DE69517209T2

DE69517209T2 - Vorrichtung zum Erwärmen einer Flüssigkeitsführenden Kammer von einer Reaktionscuvette

Info

Publication number: DE69517209T2
Application number: DE69517209T
Authority: DE
Inventors: Craig A. Caprio; John B. Chemelli; Charles C. Hinckley; Michael R. Van Der Gaag
Original assignee: Johnson and Johnson Clinical Diagnostics Inc
Current assignee: Ortho Clinical Diagnostics Inc
Priority date: 1994-01-06
Filing date: 1995-01-05
Publication date: 2000-11-23
Anticipated expiration: 2015-01-06
Also published as: DK0662345T3; US5567617A; JP3626232B2; EP0662345B1; DE69517209D1; EP0662345A1; ATE193465T1; JPH07231798A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Behandlung von Reaktionsküvetten, wie beispielsweise zur Verstärkung und zur Feststellung einer speziellen Nucleinsäuresequenz und insbesondere betrifft sie die Anordnung von Heizbaugruppen, um eine Flüssigkeit führende Kammer solcher Küvetten durch Kontakt mit derselben zu erwärmen.
Angeschlossene Reaktionsküvetten sind bekannt und beispielsweise in der Patentveröffentlichung EP-A-0 381 501 beschrieben worden, wonach die Verstärkung bestimmter Nucleinsäuren, wie einer DNA-Sequenz oder von DNA-Sequenzen mit Hilfe des Polymerase-Kettenreaktions-Verfahrens (hierin nachfolgend als PCR bezeichnet) erfolgen kann. Die Küvetten sind in sich abgeschlossen, so daß eine Probe in den abgeschlossen Raum eingebracht werden kann. Die Küvetten haben gesonderte Reaktions-, Reagens- und Detektor-Kammern, so daß eine Verstärkung, ein Waschen und eine Detektion durchgeführt werden können. Die einzelnen Kammern der Reaktionsküvette sind vorzugsweise dünnwandig und aus einem biegsamen Material hergestellt, welches vorzugsweise durchsichtig ist. In der Detektor-Kammer einer typischen Reaktionsküvette sind Steuerungen oder andere Detektor-Einrichtungen untergebracht bzw. an der biegsamen Wand der durchsichtigen Kammer angebracht.
Das US-Patent Nr. 4.038.30 beschreibt eine Profilanalyse- Anordnung und ein entsprechendes Verfahren zum gleichzeitigen Mischen, Erwärmen und Reagieren ausgewählter Test-Reagenzien mit verschiedenen Verdünnungen eine Körperflüssigkeitsprobe.
Die Europäische Patentanmeldung Nr. EP 0 611 598 beschreibt einen Mikroskop-Objektträger aus Glas, auf welchem ein flexibler Kunststoffdeckel über der Probe auf einer auf dem Objektträger befestigten Rückhalteeinrichtung befestigt werden kann, um während des thermischen Zyklus ein Reaktionsgemisch zurückzuhalten und gegenüber der Probe abzudichten.
Um den Verstärkungsvorgang einschließlich der Feststellung der replizierten Nucleinsäuren, wie beispielsweise als DNA, wirkungsvoll durchzuführen, ist es wichtig, sowohl die Detektor-Kammer als auch andere Teile der Küvette zu erwärmen. Eine wirkungsvolle Erwärmung, wie beispielsweise durch Wärmeleitung, macht es erforderlich, daß die Heizelemente im direkten Druckkontakt mit der Reaktionsküvette angeordnet werden. Es ist jedoch auch wichtig, daß die Flüssigkeitsleitung in die Detektor-Kammer hinein und aus dieser heraus nicht behindert wird, so daß die Flüssigkeit sowohl die dort angeordneten Detektor-Elemente kontaktieren als auch in angrenzende Kammern, beispielsweise zum Sammeln von Abprodukten, strömen kann.
Es ist daher ein Problem, eine Heizbaugruppe vorzusehen, welche eine Flüssigkeit führende Kammer einer Reaktionsküvette, wie sie oben beschrieben wurde, im Kontakt mit derselben wirkungsvoll beheizt, während zugleich das Durchleiten einer Flüssigkeitsströmung durch die Kammer möglich bleibt.
Die vorliegende Erfindung löst das oben beschriebene Problem, indem eine Vorrichtung zum Erwärmen eines Flüssigkeit führenden Teiles einer Reaktionsküvette vorgesehen wird, wie sie in Anspruch 1 definiert ist. Die Vorrichtung umfaßt:
ein erstes Heizelement mit einer Wärmequelle und einer Wärme abgebenden Oberfläche;
einen Träger zum Halten einer Reaktionsküvette mit mindestens einer Flüssigkeit führenden Kammer und
eine Einrichtung zum Bewegen der Wärme abgebenden Oberfläche zu einem innigen Kontakt mit einem Teil der gehaltenen Küvette,
wobei die Wärme abgebende Oberfläche weiterhin eine Einrichtung umfaßt, welche einen festen Durchlaß begrenzt und dauerhaft derart bemessen ist, daß die mindestens eine Flüssigkeit führende Kammer aufgenommen wird, um einen Durchfluß durch diese hindurch zu ermöglichen, während das erste Heizelement an der Küvette anliegt und weiterhin Sichteinrichtungen zum Überwachen der Flüssigkeit führenden Kammer, während das erste Heizelement an der Küvette anliegt, wobei sich der Durchlaß von den einander gegenüber liegenden Seiten der Wärme abgebenden Oberfläche bis zu den Sichteinrichtungen erstreckt.
Nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren nach Anspruch 14 vorgesehen.
Ein durch die vorliegende Erfindung realisiertes vorteilhaftes Merkmal besteht darin, daß eine für die Nucleinsäure- Verstärkung verwendbare Reaktionsküvette in einer Behandlungseinrichtung derart plaziert werden kann, daß eine Detektor-Kammer der Küvette in innigen thermischen Kontakt mit einer Wärme abgebenden Oberfläche gebracht werden kann, um die wirksame Erwärmung der Kammer zu fördern, während weiterhin eine Flüssigkeitsströmung in die Kammer hinein und aus dieser heraus durchführbar ist.
Ein anderes vorteilhaftes Merkmal einer Behandlungseinrichtung mit einer Heizbaugruppe nach der -vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die Ergebnisse der Reaktion beobachtet werden können, ohne die Behandlungseinrichtung öffnen zu müssen und ohne in Verstärkungs- oder Feststellungsvorgänge des Verfahrens eingreifen zu müssen.
Weitere Vorteile werden beim Studium der folgenden Beschreibung vorteilhafter Ausführungsformen deutlich werden, wenn diese im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird, wobei letztere darstellen:
Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Behandlungseinrichtung entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 ist eine Draufsicht auf eine Reaktionsküvette, welche in der Behandlungseinrichtung von Fig. 1 verwendet werden kann.
Fig. 3 ist eine teilweise geschnittene Teil-Seitenansicht der Behandlungseinrichtung von Fig. 1, wobei insbesondere der Zusammenhang zwischen dem Deckel der Behandlungseinrichtung und einer darin befindlichen Trägerplatte dargestellt ist.
Fig. 4 ist eine teilweise Draufsicht auf die Behandlungseinrichtung von Fig. 3.
Fig. 5 ist eine teilweise geschnittene Teil-Seitenansicht der Behandlungseinrichtung von Fig. 3 und 4.
Fig. 6 ist eine perspektivische Explosivdarstellung von Teilen einer oberen und einer unteren Heizbaugruppe nach der vorliegenden Erfindung in ihrer Beziehung zur Reaktionsküvette von Fig. 2.
Fig. 7 ist eine geschnittene Teil-Seitenansicht der Behandlungseinrichtung von Fig. 1 und zeigt die Anlage der Heizbaugruppen von Fig. 6, während der Deckel der Behandlungseinrichtung geschlossen ist.
Fig. 8 ist eine geschnittene Teil-Seitenansicht der Behandlungseinrichtung von Fig. 7 und zeigt im Schnitt die Anlage der zwei Heizbaugruppen nachdem der Deckel der Behandlungseinrichtung geöffnet wurde.
Fig. 9 ist eine vergrößerte Schnitt-Ansicht des Teiles, der in Fig. 7 mit IX gekennzeichnet ist.
Fig. 10 ist eine geschnittene Teil-Seitenansicht einer anderen Ausführungsform zur Anlage an eine Kammer der Reaktionsküvette sowie zu deren Erwärmung.
Die Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang ihrer bevorzugten Ausführungsformen beschrieben.
Die Ausdrücke "aufwärts", "abwärts", "unten", "vertikal", "horizontal" und "Boden" beziehen sich hierbei auf die Lage der Teile, wenn sich die Vorrichtung in ihrer normalen Gebrauchsposition befindet.
Bezug nehmend auf die Fig. 1 ist eine Behandlungseinrichtung 20 vorgesehen, um durch Anwendung der PCR (Polymerase-Kettenreaktion) die DNA-Replikation in einer Vielzahl von Reaktionsküvetten 60 durchzuführen. Die Vorrichtung hat einen Deckel 30, eine bewegliche Trägerplatte 10 zur Aufnahme einer Vielzahl von Reaktionsküvetten 60 sowie eine obere und eine untere Heizbaugruppe 140 bzw. 170 zum Heizen des Flüssigkeit führenden Teiles einer jeden gehaltenen Küvette 60.
Vor einer detaillierten Besprechung der allgemeinen Funktion der Behandlungseinrichtung 20 und insbesondere der Heizbaugruppen 140 und 170 ist es wichtig, den Aufbau und die Arbeitsweise einer typischen PCR-Reaktionsküvette 60 zu verstehen. Die spezielle Anordnung einer Reaktionsküvette 60 ist in Fig. 2 dargestellt. Die Küvette 60 wird von einer abgeschlossenen Hülle begrenzt, welche eine Reaktionskammer 62 und benachbarte Vorratskammern 64, 66 und 68 enthält. Einlaßeinrichtungen 70 und 72 ermöglichen die Zugabe einer Probe sowie von Reagenzien, die der Reaktionskammer 62 zur Förderung des Verstärkunsgvorganges zuzugeben sind, obwohl die Reagenzien auch schon zuvor dort eingeschlossen werden können. Alle Kammern sind untereinander durch ein Netzwerk von Strömungsdurchlässen 74, 76, 78 und 80 verbunden, welche nacheinander zu einer Detektor-Kammer 84 führen. Von der anderen Seite der Detektor-Kammer 84 führt ein Strömungsdurchlaß 80 zu einer Abproduktenkammer.
Die gesamte Küvette 60 ist abgeschlossen und durch Verschweißen zweier dünnwandiger Kunststoffschalen 88 und 90 an ihren jeweiligen Seitenkanten hergestellt worden. Einzelheiten der Herstellung der beschriebenen Küvetten sind in der Veröffentlichung EP-A-0 550 090 beschrieben.
Die Nucleinsäure-Verstärkung erfolgt allgemein durch die Einleitung der Proben in die Reaktionskammer 62 durch die Einlaßeinrichtungen 70 und 72, durch welche auch die Reagenzien eingebracht werden, wenn sie nicht schon vorher dort eingeschlossen wurden. Diese Einlaßeinrichtungen 70 und 72 werden dann dauerhaft verschlossen, um den abgeschlossenen Charakter der Küvette zu bewahren. Typischerweise werden die Einlaßeinrichtungen nach dem Einleiten der Probe verschweißt. Diese Reagenzien ermöglichen in Kombination mit dem thermischen Zyklus der Reaktionskammer 62 die Änderung der Molekülstruktur der DNA bzw. anderer Nucleinsäurestränge sowie die nachfolgende Replikation zur Herstellung verstärkter Nucleinsäuren. Wenn in der Kammer 62 Nucleinsäurematerial im gewünschten Umfange erzeugt worden ist, kann ein äußerer Druck angewandt werden, um den Inhalt der Kammer 62 den Strömungsdurchlaß 74 entlang zur Detektor-Kammer 84 zu drücken. Anschließend werden durch das Drücken auf die benachbarten Vorratskammern 64, 66 und 68 nach einer bestimmten Vorschrift Waschflüssigkeit und Detektor-Reagenzien aus ihren jeweiligen Kammern durch die Strömungsdurchlässe 76, 78 und 80 gedrückt, so daß deren Inhalte der Detektor-Kammer 84 zugeführt werden, welche bereits Mittel zur Immobilisierung der verstärkten Nucleinsäuren enthält, die dort festgestellt werden sollen. Überschüssige Flüssigkeit wird aus der Detektor-Kammer 84 in die benachbarte Abproduktenkammer 86 gedrückt. Mit der möglichen Ausnahme der Einführung der Probe kann das gesamte Verfahren einschließlich des Detektorvorganges durchgeführt werden, ohne die Küvette 60 zu öffnen, wodurch Aerosolprobleme vermie den werden, welche im Labor die Umgebung verunreinigen könnten. Einzelheiten zur Behandlung der Küvetten 60 einschließlich der Detektion sind in der Patentveröffentlichung EP-A-0 381 501 zu finden.
Bezug nehmend auf die Fig. 3 bis 5 soll nun die allgemeine Wirkungsweise der Behandlungseinrichtung 20 beschrieben werden. Der Deckel 30 ist beweglich am Grundkörper 22 der Behandlungseinrichtung 20 angebracht, so daß er geöffnet und geschlossen werden kann, wie es durch den Pfeil 32 in Fig. 5 angedeutet ist, so daß der Bediener für das Einladen und Ausladen der Küvetten 60 Zugang zum Innenraum erhält. Vorzugsweise besteht der Deckel 30 aus einem leichten, durchsichtigen Material, um dem Nutzer einen Einblick zu ermöglichen. Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Deckel 30 aus Polycarbonat hergestellt. Auch der Grundkörper 22 ist aus Polycarbonat hergestellt, obwohl auch andere herkömmliche Werkstoffe, wie beispielsweise Polyester, Polyamide, Polyurethane, Polyolefine, Polyacetale, Phenol-Formaldehyd-Harze usw., Anwendung finden können.
Im Inneren ist eine Trägerplatte 40 angeordnet, welche derart bemessen ist, daß sie mindestens eine PCR-Hülle bzw. Küvette 60 des zuvor beschriebenen Typs aufnehmen kann. Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Trägerplatte 40 derart ausgebildet, daß sie eine Vielzahl von Reaktionsküvetten 60 aufzunehmen vermag, die an der Oberseite 42 angeordnet werden. Die Küvetten 60 werden im allgemeinen parallel und im gleichen Abstand voneinander geladen. Wenn der Deckel 30 geschlossen ist, wird die Trägerplatte 40 zuerst in eine geneigte erste Position (A) gebracht. Wenn der Deckel 30, wie bei der dargestellten Ausführungsform, geschlossen ist, ist die Trägerplatte 40 um etwa 19 Grad gegenüber der Horizontalen geneigt (Fig. 3). Der angegebene Neigungswinkel der Position (A) ist für die Funktion der vorliegenden Erfindung jedoch unkritisch, aber er ist zur Erleichterung des Ladens und Entladenes der Küvetten 60 vorzuziehen, wie es nachfolgend mit weiteren Einzelheiten diskutiert werden wird.
Die Trägerplatte 40 ist durch eine Nockeneinrichtung, bestehend aus einer drehbaren Nockenwelle 52 mit einer Vielzahl von Nockenflächen 54, beweglich mit dem Deckel 30 verbunden. Die Welle 52 befindet sich unter der Trägerplatte 40. An ihrem einen Ende ist die Welle 52 entlang einer Seite der Behandlungseinrichtung 20 mit einem unteren Koppelglied 56 verbunden, welches seinerseits durch einen Stift oder auf andere Weise mit einem Schwenkarm 58 verbunden ist, der sich zu einem oberen Koppelglied 59 erstreckt, welches mit einer Seite des Deckels 30 verbunden ist. Ein Satz von Lagern (nicht dargestellt) ermöglicht eine sanfte, reproduzierbare Drehung der Nockenwelle 52.
Die Wirkungsweise der Nockeneinrichtung 50 ist unter Bezugnahme auf die Fig. 3 bis 5 zu erkennen. Wenn der Deckel 30 in Richtung des Pfeiles 32 (Fig. 5) geöffnet wird, wird die Nockenwelle 52, wie dargestellt, entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht, wodurch sich die Nockenflächen 54 (Fig. 4) am Boden der Trägerplatte 40 anlegen und diese wieder in einer im wesentlichen horizontalen Position (B) positionieren, in welcher die Reaktionsküvetten 60 (Fig. 2), wie zuvor beschrieben, leichter geladen werden können. Wenn der Deckel 30 geschlossen wird, kehrt die Nockenwelle 52 ihre Drehrichtung in entsprechender Weise um und bringt die Trägerplatte 40 in ihre Anfangsposition (A) (Fig. 3) zurück. Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann am Deckel 30 eine Druckfeder (nicht dargestellt) angebracht werden, welche beim Öffnen gespannt wird und ein gleichmäßiges Anliegen der Nockenflächen 54 sicherstellt, wenn der Deckel 30 geschlossen wird.
Die Behandlungseinrichtung 20 ist auch mit einem translatorisch beweglichen Rollenarm 28 versehen, welcher sich entsprechend dem Pfeil 34 an die Oberseite 42 der Trägerplatte 40 anlegen kann. Der Rollenarm 28 wird durch eine Steuerungs einrichtung, wie beispielsweise einen Mikroprozessor (nicht dargestellt) gesteuert und von einem Servomotor über einen Riementrieb (nicht dargestellt) angetrieben, um sich mittels einer Reihe zurückziehbarer Rollen 29, die sich an der Unterseite des Rollenarmes 28 befinden, an jeweils eine eingeladene Küvette 60 (Fig. 2) anzulegen, um in einer Folge nacheinander die Reaktionskammer 62 und die Vorratskammern 64, 66 und 68 einer Vielzahl eingeladener Küvetten zusammenzudrücken.
Es ist erkennbar, daß sich der Rollenarm 28 frei an der Oberseite 42 entlang bewegen kann, wenn sich die Trägerplatte 40 in der Position (A) (Fig. 3) befindet, aber er sich nicht an die Trägerplatte 40 anlegen kann, wenn sich die geladenen Küvetten in Position (B) (Fig. 5) befinden.
Bezug nehmend auf die Fig. 1 und 6 sind zur Anlage an die Detektor-Kammer 84 sowie an die Strömungsdurchlässe 80 einer jeden Reaktionsküvette 60 eine obere Detektor-Heizbaugruppe 140 sowie wahlweise eine untere Detektor-Heizbaugruppe 170 vorgesehen.
Die obere Heizbaugruppe 140 umfaßt ein erstes Heizelement 142, wie beispielsweise ein elektrisches Dünschicht-Widerstands-Heizelement, welches auf einer Seite mit einem wärmeleitfähigen Träger bzw. einer Befestigungsplatte 144 aus Aluminium oder einem anderen Material verbunden ist. Das Heizelement 142 ist weiterhin vorzugsweise durch eine Randanordnung begrenzt, durch welche sich eine in der Befestigungsplatte 144 angebrachte durchgehende Öffnung 150 erstreckt, welche derart bemessen ist, daß sie die Detektor-Kammer 84 einer Reaktionsküvette 60 aufnimmt, wenn diese entsprechend Fig. 6 ausgerichtet ist. Die Öffnung 150 wirkt mit dem durchsichtigen Deckel 30 der Behandlungseinrichtung zusammen, um eine visuelle Beobachtung der Detektor-Kammer 84 zu ermöglichen, ohne deren Heizung zu unterbrechen.
Infolge der thermischen Leitfähigkeit der Befestigungsplatte 144, kann sowohl durch die inneren Seitenwände 152 als auch durch die Unterseite 148 Wärme übertragen werden, wodurch eine erste Wärme abgebende Fläche für die Baugruppe 140 definiert ist, um die Reaktionsküvette 60 im Kontakt mit dieser zu erwärmen.
Die Unterseite 148 wird weiterhin durch einen Kanal bzw. Durchlaß 154 begrenzt, welcher vorzugsweise derart bemessen ist, daß er den Strömungsdurchlaß 80 oder eine Seite der Detektor-Kammer 84 aufnimmt. Der Kanal 154 erstreckt sich über die ganze Länge der Wärme abgebenden Fläche 148 mit Ausnahme der Öffnung 150 und ergibt einen vertieften Bereich, so daß jegliche von der Befestigungsplatte ausgeübte, nach unten gerichtete Druckkraft nur vom Rest der Unterseite 148 auf einen Teil der Oberfläche der Küvette 60, jedoch nicht auf die durch die Detektor-Kammer 84 und die Strömungsdurchlässe 80 begrenzten Bereiche, ausgeübt wird.
Noch immer unter Bezugnahme auf die Fig. 6 ist eine zweite oder untere Heizbaugruppe 150 vorgesehen, um die Unterseite der Reaktionsküvette 60 in der Nähe der Detektor-Kammer 84 zu berühren. Die untere Heizbaugruppe 170 umfaßt ein zweites Heizelement 172, wie beispielsweise ein elektrisches Dünnschicht-Widerstands-Heizelement, welches auf einer Außenseite eines Elementes 174 aus Glas oder vorzugsweise einem anderen durchsichtigen Material, wie beispielsweise Saphir, befestigt ist. Eine Befestigungsplatte 176 hält das Glas-Element 174 und das Heizelement 172 in einer Halteöffnung 178, welche derart bemessen ist, daß das Glas-Element 174 vollständig darin aufgenommen wird und zwar vorzugsweise derart, daß die Außenseite des Glas-Elementes 174 im wesentlichen mit dem Außenumfang der Befestigungsplatte 176 abschließt.
Ein Paar Druckfedern 182 ist zwischen der Bodenfläche der Befestigungsplatte 176 und einer unter der Trägerplatte 40 angeordneten stationären Grundplatte 26 der Behandlungseinrich tung 20 vorgesehen (Fig. 7), welche den unteren Teil der Behandlungseinrichtung 20 vorspannen. Dabei werden die Federn 182 durch einen Satz von Bundschrauben 186 gehalten. Aus den Fig. 3 und 5 ist zu erkennen, daß die untere Heizbaugruppe 170 im wesentlichen fixiert bleibt, wenn die Trägerplatte 40 aus Position (A) zur Position (B) bewegt wird.
Das Dünnschicht-Heizelement 172 wird durch eine ähnliche Umfangskantenanordnung begrenzt, wie die obere Heizbaugruppe 140, um das im wesentlichen zentrale Sichtfenster 180 des Glas-Elementes 174 zu begrenzen, welches nach der Detektor- Kammer 84 bemessen ist. Ein entsprechendes Fenster (nicht dargestellt) ist in der Bodenfläche der Befestigungsplatte 176 vorgesehen, um durch Bearbeitungseinrichtungen (nicht dargestellt) einen optischen Weg für die Detektor-Kammer 84 zu schaffen.
Bei der dargestellten Ausführungsform ist in der Behandlungseinrichtung 20 eine Reihe zweiter Heizbaugruppen 170 vorgesehen. Die zur Anlage an die Heizelemente 142 und 172 erforderlichen Wärmequellen, wie beispielsweise Widerstandsspulen, sind nicht dargestellt, aber solche Wärmequellen sind allgemein bekannt.
Bezug nehmend auf die Fig. 7 und 8 sollen nun Einzelheiten der oberen und der unteren Heizbaugruppe in Kombination miteinander sowie mit dem Rest der Behandlungseinrichtung 20 beschrieben werden. An die Oberseite 42 der Trägerplatte 40 grenzt eine aufklappbare Platte 146, an welcher die obere Heizbaugruppe 140, d. h. die Befestigungsplatte 144 und das Heizelement 142 mittels durchgehender Befestigungslöcher 147 (wie sie in Fig. 6 dargestellt sind) sowie dort einzusetzenden Befestigungsschrauben befestigt werden können. Die aufklappbare Platte 146 kann mittels eines Rastmechanismus 156, welcher in die Platte 146 eingreift, wahlweise geöffnet oder geschlossen werden. Eine Torsionsfeder (nicht dargestellt) hält die Platte 146 offen, wenn der Rastmechanismus 156 außer Eingriff ist. In der aufklappbaren Platte 146 ist eine Öffnung 158 vorgesehen, welche in der geschlossenen Position (Fig. 7) der Platte mit der Öffnung 150 (Fig. 6) zusammenfällt.
Bezug nehmend auf die untere Heizbaugruppe ist die Befestigungsplatte 176 lose zu einer Halteplatte 184 positioniert, welche ihrerseits, wie in den Fig. 7 und 8 dargestellt, fest an der Grundplatte 26 angebracht ist.
In der Trägerplatte 40 ist eine Reihe in Dickenrichtung durchgehender Öffnungen 46 untereinander parallel und im gleichmäßigen Abstand voneinander angebracht, deren jede derart bemessen ist, daß sie eine zweite Heizbaugruppe 170 aufnimmt, wenn die Trägerplatte 40 von der Ladeposition (B) in die ursprüngliche geneigte Position (A) bewegt wird. Die ganze untere Heizbaugruppe 170 einschließlich der stationären Grundplatte 26 ist derart geneigt, daß sich die Baugruppe in die Öffnung 46 einpaßt, wenn die Trägerplatte 40 in die Position (A) zurückgebracht wird. Bei einer bevorzugten Ausrichtung bilden die Außenfläche 188 der Halteplatte 184 und die Oberseite 42 im wesentlichen eine gemeinsame Fläche, wenn die Trägerplatte 40 in Position (A) plaziert ist, während die Befestigungsplatte 176 sich um eine geringe Strecke über die Oberseite 42 heraus erstreckt. Die gesamte untere Heizbaugruppe einschließlich der Halteplatte 184 ist danach starr festgelegt, mit Ausnahme der Befestigungsplatte 176, welche infolge der Elastizität der Federn 182, die sich zwischen der Unterseite der Befestigungsplatte 176 und der Grundplatte 26 abstützen, entlang einer Achse 190 (Fig. 7) beweglich bleibt.
Bezug nehmend auf die Fig. 1 bis 9 wird in Funktion der Behandlungseinrichtung beim Öffnen des Deckels 30 die Trägerplatte 40 veranlaßt, sich infolge der Wechselwirkung zwischen dem Deckel 30 und der. Nockeneinrichtung 50 aus ihrer geneigten Ausgangsposition (A) in eine ein im wesentlichen horizontale Ladeposition (B) zu bewegen, indem die Nockenwelle 52 gedreht wird, wodurch die Nockenflächen 54 mit dem Boden der Trägerplatte 40 in Kontakt kommen. Wie zuvor bemerkt wurde, kann der Rollenarm 28 nicht zur Anlage kommen, wenn sich die Trägerplatte 40 in Position (B) befindet.
Dann kann eine Vielzahl von Reaktionsküvetten 60 in Reihen definierter Schlitze (nicht dargestellt) auf der Oberseite 42 eingesetzt werden, wobei die Kammern einer jeden Reaktionsküvette 60 entweder nach oben oder entgegengesetzt von der Oberseite 42 nach unten gerichtet sind. Wie in Fig. 8 dargestellt, ist die aufklappbare Platte 146 während des Ladens vorzugsweise geschlossen. Die Küvetten 60 werden auf der Oberseite 42 lose gehalten, bis die obere Heizbaugruppe 140 mit ihnen in Kontakt gebracht wird. Jede Küvette 60 ist während des Ladevorganges exakt ausgerichtet worden, so daß die Unterseite einer jeden Detektor-Kammer 84 mit der definierten Öffnung 46 zusammenfällt, um auch die Ausrichtung zur unteren Heizbaugruppe 170 sicherzustellen, wenn die Trägerplatte 40 wieder in Position (B) positioniert wird.
Die obere Heizbaugruppe 140 wird mit der Detektor-Kammer 84 in Kontakt gebracht, indem die Trägerplatte 40 nach unten geschwenkt wird, so daß die Detektor-Kammer 84 in der Öffnung 150 sowie die Strömungsdurchlässe 80 zu beiden Seiten der Detektor-Kammer 84 im Kanal 154 zu liegen kommen. Jede aufklappbare Platte 146 ist normalerweise im Eingriff mit dem Haken 156 eingerastet, wodurch die Unterseite 148 im wesentlichen thermischen Kontakt zur Küvette 60 hat.
Wenn die Reaktionsküvetten 60 auf der Trägerplatte 40 plaziert sind und die obere Heizbaugruppe 140, wie oben beschrieben, positioniert wurde, kann der Deckel 30 der Behandlungseinrichtung geschlossen werden (Fig. 7), wodurch die Trägerplatte 40 und die Reaktionsküvetten 60 wieder in der Anfangsposition (A) positioniert werden. Diese Positionierung senkt die Trägerplatte 40 bis in die Nähe der stationären Grundplatte 26 und speziell zur unteren Heizbaugruppe 170 ab.
Da sich die Oberseite der Befestigungsplatte vorzugsweise über die Oberseite 42 der Trägerplatte 40 erstreckt und die zusätzliche Dicke einer jeden Reaktionsküvette 60 die Federn 182 spannen, kommen die obere und untere Heizbaugruppe 140 bzw. 170 in einen innigen thermischen Druckkontakt mit der Reaktionsküvette 60. Wie ebenfalls zuvor bemerkt wurde, läßt jedoch der Kanal 154 (Fig. 9) genügend Freiraum für die Strömungsdurchlässe und stört die Flüssigkeitsverbindung zur bzw. von der Detektor-Kammer 84 nicht, während zwischen der oberen und der unteren Heizbaugruppe 140 und 170 (Fig. 6) sowie den Küvetten ein guter thermischer Kontakt besteht.
Die Oberfläche 200 des Kanals 154 ist derart ausgebildet und im Abstand von der Oberfläche des Fensters 180 (Fig. 9) angeordnet, daß die Oberfläche 200 eine Ausdehnung der Kammer 80 begrenzt. Im Ergebnis dessen ergibt sich im Bereich der in dieser Kammer erwarteten Drücke eine vorhersagbare Ausdehnung und ein ebensolches Volumen der durchströmenden Flüssigkeit. Weiterhin sind die Strömungschrakteristiken an den Kanten 202 der Kammer gleichmäßig. Ein nutzbarer Abstand h zwischen der Oberfläche 200 und der Außenfläche des Fensters 180, der diesen Effekt sichert, beträgt 0,3 mm.
Als Alternative können die obere und die untere Heizbaugruppe 140 und 170, wie sie in Fig. 6 dargestellt sind, auch durch eine obere und eine untere Druckplatte 210 und 220 ersetzt werden, die sich in vertieften Abschnitten in der Trägerplatte 40 bzw. in der aufklappbaren Platte 146 befinden. Die Platten 210 und 220 sind aus einem wärmeleitenden, durchsichtigen Material, wie beispielsweise Glas oder Saphir hergestellt, so daß die zwischen den Platten sandwichartig eingeschlossene Detektor-Kammer 84 wahlweise optisch betrachtet werden kann, wie es zuvor beschrieben wurde. In an sich bekannter Weise ist ein Heizelement (nicht dargestellt) an der Druckplatte 210 und wahlweise auch an der Druckplatte 220 befestigt.
Die Trägerplatte 40 ist derart bearbeitet, daß der vertiefte Abschnitt zum Einpassen der unteren Druckplatte 210 einen vorgegebenen Abstand h&sub1; zwischen der Oberseite 212 der unteren Druckplatte 210 und der Unterseite 222 der oberen Druckplatte 220 begrenzt. Für eine Küvette mit einer Wanddicke von 0,1 mm ist ein Abstand von 0,3 mm besonders vorteilhaft.
Wenn während der Funktion der Einrichtung eine Küvette 60 in dieselbe, wie dargestellt, eingeführt und eine Flüssigkeit in die Detektor-Kammer 84 eingeleitet wird, erlauben die Platten 210 und 220 eine Aufblähung von etwa 0,1 mm, bevor die weitere Dehnung der Kammer begrenzt wird. Dies ermöglicht einen Flüssigkeitsdurchlaß durch die Kammer mit einem relativ konstante Strömungsquerschnitt. Da die Platten 146 und 40 durch den Rastmechanismus 156 unter Druckkontakt gehalten werden, ist zwischen den Wärme abgebenden Flächen der Platten 210 und 220 sowie der Detektor-Kammer 84 ein inniger thermischer Kontakt sichergestellt. Auf diese Weise werden sowohl eine verstärkte Flüssigkeitsströmung als auch eine angemessene Erwärmung der Küvette 60 erreicht, ohne daß ein unter Federspannung stehender Mechanismus benötigt wird.
Es ist leicht einzusehen, daß der Abstand h in starker Abhängigkeit vom Volumen und der Viskosität der in der Küvette eingeschlossenen Flüssigkeit sowie von der Wanddicke und der Biegsamkeit des Materials der Wand und auch von anderen bestimmenden Faktoren variiert werden kann.
Die Messung einer Farbänderung in einem der Bereiche der Kammer 84 (Fig. 2) erfolgt durch ein Reflektometer (nicht dargestellt), welches eine herkömmliche Bauweise haben kann.
Weiterhin können Öffnungen 46 vorgesehen werden, so daß die Detektor-Kammer 84 beobachtet werden kann, ohne den Deckel 30 zu öffnen oder den Verstärkungsvorgang auf andere Weise zu unterbrechen.

Claims

1. Vorrichtung zum Erwärmen eines Flüssigkeit führenden Teiles einer Reaktionsküvette (60) umfassend:

ein erstes Heizelement (140) mit einer Wärmequelle und einer Wärme abgebenden Oberfläche (142);

einen Träger (40) zum Halten einer Reaktionsküvette (60) mit mindestens einer Flüssigkeit führenden Kammer (84);

Sichteinrichtungen (150, 180) zum Überwachen der Flüssigkeit führenden Kammer (84) während das erste Heizelement (140) an der Küvette (60) anliegt und

eine Einrichtung zum Bewegen der Wärme abgebenden Oberfläche (142) zu einem innigen Kontakt mit einem Teil der gehaltenen Küvette (60) und wieder aus diesem innigen Kontakt weg,

dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme abgebende Oberfläche (142) weiterhin umfaßt:

eine Einrichtung, welche einen festen Durchlaß (154) in der Wärme abgebenden Oberfläche (142) begrenzt und dauerhaft derart bemessen ist, daß die mindestens eine Flüssigkeit führende Kammer (84) aufgenommen wird, um einen Durchfluß durch diese hindurch zu ermöglichen, während das erste Heizelement (140) an der Küvette (60) anliegt, wobei sich der Durchlaß (154) von den einander gegenüber liegenden Seiten der Wärme abgebenden Oberfläche (142) bis zu den Sichteinrichtungen (150, 180) erstreckt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welchem das erste Heizelement (140) aus einem optisch transparenten Material hergestellt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, welche weiterhin ein zweites Heizelement (170) mit einer Wärmequelle und einer Wärme abgebenden Oberfläche (172) aufweist, wobei die gehaltene Küvette (60) zwischen der ersten (142) und der zweiten Wärme abgebenden Oberfläche (172) positioniert ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, welche weiterhin eine Einrichtung zum elastischen Vorspannen der Heizelemente (140; 170) im Kontakt mit der gehaltenen Küvette (60) aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, bei welcher das zweite Heizelement (170) aus einem optisch transparenten Material hergestellt ist.

6. Vorrichtung nach einem der bisherigen Ansprüche, bei welcher das erste Heizelement (140) weiterhin eine Einrichtung aufweist, welche eine durch das Heizelement (140) verlaufende Öffnung begrenzt, welche derart bemessen ist, daß sie die Flüssigkeit führende Kammer (84) aufzunehmen vermag.

7. Vorrichtung nach einem der bisherigen Ansprüche, bei welcher das erste Heizelement (140) beweglich am Träger angebracht ist, damit die Wärme abgebende Oberfläche (142) zum Kontakt mit der Küvette (60) und wieder aus diesem Kontakt weg bewegt werden kann.

8. Vorrichtung nach einem der bisherigen Ansprüche, bei welcher der Durchlaß (154) derart bemessen ist, daß er die Ausdehnung der Flüssigkeit führenden Kammer (84) durch Druckausübung behindert, wenn in dieser Flüssigkeitsdruck herrscht.

9. Behandlungsvorrichtung (20) umfassend:

einen Grundkörper (22) mit einem Innenteil;

einen beweglich am Grundkörper (22) befestigten Deckel (22) und

eine Vorrichtung zum Erwärmen des Flüssigkeit führenden Teiles der Reaktionsküvette (60) nach den Ansprüchen 1 bis 8, wobei die Vorrichtung im Innenteil des Grundkörpers (22) angeordnet ist.

10. Behandlungsvorrichtung (20) nach Anspruch 9, bei welcher der Träger (40) der Vorrichtung aus einer ersten Position in eine zweite Position bewegbar und derart mit dem Deckel (30) gekoppelt ist, daß sich der Träger (40) aus der ersten in die zweite Position bewegt, wenn der Deckel (30) geöffnet ist.

11. Behandlungsvorrichtung (20) nach Anspruch 10, bei welcher der Träger (40) weiterhin eine Einrichtung aufweist, welche eine Öffnung begrenzt, die derart bemessen ist, daß sie das zweite Heizelement (170) aufnimmt, wenn der Träger (40) aus der zweiten in die erste Position bewegt wird.

12. Behandlungsvorrichtung (20) nach Anspruch 10 oder 11, welche weiterhin eine Einrichtung zum elastischen Vorspannen des zweiten Heizelementes (170) aufweist, um dieses an das Testelement anzudrücken, wenn der Träger (40) aus der zweiten in die erste Position bewegt wird.

13. Behandlungsvorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, welche weiterhin eine Einrichtung zum Feststellen der Anwesenheit mindestens einer Substanz in der Flüssigkeit führenden Kammer (84) aufweist.

14. Verfahren zur Behandlung einer Küvette (60) mit einer gemeinsamen Flüssigkeit führenden Kammer (84) zum Feststellen eines Nucleinsäure-Targets mit den Schritten:

Halten der Küvette (60);

Bewegen der Wärme abgebenden Oberfläche (142) zum innigen Kontakt mit einem Teil der gehaltenen Küvette (60);

Erwärmen der gemeinsamen Flüssigkeit führenden Kammer (84) mittels der Wärme abgebenden Oberfläche (142);

dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren die folgenden weiteren Schritte umfaßt:

Begrenzen eines festen Durchlasses (154) in der Wärme abgebenden Oberfläche (142), welcher dauerthaft derart bemessen ist, daß er die Flüssigkeit führende Kammer (84) aufnimmt und einen Durchluß durch diese gestattet während die Küvette (60) erwärmt wird und die Ausdehnung der Flüssigkeit führenden Kammer (84) auf einen Maximalwert begrenzt;

Durchleiten einer Flüssigkeit mit einem Nucleinsäure-Target durch die Flüssigkeit führende Kammer (84) während diese auf ihren Maximalwert ausgedehnt ist;

nachfolgendes Durchleiten von Feststellungs-Reagenzien durch die Flüssigkeit führende Kammer (84) während diese auf ihren Maximalwert ausgedehnt ist;

Beobachten der Flüssigkeit führenden Kammer (84) durch die Wärme abgebende Oberfläche (142) hindurch während die Küvette (60) erwärmt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, bei welchem das Erwärmen der Flüssigkeit führenden Kammer (84) zwischen zwei Wärme abgebenden Oberflächen (142, 172) erfolgt.

16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, bei welchem flexible Wände eine Dicke von etwa 0,1 mm haben und der feste Abstand zwischen den im Abstand voneinander angeordneten, Wärme abgebenden Oberflächen (142, 172) etwa 0,3 mm beträgt.