DE20022783U1 - Chemisches und biochemisches Reaktionssystem von geringem Volumen - Google Patents

Chemisches und biochemisches Reaktionssystem von geringem Volumen

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Claims (43)

1. System zur Durchführung von Reaktionen in kleinem Maßstab, wobei das System umfaßt:
eine Kapillarenkassette mit einem Substrat und einer Mehrzahl von Kapillaren, welche durch das Substrat reichen, wobei jede der Kapillaren erste und zweite offene Enden auf entgegengesetzten Seiten des Substrats aufweist;
ein Paar von Membranen, so orientiert und räumlich getrennt daß sie zeitweise die entgegengesetzten Enden der Kapillaren verschließen können;
einen Thermozykler mit einer Innenkammer von ausreichender Kapazität, um die Kapillarenkassette und die Membranen zu halten; und
eine automatische Transfervorrichtung, dergestalt positioniert, um die Kapillarenkassette zu kontaktieren und an eine Stelle zu bewegen, an der die Enden der Kapillare durch das Paar von Membranen verschlossen werden können und die Kapillarenkassette mit durch die Membranen verschlossenen Enden innerhalb der Innenkammer des Thermozyklers untergebracht werden kann.
2. System von Anspruch 1, ferner umfassend einen Dispenser, der ein Fluid aus Kapillaren der Kapillarenkassette auf eine Stelle auf einem Empfänger-Substrat abgibt, wobei die automatische Transfervorrichtung die Kapillarenkassette in Bezug auf die Dispenser- Vorrichtung und das Empfänger-Substrat so bewegen kann, daß das innerhalb der Kapillaren der Kapillarenkassette enthaltene Fluid auf das Substrat ausgeteilt wird.
3. System von Anspruch 2, wobei die Dispenser-Vorrichtung eine Zentrifuge ist.
4. System von Anspruch 2, wobei der Dispenser ein Luft-Verdrängungs-Dispenser ist.
5. System von Anspruch 1, wobei die Kapillaren ein Innenvolumen von 10-1000 nl aufweisen.
6. System von Anspruch 1, ferner umfassend eine analytische Bühne, so positioniert, daß die automatische Transfervorrichtung die Kapillarenkassette in Bezug auf den Dispenser so transferieren kann, daß der Inhalt innerhalb der Kapillarenkassette auf ein auf der Bühne lokalisiertes Substrat ausgeteilt werden kann.
7. System von Anspruch 6, wobei das Substrat ein Probenherstellungs-Mikrochip ist und die automatische Transfervorrichtung angeordnet ist, um die Kapillarenkassette direkt in eine Mehrzahl von Probenherstellungs-Mikrochip-Probenaufnahme-Vertiefungen auszuteilen.
8. System von Anspruch 2, wobei das Substrat eine Mehrfachvertiefungs-Platte ist.
9. System von Anspruch 6, wobei das Substrat eine Feldanordnung von Kapillaren ist und die automatische Transfervorrichtung angeordnet ist, um die Kapillarenkassette direkt in die Kapillaren auszuteilen.
10. System von Anspruch 1, ferner einschließend eine Kapillarenkassetten-Waschstation, wobei die automatische Transfervorrichtung eine Kapillarenkassette in Kontakt zu der Waschstation führen kann, wobei die Waschstation eine Waschlösung durch die Kapillaren der Kapillarenkassette lenkt, wenn die Kapillarenkassette innerhalb der Waschstation eingebracht wird.
11. System von Anspruch 10, wobei die Waschstation einen Waschlösungstank und ein oberes Waschverteilerstück aufweist, das in eine Position oberhalb des Waschlösungs­ tanks bewegt werden kann, wobei ein Waschfluid in den Waschlösungstank eingeführt und durch Absaugen in das Waschverteilerstück gezogen werden kann, wenn die Kapillarenkassette in die Waschstation eingeführt wird.
12. System von Anspruch 11, wobei die Waschstation ferner eine Mehrzahl von Wasch­ fluidflaschen einschließt, wobei jede ein Waschfluid und ein Selektorventil enthält, welches die Auswahl eines Waschfluids aus einer der Flaschen gestattet, um den Waschlösungstank zu füllen.
13. System von Anspruch 1, ferner umfassend eine elektronische Steuerung, welche pro­ grammiert werden kann, um elektronische Anweisungen an Komponenten des Systems zu senden.
14. System von Anspruch 1, wobei das Paar von Membranen an entgegengesetzten Seiten der Innenkammer der Thermozyklervorrichtung angebracht ist.
15. System von Anspruch 1, ferner umfassend eine Mehrzahl von Mikroplatten-Haltemaga­ zinen, welche Mikroplatten an eine Stelle geben, wo die automatische Transfervorrichtung die Mikroplatten kontaktieren und bewegen kann.
16. System von Anspruch 1, wobei die Membranen deformierbare Membranen sind, gehalten von einer Vorspannfeder, um die Enden der Kapillaren zeitweilig zu verschließen.
17. System zur Reaktionsherstellung im Nanomaßstab, wobei das System umfasst:
eine Kapillarenkassette, einschließlich eines Substrats und einer Mehrzahl von Kapillaren, welche durch das Substrat reichen, wobei jede Kapillaren ein Innenvolumen von zwischen 10 nl und etwa 1 µl aufweist, wobei jede der Kapillaren ein erstes und zweites offenes Ende auf entgegengesetzten Seiten des Substrats aufweist, wobei die Länge der Kapillare, welche durch das Substrat reicht, auf einer Seite des Substrats angepasst ist, um kürzer zu sein als die Tiefe einer Mikroplattenvertiefung;
eine Mehrfachvertiefungs-Platte mit einer Mehrzahl von Vertiefungen, in welche die Kapillaren der Kapillarenkassette eingeführt werden können;
einen Dispenser, der innerhalb der Kapillaren der Kapillarenl assette enthaltenes Fluid in Vertiefungen der Mehrfachvertiefungs-Platte abgibt, wenn die Kapillare zum Dispenser transportiert wird;
einen automatischen Transfer-Roboter mit einem Transfer-Kopf, um Gegenstände zu tragen, gewählt aus der Gruppe, umfassend Kapillarenkassetten, Mehrfachvertiefungs- Platten und Mehrfachvertiefungs-Platten, bei denen Kapillaren einer Kapillarenkassette in die Vertiefungen der Mehrfachvertiefungs-Platten eingeführt sind;
ein Paar von entgegengesetzten Membranoberflächen, wobei die Enden der Kapillaren zeitweilig durch Pressen der Membranen gegen die Enden verschlossen werden können; und
einen Thermozykler mit einer Innenkammer von ausreichender Kapazität, um die Kapillarenkassette und die Membranen zu halten, wenn die Membranen die Enden der Kapillaren der Kapillarenkassette verschließen, wobei der Thermozykler so angeordnet ist, daß der automatisierte Transfer-Roboter eine Kapillarenk, issette in eine Innenkammer innerhalb des Thermozyklers bringen kann, wobei die Membranen das Ende der Kapillaren der Kapillarenkassette innerhalb der Innenkammer verschließen können.
18. System von Anspruch 17, wobei der Dispenser eine elektrokinetische Injektions­ einrichtung ist.
19. System von Anspruch 17, wobei der Dispenser eine Zentrifuge ist.
20. System von Anspruch 17, wobei der Dispenser ein Luft-Verdrängungs-Kopf ist.
21. System von Anspruch 17, wobei der Dispenser angeordnet ist, um Flüssigkeit aus den Kapillaren auf ein analytisches Substrat abzugeben, das auf einer analytischen Bühne lokalisiert ist.
22. System von Anspruch 17, ferner umfassend eine Kapillarenkassetten-Waschstation, wobei die automatische Transfervorrichtung eine Kapillarenkassette in Kontakt mit der Wasch­ station bringen kann, wobei die Waschstation eine Waschlösung durch die Innenräume der Kapillaren der Kapillarenkassette lenkt, wenn die Kapillarenkassette innerhalb der Waschstation plaziert wird.
23. System von Anspruch 22, wobei die Waschstation einen unteren Waschlösungstank und ein oberes Waschverteilerstück einschließt, wobei ein Waschfluid in den Wasch­ lösungstank eingeführt und durch Absaugen in das Waschverteilerstück gezogen werden kann, wenn die Kapillarenkassette in die Waschstation eingeführt wird.
24. System von Anspruch 22, wobei die Waschstation ferner eine Mehrzahl von Wasch­ fluidflaschen und ein Selektorventil in Fluidkommunikation mit den Flaschen zur Auswahl eines Waschfluids, um den Waschlösungstank zu füllen, einschließt.
25. System von Anspruch 17, ferner umfassend eine elektronische Steuerung, wobei die Steuerung elektronische Anweisungen sendet, um einen programmierten Betrieb des Systems zu bewirken.
26. System zur Herstellung von Reaktionen im Nanomaßstab, wobei das System umfasst:
ein Substrat, aufweisend integral assoziierte längliche Submikrolitervolumen-Reaktions­ behälter mit zwei entgegengesetzten Enden;
eine Reaktionsmischung, enthalten innerhalb der Reaktionsbehälter;
ein Paar von Membranen, angeordnet, um die entgegengesetzten Enden der Reaktions­ behälter zeitweilig zu verschließen;
einen Thermozykler mit einer Innenkammer von ausreichender Abmessung, um das Substrat mit assoziierten länglichen Reaktionskammern, verschlossen durch die Membranen, aufzunehmen.
27. System von Anspruch 26, wobei das Substrat Kapillaren aufweist, welche durch das Substrat reichen, wobei die Kapillaren als die Reaktionskammern fungieren.
28. System von Anspruch 26, wobei die länglichen Reaktionsbehälter durch die Dicke des Substrats hindurchtreten.
29. System von Anspruch 26, wobei der Thermozykler erwärmte Luft durch einen kontinuier­ lichen Kreislauf zirkuliert, wobei die Innenkammer Teil des kontinuierlichen Kreislaufs ist.
30. System von Anspruch 29, wobei der kontinuierliche Kreislaufentlüftet werden kann durch Blockieren einer Sektion des internen Durchlaufwegs und Entlüften der erwärmten Luft, wodurch eine rasche Temperatureinstellung der erwärmten Luft zugelassen wird.
31. System von Anspruch 30, wobei die Innenkammer die deformierbaren Membranen enthält, die auf entgegengesetzten Oberflächen der Innenkammer montiert sind.
32. System von Anspruch 31, wobei mindestens eine der Membranen innerhalb der Innen­ kammer mit einer Vorspannfeder montiert ist, welche eine Verschlußkraft der Membranen gegen die koplanaren Enden bereitstellt.
33. System von Anspruch 26, ferner umfassend eine Einrichtung zum Austeilen der Reaktionsbehälter.
34. System von Anspruch 26, ferner umfassend eine Einrichtung zum Vereinigen von Reagenzien, um die Reaktionsmischung zu bilden, und eine Einrichtung zum Befüllen der Reaktionsbehälter mit der Reaktionsmischung.
35. System von Anspruch 26, ferner umfassend eine Waschstation, welche die Reaktions­ behälter halten und waschen kann.
36. Thermozykler-Vorrichtung zum Aussetzen von Reaktionsmischungen an Temperaturzyklen, wobei die Vorrichtung umfasst:
ein Gehäuse, einschließend einen kontinuierlichen Innenraum-Kreislaufweg, wobei das Gehäuse eine Sektion aufweist, welche zeitweilig geöffnet werden kann, um Zugang zum Inneren des Gehäuses zu gewähren;
ein Gebläse, angeordnet innerhalb des Kreislaufweges, um den Luftstrom in eine Richtung im Innen-Kreislaufweg zu lenken;
ein Heizelement, angeordnet innerhalb des Innen-Kreislaufweges, so daß die innerhalb des Durchlaufweges umlaufende Luft durch das Heizelement läuft;
ein Proben-Haltekompartiment mit zwei Membranen, positioniert in entgegengesetzter Orientierung innerhalb des Proben-Haltekompartiments, wobei die Membranen gegen entgegengesetzte Enden der in das Proben-Haltekompartiment eingefügten Behälter gespannt werden können;
ein Gehäuse-Luftabzug, welcher geöffnet werden kann, um erwärmte umlaufende Luft rasch auszustoßen; und
ein Gehäuse-Lufteinlaß zum Einziehen von Luft in den Innenraum-Kreislaufweg, wenn der Abzug erwärmte umlaufende Luft ausstößt.
37. Thermozykler-Vorrichtung von Anspruch 36, ferner umfassend eine Temperatur-Über­ wachungsvorrichtung, angeordnet im inneren Durchlaufweg in der Nähe eines Proben- Haltekompartiments.
38. Thermozykler-Vorrichtung von Anspruch 36, ferner umfassend mindestens einen Luft- Diffusor, angeordnet im inneren Durchlaufweg zwischen den. Gebläse und dem Proben- Haltekompartiment, wobei der Diffusor eine gleichmäßige Temperatur in der im inneren Durchlaufweg umlaufenden Luft fördert.
39. Thermozykler-Vorrichtung von Anspruch 36, wobei mindestens eine der deformierbaren Membranen innerhalb des Proben-Haltekompartiments mit Federn vorgespannt ist.
40. Thermozykler-Vorrichtung von Anspruch 36, ferner umfassend eine an den Oberflächen des inneren Kreislauf-Durchlaufwegs befestigte Isolierung.
41. Thermozykler-Vorrichtung von Anspruch 36, ferner umfassend eine elektronische Steuerung, welche Anweisungen an Komponenten der Thermozykler-Vorrichtung sendet.
42. Thermozykler-Vorrichtung von Anspruch 36, wobei der Abzug geöffnet wird durch Bewegen einer Sektion des Gehäuses, gelegen zwischen dem Proben-Haltekompartiment und dem Lufteinlaß, so daß der innere Durchlaufweg mindestens teilweise verengt und eine Öffnung des Gehäuses nach Außen erzeugt wird.
43. Thermozykler-Vorrichtung von Anspruch 36, wobei das Gehäuse eine verschließbare Öffnung aufweist, um Zugang zum Proben-Haltekompartiment zu gewähren.
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