DE20023186U1

DE20023186U1 - Improved thin-walled microplate

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Publication number: DE20023186U1
Application number: DE20023186U
Authority: DE
Original assignee: MJ Research Inc
Current assignee: Eppendorf SE
Priority date: 1999-07-23
Filing date: 2000-07-20
Publication date: 2003-04-17
Anticipated expiration: 2010-07-21
Also published as: EP1316360B1; EP1316360A2; EP1316360B8; EP1316360A3

Description

MJ Research, Inc.
M30263MJ Research, Inc.
M30263

VERBESSERTE DÜNNWANDIGE MIKROPLATTEIMPROVED THIN-WALL MICROPLATE Gebiet der ErfindungField of the invention >>

Die Erfindung stellt eine dünnwandige Mikroplatte mit einer Anordnung von Probennäpfen und einer Kombination aus spezifischen physikalischen Eigenschaften und Materialeigenschaften bereit, die zur Verwendung mit automatisierten Vorrichtungen, wie etwa automatisierten Behandlungsvorrichtungen, erforderlich sind, um den Bedingungen von Temperaturzyklus (&ldquor;thermal cycling")-Prozeduren zu widerstehen und optimale Wärmeübertragungseigenschaften und biologische Eigenschaften bereitzustellen. Es werden Verfahren zum Herstellen der dünnwandigen Mikroplatte als eine einheitliche Platte beschrieben, die ideale Konstruktionsmaterialien verwenden, um der dünnwandigen Mikroplatte spezifische physikalische Eigenschaften und Materialeigenschaften zu verleihen und diese zu optimieren.The invention provides a thin-walled microplate having an array of sample wells and a combination of specific physical properties and material properties required for use with automated devices, such as automated processing devices, to withstand the conditions of thermal cycling procedures and to provide optimal heat transfer properties and biological properties. Methods for manufacturing the thin-walled microplate as a unitary plate using ideal materials of construction to impart and optimize specific physical properties and material properties to the thin-walled microplate are described.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Diverse biologische Forschung sowie klinische Diagnoseprozeduren und -techniken erfordern oder werden erleichtert durch eine Anordnung von Näpfen oder Röhrchen, in denen eine Vielzahl von Proben für qualitative und quantitative Assays oder für eine Probenlagerung und -wiederaufnähme angeordnet sind. Vorrichtungen nach dem Stand der Technik, die eine Anordnung von Näpfen oder Röhrchen bereitstellen, die in der Lage sind, kleine Probenvolumina zu enthalten, schließen Mikrotitrationsplatten ein, die herkömmlicherweise als Multi-Napfplatten (&ldquor;multi-well plates") bekannt sind.Various biological research and clinical diagnostic procedures and techniques require or are facilitated by an array of wells or tubes in which a plurality of samples are arranged for qualitative and quantitative assays or for sample storage and retrieval. Prior art devices that provide an array of wells or tubes capable of containing small sample volumes include microtitration plates, commonly known as multi-well plates.

Multi-Napfplatten haben oben offene Näpfe, Becher oder Vertiefungen, die in der Lage sind, kleine Volumina von typischerweise wässrigen Proben im Bereich von Bruchteilen eines Mikroliters bis hunderte von Mikrolitern zu enthalten. Multi-Napfplatten beinhalten typischerweise auch Probennapfanordnungen mit insgesamt 96 Probennäpfen, die in einer Anordnung von 8 mal 12 Probennäpfen angeordnet sind und einen Mitte-zu-Mitte-Abstand der Näpfe von 9 mm haben, wie die Multi-Napfplatte, die in US-Patent Nr. 3,356,462 offenbart ist. Probennapfanordnungen schließen ebenso Anordnungen von 384 Näpfen ein, die in einer 16-mal-24-Multi-well plates have open-topped wells, cups or wells capable of containing small volumes of typically aqueous samples ranging from fractions of a microliter to hundreds of microliters. Multi-well plates also typically include sample well arrays with a total of 96 sample wells arranged in an 8 by 12 sample well array with a center-to-center well spacing of 9 mm, such as the multi-well plate disclosed in U.S. Patent No. 3,356,462. Sample well arrays also include arrays of 384 wells arranged in a 16 by 24

Anordnung mit einem reduzierten Mitte-zu-Mitte-Abstand der Näpfe von 4,5 mm angeordnet sind. Napfanordnungen sind nicht auf eine bestimmte Anzahl von Näpfen beschränkt, noch auf ein bestimmtes Anordnungsmuster. Zum Beispiel offenbart US-Patent Nr. 5,910,287 eine Multi-Napfplatte, die eine Napfanordnung von mehr als 864 Näpfen umfaßt.Array with a reduced center-to-center spacing of the wells of 4.5 mm. Well arrays are not limited to a particular number of wells, nor to a particular array pattern. For example, US Patent No. 5,910,287 discloses a multi-well plate comprising a well array of more than 864 wells.

Forschungstechniken, die Multi-Napfplatten verwenden, schließen ein, sind aber nicht beschränkt auf quantitative Bindungsassays, wie etwa ein Radioimmunassay (RIA) oder ein Enzym-verknüpfter Immunsorbens-assay (ELISA), kombinatorische Chemie, Assays auf Zellbasis, Temperaturzyklus-DNA-Sequenzierung (&ldquor;thermal cycle DNA sequencing") und Polymerasekettenreaktion (PCR), die beide eine spezifische DNA-Sequenz unter Verwendung einer Reihe von Temperaturzyklen amplifizieren. Jede dieser Techniken stellt spezifische Anforderungen an die physikalischen und Materialeigenschaften sowie die Oberflächenkennzeichen der Probennäpfe. Zum Beispiel erfordern RIA und ELISA Oberflächen mit einer hohen Proteinbindung; kombinatorische Chemie erfordert eine starke chemische und thermische Widerstandsfähigkeit; Assays auf Zellbasis erfordern Oberflächen, die mit der Sterilisierung und dem Anheften von Zellen kompatibel sind, sowie eine gute Transparenz; und die Durchführung von Temperaturzyklen (&ldquor;thermal cycling") erfordert eine geringe Protein- und DNA-Bindung, eine gute Temperaturleitfähigkeit sowie mäßige Temperaturwiderstandsfähigkeit. Research techniques that use multi-well plates include, but are not limited to, quantitative binding assays such as a radioimmunoassay (RIA) or an enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA), combinatorial chemistry, cell-based assays, thermal cycle DNA sequencing, and polymerase chain reaction (PCR), both of which amplify a specific DNA sequence using a series of temperature cycles. Each of these techniques has specific requirements for the physical and material properties and surface characteristics of the sample wells. For example, RIA and ELISA require surfaces with high protein binding; combinatorial chemistry requires strong chemical and thermal resistance; cell-based assays require surfaces compatible with sterilization and cell attachment, as well as good transparency; and thermal cycling requires low protein and DNA binding, good thermal conductivity, and moderate Temperature resistance.

Unterschiedliche Verwendungen der Multi-Napfplatten stellen unterschiedliche Anforderungen an die Form und Struktur der Multi-Napfplatte insgesamt. Die Kompatibilität von Platten mit automatisierten Vorrichtungen ist möglicherweise eine der zwingendsten Einschränkungen im Hinblick auf die Form und Struktur der Platten. Viele Laboratorien automatisieren verschiedene Schritte oder Phasen von Prozeduren, wie etwa das Ablegen und Aufnehmen von kleinen Mengen an Reaktionsmischung aus Probennäpfen, oft 5 &mgr;&idiagr; oder weniger, unter Verwendung von automatisierten Abgabe/Aspirationssystemen. Weiterhin werden Vorrichtungen zum Handhaben von Platten oft verwendet, um dabei zu helfen, die Automatisierung solcher Prozeduren leichter zu machen. Entsprechend ist es wünschenswert, eine Multi-Napfplatte zu verwenden, die bei der Verwendung mit automatisierten Vorrichtungen nützlich ist und einem automatisierten Greifen und Behandeln widerstehen kann.Different uses of the multi-well plates impose different requirements on the overall shape and structure of the multi-well plate. Compatibility of plates with automated devices is perhaps one of the most compelling constraints on the shape and structure of the plates. Many laboratories automate various steps or phases of procedures, such as depositing and picking up small amounts of reaction mixture from sample wells, often 5 μl or less, using automated dispensing/aspiration systems. Furthermore, plate handling devices are often used to help facilitate the automation of such procedures. Accordingly, it is desirable to use a multi-well plate that is useful when used with automated devices and can withstand automated grasping and handling.

Versuche, die Eigenschaften zu standardisieren, die eine erfolgreiche Verwendung von Multi-Napfplatten beim automatisierten Handhaben und in Instrumenten erlauben, sind empfohlenAttempts to standardize the properties that allow successful use of multi-well plates in automated handling and in instruments are recommended

worden (Society of Biomolecular Screening Recommended Microplate Specifications http://sbsonline.com/sbs070.htm), und eine beträchtliche Anstrengung ist unternommen worden, um eine gemeinsame Geometrie der Schlüsselelemente des Designs von Multi-Napfplatten zu erzielen, einschließlich des Fußabdrucks (&ldquor;footprint") (definiert als die Länge und Breite auf der Basisebene), Lage der Näpfe in Bezug auf das Äußere des Fußabdrucks, und Flachheit insgesamt sowie Festigkeit im Bereich des automatisierten Zugriffs.(Society of Biomolecular Screening Recommended Microplate Specifications http://sbsonline.com/sbs070.htm) , and considerable effort has been made to achieve a common geometry of the key elements of multi-well plate design, including the footprint (defined as the length and width at the base plane), location of the wells with respect to the exterior of the footprint, and overall flatness and strength in the area of automated access.

Multi-Napfplatten, die bei Temperaturzyklusprozeduren (&ldquor;themal cycling procedures") verwendet werden, bilden eine Untergruppe der Multi-Napfplatten und können als dünnwandige Mikroplatten bezeichnet werden. Die Verwendung in Temperaturzyklen stellt zusätzliche Anforderungen an das Material und die Struktur der dünnwandigen Mikroplatten. Typischerweise werden Multi-Napfplatten hohen Temperaturen oder einem schnellen Durchlaufen von Temperaturzyklen nicht ausgesetzt. Dünnwandige Mikroplatten sind so konstruiert, daß sie den zwingenden Erfordernissen der Durchführung von Temperaturzyklen Rechnung tragen. Zum Beispiel haben dünnwandige Mikroplatten typischerweise Anpassungen hinsichtlich des Designs, mit denen beabsichtigt ist, die Wärmeübertragung auf die innerhalb von Probennäpfen gehaltenen Proben zu verbessern. Probennäpfe von dünnwandigen Mikroplatten haben dünne Wände typischerweise in der Größenordnung von weniger als oder gleich 0,015 Inch (0,38 mm). Die Probennäpfe sind typischerweise konisch geformt, um es den Näpfen zu ermöglichen, in die entsprechenden konischen Formen von Wärme/Kühlblocks von Temperaturcyclern hineinzupassen. Das Merkmal des Einpassens der Probennäpfe hilft dabei, die Oberfläche der dünnwandigen Mikroplatten beim Kontakt mit Wärme/Kühlblocks zu erhöhen, und hilft damit, das Erwärmen und Abkühlen von Proben zu erleichtern.Multi-well plates used in thermal cycling procedures form a subset of multi-well plates and may be referred to as thin-walled microplates. Use in thermal cycling places additional demands on the material and structure of thin-walled microplates. Typically, multi-well plates are not subjected to high temperatures or rapid thermal cycling. Thin-walled microplates are designed to accommodate the stringent requirements of thermal cycling. For example, thin-walled microplates typically have design adjustments intended to improve heat transfer to samples held within sample wells. Sample wells of thin-walled microplates have thin walls typically on the order of less than or equal to 0.015 inches (0.38 mm). The sample wells are typically conical in shape to allow the wells to fit into the corresponding conical shapes of thermal cycler heat/cool blocks. The sample well fitting feature helps increase the surface area of thin-walled microplates when in contact with heating/cooling blocks, thereby helping to facilitate heating and cooling of samples.

Wie oben in Bezug auf Standard-Multi-Napfplatten-Anwendungen beschrieben, automatisieren jetzt viele Laboratorien, die dünnwandige Mikroplatten verwenden, die Prozeduren, die vor und in Folge der Durchführung von Temperaturzyklen durchgeführt wurden, und verwenden automatisierte Vorrichtungen, um eine solche Automatisierung zu erleichtern. Um eine zuverlässige und genaue Verwendung bei automatisierten Instrumenten sicherzustellen, muß die Untergruppe der dünnwandigen Mikroplatten ebenso allgemeine physikalische Eigenschaften und Materialeigenschaften besitzen, die die automatisierte Behandlung erleichtern sowie es den dünnwandigen Mikroplatten ermöglichen, ihre Dimensionsstabilität und Integrität beim Aussetzen gegenüber hohen Temperaturen bei der Durchführung von Temperaturzyklen beizubehalten.As described above with respect to standard multi-well plate applications, many laboratories using thin-walled microplates now automate the procedures performed prior to and following temperature cycling and use automated devices to facilitate such automation. To ensure reliable and accurate use with automated instruments, the subset of thin-walled microplates must also possess general physical and material properties that facilitate automated processing as well as enable the thin-walled microplates to maintain their dimensional stability and integrity when exposed to high temperatures when temperature cycling.

Dünnwandige Mikroplatten erfordern eine spezifische Kombination von physikalischen Eigenschaften und Materialeigenschaften für eine optimale automatisierte Behandlung, die Handhabung von Flüssigkeiten sowie das Durchführen von Temperaturzyklen. Diese Eigenschaften bestehen aus Festigkeit, Stärke und Geradlinigkeit, die für die automatisierte Plattenhandhabung erforderlich sind; Flachheit der Probennapfanordnungen, die für ein genaues und zuverlässiges Handhaben der flüssigen Proben erforderlich ist; physikalische Stabilität und Dimensionsstabilität und -Integrität während und nach dem Aussetzen gegenüber Temperaturen, die sich 100⁰C nähern; und dünnwandige Probennäpfe, die für eine optimale Wärmeübertragung auf die Proben erforderlich sind. Diese verschiedenen Eigenschaften haben die Tendenz dazu, miteinander in Widerspruch zu stehen. Zum Beispiel besitzen Polymere, die verbesserte Festigkeit und/oder Stabilität bieten, typischerweise nicht die Materialeigenschaften, die erforderlich sind, um biologisch kompatibel zu sein und/oder um die dünnwandigen Probenröhrchen zu bilden. Existierende dünnwandige Mikroplatten sind nicht so konstruiert, daß sie alle diese Eigenschaften verleihen.Thin-walled microplates require a specific combination of physical properties and material characteristics for optimal automated processing, liquid handling, and temperature cycling. These properties consist of strength, strength, and straightness required for automated plate handling; flatness of the sample well assemblies required for accurate and reliable handling of the liquid samples; physical stability and dimensional stability and integrity during and after exposure to temperatures approaching 100 ⁰ C; and thin-walled sample wells required for optimal heat transfer to the samples. These various properties tend to conflict with one another. For example, polymers that provide improved strength and/or stability typically do not possess the material properties required to be biocompatible and/or to form the thin-walled sample tubes. Existing thin-walled microplates are not designed to impart all of these properties.

Der typische Herstellungsprozeß für Multi-Napfplatten ist das Polymer-Spritzgießen aufgrund der Wirtschaftlichkeit solcher Prozesse. Um sicherzustellen, daß sich die Multi-Napfplatten übereinstimmend an die Spezifizierungen für Festigkeit und Flachheit halten, verwenden Hersteller von Multi-Napfplatten nach dem Stand der Technik eine oder beide von zwei Design-Optionen, nämlich den Einbau von strukturellen Merkmalen in die Multi-Napfplatten und die Verwendung von geeigneten und wirtschaftlichen Polymeren, um Multi-Napfplatten zu konstruieren. The typical manufacturing process for multi-well plates is polymer injection molding due to the economics of such processes. To ensure that multi-well plates consistently meet specifications for strength and flatness, state-of-the-art multi-well plate manufacturers use one or both of two design options, namely, incorporating structural features into the multi-well plates and using suitable and economical polymers to construct multi-well plates.

Die erste Option des Einbaus von strukturellen Merkmalen in die Multi-Napfplatten schließt den Einbau von Rippen an den Unterseiten der Multi-Napfplatten ein, um die Flachheit und Festigkeit zu verstärken. Jedoch können solche strukturellen Merkmale nicht in die dünnwandigen Mikroplatten eingebaut werden, die bei Temperaturzyklus-Prozeduren verwendet werden. Solche strukturellen Merkmale würden es nicht zulassen, daß die Probennäpfe in Ausnehmungen der Temperaturcycler-Blocke hineinpassen, und würden deshalb eine effektive Kopplung mit den Blockausnehmungen verhindern, was zu einer weniger effektiven Wärmeübertragung auf die Proben, die innerhalb der Probennäpfe gehalten werden, führen würde.The first option of incorporating structural features into the multi-well plates involves incorporating ribs on the bottom surfaces of the multi-well plates to enhance flatness and strength. However, such structural features cannot be incorporated into the thin-walled microplates used in temperature cycling procedures. Such structural features would not allow the sample wells to fit into recesses of the temperature cycling blocks and would therefore prevent effective coupling with the block recesses, resulting in less effective heat transfer to the samples held within the sample wells.

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Die zweite Option, die Festigkeit und Flachheit der Multi-Napfplatten zu verbessern, schließt die Verwendung von geeigneten, wirtschaftlichen Polymeren ein, die den Platten Festigkeit und Flachheit verleihen. Gleichzeitig muß das ausgewählte Polymer ebenso die Anforderungen an die physikalischen und Materialeigenschaften für dünnwandige Mikroplatten-Probennäpfe erfüllen, damit solche Probennäpfe während der Durchführung von Temperaturzyklen korrekt funktionieren können. Viele Multi-Napfplatten nach dem Stand der Technik sind aus Polystyrol oder Polycarbonat konstruiert. Polystyrol- und Polycarbonatharze weisen Form-Flußeigenschaften auf, die zum Bilden der dünnen Wände von Probennäpfen ungeeignet sind, die für dünnwandige Mikroplatten erforderlich sind. Geschmolzenes Polystyrol wird beim Aussetzen gegenüber Temperaturen, die routinemäßig für Temperaturzyklus-Prozeduren verwendet werden, weich oder schmilzt. Deshalb sind solche Polymerharze zur Konstruktion von dünnwandigen Mikroplatten für Temperaturzyklus-Prozeduren nicht geeignet.The second option to improve the strength and flatness of the multi-well plates involves the use of suitable, economical polymers that provide strength and flatness to the plates. At the same time, the polymer selected must also meet the physical and material property requirements for thin-walled microplate sample wells in order for such sample wells to function properly during temperature cycling. Many state-of-the-art multi-well plates are constructed of polystyrene or polycarbonate. Polystyrene and polycarbonate resins have mold-flow properties that are unsuitable for forming the thin walls of sample wells required for thin-walled microplates. Molten polystyrene softens or melts when exposed to temperatures routinely used for temperature cycling procedures. Therefore, such polymer resins are not suitable for constructing thin-walled microplates for temperature cycling procedures.

Dünnwandige Mikroplatten nach dem Stand der Technik werden auch typischerweise mit Hilfe von Spritzgußverfahren hergestellt, bei denen die gesamte Mikroplatte in einem einzelnen Herstellungsschritt aus einem einzelnen Material, typischerweise Polypropylen oder Polyolefin, konstruiert wird. Die Konstruktion von dünnwandigen Mikroplatten mittels Spritzgießens von Polypropylen ist erstrebenswert, da die Flußeigenschaften von geschmolzenem Polypropylen das regelmäßige Formen eine Probennapfes mit einer Wand ermöglichen, die hinreichend dünn ist, um einen optimalen Wärmetransfer zu fördern, wenn die Probennapfanordnung auf einem Temperaturcycler-Block angebracht wird. Zusätzlich wird Polypropylen nicht weich oder schmilzt beim Aussetzen gegenüber den hohen Temperaturen bei der Durchführung von Temperaturzyklen. Jedoch besitzen dünnwandige Mikroplatten, die aus einem einzelnen Polymerharz, wie etwa Polypropylen und Polyolefin, in einem einzelnen Herstellungsschritt konstruiert worden sind, inhärente interne Spannungen, die in Formteilen mit komplexen Merkmalen gefunden werden, und weisen dick- und dünn-querschnittige Teile im ganzen Plattenkörper auf.State of the art thin-walled microplates are also typically manufactured using injection molding techniques in which the entire microplate is constructed from a single material, typically polypropylene or polyolefin, in a single manufacturing step. Construction of thin-walled microplates by injection molding of polypropylene is desirable because the flow properties of molten polypropylene allow for the regular molding of a sample well with a wall sufficiently thin to promote optimal heat transfer when the sample well assembly is mounted on a temperature cycling block. In addition, polypropylene does not soften or melt upon exposure to the high temperatures of thermal cycling. However, thin-walled microplates constructed from a single polymer resin, such as polypropylene and polyolefin, in a single manufacturing step have inherent internal stresses found in molded parts with complex features and have thick and thin cross-sectional portions throughout the plate body.

Interne Spannungen resultieren aus Unterschieden bei der Kühlungsrate von dicken und dünnen Teilen des Plattenkörpers, nachdem ein Formprozeß abgeschlossen ist. Zusätzlich können weitere Verzerrungen, wie etwa Krümmung oder Schrumpfung aufgrund interner Spannungen, resultieren, wenn die dünnwandigen Mikroplatten Bedingungen von Temperaturzyklus-Prozeduren ausgesetzt werden. Ebenso können die resultierenden AusdehnungsvariationenInternal stresses result from differences in the cooling rate of thick and thin parts of the plate body after a forming process is completed. In addition, further distortions, such as warping or shrinkage due to internal stresses, can result when the thin-walled microplates are subjected to conditions of temperature cycling procedures. Likewise, the resulting expansion variations

hinsichtlich der Flachheit und der Größe des Fußabdrucks (&ldquor;footprint size") zu unzuverlässiger Probenbeladung und Probenerhalt durch automatisierte Vorrichtungen führen.regarding flatness and footprint size can lead to unreliable sample loading and sample retention by automated devices.

Alternative Herstellungsmethoden nach dem Stand der Technik schließen die Thermoformung von dünnwandigen Multi-Napfplatten aus einem Polycarbonatschichtmaterial ein, wie etwa Produkt Nr. 9332, erhältlich von Corning, Corning, New York, und Produkt Nr. CON-9601 von MJ Research, Inc., Waltham, Massachusetts. Dünnwandige Mikroplatten, die durch die Thermoformung von Polycarbonat hergestellt worden sind, bieten jedoch weder die Festigkeit und dimensionale Genauigkeit, die für dünnwandige Mikroplatten zur Verwendung mit automatisierten Vorrichtungen erforderlich sind, noch die dimensionale Genauigkeit, die für eine genaue Flüssigkeitsabgabe und -aspiration bei Vorrichtungen zur automatisierten Probenhandhabung erforderlich ist.Alternative prior art manufacturing methods include thermoforming thin-walled multi-well plates from a polycarbonate layer material such as Product No. 9332 available from Corning, Corning, New York, and Product No. CON-9601 from MJ Research, Inc., Waltham, Massachusetts. However, thin-walled microplates made by thermoforming polycarbonate do not provide the strength and dimensional accuracy required for thin-walled microplates for use with automated devices, nor the dimensional accuracy required for accurate liquid dispensing and aspiration in automated sample handling devices.

Dünnwandige Polycarbonat-Mikroplatten nach dem Stand der Technik, die für automatisierte Anwendungen propagiert worden sind, weisen immer noch Dimensionsvariationen auf, die mit dünnwandigen Polypropylen-Mikroplatten in Zusammenhang stehen. Solche dünnwandigen Propylen-Mikroplatten schränken damit die Zuverlässigkeit und Genauigkeit ein, mit der solche Mikroplatten in automatisierten Vorrichtungen verwendet werden können. Zusätzlich erfordern solche dünnwandigen Polypropylen-Mikroplatten externe feste Adapter, um die dimensionale Genauigkeit wiederherzustellen, wie etwa Microseal 384 Plate Positioner, Produkt Nummer ADR-3841, erhältlich von MJ Research, Inc., Waltham, MA. Versuche, die Festigkeit von dünnwandigen Mikroplatten durch Erhöhen der Gesamtdicke der Formteile von solchen Mikroplatten zu erhöhen, haben zu einem nicht-wünschenswerten Anwachsen der Dicke von Probennapfwänden geführt, wie etwa die UNI PCR 96-Napf-Platte erhältlich von Polyfiltronics, Inc., Rockland, Massachusetts, bei der die durchschnittliche Probennapfwanddicke größer als oder gleich 0,020 Inches (0,5 mm) ist.State-of-the-art thin-walled polycarbonate microplates that have been promoted for automated applications still exhibit dimensional variations associated with thin-walled polypropylene microplates. Such thin-walled propylene microplates thus limit the reliability and accuracy with which such microplates can be used in automated devices. In addition, such thin-walled polypropylene microplates require external rigid adapters to restore dimensional accuracy, such as the Microseal 384 Plate Positioner, product number ADR-3841, available from MJ Research, Inc., Waltham, MA. Attempts to increase the strength of thin-walled microplates by increasing the overall thickness of the molded parts of such microplates have resulted in undesirable increases in the thickness of sample well walls, such as the UNI PCR 96-well plate available from Polyfiltronics, Inc., Rockland, Massachusetts, in which the average sample well wall thickness is greater than or equal to 0.020 inches (0.5 mm).

Bei der Verwendung von gegenwärtig zur Verfugung stehenden Herstellungsverfahren stehen die Erfordernisse für dünnwandige Mikroplatten, die für den Betrieb mit automatisierten Vorrichtungen kompatibel sind, in direktem Konflikt mit den Erfordernissen für dünnwandige Mikroplatten zur Verwendung bei Temperaturzyklus-Prozeduren. Ein bekanntes Verfahren, dieses Problem anzugehen, ist die Verwendung eines Tabletts aus einem ersten Material mit Probennäpfen, die separat aus einem zweiten Material erzeugt worden sind. Solche Mikroplatten sind kommerziell erhältlich unter den Bezeichnungen &ldquor;Omni-Tube Plate" undUsing currently available manufacturing techniques, the requirements for thin-walled microplates compatible for operation with automated equipment are in direct conflict with the requirements for thin-walled microplates for use in temperature cycling procedures. One known method of addressing this problem is to use a tray made of a first material with sample wells separately made of a second material. Such microplates are commercially available under the names "Omni-Tube Plate" and

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&ldquor;Thermo-Tube-Plate", erhältlich von ABgene Ltd., Surrey, UK. Beide Produkte bestehen aus einem Tablett, wobei die Gesamtausdehnungen sich denjenigen einer Multi-Napfplatte annähern, mit einer Anordnung von Löchern, in die separat hergestellte Röhrchen oder Streifen von Röhrchen in lockerer Weise eingefügt sind. Wegen der erforderlichen Anordnung bieten diese Produkte nicht die Vorteile einer einzelnen, einheitlichen Platte, die durch eine dünnwandige Mikroplatte bereitgestellt werden. Der Hochdurchsatz-Charakter von automatisierten Mikroplatten-Prozessen erfordert in inhärenter Weise, daß ein manuelles Eingreifen minimiert wird. Ein solcher Hochdurchsatz-Charakter schließt auch jegliche Herstellungs- oder Zusammenbauschritte aus, wie etwa das Zusammenbauen eines Probengefäßes oder einer Mikroplatte aus verschiedenen Bestandteilen. Weiterhin verleiht die Geometrie und lose passende Natur dieser Produkte diesen nicht die Eigenschaft, im Zusammenhang mit automatisiertenHochpräzisionsvorrichtungen und automatisierten Abgabevorrichtungen verwendet werden zu können."Thermo-Tube-Plate", available from ABgene Ltd., Surrey, UK. Both products consist of a tray, the overall dimensions of which approximate those of a multi-well plate, with an array of holes into which separately prepared tubes or strips of tubes are loosely inserted. Because of the arrangement required, these products do not offer the advantages of a single, uniform plate provided by a thin-walled microplate. The high-throughput nature of automated microplate processes inherently requires that manual intervention be minimized. Such high-throughput nature also precludes any manufacturing or assembly steps, such as assembling a sample vial or microplate from different components. Furthermore, the geometry and loose-fitting nature of these products does not lend them the ability to be used in conjunction with high-precision automated devices and automated dispensing devices.

Deshalb ist es wünschenswert, eine dünnwandige Mikroplatte als eine einzelne, einheitliche Platte bereitzustellen, die mit der Verwendung in automatisierten Hochpräzisions-Handhabungsvorrichtungen in automatisierten Prozeduren kompatibel ist. Eine dünnwandige Mikroplatte, die die physikalischen Eigenschaften und Materialeigenschaften besitzt, um eine Dimensionsstabilität und -Integrität während der automatisierten Handhabung unter den hohen Temperaturbedingungen von Temperaturzyklus-Prozeduren beizubehalten und gleichzeitig Eigenschaften zu besitzen, die für Temperaturzyklus-Reaktionen nützlich sind, ist ebenso besonders erstrebenswert.Therefore, it is desirable to provide a thin-walled microplate as a single, uniform plate that is compatible with use in high-precision automated handling devices in automated procedures. A thin-walled microplate that has the physical properties and material characteristics to maintain dimensional stability and integrity during automated handling under the high temperature conditions of temperature cycling procedures while possessing properties useful for temperature cycling reactions is also particularly desirable.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Ausführungsformen der Erfindung sind auf eine dünnwandige Mikroplatte zur Verwendung in Forschungsprozeduren und Diagnosetechniken gerichtet. Die dünnwandige Mikroplatte der Erfindung umfaßt eine einheitliche Platte aus zwei separaten Bestandteilen, einschließlich eines Ummantelungs-und-Rahmen-Teils und eines Napf-und-Abdeck-Teils mit einer Vielzahl von Probennäpfen. Jeder Teil ist als ein separater Bestandteil aus einem geeigneten Material konstruiert, das im Hinblick auf die spezifischen physikalischen Eigenschaften und Materialeigenschaften, die ein solches Material jedem Bestandteil verleiht, ausgewählt worden ist. Der Ummantelungs-und-Rahmen-Teil und der Napf-und-Abdeck-Teil sind verbunden, um die einheitliche Platte zu bilden. Die Kombination aus physikalischen Eigenschaften und Mate-Embodiments of the invention are directed to a thin-walled microplate for use in research procedures and diagnostic techniques. The thin-walled microplate of the invention comprises a unitary plate made of two separate components, including a jacket-and-frame portion and a well-and-cover portion having a plurality of sample wells. Each portion is constructed as a separate component from a suitable material selected for the specific physical properties and material characteristics that such material imparts to each component. The jacket-and-frame portion and the well-and-cover portion are joined to form the unitary plate. The combination of physical properties and material characteristics

rialeigenschaften, die durch den Ummantelungs-und-Rahmen-Teil und den Napf-und-Abdeck-Teil bereitgestellt werden, schließt ein, ist jedoch nicht beschränkt auf dünnwandige Probennäpfe für eine angemessene Wärmeübertragung und physikalische Stabilität, um hohen Temperaturbedingungen zu widerstehen. Die Kombination aus physikalischen Eigenschaften und Materialeigenschaften, die durch den Ummantelungs-und-Rahmen-Teil und den Napfund-Abdeck-Teil bereitgestellt werden, optimiert die Leistung der dünnwandigen Mikroplatte in automatisierten Vorrichtungen in Temperaturzyklus-Prozeduren.Material properties provided by the jacket-and-frame portion and the well-and-cover portion include, but are not limited to, thin-walled sample wells for adequate heat transfer and physical stability to withstand high temperature conditions. The combination of physical properties and material characteristics provided by the jacket-and-frame portion and the well-and-cover portion optimizes the performance of the thin-walled microplate in automated devices in temperature cycling procedures.

In einer ersten Ausführungsform der Erfindung schließt eine dünnwandige Mikroplatte einen Ummantelungs-und-Rahmen-Teil mit einer oberen Oberfläche mit einer Vielzahl von Löchern, die in einem ersten Anordnungsmuster angeordnet sind, und einen Napf-und-Abdeck-Teil ein, verbunden mit der oberen Oberfläche des Ummantelungs-und-Rahmen-Teils, um eine einheitliche Platte zu bilden. Der Napf-und-Abdeck-Teil schließt eine Vielzahl von Probennäpfen ein, die in den Abdeckteil integriert und in dem ersten Anordnungsmuster so angeordnet sind, daß sich die Probennäpfe durch die Vielzahl von Löchern des Ummantelungsund-Rahmen-Teils erstrecken, wenn der Napf-und-Abdeck-Teil mit dem Ummantelungs-und-Rahmen-Teil verbunden ist, um die einheitliche Platte zu bilden. Der Ummantelungs-und-Rahmen-Teil ist aus einem ersten Material konstruiert, das dem Ummantelungs-und-Rahmen-Teil Festigkeit verleiht, um zu ermöglichen, daß die dünnwandige Mikroplatte mit automatisierten Vorrichtungen verwendet wird. Der Napf-und-Abdeck-Teil ist aus einem zweiten Material konstruiert, das Probennäpfe mit dünnen Wänden einer übereinstimmenden Dicke bildet, die einen angemessenen Wärmeübergang auf die Probennäpfe ermöglicht. Das zweite Konstruktionsmaterial erlaubt weiterhin, daß die dünnwandige Mikroplatte mit optischen Nachweisvorrichtungen verwendet wird, aufgrund der hinreichenden Opazität, die den Probennäpfen von dem zweiten Material verliehen wird.In a first embodiment of the invention, a thin-walled microplate includes a shell-and-frame portion having an upper surface with a plurality of holes arranged in a first array pattern, and a well-and-cover portion connected to the upper surface of the shell-and-frame portion to form a unitary plate. The well-and-cover portion includes a plurality of sample wells integral with the cover portion and arranged in the first array pattern such that the sample wells extend through the plurality of holes of the shell-and-frame portion when the well-and-cover portion is connected to the shell-and-frame portion to form the unitary plate. The shell-and-frame portion is constructed of a first material that provides strength to the shell-and-frame portion to enable the thin-walled microplate to be used with automated devices. The well-and-cover portion is constructed of a second material that forms sample wells with thin walls of a consistent thickness that allows adequate heat transfer to the sample wells. The second material of construction further allows the thin-walled microplate to be used with optical detection devices due to the sufficient opacity imparted to the sample wells by the second material.

Die einheitliche Platte der ersten Ausführungsform schließt den Ummantelungs-und-Rahmen-Teil und den Napf-und-Abdeck-Teil ein, die als getrennte Bestandteile gebildet und dann permanent miteinander verbunden worden sind, um die einheitliche Platte zu bilden. In einer anderen Version der ersten Ausführungsform ist der Napf-und-Abdeck-Teil integriert in die obere Oberfläche des Ummantelungs-und-Rahmen-Teils gebildet, um die einheitliche Platte zu bilden.The unitary panel of the first embodiment includes the shell-and-frame portion and the cup-and-cover portion formed as separate components and then permanently bonded together to form the unitary panel. In another version of the first embodiment, the cup-and-cover portion is integrally formed into the upper surface of the shell-and-frame portion to form the unitary panel.

Der Ummantelungs-und-Rahmen-Teil schließt vier Wände ein, die einen Boden gegenüber der oberen Oberfläche bilden, wobei der Boden eine Länge und Breite hat, die geringfügig größer als die Länge und Breite der oberen Oberfläche sind. Der Ummantelungs-und-Rahmen-Teil schließt wenigstens eine Einkerbung in jeder Wand ein, um einen Eingriff von automatisierten Vorrichtungen in die dünnwandige Mikroplatte zu ermöglichen.The shell and frame portion includes four walls forming a floor opposite the top surface, the floor having a length and width slightly greater than the length and width of the top surface. The shell and frame portion includes at least one notch in each wall to allow engagement of automated devices in the thin-walled microplate.

Der Napf-und-Abdeck-Teil schließt weiterhin einen erhobenen Rand um eine Öffnung von jedem Probennapf ein, der an eine obere Oberfläche des Napf-und-Abdeck-Teils angrenzt. Der erhobene Rand bildet Nuten in dem Napf-und-Abdeck-Teil zwischen angrenzenden Probennäpfen, um eine Kontaminierung zwischen den Probennäpfen zu verhindern.The well-and-cover portion further includes a raised rim around an opening of each sample well that is adjacent to an upper surface of the well-and-cover portion. The raised rim forms grooves in the well-and-cover portion between adjacent sample wells to prevent contamination between the sample wells.

In einer anderen Ausfuhrungsform der Erfindung schließt der Napf-und-Abdeck-Teil eine obere Oberfläche mit einer Vielzahl von Verbindungen ein, wobei einzelne Verbindungen aneinander angrenzende Probennäpfe verbinden, um ein Netzwerk aus Verbindungen und Probennäpfen zu bilden. Wie oben beschrieben, kann der Napf-und-Abdeck-Teil einschließlich des Netzwerks aus Verbindungen und Probennäpfen, als ein separater Bestandteil zu dem Ummantelungs-und-Rahmen-Teil gebildet und dann permanent mit dem Ummantelungs-und-Rahmen-Teil verbunden werden, um die einheitliche Platte zu bilden. Alternativ kann in einer Version dieser Ausführungsform das Netzwerk in die obere Oberfläche des Ummantelungsund-Rahmen-Teils integriert gebildet werden.In another embodiment of the invention, the well-and-cover portion includes a top surface having a plurality of interconnections, with individual interconnections connecting adjacent sample wells to form a network of interconnections and sample wells. As described above, the well-and-cover portion, including the network of interconnections and sample wells, may be formed as a separate component from the shell-and-frame portion and then permanently bonded to the shell-and-frame portion to form the unitary panel. Alternatively, in a version of this embodiment, the network may be formed integrally into the top surface of the shell-and-frame portion.

In noch einer anderen Ausführungsform der Erfindung schließt die dünnwandige Mikroplatte einen Ummantelungs-und-Rahmen-Teil ein, konstruiert aus einem ersten Material, mit einer oberen Oberfläche mit einer Vielzahl von Löchern, die in einem ersten Anordnungsmuster angeordnet sind, und Wänden gleicher Tiefe, die sich an der oberen Oberfläche erstrecken. Der Ummantelungs-und-Rahmen-Teil schließt weiterhin eine Vielzahl von Probennäpfen ein, konstruiert aus einem zweiten Material und in dem ersten Muster so angeordnet, daß sich die Probennäpfe durch die Vielzahl von Löchern in der oberen Oberfläche des Ummantelungsund-Rahmen-Teils erstrecken. In einer Version dieser Ausführungsform schließt die dünnwandige Mikroplatte eine Vielzahl von Verbindungen ein, wobei einzelne Verbindungen aneinandergrenzende Probennäpfe verbinden.In yet another embodiment of the invention, the thin-walled microplate includes a shell-and-frame portion constructed from a first material having an upper surface with a plurality of holes arranged in a first array pattern and walls of equal depth extending from the upper surface. The shell-and-frame portion further includes a plurality of sample wells constructed from a second material and arranged in the first pattern such that the sample wells extend through the plurality of holes in the upper surface of the shell-and-frame portion. In one version of this embodiment, the thin-walled microplate includes a plurality of interconnections, with individual interconnections connecting adjacent sample wells.

In der ersten Ausführungsform ist das erste Material, das verwendet wird, um den Ummantelungs-und-Rahmen-Teil zu konstruieren, obwohl nicht darauf beschränkt, ein Polymerharz ··· ···· ·· ■· ·· ·· ···· · ·· ·· · · · In the first embodiment, the first material used to construct the sheath-and-frame portion is, although not limited to, a polymer resin ··· ···· ·· ■· ·· ·· ···· ··· ·· ·· · · ·

oder ein mit einem Füllstoff versehenes Polymerharz. Das mit einem Füllstoff versehene Polymerharz ist in der Lage, einer Temperatur von wenigstens 100⁰C zu widerstehen, was es ermöglicht, daß die dünnwandige Mikroplatte in Temperaturzyklus-Prozeduren verwendet wird, bei denen hohe Temperaturen verwendet werden. Der Ummantelungs-und-Rahmen-Teil ist in einer Version der ersten Ausführungsform aus einem mit Glas als Füllstoff versehenen Polypropylen konstruiert, das dem Ummantelungs-und-Rahmen-Teil eine hinreichende Festigkeit verleiht, die es der dünnwandigen Mikroplatte erlaubt, in automatisierten Vorrichtungen verwendet zu werden.or a filled polymer resin. The filled polymer resin is capable of withstanding a temperature of at least 100 ^° C, allowing the thin-walled microplate to be used in temperature cycling procedures where high temperatures are used. The sheath and frame portion is constructed in a version of the first embodiment from a glass-filled polypropylene, which provides the sheath and frame portion with sufficient strength to allow the thin-walled microplate to be used in automated devices.

Das zweite Material, das verwendet wird, um den Napf-und-Abdeck-Teil der ersten Ausführungsform zu konstruieren, ist, obwohl nicht darauf beschränkt, ein Polymerharz oder ein nicht mit einem Füllstoff versehenes Polymerharz. Das nicht mit einem Füllstoff versehene Polymerharz ist in der Lage, einer Temperatur von wenigstens 100⁰C zu widerstehen, was es in ähnlicher Weise erlaubt, daß die dünnwandige Mikroplatte bei Temperaturzyklus-Prozeduren mit hoher Temperatur verwendet wird. Jedoch widersteht das nicht mit einem Füllstoff versehene Polymerharz nicht nur Hochtemperatur-Bedingungen bei der Durchführung von Temperaturzyklen, sondern bildet Probennäpfe mit dünnen Wänden mit einer übereinstimmenden Dicke. In einer Version dieser Ausführungsform ist der Napf-und-Abdeck-Teil aus einem Polypropylen ohne Füllstoff konstruiert, das Probennäpfe mit dünnen Wänden bildet, um einen angemessenen Wärmeübergang auf die Probennäpfe während Temperaturzyklus-Prozeduren zu ermöglichen, und verleiht ebenso den Probennäpfen hinreichende Opazität, um die Verwendung von optischen Nachweisvorrichtungen mit der dünnwandigen Mikroplatte zu ermöglichen.The second material used to construct the well-and-cover portion of the first embodiment is, although not limited to, a polymer resin or an unfilled polymer resin. The unfilled polymer resin is capable of withstanding a temperature of at least 100 ^° C, similarly allowing the thin-walled microplate to be used in high temperature thermal cycling procedures. However, the unfilled polymer resin not only withstands high temperature conditions when performing thermal cycling, but forms sample wells with thin walls of consistent thickness. In one version of this embodiment, the well-and-cover portion is constructed of an unfilled polypropylene that forms sample wells with thin walls to allow adequate heat transfer to the sample wells during temperature cycling procedures, and also provides sufficient opacity to the sample wells to allow the use of optical detection devices with the thin-walled microplate.

Herstellungsverfahren der dünnwandigen Mikroplatte werden unten beschrieben. Die Herstellungsverfahren schließen ein erstes Herstellungsverfahren ein, bei dem die dünnwandige Mikroplatte als eine einheitliche Platte in einem einzelnen Formprozeß, umfassend zwei Schritte, gebildet wird. Das erste Herstellungsverfahren schließt das Bereitstellen eines ersten Materials, das für den Formprozeß nützlich ist, und das Formen eines Einsatzes aus dem ersten Material in einem ersten Schritt ein, wobei der Einsatz eine Vielzahl von Löchern einschließt, die in einer oberen Oberfläche des Einsatzes gebildet sind. Das erste Herstellungsverfahren schließt weiterhin das Bereitstellen eines zweiten Materials, das für den Formprozeß nützlich ist, Positionieren des Einsatzes, um das zweite Material aufzunehmen, und Auftragen des zweiten Materials auf den Einsatz in einem zweiten Schritt ein, wobei eine Über-Manufacturing methods of the thin-walled microplate are described below. The manufacturing methods include a first manufacturing method in which the thin-walled microplate is formed as a unitary plate in a single molding process comprising two steps. The first manufacturing method includes providing a first material useful for the molding process and molding an insert from the first material in a first step, the insert including a plurality of holes formed in an upper surface of the insert. The first manufacturing method further includes providing a second material useful for the molding process, positioning the insert to receive the second material, and applying the second material to the insert in a second step, wherein an over-

form mit einer ebenen Abdeckung, die in eine obere Oberfläche des Einsatzes integriert gebildet wird, und mit einer Vielzahl von Probennäpfen geformt wird, die in die obere Oberfläche des Einsatzes und die Vielzahl von Löchern integriert gebildet sind, um die einheitliche Platte zu erzeugen.molded with a flat cover formed integrally with an upper surface of the insert, and molded with a plurality of sample wells formed integrally with the upper surface of the insert and the plurality of holes to produce the unitary plate.

In einer Version dieser Ausführungsform ist der Formprozeß ein Spritzgußverfahren, das den ersten Schritt als einen ersten Spritzguß des ersten Materials und den zweiten Schritt als einen zweiten Spritzguß des zweiten Materials einschließt. In anderen Versionen dieser Ausführungsform sind die ersten und zweiten Materialien Polymerharze, oder, alternativ, ist das erste Material ein mit Glas als Füllstoff versehenes Polypropylen, und das zweite Material ist ein Polypropylen ohne Füllstoff.In one version of this embodiment, the molding process is an injection molding process including the first step as a first injection molding of the first material and the second step as a second injection molding of the second material. In other versions of this embodiment, the first and second materials are polymer resins, or, alternatively, the first material is a glass-filled polypropylene and the second material is an unfilled polypropylene.

In einem anderen Herstellungsverfahren wird die dünnwandige Mikroplatte als eine einheitliche Platte in zwei getrennten Herstellungsprozessen gebildet. Das zweite Herstellungsverfahren schließt das Bereitstellen eines ersten Materials, das für einen ersten Herstellungsprozeß nützlich ist, die Bildung eines Ummantelungs-und-Rahmen-Teils aus dem ersten Material mit dem ersten Herstellungsprozeß ein, wobei der Ummantelungs-und-Rahmen-Teil eine Vielzahl von Löchern einschließt, die in einer oberen Oberfläche des Ummantelungs-und-Rahmen-Teils gebildet werden. Das zweite Herstellungsverfahren schließt weiterhin das Bereitstellen eines zweiten Materials, das für einen zweiten Herstellungsprozeß nützlich ist, und Bilden eines Napf-und-Abdeck-Teils aus dem zweiten Material mit dem zweiten Herstellungsprozeß ein, wobei der Napf-und-Abdeck-Teil eine Vielzahl von Probennäpfen einschließt, die in einer oberen planaren Abdeckung des Napf-und-Abdeck-Teils gebildet sind und die eine Größe zum Einsatz in die Vielzahl von Löchern des Ummantelungs-und-Rahmen-Teils haben. Gemäß dem zweiten Herstellungsverfahren werden der Ummantelungs-und-Rahmen-Teil und den Napf-und-Abdeck-Teil nach ihrer getrennten Herstellung miteinander verbunden, so daß die Vielzahl von Probennäpfen in der Vielzahl von Löchern angeordnet sind. Der Napf-und-Abdeck-Teil hängt permanent an der oberen Oberfläche des Ummantelungs-und-Rahmen-Teils, um die einheitliche Platte zu erzeugen.In another manufacturing method, the thin-walled microplate is formed as a unitary plate in two separate manufacturing processes. The second manufacturing method includes providing a first material useful for a first manufacturing process, forming a shell-and-frame member from the first material with the first manufacturing process, the shell-and-frame member including a plurality of holes formed in an upper surface of the shell-and-frame member. The second manufacturing method further includes providing a second material useful for a second manufacturing process, and forming a well-and-cover member from the second material with the second manufacturing process, the well-and-cover member including a plurality of sample wells formed in an upper planar cover of the well-and-cover member and sized for insertion into the plurality of holes of the shell-and-frame member. According to the second manufacturing method, the shell-and-frame part and the cup-and-cover part are bonded together after being separately manufactured so that the plurality of sample cups are arranged in the plurality of holes. The cup-and-cover part is permanently suspended from the upper surface of the shell-and-frame part to produce the unitary plate.

In einer Version des zweiten Herstellungsverfahrens der dünnwandigen Mikroplatte sind der erste und zweite Herstellungsprozeß nicht nur getrennte Prozesse, sondern auch unterschiedliche Herstellungsverfahren. Der erste und der zweite Herstellungsprozeß können beispielsweise unterschiedliche Formverfahren sein, bei denen der erste Herstellungsprozeß ein her-In one version of the second manufacturing process of the thin-walled microplate, the first and second manufacturing processes are not only separate processes, but also different manufacturing processes. The first and second manufacturing processes can, for example, be different molding processes in which the first manufacturing process is a

kömmlicher Formprozeß und der zweite Herstellungsprozeß ein Spritzgußprozeß ist. Alternativ sind in einer anderen Version des zweiten Herstellungsverfahrens der erste und der zweite Herstellungsprozeß ähnliche Herstellungsverfahren.conventional molding process and the second manufacturing process is an injection molding process. Alternatively, in another version of the second manufacturing process, the first and second manufacturing processes are similar manufacturing processes.

Das zweite Herstellungsverfahren der dünnwandigen Mikroplatte ermöglicht es, daß der erste und der zweite Herstellungsprozeß jeweils unterschiedliche Konstruktionsmaterialien verwendet. Entsprechend schließt eine andere Version dieses Herstellungsverfahrens beispielsweise ein, daß der erste Herstellungsprozeß ein Polypropylen mit Glas als Füllstoff verwendet, um den Ummantelungs-und-Rahmen-Teil zu bilden, und daß der zweite Herstellungsprozeß ein Polypropylen ohne Füllstoff verwendet, um den Napf-und-Abdeck-Teil zu bilden, wodurch eine einheitliche Platte gebildet wird, die aus zwei unterschiedlichen Materialien konstruiert ist. Noch eine andere Version dieses Herstellungsverfahrens der dünnwandigen Mikroplatte in zwei getrennten Herstellungsprozessen schließt das Herstellen des Ummantelungs-und-Rahmen-Teils im ersten Herstellungsprozeß aus dem ersten Material, das ein Material ist, das kein Polymerharz ist, wie etwa Aluminiumblechmaterial, und Herstellen des Napf-und-Abdeck-Teils im zweiten Herstellungsprozeß aus dem zweiten Material ein, das ein nicht mit einem Füllstoff versehenes Polypropylen einschließt.The second method of manufacturing the thin-walled microplate allows the first and second manufacturing processes to each use different materials of construction. Accordingly, for example, another version of this manufacturing method includes the first manufacturing process using a glass-filled polypropylene to form the shell-and-frame portion and the second manufacturing process using an unfilled polypropylene to form the well-and-cover portion, thereby forming a unitary plate constructed of two different materials. Yet another version of this method of manufacturing the thin-walled microplate in two separate manufacturing processes includes manufacturing the shell-and-frame portion in the first manufacturing process from the first material that is a non-polymer resin material, such as aluminum sheet material, and manufacturing the well-and-cover portion in the second manufacturing process from the second material that includes an unfilled polypropylene.

Obwohl das zweite Herstellungsverfahren der dünnwandigen Mikroplatte die Verwendung unterschiedlicher Materialien in jedem der beiden unterschiedlichen oder ähnlichen, aber getrennten Prozesse einschließt, um den Ummantelungs-und-Rahmen-Teil und den Napf-und-Abdeck-Teil als getrennte Bestandteile zu konstruieren, werden der Ummantelungs-und-Rahmen-Teil und der Napf-und-Abdeck-Teil danach permanent durch Klebeschritte miteinander verbunden, die zum Beispiel Ultraschall- oder thermisches Schweißen einschließen können, um die einheitliche Platte der Erfindung zu bilden.Although the second thin-walled microplate manufacturing method involves using different materials in each of two different or similar but separate processes to construct the shell-and-frame portion and the well-and-cover portion as separate components, the shell-and-frame portion and the well-and-cover portion are thereafter permanently bonded together by bonding steps which may include, for example, ultrasonic or thermal welding to form the unitary plate of the invention.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenShort description of the drawings

Für ein besseres Verständnis der Erfindung wird Bezug genommen auf die Zeichnungen, die hierin durch Bezugnahme aufgenommen werden, und bei denen:For a better understanding of the invention, reference is made to the drawings, which are incorporated herein by reference and in which:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer dünnwandigen Mikroplatte gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist,Fig. 1 is a perspective view of a thin-walled microplate according to an embodiment of the invention,

Fig. 2a eine Aufsicht auf einen Ummantelungs-und-Rahmen-Teil der Mikroplatte aus Fig. 1 ist,Fig. 2a is a plan view of a jacket and frame portion of the microplate of Fig. 1,

Fig. 2b eine Seitenansicht einer Seitenwand des Ummantelungs-und-Rahmen-Teils der Mikroplatte aus Fig. 1 ist,Fig. 2b is a side view of a side wall of the shell and frame part of the microplate of Fig. 1,

Fig. 2c eine Seitenansicht einer Endwand des Ummantelungs-und-Rahmen-Teils der Mikroplatte aus Fig. 1 ist,Fig. 2c is a side view of an end wall of the shell and frame portion of the microplate of Fig. 1,

Fig. 3 a eine Aufsicht auf einen Napf-und-Abdeck-Teil der Mikroplatte aus Fig. 1 ist,
Fig. 3b eine Seitenansicht des Napf-undAbdeck-Teils der Mikroplatte aus Fig. 1 ist,Fig. 3 a is a plan view of a well-and-cover portion of the microplate of Fig. 1,
Fig. 3b is a side view of the well and cover part of the microplate of Fig. 1,

Fig. 3 c eine Querschnittsansicht einer Anordnung von Probennäpfen der Mikroplatte aus Fig. 1 ist,Fig. 3 c is a cross-sectional view of an array of sample wells of the microplate of Fig. 1,

Fig. 4 eine Querschnittsansicht der Anordnung von Probennäpfen ist, die auf dem Ummantelungs-und-Rahmen-Teil angeordnet sind,Fig. 4 is a cross-sectional view of the arrangement of sample wells arranged on the sheath and frame part,

Fig. 5 eine Querschnittsansicht der Anordnung von Probennäpfen einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist,Fig. 5 is a cross-sectional view of the arrangement of sample wells of a second embodiment of the invention,

Fig. 6 eine Aufsicht auf die Anordnung von Probennäpfen einer dritten Ausführungsform der Erfindung ist,Fig. 6 is a plan view of the arrangement of sample wells of a third embodiment of the invention,

Fig. 7 ein Verfahrensflußdiagramm ist, das ein erstes Herstellungsverfahren einer Mikroplatte der vorliegenden Erfindung veranschaulicht,Fig. 7 is a process flow diagram illustrating a first manufacturing method of a microplate of the present invention,

Fig. 8 ein Verfahrensflußdiagramm ist, das ein Beispiel für das erste Herstellungsverfahren veranschaulicht,Fig. 8 is a process flow diagram illustrating an example of the first manufacturing process,

Fig. 9 ein Verfahrensflußdiagramm ist, das ein zweites Herstellungsverfahren einer Mikroplatte der vorliegenden Erfindung veranschaulicht,Fig. 9 is a process flow diagram illustrating a second manufacturing method of a microplate of the present invention,

Fig. 10 ein Verfahrensflußdiagramm ist, das ein Beispiel für das zweite Herstellungsverfahren veranschaulicht.Fig. 10 is a process flow diagram illustrating an example of the second manufacturing method.

Detaillierte Beschreibung der ErfindungDetailed description of the invention

Veranschaulichende Ausführungsformen der Erfindung, die unten beschrieben werden, sind auf eine dünnwandige Mikroplatte gerichtet. Verfahren zur Herstellung derselben, zur Verwendung in Forschungsprozeduren und Diagnose-Techniken, die vielfache Proben zur qualitativen und quantitativen Analyse erfordern oder benötigen, werden ebenso beschrieben. Genauer ist die Erfindung gerichtet auf eine dünnwandige Mikroplatte mit dünnwandigen Probennäpfen und einer spezifischen Kombination aus physikalischen Eigenschaften und Materialeigenschaften, so daß die Mikroplatte besonders zur Verwendung bei Temperaturzyklus-Prozeduren und in automatisierten Vorrichtungen geeignet ist. Fachleute werden jedoch erkennen, daß die Ausführungsformen der Erfindung nicht nur auf die dünnwandige Mikroplatte zur Verwendung in Anwendungen mit Temperaturzyklen beschränkt sind, sondern auch beinhalten kann, daß die dünnwandige Mikroplatte zum Aufbewahren und Lagern von Proben für eine Vielzahl von Reaktionen und Assays verwendet wird.Illustrative embodiments of the invention described below are directed to a thin-walled microplate. Methods of making the same, for use in research procedures and diagnostic techniques requiring or requiring multiple samples for qualitative and quantitative analysis are also described. More particularly, the invention is directed to a thin-walled microplate having thin-walled sample wells and a specific combination of physical properties and material properties such that the microplate is particularly suitable for use in temperature cycling procedures and in automated devices. However, those skilled in the art will recognize that embodiments of the invention are not limited to the thin-walled microplate for use in temperature cycling applications, but may also include the thin-walled microplate being used to contain and store samples for a variety of reactions and assays.

Ausführungsformen der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die Figuren 1-10 beschrieben werden, die zu Illustrationszwecken dargeboten werden und den Umfang der Ansprüche nicht beschränken sollen.Embodiments of the invention will be described with reference to Figures 1-10, which are presented for illustration purposes and are not intended to limit the scope of the claims.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 und 2a-2c schließt eine erste Ausführungsform der Erfindung eine einheitliche dünnwandige Mikroplatte 10 einschließlich zweier verbundener Bestandteile, einem Ummantelungs-und-Rahmen-Teil 11 und einem Napf-und-Abdeck-Teil 12 auf dem Ummantelungs-und-Rahmen-Teil 11, ein, um die dünnwandige Mikroplatte 10 zu bilden. Abhängig von den unten diskutierten Herstellungsverfahren ist der Napf-und-Abdeck-Teil 12 in den Ummantelungs-und-Rahmen-Teil 11 integriert gebildet oder, alternativ, von dem Ummantelungs-und-Rahmen-Teil 11 getrennt gebildet und danach permanent mit dem Ummantelungs-und-Rahmen-Teil 11 zusammengesetzt, um die dünnwandige Mikroplatte 10 als eine einzelne einheitliche Mikroplatte zu bilden.Referring to Figures 1 and 2a-2c, a first embodiment of the invention includes a unitary thin-walled microplate 10 including two joined components, a shell-and-frame portion 11 and a well-and-cover portion 12 on the shell-and-frame portion 11, to form the thin-walled microplate 10. Depending on the manufacturing processes discussed below, the well-and-cover portion 12 is formed integrally with the shell-and-frame portion 11 or, alternatively, is formed separately from the shell-and-frame portion 11 and thereafter permanently assembled with the shell-and-frame portion 11 to form the thin-walled microplate 10 as a single unitary microplate.

Der Ummantelungs-und-Rahmen-Teil 11 schließt eine obere rechtwinklige planare Oberfläche 15 und einen Boden 16 ein. Die obere planare Oberfläche 15 ist mit dem Boden 16 überThe casing and frame part 11 includes an upper rectangular planar surface 15 and a bottom 16. The upper planar surface 15 is connected to the bottom 16 via

vier Wände, einschließlich zweier Endwände 17a, 17b und zweier Seitenwände 17c, 17d verbunden. Die obere planare Oberfläche 15 hat eine Länge Li von ungefähr 122 mm und eine Breite Wi von ungefähr 78 mm. Der Boden 16, gebildet durch die Endwände 17a, 17b und Seitenwände 17c, 17d, schließt Dimensionen ein, die geringfügig größer als die Dimensionen der oberen planaren Oberfläche 15 sind, so daß sich der Boden 16 über einen Umkreis der oberen planaren Oberfläche 15 hinaus erstreckt. Der Boden 16 hat eine Länge L2 von ungefähr 127 mm und eine Breite W2 von ungefähr 85 mm. Der Ummantelungs-und-Rahmen-Teil der ersten Ausführungsform ist rechtwinklig in seiner Form, obwohl für Fachleute klar ist, daß der Ummantelungs-und-Rahmen-Teil 11 nicht auf eine bestimmte Form beschränkt ist und andere Formen und Gesamtausdehnungen einschließen kann.four walls, including two end walls 17a, 17b and two side walls 17c, 17d. The upper planar surface 15 has a length Li of about 122 mm and a width Wi of about 78 mm. The floor 16, formed by the end walls 17a, 17b and side walls 17c, 17d, includes dimensions slightly larger than the dimensions of the upper planar surface 15 such that the floor 16 extends beyond a perimeter of the upper planar surface 15. The floor 16 has a length L2 of about 127 mm and a width W2 of about 85 mm. The shell-and-frame portion of the first embodiment is rectangular in shape, although it will be apparent to those skilled in the art that the shell-and-frame portion 11 is not limited to any particular shape and may include other shapes and overall dimensions.

Die obere planare Oberfläche 15 schließt eine Anordnung von Löchern 13 ein, die darin gebildet und in die obere Oberfläche 15 integriert sind, um eine entsprechende Anordnung von Probennäpfen oder eine Napfanordnung unterzubringen. In der ersten in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist die Anordnung von Löchern 13 (von denen nur ein Teil gezeigt wird) in einem rechtwinkligen Muster angeordnet, das insgesamt 384 Löcher beinhaltet, angeordnet in einer Anordnung von 16 mal 24 Löchern, die in der Lage sind eine 3 84-Napf-Anordnung von Probennäpfen aufzunehmen. In einer anderen Ausführungsform kann die obere planare Oberfläche 15 die Anordnung von Löchern 13 mit insgesamt 96 Löchern einschließen, die in einer Anordnung von 8 mal 12 Löchern angeordnet sind, die in der Lage sind, eine 96-Napf-Anordnung von Probennäpfen aufzunehmen. Obwohl die Anordnung von Löchern 13 der ersten in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform so strukturiert und konfiguriert ist, daß sie eine 3 84-Napf-Anordnung von Probennäpfen aufnehmen kann, ist für Fachleute klar, daß die Anordnung von Löchern 13 in der oberen Oberfläche 15 eine beliebige Anzahl von Löchern einschließen kann, um Napfanordnungen mit höherer oder niedrigerer Probennapfdichte unterzubringen, und in alternativen Anordnungsmustern angeordnet sein kann.The upper planar surface 15 includes an array of holes 13 formed therein and integral with the upper surface 15 to accommodate a corresponding array of sample wells or a well array. In the first embodiment illustrated in Figure 1, the array of holes 13 (only a portion of which is shown) is arranged in a rectangular pattern including a total of 384 holes arranged in a 16 by 24 hole array capable of accommodating a 3 84-well array of sample wells. In another embodiment, the upper planar surface 15 may include the array of holes 13 having a total of 96 holes arranged in an 8 by 12 hole array capable of accommodating a 96-well array of sample wells. Although the array of holes 13 of the first embodiment shown in Figure 1 is structured and configured to accommodate a 3 84 well array of sample wells, it will be apparent to those skilled in the art that the array of holes 13 in the upper surface 15 may include any number of holes to accommodate higher or lower sample well density well arrays and may be arranged in alternative array patterns.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2a haben die einzelnen Löcher der 3 84-Loch-Anordnung 13 eine zirkuläre Öffnung 20, die in die obere planare Oberfläche 15 integriert ist. Wie in Fig. 1 und 2a-2c gezeigt wird, schließen die Endwände 17a, 17b des Ummantelungs-und-Rahmen-Teils 11 jeweils ein Paar von eingeschnittenen Kerben ein, die darin gebildet sind und die als Indexpunkte 18a, 18b bezeichnet werden. Jede der Seitenwände 17c, 17d schließt in ähnlicher Weise ein Paar Indexpunkte 18c, 18d ein, die darin gebildet sind. Die Paare der Indexpunkte 18a, 18b, 18c, 18d sind so strukturiert und konfiguriert, daß sie die Eingriffmechanismen vonReferring to Fig. 2a, the individual holes of the 3 84 hole array 13 have a circular opening 20 integral with the upper planar surface 15. As shown in Figs. 1 and 2a-2c, the end walls 17a, 17b of the shell and frame member 11 each include a pair of cut notches formed therein, referred to as index points 18a, 18b. Each of the side walls 17c, 17d similarly includes a pair of index points 18c, 18d formed therein. The pairs of index points 18a, 18b, 18c, 18d are structured and configured to accommodate the engagement mechanisms of

automatisierten Handhabungsvorrichtungen aufnehmen, wie etwa einen Roboterarm, ohne darauf beschränkt zu sein, und ermöglichen es, daß solche Eingriffsmechanismen den Ummantelungs-und-Rahmen-Teil 11 greifen und transportieren, und erleichtern ein genaues und regelmäßiges Einbringen der dünnwandigen Mikroplatte 10 während der automatisierten Phasen von Handhabungsprozeduren von Flüssigproben. In der ersten in Fig. 2a-2c veranschaulichten Ausführungsform sind die Paare von Indexpunkten 18a, 18b, 18c, 18d rechtwinklig geformt, obwohl sie nicht auf eine besondere Form oder Konfiguration beschränkt sind und andere Geometrien und Formen einschließen können, die notwendig sind, um die Eingriffsmechanismen von automatisierten Vorrichtungen aufzunehmen.automated handling devices, such as, but not limited to, a robotic arm, and enable such engagement mechanisms to grip and transport the shell-and-frame portion 11 and facilitate accurate and consistent insertion of the thin-walled microplate 10 during the automated phases of liquid sample handling procedures. In the first embodiment illustrated in Figs. 2a-2c, the pairs of index points 18a, 18b, 18c, 18d are rectangularly shaped, although they are not limited to any particular shape or configuration and may include other geometries and shapes necessary to accommodate the engagement mechanisms of automated devices.

Der Ummantelungs-und-Rahmen-Teil 11 der dünnwandigen Mikroplatte 10 ist aus einem geeigneten Material hergestellt, das dem Ummantelungs-und-Rahmen-Teil 11 die physikalischen Eigenschaften und Materialeigenschaften Stärke und Festigkeit und der oberen planaren Oberfläche 15 und dem Boden 16 Geradlinigkeit verleiht und optimiert. Zusätzlich zu struktureller Stärke, Festigkeit und Geradlinigkeit verleiht ein geeignetes Konstruktionsmaterial dem Ummantelungs-und-Rahmen-Teil 11 eine Dimensionsstabilität und widersteht einer Schrumpfung und Verzerrung der physikalischen Geometrie und der Gesamtausdehnungen, was aus einem Aussetzen gegenüber hohen Temperaturen von Temperaturzyklus-Prozessen während der Verwendung resultieren kann. Ein geeignetes Konstruktionsmaterial widersteht auch im wesentlichen der Deformierung des Ummantelungs-und-Rahmen-Teils 11, die durch das Greifen und Halten von Eingriffsmechanismen automatisierter Handhabungsvorrichtungen, wie etwa eines Roboterarms, in den Ummantelungs-und-Rahmen-Teil 11 verursacht wird.The shell and frame portion 11 of the thin-walled microplate 10 is made of a suitable material that provides and optimizes the physical and material properties of strength and rigidity of the shell and frame portion 11 and straightness of the top planar surface 15 and bottom 16. In addition to structural strength, rigidity, and straightness, a suitable material of construction provides dimensional stability to the shell and frame portion 11 and resists shrinkage and distortion of the physical geometry and overall dimensions that may result from exposure to high temperatures from temperature cycling processes during use. A suitable material of construction also substantially resists deformation of the shell and frame portion 11 caused by the gripping and holding of engagement mechanisms of automated handling devices, such as a robotic arm, in the shell and frame portion 11.

Ein geeignetes Konstruktionsmaterial des Ummantelungs-und-Rahmen-Teils 11 schließt ein, ist aber nicht beschränkt auf ein Polymerharz, wie etwa ein mit Glas als Füllstoff versehenes Polypropylen, einschließlich beispielsweise AMCO#PP1015G mit Glas als Füllstoff versehenes Polypropylen, erhältlich von AMCO International Inc., Farmingdale, New York. AMCO#PP1015G mit Glas als Füllstoff versehenes Propylen hat einen Standardschmelzpunkt von annäherungsweise 170⁰C und ist im wesentlichen gegenüber einem übermäßigen Aufweichen widerstandsfähig, das durch ein zyklisches Aussetzen gegenüber hohen Temperaturen bei Temperaturzyklus-Prozessen, typischerweise ungefähr 80⁰C bis ungefähr 96⁰C und oft bis ungefähr 100⁰C verursacht werden kann. Mit einem Füllstoff versehenes Polypropylen besitzt geeignete Flußeigenschaften, z.B.: Schmelzfluß von 4-8 g/min, die ein solchesA suitable material of construction of the shell and frame portion 11 includes, but is not limited to, a polymer resin such as a glass filled polypropylene including, for example, AMCO#PP1015G glass filled polypropylene available from AMCO International Inc., Farmingdale, New York. AMCO#PP1015G glass filled propylene has a standard melting point of approximately 170 ^° C and is substantially resistant to excessive softening that can be caused by cyclic exposure to high temperatures in temperature cycling processes, typically about ^80° C to about 96 ^° C and often to about 100 ^° C. Filled polypropylene has suitable flow characteristics, e.g.: melt flow of 4-8 g/min, which would enable such

Material für die Herstellung des Ummantelungs-und-Rahmen-Teils 11 mit verschiedenen, hierin beschriebenen Formverfahren nützlich machen. Mit einem Füllstoff versehene Polymere minimieren oder eliminieren die Notwendigkeit, andere physikalische Mechanismen, wie etwa Verstärkungsrippen, an dem Ummantelungs-und-Rahmen-Teil 11, zusätzlich anzubringen, um die Stärke und Festigkeit zu verbessern. Während es wünschenswert ist, den Ummantelungs-und-Rahmen-Teil 11 aus einem mit Glas als Füllstoff versehenen Polypropylen zu formen, sollte bemerkt werden, daß andere mit einem Füllstoff versehene Polymere verwendet werden können, um annehmbare Resultate zu erzeugen. Beispiele für diese sind verschiedene Familien von mit Füllstoff versehenen Polypropylenen, z.B. mit 20% bis 40% Talk oder mit 40% bis 60% Calciumcarbonat als Füllstoff versehene Polypropylene, die alle von AMCO International, Inc. erhältlich sind. Weitere Beispiele für annehmbare Polymere schließen mehrere aus der amorphen Polymerfamilie ein, wie etwa mit Glas als Füllstoff versehenes Polycarbonat.Material useful for fabricating the sheath and frame member 11 by various molding processes described herein. Filled polymers minimize or eliminate the need to add other physical mechanisms, such as reinforcing ribs, to the sheath and frame member 11 to improve strength and rigidity. While it is desirable to mold the sheath and frame member 11 from a glass-filled polypropylene, it should be noted that other filled polymers may be used to produce acceptable results. Examples of these are various families of filled polypropylenes, e.g., 20% to 40% talc or 40% to 60% calcium carbonate filled polypropylenes, all of which are available from AMCO International, Inc. Other examples of acceptable polymers include several of the amorphous polymer family, such as glass-filled polycarbonate.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1, 3a-3c schließt der Napf-und-Abdeck-Teil 12 der dünnwandigen Mikroplatte 10 eine rechtwinklige planare Abdeckung 19 mit einer oberen Oberfläche 30 und einer Bodenoberfläche 31 ein. Die planare Abdeckung 19 hat eine Länge L3 von ungefähr 119,93 bis ungefähr 120,03 mm und eine Breite W3 von ungefähr 78,33 mm bis ungefähr 78,43 mm. Die planare Abdeckung 19 der ersten Ausführungsform hat eine rechtwinklige Form, obwohl für Fachleute klar ist, daß die Erfindung nicht auf die planare Abdeckung 19 mit einer spezifischen Form beschränkt ist und andere Formen und Gesamtausdehnungen einschließen kann.Referring to Figs. 1, 3a-3c, the well-and-cover portion 12 of the thin-walled microplate 10 includes a rectangular planar cover 19 having a top surface 30 and a bottom surface 31. The planar cover 19 has a length L3 of about 119.93 to about 120.03 mm and a width W3 of about 78.33 mm to about 78.43 mm. The planar cover 19 of the first embodiment has a rectangular shape, although it will be apparent to those skilled in the art that the invention is not limited to the planar cover 19 having a specific shape and may include other shapes and overall dimensions.

Die planare Abdeckung 19 schließt eine Anordnung von Probennäpfen 14 ein, die in die planare Abdeckung 19 integriert gebildet sind. Die Anordnung von Probennäpfen 14 ist in einem rechtwinkligen Muster angeordnet und schließt eine Anzahl und ein Muster von Probennäpfen ein, das der Anzahl und dem Muster der Anordnung der Löcher 13 des Ummantelungsund-Rahmen-Teils 11 entspricht, so daß die Anordnung von Probennäpfen 14 mit der Anordnung von Löchern 13 des Ummantelungs-und-Rahmen-Teils 11 gekoppelt ist. Die Anordnung von Probennäpfen 14 der ersten Ausführungsform, die in Fig. 1 veranschaulicht ist, schließt insgesamt 384 Probennäpfe 14 ein, die in einer Anordnung von 16 mal 24 Probennäpfen 14 angeordnet sind. In einer anderen Ausführungsform schließt die planare Abdeckung 19 die Anordnung von Probennäpfen 14 mit insgesamt 96 Probennäpfen ein, die in einer AnordnungThe planar cover 19 includes an array of sample wells 14 formed integrally with the planar cover 19. The array of sample wells 14 is arranged in a rectangular pattern and includes a number and pattern of sample wells that corresponds to the number and pattern of the arrangement of holes 13 of the shell and frame part 11, such that the array of sample wells 14 is coupled to the arrangement of holes 13 of the shell and frame part 11. The array of sample wells 14 of the first embodiment illustrated in Fig. 1 includes a total of 384 sample wells 14 arranged in an array of 16 by 24 sample wells 14. In another embodiment, the planar cover 19 includes the array of sample wells 14 with a total of 96 sample wells arranged in an array

von 8 mal 12 Probennäpfen 14 angeordnet sind. In der ersten Ausführungsform ist der Mittezu-Mitte-Abstand zwischen den einzelnen Probennäpfen 14 ungefähr 4,5 mm.of 8 by 12 sample wells 14 are arranged. In the first embodiment, the center-to-center distance between the individual sample wells 14 is approximately 4.5 mm.

Obwohl die 3 84-Napf-Anordnung von Probennäpfen 14 in Fig. 1 dargestellt ist, ist für Fachleute klar, daß die planare Abdeckung 19 Probennapfanordnungen 14 mit einer höheren oder geringeren Napfdichte sowie Anordnungen von Probennäpfen einschließen kann, die in alternativen Mustern angeordnet sind. Der Mitte-zu-Mitte-Abstand wird bevorzugt bei ungefähr 9 mm oder einem ganzzahligen Bruchteil oder einem Vielfachen davon gehalten, um die Verwendung von automatisierten Standardvorrichtungen zur Bearbeitung der Proben zu ermöglichen, da eine solche Standardausrüstung für einen Mitte-zu-Mitte-Abstand der Probennäpfe von 9 mm ausgelegt ist. Wenn eine andere automatisierte Vorrichtung verwendet wird, kann der Mitte-zu-Mitte-Abstand anders sein, um einer solchen Vorrichtung zu entsprechen.Although the 3 84 well array of sample wells 14 is illustrated in Fig. 1, it will be understood by those skilled in the art that the planar cover 19 may include sample well arrays 14 having a higher or lower well density, as well as arrays of sample wells arranged in alternative patterns. The center-to-center spacing is preferably maintained at about 9 mm, or an integer fraction or multiple thereof, to allow the use of standard automated equipment to process the samples, since such standard equipment is designed for a 9 mm center-to-center spacing of the sample wells. If another automated equipment is used, the center-to-center spacing may be different to accommodate such equipment.

Wie in Fig. 3a und 3c gezeigt, schließen die einzelnen Probennäpfe 14 der ersten Ausführungsform eine Öffnung 32 in der oberen Oberfläche 30 der planaren Abdeckung 19 mit einem Durchmesser Ds von ungefähr 3,12 mm bis ungefähr 3,22 mm ein. Die einzelnen Probennäpfe 14 haben eine Größe zum Einsatz oder der Bildung in einzelne Löcher 13 der Anordnung von Löchern 13 in dem Ummantelungs-und-Rahmen-Teil 11. Einzelne Probennäpfe 14 schließen einen Napfkörper 33, der sich von der Öffnung 32 nach unten erstreckt, und einen erhobenen Rand 34 ein, der jede Napföffnung 32 umgibt. Der erhobene Rand 34 erzeugt ein vertieftes Gebiet zwischen aneinandergrenzenden Probennäpfen 14, so daß die Möglichkeit der Kontaminierung zwischen Näpfen verringert wird. Der Probennapfkörper 33 ist konisch geformt und hat eine Tiefe D2 von ungefähr 15,5 mm. Die Seitenwände 14a des konisch geformten Napfkörpers 33 bilden einen Winkel nach innen von ungefähr 17,1° bis ungefähr 17,9° und verengen sich auf einen Durchmesser von ungefähr 1,66 mm bis ungefähr 1,76 mm. Obwohl die erste Ausführungsform der Probennäpfe 14, die in Fig. 3a-3c veranschaulicht ist, die oben beschriebenen Form und Ausdehnungen beinhaltet, ist es für Fachleute klar, daß die Probennäpfe andere Formen und Ausdehnungen beinhalten können.As shown in Figures 3a and 3c, the individual sample wells 14 of the first embodiment include an opening 32 in the upper surface 30 of the planar cover 19 having a diameter Ds of about 3.12 mm to about 3.22 mm. The individual sample wells 14 are sized for insertion or formation into individual holes 13 of the array of holes 13 in the shell and frame member 11. Individual sample wells 14 include a well body 33 extending downwardly from the opening 32 and a raised rim 34 surrounding each well opening 32. The raised rim 34 creates a recessed area between adjacent sample wells 14 so that the possibility of contamination between wells is reduced. The sample well body 33 is conical in shape and has a depth D2 of about 15.5 mm. The side walls 14a of the conically shaped cup body 33 form an inward angle of about 17.1° to about 17.9° and taper to a diameter of about 1.66 mm to about 1.76 mm. Although the first embodiment of the sample cups 14 illustrated in Figs. 3a-3c includes the shape and dimensions described above, it will be apparent to those skilled in the art that the sample cups may include other shapes and dimensions.

Die Seiten wände 14a der einzelnen Probennäpfe 14 sind dünn, mit einer Dicke von ungefähr 0,15 mm bis ungefähr 0,25 mm, ohne jedoch hierauf beschränkt zu sein. Einzelne Probennäpfe 14 haben eine flache, dünne Bodenwand 14b mit einer Dicke von ungefähr 0,15 mm bis ungefähr 0,25 mm, ohne jedoch hierauf beschränkt zu sein. Wenn der Napf-und-Abdeck-Teil 12 mit dem Ummantelungs-und-Rahmen-Teil 11 in Eingriff steht oder in diesen integriert ist,The side walls 14a of the individual sample wells 14 are thin, with a thickness of about 0.15 mm to about 0.25 mm, but not limited thereto. Individual sample wells 14 have a flat, thin bottom wall 14b with a thickness of about 0.15 mm to about 0.25 mm, but not limited thereto. When the well and cover part 12 is engaged with or integrated into the shell and frame part 11,

wie in Fig. 4 veranschaulicht, kann der untere Teil der Wände 14a der Anordnung von Probennäpfen 14 in innigem Kontakt mit den Näpfen eines Wärme/Kühlblocks einer Thermocycler-Vorrichtung stehen, die zur Durchführung von Temperaturzyklen verwendet wird, um die Proben Wärme auszusetzen. Der dünne Charakter der Probennapf-Wände 14a und der Bodenwände 14b hilft dabei, eine angemessene Wärmeübertragung auf die innerhalb der Probennäpfe 14 enthaltenen Proben zu erleichtern.As illustrated in Figure 4, the lower portion of the walls 14a of the array of sample wells 14 may be in intimate contact with the wells of a heating/cooling block of a thermal cycler device used to perform temperature cycling to expose the samples to heat. The thin nature of the sample well walls 14a and the bottom walls 14b helps to facilitate adequate heat transfer to the samples contained within the sample wells 14.

Ein geeignetes Konstruktionsmaterial des Napf-und-Abdeck-Teils 12 schließt ein, ist aber nicht beschränkt auf ein Polymerharz, wie etwa reines, nicht mit einem Füllstoff versehenes Polypropylen, einschließlich beispielsweise FINA #3829-Polypropylen, erhältlich von AMCO International, Inc., Farmingdale, New York. FINA # 3829-Polypropylen hat einen Standard-Schmelzpunkt von näherungweise 170⁰C. FINA # 3829-Polypropylen besitzt eine hohe Schmelzflußrate, wie etwa 6 g/min, was ein solches Material für die Herstellung in verschiedenen Formprozessen, die hierin beschrieben sind, nützlich macht. Zusätzlich besitzt die FINA-Familie von Polypropylenen hohe Biegungstemperaturen, die es ermöglichen, daß ein solches Material hohen Temperaturen in Temperaturzyklen widerstehen kann.A suitable material of construction of the cup and cover portion 12 includes, but is not limited to, a polymer resin such as virgin, unfilled polypropylene, including, for example, FINA #3829 polypropylene available from AMCO International, Inc., Farmingdale, New York. FINA #3829 polypropylene has a standard melting point of approximately 170 ^° C. FINA #3829 polypropylene has a high melt flow rate, such as 6 g/min, making such material useful for manufacture in various molding processes described herein. In addition, the FINA family of polypropylenes have high flex temperatures that enable such material to withstand high temperatures in temperature cycling.

Der Ummantelungs-und-Rahmen-Teil 11 ist aus einem ersten geeigneten Material hergestellt, das in Temperaturzyklus-Prozeduren die physikalischen Eigenschaften und Materialeigenschaften Opazität, Stärke und Festigkeit verleiht und aufrechterhält. Der Napf-und-Abdeck-Teil 12 ist aus einem zweiten geeigneten Material hergestellt, das es erlaubt, daß die Probennapfwände 14a und 14b mit einer Dicke von 0,15 mm bis ungefähr 0,38 mm dünn gefertigt sind. Ein geeignetes Herstellungsmaterial verringert oder eliminiert auch eine Variation in der Napfwanddicke durch den gesamten Probennapfkörper 33 und zwischen einzelnen Probennäpfen 14 während der Herstellung des Napf-und-Abdeck-Teils 12. Die Verwendung von separaten Materialien für den Ummantelungs-und-Rahmen-Teil 11 und den Napf-und-Abdeck-Teil 12 der Mikroplatte 10 erlaubt eine Optimierung der Herstellungsprozesse, die beim Formen von Multi-Napfplatten aus einem einzelnen Harz in einem Schritt nicht möglich wäre. Daher ist die Multi-Napf-Mikroplatte 10 gegenüber einem Verziehen nach dem Durchlaufen von Temperaturzyklen weniger empfindlich. Zusätzlich ermöglicht die Herstellung der Mikroplatte 10 die Verwendung eines geeigneten Materials für den Napf-und-Abdeck-Teil 12, das mit Biomolekülen kompatibel ist und eine gute Klarheit besitzt, um die optische Analyse von Proben zu ermöglichen, wobei gleichzeitig die Verwendung eines geeigneten Materials für den Ummantelungs-und-Rahmen-Teil 11 ermöglicht wird, das möglicherweiseThe shell and frame portion 11 is made from a first suitable material that imparts and maintains the physical and material properties of opacity, strength and rigidity in temperature cycling procedures. The well and cover portion 12 is made from a second suitable material that allows the sample well walls 14a and 14b to be made thin, with a thickness of 0.15 mm to about 0.38 mm. A suitable material of manufacture also reduces or eliminates variation in well wall thickness throughout the sample well body 33 and between individual sample wells 14 during manufacture of the well and cover portion 12. The use of separate materials for the shell and frame portion 11 and the well and cover portion 12 of the microplate 10 allows for optimization of manufacturing processes that would not be possible when molding multi-well plates from a single resin in one step. Therefore, the multi-well microplate 10 is less susceptible to warping after undergoing temperature cycling. In addition, the fabrication of the microplate 10 allows the use of a suitable material for the well-and-cover portion 12 that is compatible with biomolecules and has good clarity to enable optical analysis of samples, while at the same time allowing the use of a suitable material for the jacket-and-frame portion 11 that may

nicht biokompatibel oder optisch klar ist, aber die Eigenschaften Stärke, Festigkeit und Stabilität besitzen kann.is not biocompatible or optically clear, but can have the properties of strength, rigidity and stability.

Unter Bezugnahme auf Fig. 5 wird in einer zweiten Ausführungsform der Erfindung die Anordnung von Probennäpfen 14 gebildet, ohne daß die planare Abdeckung 19 als eine Verbindungsstruktur zwischen einzelnen Probennäpfen 14 dient. Stattdessen werden die Probennäpfe 14 als unabhängige und getrennte Näpfe gebildet, die in den Ummantelungs-und-Rahmen-Teil 11 ohne Verbindungsmittel zwischen den aneinander angrenzenden Probennäpfen integriert sind.Referring to Fig. 5, in a second embodiment of the invention, the array of sample wells 14 is formed without the planar cover 19 serving as a connecting structure between individual sample wells 14. Instead, the sample wells 14 are formed as independent and separate wells integrated into the sheath-and-frame portion 11 without connecting means between the adjacent sample wells.

Unter Bezugnahme auf Fig. 6 wird in einer dritten Ausführungsform der Erfindung die Anordnung von Probennäpfen 14 in ähnlicher Weise ohne die planaren Abdeckungen 19 und 15, aber mit Verbindungen 42 zwischen aneinandergrenzenden Probennäpfen 14 gebildet, die ein Netzwerk von Verbindungen 42 bilden, das als ein Verbindungsmittel zwischen einzelnen Pobennäpfen 14 wirkt. Bei dieser Ausführungsform wird das Netzwerk von Verbindungen 42 und den miteinander verbundenen Probennäpfen 14 in den Ummantelungs-und-Rahmen-Teil 11 eingearbeitet oder gebildet.Referring to Fig. 6, in a third embodiment of the invention, the array of sample wells 14 is formed in a similar manner without the planar covers 19 and 15, but with connections 42 between adjacent sample wells 14 forming a network of connections 42 which acts as a connecting means between individual sample wells 14. In this embodiment, the network of connections 42 and the interconnected sample wells 14 are incorporated or formed in the sheath and frame part 11.

Die dünnwandige Mikroplatte 10 der Erfindung verbindet zugleich viele wünschenswerte Eigenschaften und stellt damit mehrere Vorteile gegenüber Mikroplatten nach dem Stand der Technik bereit. Die dünnwandige Mikroplatte 10 besitzt die physikalischen Eigenschaften und Materialeigenschaften, die sie in die Lage versetzen, hohen Temperaturbedingungen bei Temperaturzyklus-Prozeduren zu widerstehen, und die sie zur Verwendung in automatisierten Vorrichtungen, insbesondere automatisierten Handhabungsinstrumenten geeignet machen. Die dünnwandige Mikroplatte 10 behält ebenso eine Kompatibilität mit automatisierten Standard-Vorrichtungen zur Handhabung von Flüssigkeiten, wie etwa dem Hydra™-Abgabesystem, erhältlich von Robbins Scientific, Sunnyvale, CA, zum Einführen und Entnehmen von Probenmischungen aus Probennäpfen. Die Probennäpfe 14 der dünnwandigen Mikroplatte 10 sind relativ dünn, in der Größenordnung von 0,25 mm oder weniger, was dabei hilft, eine optimale Wärmeübertragung auf die Proben während Temperaturzyklus-Prozeduren zu erleichtern. Zusätzlich erlaubt die Dicke der Probennapfwände 14a, 14b die Verwendung von optischen Nachweissystemen zum optischen Analysieren von Proben durch die Probennapfböden.The thin-walled microplate 10 of the invention simultaneously combines many desirable properties and thereby provides several advantages over prior art microplates. The thin-walled microplate 10 possesses the physical and material properties that enable it to withstand high temperature conditions during temperature cycling procedures and that make it suitable for use in automated devices, particularly automated handling instruments. The thin-walled microplate 10 also maintains compatibility with standard automated liquid handling devices, such as the Hydra™ dispensing system available from Robbins Scientific, Sunnyvale, CA, for introducing and removing sample mixtures from sample wells. The sample wells 14 of the thin-walled microplate 10 are relatively thin, on the order of 0.25 mm or less, which helps facilitate optimal heat transfer to the samples during temperature cycling procedures. In addition, the thickness of the sample well walls 14a, 14b allows the use of optical detection systems for optically analyzing samples through the sample well bottoms.

Herstellungsverfahren der dünnwandigen Mikroplatte 10 der Erfindung schließen die Herstellung des Ummantelungs-und-Rahmen-Teils 11 und des Napf-und-Abdeck-Teils 12 getrennt ein, entweder mit unterschiedlichen Schritten eines einzelnen Herstellungsprozesses oder durch getrennte Herstellungsschritte. Solche Herstellungsverfahren bieten den Vorteil der Herstellung eines jeden Teils aus einem idealen Material, das die optimalen physikalischen Eigenschaften und Materialeigenschaften verleiht und aufrecht erhält, die für die dünnwandige Mikroplatte 10 erforderlich und erwünscht sind. Die Erfindung stellt die dünnwandige Mikroplatte 10 mit einer spezifischen Kombination aus physikalischen Eigenschaften und Materialeigenschaften bereit, einschließlich Stärke, Festigkeit und Geradlinigkeit des Ummantelungs-und-Rahmen-Teils 11, um der Handhabung durch automatisierte Vorrichtungen zu widerstehen, Dimensionsstabilität und Integrität des Ummantelungs-und-Rahmen-Teils 11 und des Napf-und-Abdeck-Teils 12 während und nach dem Aussetzen gegenüber hohen Temperaturen in Temperaturzyklus-Prozeduren, einer wesentlichen Flachheit der Anordnung von Probennäpfen 14 für ein genaues und zuverlässiges Handhaben von flüssigen Proben, sowie dünnwandige Probennäpfe 14, um die Wärmeübertragung optimieren zu helfen und um eine optische Analyse zu ermöglichen. Verfahren zum Herstellen von dünnwandigen Mikroplatten nach dem Stand der Technik verwenden keine Materialien oder Verfahren, die dünnwandige Multi-Napf-Mikroplatten erzeugen, die die Kombination aus spezifischen physikalischen Eigenschaften und Materialeigenschaften der vorliegenden Erfindung besitzen.Methods of manufacturing the thin-walled microplate 10 of the invention include manufacturing the shell-and-frame part 11 and the well-and-cover part 12 separately, either with different steps of a single manufacturing process or by separate manufacturing steps. Such manufacturing methods offer the advantage of manufacturing each part from an ideal material that imparts and maintains the optimal physical properties and material properties required and desired for the thin-walled microplate 10. The invention provides the thin-walled microplate 10 with a specific combination of physical properties and material properties, including strength, rigidity, and straightness of the shell-and-frame portion 11 to withstand handling by automated equipment, dimensional stability and integrity of the shell-and-frame portion 11 and the well-and-cover portion 12 during and after exposure to high temperatures in temperature cycling procedures, substantial flatness of the array of sample wells 14 for accurate and reliable handling of liquid samples, and thin-walled sample wells 14 to help optimize heat transfer and to enable optical analysis. Prior art methods for making thin-walled microplates do not use materials or methods that produce thin-walled multi-well microplates that possess the combination of specific physical properties and material properties of the present invention.

Ein erstes Verfahren zum Herstellen der dünnwandige Mikroplatte 10 schließt das Herstellen der dünnwandigen Mikroplatte 10 in einem einzelnen Prozeß ein, bei dem der Napf-und-Abdeck-Teil 12 in den Ummantelungs-und-Rahmen-Teil 11 integriert gebildet wird. Jeder Teil der dünnwandigen Mikroplatte 10 wird aus einem separaten Material und in einem separaten Schritt desselben Prozesses hergestellt, um eine einheitliche Platte herzustellen. Unter Bezugnahme auf Fig. 7 schließt ein Formprozeß aus zwei Schritten das Bereitstellen eines geeigneten ersten Materials in einer Form ein, die zur Verwendung in einem gut bekannten Formprozeß 410 nützlich ist. In einem ersten Schritt des Formprozesses 420 wird der Ummantelungs-und-Rahmen-Teil 11 aus dem ersten Material als ein Einsatz geformt. Ein geeignetes zweites Material wird in einer Form bereitgestellt, die zur Verwendung in dem gut bekannten Formprozeß 430 nützlich ist. Der Einsatz oder der Ummantelungs-und-Rahmen-Teil 11 wird im Anschluß so positioniert, daß er ein Auftrag des zweiten Materials 440 aufnimmt. In einem zweiten Schritt des gut bekannten Formprozesses 450 wird der Napf-und-Abdeck-A first method of manufacturing the thin-walled microplate 10 includes manufacturing the thin-walled microplate 10 in a single process in which the well-and-cover portion 12 is integrally formed with the shell-and-frame portion 11. Each portion of the thin-walled microplate 10 is manufactured from a separate material and in a separate step of the same process to produce a unitary plate. Referring to FIG. 7, a two-step molding process includes providing a suitable first material in a shape useful for use in a well-known molding process 410. In a first step of the molding process 420, the shell-and-frame portion 11 is molded from the first material as an insert. A suitable second material is provided in a shape useful for use in the well-known molding process 430. The insert or the shell and frame part 11 is then positioned to receive a deposit of the second material 440. In a second step of the well-known molding process 450, the cup and cover

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Teil 12 in den Ummantelungs-und-Rahmen-Teil 11 aus dem zweiten geeigneten Material als eine Überform integriert geformt, was eine einheitliche Platte erzeugt.Part 12 is integrally molded into the sheath and frame part 11 of the second suitable material as an overmold, producing a unitary panel.

Unter Bezugnahme auf Fig. 8 schließt ein erstes Herstellungsverfahren der dünnwandigen Mikroplatte die Herstellung der dünnwandigen Mikroplatte mit einem zweischrittigen Formprozeß ein, der Fachleuten gut bekannt ist und der ein anfängliches Bereitstellen eines ersten Materials einschließt, wie etwa eines mit einem Füllstoff versehenen Polymerharzes, ohne hierauf beschränkt zu sein, in einer Form, die für die Verwendung in einem gut bekannten Formprozeß 510 nützlich ist. In einem ersten Schritt des gut bekannten Formprozesses 520 wird ein Einsatz aus dem mit einem Füllstoff versehenen Polymerharz geformt, um den Ummantelungs-und-Rahmen-Teil 11 zu bilden. Ein zweites Material wird bereitgestellt, wie etwa ein nicht mit einem Füllstoff versehenes Polymerharz, ohne hierauf beschränkt zu sein, in einer Form, die für die Verwendung in dem gut bekannten Formprozeß 430 förderlich ist. In einem zweiten Schritt 540 des gut bekannten Formprozesses wird das nicht mit einem Füllstoff versehene Polymerharz auf den Einsatz als eine Überform aufgebracht, um den Napfund-Abdeck-Teil 12 zu bilden, was eine einheitliche Platte erzeugt. Der Einsatz oder Ummantelungs-und-Rahmen-Teil 11 fungiert als ein Skelett, über das die Überform oder der Napf-und-Abdeck-Teil 12 integral gebildet wird.Referring to Figure 8, a first method of manufacturing the thin-walled microplate includes manufacturing the thin-walled microplate with a two-step molding process well known to those skilled in the art that includes initially providing a first material, such as, but not limited to, a filled polymer resin, in a shape conducive for use in a well-known molding process 510. In a first step of the well-known molding process 520, an insert is molded from the filled polymer resin to form the shell and frame portion 11. A second material is provided, such as, but not limited to, an unfilled polymer resin, in a shape conducive for use in the well-known molding process 430. In a second step 540 of the well-known molding process, the unfilled polymer resin is applied to the insert as an overmold to form the cup and cover portion 12, creating a unitary panel. The insert or shell and frame portion 11 acts as a skeleton over which the overmold or cup and cover portion 12 is integrally formed.

Ein zweites Herstellungsverfahren schließt die Herstellung des Napf-und-Abdeck-Teils 12, integriert in den Ummantelungs-und-Rahmen-Teil 11, in einem einzelnen zweischrittigen Spritzgußverfahren ein, das Fachleuten gut bekannt ist. Ein solcher Prozeß wird in Injection Molding, Bd. 8, Nr. 4, Teil 1 von 2, April 2000 Edition, beschrieben. Das zweischrittige Spritzgußverfahren kann unter Verwendung von verschiedenen kommerziell erhältlichen Spritzgußpressen durchgeführt werden, die für zweischrittige Formprozesse angelegt sind, wie etwa die SynErgy 2C-Presse, erhältlich von Netstal-Maschinen AG, Naefels, Schweiz, oder Netstal-Machinery, Inc. Devens, Massachusetts. Die zweischrittige Spritzgußtechnik verwendet eine einzelne Form und schließt in einem ersten Schritt die Bildung des Ummantelungs-und-Rahmen-Teils 11 aus dem ersten Material in einem ersten Spritzguß-Durchgang ein. Der Napf-und-Abdeck-Teil 12 wird darauffolgend aus dem zweiten Material in einem zweiten Schritt durch einen zweiten Spritzguß-Durchgang in dieselbe Form hergestellt, wodurch die Anordnung der Probennäpfe 14 gebildet und auch ein Gebiet um die Probennapföffnungen 32 herum gefüllt wird, um die planare Abdeckung 19 zu bilden.A second manufacturing method involves manufacturing the cup and cover portion 12 integral with the shell and frame portion 11 in a single two-step injection molding process well known to those skilled in the art. One such process is described in Injection Molding, Vol. 8, No. 4, Part 1 of 2, April 2000 Edition. The two-step injection molding process can be performed using various commercially available injection molding presses designed for two-step molding processes, such as the SynErgy 2C press available from Netstal-Maschinen AG, Naefels, Switzerland, or Netstal-Machinery, Inc., Devens, Massachusetts. The two-step injection molding technique uses a single mold and includes, in a first step, forming the shell and frame portion 11 from the first material in a first injection molding pass. The cup and cover portion 12 is subsequently formed from the second material in a second step by a second injection molding pass into the same mold, thereby forming the array of sample cups 14 and also filling an area around the sample cup openings 32 to form the planar cover 19.

Ein anderes Herstellungsverfahren der dünnwandigen Mikroplatte 10 schließt die Bildung des Ummantelungs-und-Rahmen-Teils 11 und des Napf-und-Abdeckungs-Teils 12 in zwei getrennten Herstellungsprozessen aus getrennten Herstellungsmaterialien ein. Unter Bezugnahme auf Fig. 9 wird in einem ersten Herstellungsprozeß, der Fachleuten gut bekannt ist, ein erstes geeignetes Material in einer für den ersten Herstellungsprozeß 610 nützlichen Form bereitgestellt. Der Ummantelungs-und-Rahmen-Teil 11 wird aus dem ersten Material durch den ersten Herstellungsprozeß 620 gebildet. Ein zweites geeignetes Material wird in einer für einen zweiten Herstellungsprozeß 630, der Fachleuten gut bekannt ist, nützlichen Form bereitgestellt. Ein Napf-und-Abdeck-Teil 12 wird aus dem zweiten Material durch den zweiten Herstellungsprozeß 640 gebildet. Der Ummantelungs-und-Rahmen-Teil 11 und der Napf-und-Abdeck-Teil 12 werden danach permanent mittels eines Klebeverfahrens verbunden, das Fachleuten gut bekannt ist, wie etwa Ultraschall-Schweißen oder thermisches Schweißen, was eine einheitliche Platte 650 erzeugt. Die ersten und zweiten Herstellungsprozesse können unterschiedliche Herstellungsprozesse oder ähnliche Prozesse sein, die separat durchgeführt werden.Another method of manufacturing the thin-walled microplate 10 includes forming the shell-and-frame portion 11 and the well-and-cover portion 12 in two separate manufacturing processes from separate manufacturing materials. Referring to FIG. 9, in a first manufacturing process well known to those skilled in the art, a first suitable material is provided in a shape useful for the first manufacturing process 610. The shell-and-frame portion 11 is formed from the first material by the first manufacturing process 620. A second suitable material is provided in a shape useful for a second manufacturing process 630 well known to those skilled in the art. A well-and-cover portion 12 is formed from the second material by the second manufacturing process 640. The shell and frame portion 11 and the cup and cover portion 12 are then permanently joined by an adhesive process well known to those skilled in the art, such as ultrasonic welding or thermal welding, creating a unitary panel 650. The first and second manufacturing processes may be different manufacturing processes or similar processes performed separately.

Unter Bezugnahme auf Fig. 10 schließt ein Herstellungsverfahren das Bilden des Ummantelungs-und-Rahmen-Teils 11 und des Napf-und-Abdeck-Teils 12 in getrennten Spritzgußprozessen oder Schritten ein. Ein erstes geeignetes Material, wie etwa ein mit einem Füllstoff versehenes Polymerharz, einschließlich mit Glas als Füllstoff versehenes Propylen, wird in einer für einen ersten Spritzgußprozeß 710 nützlichen Form bereitgestellt. Der Ummantelungs-und-Rahmen-Teil 11 wird aus dem mit Glas als Füllstoff versehenen Polypropylen durch den ersten Spritzgußschritt 720 geformt. Ein zweites geeignetes Material wird bereitgestellt, wie etwa ein nicht mit einem Füllstoff versehenen Polymerharz, ohne darauf beschränkt zu sein, einschließlich eines Polypropylens 730 ohne Füllstoff. Der Napf-und-Abdeck-Teil 12 wird in einem zweiten und getrennten Spritzgußherstellungsprozeß aus Polypropylen 740 ohne Füllstoff hergestellt. Der Ummantelungs-und-Rahmen-Teil 11 und der Napf-und-Abdeck-Teil 12 werden danach durch Ultraschall-Schweißen permanent miteinander verbunden, um eine einheitliche Platte 750 zu erzeugen. Das Ultraschall-Schweißen kann unter Verwendung von Ultraschall-Schweißausrüstung, erhältlich von Herrmann Ultrasonics, Inc., Schaumburg, IL, durchgeführt werden.Referring to Figure 10, a method of manufacturing includes forming the shell and frame portion 11 and the cup and cover portion 12 in separate injection molding processes or steps. A first suitable material, such as a filled polymer resin, including glass filled propylene, is provided in a shape useful for a first injection molding process 710. The shell and frame portion 11 is formed from the glass filled polypropylene by the first injection molding step 720. A second suitable material is provided, such as, but not limited to, an unfilled polymer resin, including unfilled polypropylene 730. The cup and cover portion 12 is formed from unfilled polypropylene 740 in a second and separate injection molding manufacturing process. The shell and frame portion 11 and the cup and cover portion 12 are then permanently joined together by ultrasonic welding to produce a unitary panel 750. The ultrasonic welding may be accomplished using ultrasonic welding equipment available from Herrmann Ultrasonics, Inc., Schaumburg, IL.

In einem anderen Herstellungsverfahren wird die dünnwandige Mikroplatte 10 in zwei getrennten Herstellungsverfahren hergestellt, wobei jeder Teil in getrennten Prozessen unterIn another manufacturing process, the thin-walled microplate 10 is manufactured in two separate manufacturing processes, each part being manufactured in separate processes under

Verwendung von alternativen Herstellungsmaterialien hergestellt wird. Zum Beispiel wird der Ummantelungs-und-Rahmen-Teil 11 aus einem Material hergestellt, das kein Polymerharz ist, das aber in ähnlicher Weise die optimalen physikalischen Eigenschaften und Materialeigenschaften verleiht und bietet, die für den Ummantelungs-und-Rahmen-Teil 11 wünschenswert sind. Ein solches alternatives Material kann einschließen, ist aber nicht beschränkt auf Aluminiumblechmaterial. Der Ummantelungs-und-Rahmen-Teil 11 wird anfänglich aus Aluminiumblechmaterial in einem ersten Prozeß mittels eines Preßverfahrens oder elektromagnetischen Formverfahrens gebildet, das Fachleuten gut bekannt ist. Der Ummantelungs-und-Rahmen-Teil 11 wird dann in einer Spritzgußform in einem zweiten Prozeß positioniert, bei dem der Napf-und-Abdeck-Teil 12 aus einem Polymerharz, wie etwa Polypropylen ohne Füllstoff, in einem Über-Form-Prozeß hergestellt wird, welcher die Anordnung von Probennäpfen 14 und die planare Abdeckung 19 über dem Ummantelungs-und-Rahmen-Teil 11 bildet.Using alternative materials of manufacture. For example, the shell and frame portion 11 is made from a material that is not a polymer resin, but which similarly imparts and provides the optimal physical properties and material characteristics desirable for the shell and frame portion 11. Such alternative material may include, but is not limited to, aluminum sheet material. The shell and frame portion 11 is initially formed from aluminum sheet material in a first process using a pressing process or electromagnetic molding process well known to those skilled in the art. The shell and frame portion 11 is then positioned in an injection mold in a second process in which the cup and cover portion 12 is made from a polymer resin, such as unfilled polypropylene, in an over-mold process which forms the array of sample cups 14 and the planar cover 19 over the shell and frame portion 11.

Nachdem so wenigstens eine veranschaulichende Ausführungsform der Erfindung beschrieben worden ist, werden Fachleuten verschiedene Veränderungen, Modifizierungen und Verbesserungen in leichter Weise einfallen. Solche Veränderungen, Modifizierungen und Verbesserungen sollen innerhalb des Umfangs der Erfindung liegen. Entsprechend ist die vorhergehende Beschreibung lediglich beispielhaft und soll nicht als beschränkend angesehen werden. Der Umfang der Erfindung wird nur durch die folgenden Ansprüche und durch die Äquivalente dazu definiert.Having thus described at least one illustrative embodiment of the invention, various changes, modifications and improvements will readily occur to those skilled in the art. Such changes, modifications and improvements are intended to be within the scope of the invention. Accordingly, the foregoing description is merely exemplary and is not to be considered limiting. The scope of the invention is defined only by the following claims and the equivalents thereof.

Claims

1. A thin-walled microplate comprising:
a casing and frame part ( 11 ) made of a first material, having an upper planar surface ( 15 ) and a bottom ( 16 ), having a plurality of holes ( 13 ) arranged in a first array pattern and extending through the upper planar surface, and having casing walls ( 17 a-d) of equal depth extending from the upper planar surface to the bottom,
a cup and cover portion ( 12 ) made of a second material bonded to the upper planar surface ( 15 ) of the shell and frame portion to form a unitary panel,
a plurality of sample wells ( 14 ) integrated into the well-and-cover portion ( 12 ) arranged in the first array pattern such that the plurality of sample wells extend downwardly through the plurality of holes ( 13 ) in the upper planar surface of the shell-and-frame portion.

2. The thin-walled microplate of claim 1, wherein the first material provides strength to the shell and frame portion ( 11 ) to enable use of automated devices with the thin-walled microplate.

3. A thin-walled microplate according to claim 1, wherein the second material forms the sample wells ( 14 ) with thin walls having a thickness appropriate to enable adequate heat transfer.

4. The thin-walled microplate of claim 1, wherein the second material forms the sample wells with sufficient opacity to enable the use of optical detection devices with the thin-walled microplate.

5. A thin-walled microplate according to claim 1, wherein the shell-and-frame portion ( 11 ) and the well-and-cover portion ( 12 ) are formed from separate components and permanently bonded together to form the unitary plate.

6. A thin-walled microplate according to claim 1, wherein the well-and-cover part ( 12 ) is integrally formed into the upper surface of the shell-and-frame part ( 11 ).

7. A thin-walled microplate according to claim 1, wherein the shell-and-frame part comprises four walls ( 17 a-d) forming a bottom ( 16 ) of the shell-and-frame part opposite the upper surface.

8. A thin-walled microplate according to claim 7, wherein the bottom ( 16 ) has a length and width slightly greater than the length and width of the top surface.

9. The thin-walled microplate of claim 1, further comprising a raised rim ( 34 ) around an opening ( 32 ) of each of the sample wells ( 14 ) adjacent to a top surface ( 30 ) of the well-and-cover portion.

10. The thin-walled microplate of claim 9, further comprising grooves between the raised edges of adjacent sample wells.

11. The thin-walled microplate of claim 1, further comprising at least one notch in each wall of the shell and frame portion for engagement by automated devices.

12. The thin-walled microplate of claim 1, wherein an upper surface of the well-and-cover member includes a plurality of interconnections ( 42 ), each interconnection connecting at least two of the plurality of sample wells.

13. A thin-walled microplate comprising:
a shell and frame part ( 11 ) made of a first material, having an upper planar surface ( 15 ) and a bottom ( 16 ), having a plurality of holes ( 13 ) arranged in a first array pattern and extending through the upper planar surface, and having shell walls of equal depth extending from the upper planar surface to the bottom,
a plurality of sample wells ( 14 ) made of a second material and arranged in the first arrangement pattern such that the plurality of sample wells extend downwardly through the plurality of holes in the upper planar surface ( 15 ) of the shell and frame member ( 11 ).

14. The thin-walled microplate of claim 13, further comprising a plurality of interconnections ( 42 ), each interconnection ( 42 ) connecting at least two of the plurality of sample wells.

15. The thin-walled microplate of claim 1, wherein the first material is a polymer resin.

16. A thin-walled microplate according to claim 1, wherein the first material is a filled polymer resin.

17. A thin-walled microplate according to claim 16, wherein the filled polymer resin is capable of withstanding a temperature of at least 100°C.

18. A thin-walled microplate according to claim 16, wherein the filled polymer resin is glass-filled polypropylene.

19. The thin-walled microplate of claim 1, wherein the second material is a polymer resin.

20. The thin-walled microplate of claim 1, wherein the second material is an unfilled polymer resin.

21. A thin-walled microplate according to claim 20, wherein the unfilled polymer resin is capable of withstanding a temperature of at least 100°C.

22. A thin-walled microplate according to claim 20, wherein the unfilled polymer resin is unfilled polypropylene.