrundem Querschnitt mit einer Breite von 0,2 bis 2 mm und einer Tiefe von 0,5 mm bis 3 mm. Der Kapillarkanal (9, 6) wird auf der offenen Seite durch die aufgebrachte oben erwähnte semipermeable Membran verschlossen. Die semipermeable Membran (4, hat den Vorteil, dass auch das in dem Kapillarvolumen befindliche Probenvolumen im Stoffaustauch mit dem Außenvolumen (1, 3) steht.
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Der untere Teil des Grundkörpers ist U-förmig abgerundet. Das Probenvolumen läuft damit an der Öffnung der Kapillare zusammen. An dieser tiefsten Stelle kann das Innenvolumen des Reaktionsgefäßes (9, 3) damit fast vollständig durch die Öffnung (9, 7) und die Kapillare (9, 6a) abgesaugt werden. Mit dem runden unteren Teil wird auch der Raum in Standard Aufnahmegefäßen wie Zentrifugenröhrchen und Deep Well Platten besser genutzt, da sie meist ebenfalls U- oder V-förmig zulaufen. Die Membranen besteht vorzugsweise aus regenerierter Zellulose, kann aber auch aus den in der obigen Beschreibung aufgeführten Materialien einzeln oder in Kombination bestehen.
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2. Reaktionsgefäß mit einem seitlichen Kapillarkanal:
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Das Reaktionsgefäß besteht in dieser Ausführung aus einem festen Grundkörper, der seitlich nach unten führende Holme (10, 4) gleichmäßiger Stärke von 1 mm bis 5 mm und Dicke von 1 mm bis 8 mm, mit in einem Holm (10, 4) einseitig offenem Kapillarkanal (10, 6 hat. Im oberen Teil ist der Grundkörper breiter als die Holme (10, 4) und enthält die Entlüftungsöffnungen (10, 2). Die Entlüftungsöffnungen enden in einem Überlaufbereich (10, 11) von 20 μl bis 200 μl. Seitlich im oberen Bereich sind optional mit zueinander passfähigen Elementen (10, 9 und 10) für eine reversible formschlüssige Verbindung versehen und erlauben es die Reaktionsgefäße untereinander zu verbinden. Eine weitere Ausgestaltung zur Verbindung der Reaktionsgefäße (13, 15) über Distanzstücke mit Sollbruchstellen untereinander ist in (13, 22) gezeigt. Die Maße des oberen Teils des Reaktionsgefäßes sind vorzugsweise so gehalten, dass die Öffnungen (10, 1) und unteren Bereiche des Grundkörpers untereinander im Raster nach dem SBS Standard für Mikroplatten verbunden werden können (5, 15). Damit können sie vorzugsweise aber nicht notwendigerweise in Deep Well Mikroplatten mit 48 Wells eingesetzt (5, 17) und zumindest mit 8-Kanal Standard Liquid Handling Technik bearbeitet werden. Der feste Grundköper besteht vorzugsweise, aber nicht notwendig, aus spritzgießbaren Kunststoff wie Polystyrol oder Polypropylen. Die Membran wird durch Kleben, Bonden, Aufspritzen oder Schweißen auf den seitlichen Holmen (10, 4) bündig befestigt. Durch den Grundkörper und die bündig darauf sitzende Membran wird der Innenraum (10, 3) gebildet. Der Kapillarkanal (10, 6a) beginnt in der oberen Öffnung (10, 1) zum Einfüllen, Entleeren und Mischen endet in der unteren Auslassöffnung (10, 7) im Innenvolumen (10, 3) des Reaktionsgefäßes. Das Innenvolumen liegt im Bereich von 50 μl bis 5000 μl. Die Öffnung (10, 1) ist mit einem Dichtelement versehen (gezeigt in 2, 19). Das Dichtelement (2, 19) sorgt für die reversible Dichtung einer Pipettenspitze oder Pipettiernadel. Die Dichtung (2, 19) besteht vorzugsweise aus einem weichen Elastomer wie Silikon oder thermoplastischen Elastomer. Die Dichtung (2, 19) kann aber auch ein nach unten zulaufender Konus im Material des Grundkörpers mit einem Winkel von 45°–120° vorzugsweise von 60 bis 50° bis 90° sein. Unterhalb der Öffnung (10, 1) kommt die enge Verbindung mit rundem Querschnitt Durchmesser zwischen 0,2 mm und 3 mm zum im Grundköper einseitig offenen Kapillarkanal (10, 6) mit vorzugsweise rechteckigem oder halbrundem Querschnitt mit einer Breite von 0,2 bis 2 mm und einer Tiefe von 0,5 mm bis 3 mm. Der Kapillarkanal (10, 6a) wird auf der offenen Seite durch die aufgebrachte erwähnte semipermeable Membran wie in 4A–C verschlossen. Die semipermeable Membran hat den Vorteil, dass auch das in dem Kapillarvolumen befindliche Probenvolumen im Stoffaustauch mit dem Außenvolumen steht.
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Der untere Teil des Grundkörpers ist U-förmig abgerundet. Das Probenvolumen läuft damit an der unteren Öffnung der Kapillare (10, 7) zusammen. An dieser tiefsten Stelle kann das Volumen damit fast vollständig durch die Öffnung (10, 7) und die Kapillare (10, 6) abgesaugt werden. Mit dem runden Teil wird auch der Raum in den Aufnahmegefäßen wie Zentrifugenröhrchen und Deep Well Platten besser genutzt, da sie meist ebenfalls U- oder V-förmig zulaufen. Die Membranen besteht vorzugsweise aus regenerierter Zellulose, kann aber auch aus den in der obigen allgemeinen Beschreibung aufgeführten Materialien einzeln oder in Kombination bestehen.
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3. Reaktionsgefäß mit zwei seitlichen auf beiden Seiten durch semipermeable Membranen verschlossenen Kapillarkanälen:
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Das Reaktionsgefäß besteht in dieser Ausführung aus einem festen Grundkörper, der seitlich nach unten führende Holme (11, 4) gleichmäßiger Stärke von 1 mm bis 5 mm und Dicke von 1 mm bis 8 mm, mit zwei je in einem Holm (11, 4) beidseitig offenem Kapillarkanälen (11, 6a). Im oberen Teil ist der Grundkörper breiter als die Holme (11, 4) und enthält die Entlüftungsöffnungen (11, 2) (11, 5). Die Entlüftungsöffnungen enden in einem Überlaufbereich (2, 11) von 20 μl bis 200 μl. Seitlich im oberen Bereich sind optional mit zueinander passfähigen Elementen (11, 9 und 10) für eine reversible formschlüssige Verbindung versehen und erlauben es die Reaktionsgefäße untereinander zu verbinden. Eine weitere Ausgestaltung zur Verbindung der Reaktionsgefäße (13, 15) über Distanzstücke mit Sollbruchstellen untereinander ist in (13, 22) gezeigt. Die Maße des oberen Teils des Reaktionsgefäßes sind vorzugsweise so gehalten, dass die Öffnungen (11, 1) und unteren Bereiche des Grundkörpers untereinander im Raster nach dem SBS Standard für Mikroplatten verbunden werden können (5, 15). Damit können sie vorzugsweise aber nicht notwendig in Deep Well Mikroplatten mit 48 Wells eingesetzt (5, 17) und zumindest mit 8-Kanal Standard Liquid Handling Technik bearbeitet werden. Der feste Grundköper besteht vorzugsweise, aber nicht notwendig, aus spritzgießbaren Kunststoff wie Polystyrol oder Polypropylen. Die Membran wird durch Kleben, Bonden, Aufspritzen oder Schweißen auf den seitlichen Holmen (11, 4) bündig befestigt. Durch den Grundkörper und die bündig darauf sitzende Membran wird der Innenraum (11, 3) gebildet. Der Kapillarkanal (11, 6a) beginnt in der oberen Öffnung (11, 1) zum Einfüllen, Entleeren und Mischen endet in der unteren Auslassöffnung (11, 7) im Innenvolumen (11, 3) des Reaktionsgefäßes. Der zweite Kapillarkanal (11, 6b) befindet sich im gegenüberliegenden Holm (11, 4). Der Kapillarkanal (11, 6b) beginnt unterhalb der Öffnung (11, 1) mit Dichtung im oberen Teil und endet im einer Öffnung im unteren Teil (11, 20). Hiermit kann das Außenvolumen durch diesen Kanal mit einer Lösung befüllt werden, eine Lösung aus dem Außenvolumen angesaugt werden, eine Lösung im Außenvolumen durch dispensieren gemischt werden oder Proben entnommen werden. Ein Begasen des Außenvolumens kann mit leichtem Überdruck durch die Kapillare (11, 6b) erfolgen, besonders wenn die Öffnung (11, 20) zusätzlich mit einer Fritte versehen ist (8, 13). Vorteilhafterweise wird das Längenmaß des Grundkörpers so gewählt, dass die Öffnung zum Auslassgefäß kurz über dem Boden des jeweiligen Aufnahmegefäßes (5, 17; 6C, 17; 1, 16) liegt. Das Innenvolumen des Reaktionsgefäßes (11, 3) liegt im Bereich von 50 μl bis 5000 μl. Die Öffnungen (11, 1) sind mit Dichtelementen versehen (gezeigt in 2, 19). Die Dichtelemente (2, 19) sorgen für die reversible Dichtung einer Pipettenspitze oder Pipettiernadel. Die Dichtung (2, 19) besteht vorzugsweise aus einem weichen Elastomer wie Silikon oder thermoplastischen Elastomer. Die Dichtung (2, 19) kann aber auch ein nach unten zulaufender Konus im Material des Grundkörpers mit einem Winkel von 45°–120° vorzugsweise von 60 bis 50° bis 90° sein. Unterhalb der Öffnungen (11, 1) kommen die enge Verbindung mit rundem Querschnitt Durchmesser zwischen 0,2 mm und 3 mm zu den im Grundköper in den Holmen (11, 4) beidseitig offenen Kapillarkanälen (11, 6a, 6b) mit vorzugsweise rechteckigem oder halbrundem Querschnitt mit einer Breite von 0,2 bis 2 mm und einer Tiefe von 0,5 mm bis 3 mm. Die Kapillarkanäle (11, 6a) sind auf der offenen Seite durch die aufgebrachten erwähnten semipermeablen Membranen wie in 4A–C verschlossen. Die semipermeable Membran hat den Vorteil, dass auch das in dem Kapillarvolumen befindliche Probenvolumen im Stoffaustausch mit dem Außenvolumen steht.
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Der untere Teil des Grundkörpers ist U-förmig abgerundet. Das Probenvolumen läuft damit an der unteren Öffnung der Kapillare (11, 7) zusammen. An dieser tiefsten Stelle kann das Volumen damit fast vollständig durch die Öffnung (11, 7) und die Kapillare (11, 6a) abgesaugt werden. Mit dem runden Teil wird auch der Raum in den Aufnahmegefäßen wie Zentrifugenröhrchen und Deep Well Platten besser genutzt, da sie meist ebenfalls U- oder V-förmig zulaufen. Die Membranen besteht vorzugsweise aus regenerierter Zellulose, kann aber auch aus den in der obigen allgemeinen Beschreibung aufgeführten Materialien einzeln oder in Kombination bestehen.
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4. Reaktionsgefäß mit zwei seitlichen auf je einer Seite durch semipermeable Membranen verschlossenen Kapillarkanälen:
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Das Reaktionsgefäß besteht in dieser Ausführung aus einem festen Grundkörper, der seitlich nach unten führende Holme (2, 4) gleichmäßiger Stärke von 1 mm bis 5 mm und Dicke von 1 mm bis 8 mm, mit zwei je in einem Holm (2, 4) einseitig offenem Kapillarkanälen (2, 6a, 6b). Die Mittelstrebe (2, 5) hat dieselbe Dicke wie die Holme (2, 4) weist Durchbrüche 2, 8) auf. Im oberen Teil ist der Grundkörper breiter als die Holme (2, 4) und enthält die Entlüftungsöffnungen (3, 2). Die Entlüftungsöffnungen enden in einem Überlaufbereich (2, 11) von 20 μl bis 200 μl. Seitlich im oberen Bereich sind optional mit zueinander passfähigen Elementen (2, 9 und 10) für eine reversible formschlüssige Verbindung versehen und erlauben es die Reaktionsgefäße untereinander zu verbinden. Eine weitere optionale Ausgestaltung zur Verbindung der Reaktionsgefäße (13, 15) über Distanzstücke mit Sollbruchstellen untereinander ist in (13, 22) gezeigt. Die Maße des oberen Teils des Reaktionsgefäßes sind vorzugsweise so gehalten, dass die Öffnungen im oberen Teil (2, 1) und die unteren Bereiche des Grundkörpers untereinander im Raster nach dem SBS Standard für Mikroplatten verbunden werden können (5, 15). Damit können sie vorzugsweise aber nicht notwendig in Deep Well Mikroplatten mit 48 Wells eingesetzt (5, 17) und mit Mehrkanal Standard Liquid Handling Technik z. Bsp. 8-fach Pipettiergeräten bearbeitet werden. Der feste Grundköper besteht vorzugsweise, aber nicht notwendig, aus spritzgießbaren Kunststoff wie Polystyrol oder Polypropylen. Die Membran wird durch Kleben, Bonden, Aufspritzen oder Schweißen auf den seitlichen Holmen (2, 4) und der Mittelstrebe (2, 5) bündig befestigt. Durch den Grundkörper und die bündig darauf sitzende Membran wird der Innenraum (2, 3) gebildet. Der Kapillarkanal (2, 6a) beginnt in der oberen Öffnung (2, 1) zum Einfüllen, Entleeren und Mischen endet in der unteren Auslassöffnung (2, 7) im Innenvolumen (2, 3) des Reaktionsgefäßes. Der zweite Kapillarkanal (2, 6b) befindet sich im gegenüberliegenden Holm (2, 4). Der Kapillarkanal (2, 6b) beginnt unterhalb der Öffnung (2, 1) mit Dichtung im oberen Teil und endet im einer Öffnung im unteren Teil (2, 20). Hiermit kann das Außenvolumen durch diesen Kanal mit einer Lösung befüllt werden, eine Lösung aus dem Außenvolumen angesaugt werden, eine Lösung im Außenvolumen durch dispensieren gemischt werden oder Proben entnommen werden. Ein Begasen des Außenvolumens kann mit leichtem Überdruck durch die Kapillare (2, 6b) erfolgen, besonders wenn die Öffnung (2, 20) zusätzlich mit einer Fritte versehen ist (8, 13). Vorteilhafterweise wird das Längenmaß des Grundkörpers so gewählt, dass die Öffnung zum Auslassgefäß kurz über dem Boden des jeweiligen Aufnahmegefäßes (5, 17; 6, 17; 1, 16) liegt. Das Innenvolumen des Reaktionsgefäßes (2, 3) liegt im Bereich von 50 μl bis 5000 μl. Die Öffnungen (2, 1) sind mit Dichtelementen versehen (gezeigt in 2, 19). Die Dichtelemente (2, 19) sorgen für die reversible Dichtung einer Pipettenspitze oder Pipettiernadel. Die Dichtung (2, 19) besteht vorzugsweise aus einem weichen Elastomer wie Silikon oder thermoplastischen Elastomer. Die Dichtung (2, 19) kann aber auch ein nach unten zulaufender Konus im Material des Grundkörpers mit einem Winkel von 45°–120° vorzugsweise von 60 bis 50° bis 90° sein. Unterhalb der Öffnungen (2, 1) kommen die enge Verbindung mit rundem Querschnitt Durchmesser zwischen 0,2 mm und 3 mm zu den im Grundköper in den Holmen (2, 4) beidseitig offenen Kapillarkanälen (2, 6a, 6b) mit vorzugsweise rechteckigem oder halbrundem Querschnitt mit einer Breite von 0,2 bis 2 mm und einer Tiefe von 0,5 mm bis 3 mm. Die Kapillarkanäle (2, 6a) sind auf der offenen Seite durch die aufgebrachten erwähnten semipermeablen Membranen wie in 4A–C verschlossen. Die semipermeable Membran hat den Vorteil, dass auch das in dem Kapillarvolumen befindliche Probenvolumen im Stoffaustausch mit dem Außenvolumen steht.
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Der untere Teil des Grundkörpers ist U-förmig abgerundet. Das Probenvolumen läuft damit an der unteren Öffnung der Kapillare (2, 7) zusammen. An dieser tiefsten Stelle kann das Volumen damit fast vollständig durch die Öffnung (2, 7) und die Kapillare (2, 6a) abgesaugt werden. Mit dem runden Teil wird auch der Raum in den Aufnahmegefäßen wie Zentrifugenröhrchen und Deep Well Platten besser genutzt, da sie meist ebenfalls U- oder V-förmig zulaufen. Die Membranen besteht vorzugsweise aus regenerierter Zellulose, kann aber auch aus den in der obigen allgemeinen Beschreibung aufgeführten Materialien einzeln oder in Kombination bestehen.
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5. Reaktionsgefäß mit zwei seitlichen, geschlossenen Kapillarkanälen:
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Das Reaktionsgefäß besteht in dieser Ausführung aus einem festen Grundkörper, der seitlich nach unten führende Holme (12, 4) gleichmäßiger Stärke von 1 mm bis 5 mm und Dicke von 1 mm bis 8 mm, mit zwei in beiden Holmen (12, 4) geschlossenen Kapillarkanälen (12, 6a). Im oberen Teil ist der Grundkörper breiter als die Holme (12, 4) und enthält die Entlüftungsöffnungen (12, 2). Die Entlüftungsöffnungen enden in einem Überlaufbereich (12, 11) von 20 μl bis 200 μl. Seitlich im oberen Bereich sind optional mit zueinander passfähigen Elementen (12, 9 und 10) für eine reversible formschlüssige Verbindung versehen und erlauben es die Reaktionsgefäße untereinander zu verbinden. Eine weitere Ausgestaltung zur Verbindung der Reaktionsgefäße (13, 15) über Distanzstücke mit Sollbruchstellen untereinander ist in (13, 22) gezeigt. Die Maße des oberen Teils des Reaktionsgefäßes sind vorzugsweise so gehalten, dass die Öffnungen (12, 1) und unteren Bereiche des Grundkörpers untereinander im Raster nach dem SBS Standard für Mikroplatten verbunden werden können (5, 15). Damit können sie vorzugsweise aber nicht notwendig in Deep Well Mikroplatten mit 48 Wells eingesetzt (5, 17) und zumindest mit 8-Kanal Standard Liquid Handling Technik bearbeitet werden. Der feste Grundköper besteht vorzugsweise, aber nicht notwendig, aus spritzgießbaren Kunststoff wie Polystyrol oder Polypropylen. Die Membran wird durch Kleben, Bonden, Aufspritzen oder Schweißen auf den seitlichen Holmen (12, 4) bündig befestigt. Durch den Grundkörper und die bündig darauf sitzende Membran wird der Innenraum (12, 3) gebildet. Der Kapillarkanal (12, 6a) beginnt in der oberen Öffnung (12, 1) zum Einfüllen, Entleeren und Mischen endet in der unteren Auslassöffnung (12, 7) im Innenvolumen (12, 3) des Reaktionsgefäßes. Der zweite Kapillarkanal (12, 6b) befindet sich im gegenüberliegenden Holm (12, 4). Der Kapillarkanal (12, 6b) beginnt unterhalb der Öffnung (12, 1) mit Dichtung im oberen Teil und endet im einer Öffnung im unteren Teil (12, 20). Hiermit kann das Außenvolumen durch diesen Kanal mit einer Lösung befüllt werden, eine Lösung aus dem Außenvolumen angesaugt werden, eine Lösung im Außenvolumen durch dispensieren gemischt werden oder Proben entnommen werden. Ein Begasen des Außenvolumens kann mit leichtem Überdruck durch die Kapillare (12, 6b) erfolgen, besonders wenn die Öffnung (12, 20) zusätzlich mit einer Fritte versehen ist (8, 13). Vorteilhafterweise wird das Längenmaß des Grundkörpers so gewählt, dass die Öffnung zum Auslassgefäß kurz über dem Boden des jeweiligen Aufnahmegefäßes (5, 17; 6, 17; 1, 16) liegt. Das Innenvolumen des Reaktionsgefäßes (12, 3) liegt im Bereich von 50 μl bis 5000 μl. Die Öffnungen (12, 1) sind mit Dichtelementen versehen (gezeigt in 2, 19). Die Dichtelemente (2, 19) sorgen für die reversible Dichtung einer Pipettenspitze oder Pipettiernadel. Die Dichtung (2, 19) besteht vorzugsweise aus einem weichen Elastomer wie Silikon oder thermoplastischen Elastomer. Die Dichtung (2, 19) kann aber auch ein nach unten zulaufender Konus im Material des Grundkörpers mit einem Winkel von 45°–120° vorzugsweise von 60 bis 50° bis 90° sein. Unterhalb der Öffnungen (12, 1) kommen die enge Verbindung mit rundem Querschnitt Durchmesser zwischen 0,2 mm und 3 mm zu den im Grundköper in den Holmen (12, 4) beidseitig offenen Kapillarkanälen (12, 6a, 6b) mit vorzugsweise rechteckigem oder halbrundem Querschnitt mit einer Breite von 0,2 bis 2 mm und einer Tiefe von 0,5 mm bis 3 mm. Der untere Teil des Grundkörpers ist U-förmig abgerundet. Das Probenvolumen läuft damit an der unteren Öffnung der Kapillare (12, 7) zusammen. An dieser tiefsten Stelle kann das Volumen damit fast vollständig durch die Öffnung (12, 7) und die Kapillare (12, 6a) abgesaugt werden. Mit dem runden Teil wird auch der Raum in den Aufnahmegefäßen wie Zentrifugenröhrchen und Deep Well Platten besser genutzt, da sie meist ebenfalls U- oder V-förmig zulaufen. Die Membranen besteht vorzugsweise aus regenerierter Zellulose, kann aber auch aus den in der obigen allgemeinen Beschreibung aufgeführten Materialien einzeln oder in Kombination bestehen.
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6. Mehrere Reaktionsgefäße in Riegelform angeordnet:
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Die Ausführungsformen der Reaktionsgefäße 1–5 können hintereinander in Riegelform angeordnet werden um im Mikroplatten nach dem SBS Standard eingesetzt zu werden (5; 6). Die Anzahl der Reaktionsgefäße im Riegel kann 2 bis 24 sein. Es kann optional eine feste Verbindung mit oder ohne Sollbruchstellen bestehen (13, 22). Die Herstellung der Grundkörper erfolgt in diesem Fall schon in Riegelform z. Bsp. im Spritzguß. Das ermöglicht eine einfache Herstellung mehrerer Reaktionsgefäße auf einmal. Die Handhabung mehrere Reaktionsgefäße z. Bsp. beim Einsetzen in eine Deep Well Platte ist möglich. An den Sollbruchstellen (13, 22) kann der Nutzer die gewünschte Anzahl einfach abtrennen. Optional ist es möglich die Verbindung der Reaktionsgefäße im oberen Teil durch lösbare formschlüssige Verbindungen, z. Bsp Schalbenschwänze (5, 9, 10) oder Passstifte, herzustellen. Die lösbare Verbindung erlaubt es eine beliebige Anzahl der Reaktionsgefäße in Riegelform entsprechend dem SBS Standard für Mikroplatten zusammenzustecken.
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7. Positionierelemente am Reaktionsgefäß:
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Zum sicheren Positionieren der Reaktionsgefäße oder der Riegel aus mehreren Reaktionsgefäßen in den Gefäßen können optional seitliche Positionierelemente im oberen Teil der Reaktionsgefäße angebracht werden (7, 21). Die Positionierelemente dienen als Abstandshalter von der Wandung des jeweiligen Aufnahmegefäßes. Sie sind z. Bsp. beim zentrierten Einsatz in Deep Well Platten so bemessen, dass sie in Wandkontakt mit dem Aufnahmegefäß, das eingesetzte Reaktionsgefäß genau in der Mitte zwischen den gegenüberliegenden Wandungen halten.
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Zeichnungen:
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1 Reaktionsgefäß in aufgeschnittenem Aufnahmegefäß
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2 Reaktionsgefäß mit Dichtungen A: Dichtungen vor dem Einsetzen, B: nach dem Einsetzen in die Öffnungen
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3 Reaktionsgefäß lagestabiler Grundkörper mit zwei Kapillarkanälen
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4 Reaktionsgefäß mit zwei Membranen, A und B: vor dem Anbringen der Membranen, nach dem Anbringen der Membranen
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5 Reaktionsgefäße im Riegel mit Aufnahmegefäß Deep Well Platte
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6 Reaktionsgefäße im Riegel A: Kombination durch Zusammenstecken B: Riegel im Deckel und C: Riegel im Deckel mit Aufnahmegefäß Deep Well Platte
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7 Positionierhilfen am Reaktionsgefäß
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8 Unterer Teil Reaktionsgefäß mit Fritten A: vor dem Einsetzen, B nach dem Einsetzen
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9 Grundkörper Reaktionsgefäß mit einer Kapillare in einer Mittelstrebe, A: volle Ansicht, B mit verdeckten Linien
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10 Grundkörper Reaktionsgefäß mit einer Kapillare im Seitenholm, A: volle Ansicht, B mit verdeckten Linien
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11 Grundkörper Reaktionsgefäß mit zwei Kapillare im Seitenholm, A: volle Ansicht, B mit verdeckten Linien
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12 Grundkörper Reaktionsgefäß mit zwei geschlossenen Kapillare im Seitenholm, A: volle Ansicht, B mit verdeckten Linien
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13 Riegel aus fest verbundenen Grundkörpern
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Öffnung
- 2
- Entlüftungsöffnung
- 3
- Innenvolumen
- 4
- Seitlicher Holm
- 5
- Mittelstrebe mit innenliegender einseitig offener Kapillare
- 6
- Kapillarkanal, a mit Öffnung unten zum Innraum des Reaktionsgefäßes, b mit Öffnung unten über dem Boden des Aufnahmegefäßes
- 7
- Öffnung zum Reaktionsgefäß
- 8
- Durchbruch Mittelstrebe
- 9
- Lösbares Verbindungselement Teil 1
- 10
- Lösbares Verbindungselement Gegenpart zu Teil 1
- 11
- Überlaufbereich
- 12
- Außenvolumen
- 13
- Fritte
- 14
- Membran
- 15
- Grundkörper Reaktionsgefäß
- 16
- Aufnahmegefäß
- 17
- Deep Well Platte als Aufnahmegefäß
- 18
- Deckel mit Aufnahmeöffnungen
- 19
- Dichtelement
- 20
- Öffnung zum Aufnahmegefäß
- 21
- Positionierhilfen
- 22
- Distanzstücke mit Sollbruchstelle
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007011866 A1 [0002]
- WO 002008106960 A1 [0002]
- US 020100136596 A1 [0002]
- EP 000002129464 A1 [0002]
- WO 002006055756 A2 [0003]
- WO 002006055756 [0003]
- US 000007604739 B2 [0003]
- US 000008034242 B2 [0003]
- US 020060102547 A1 [0003]
- US 020100264085 A1 [0003]
- EP 000001827659 A2 [0003]
- EP 000001827659 [0003]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- http://www.scienova.com/xanario/xpressmicrodialyzer100-c-80-2.html [0002]
- www. http://www.piercenet.com/product/rapid-equilibrium-dialysis-red [0003]
- http://www.slas.org/default/assets/File/ANSI_SLAS_1-2004_FootprintDimensions.pdf [0005]