[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

WO2021093962A1 - Vorrichtung und verfahren zur aufbewahrung und verarbeitung von empfindlichen substanzen - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur aufbewahrung und verarbeitung von empfindlichen substanzen Download PDF

Info

Publication number
WO2021093962A1
WO2021093962A1 PCT/EP2019/081399 EP2019081399W WO2021093962A1 WO 2021093962 A1 WO2021093962 A1 WO 2021093962A1 EP 2019081399 W EP2019081399 W EP 2019081399W WO 2021093962 A1 WO2021093962 A1 WO 2021093962A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
carrier
phase change
heat
gas
change material
Prior art date
Application number
PCT/EP2019/081399
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Harald Quintel
Konstantin Lutze
Original Assignee
Hombrechtikon Systems Engineering Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hombrechtikon Systems Engineering Ag filed Critical Hombrechtikon Systems Engineering Ag
Priority to PCT/EP2019/081399 priority Critical patent/WO2021093962A1/de
Publication of WO2021093962A1 publication Critical patent/WO2021093962A1/de

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/508—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes rigid containers not provided for above
    • B01L3/5085—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes rigid containers not provided for above for multiple samples, e.g. microtitration plates
    • B01L3/50851—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes rigid containers not provided for above for multiple samples, e.g. microtitration plates specially adapted for heating or cooling samples
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/508—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes rigid containers not provided for above
    • B01L3/5085—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes rigid containers not provided for above for multiple samples, e.g. microtitration plates
    • B01L3/50853—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes rigid containers not provided for above for multiple samples, e.g. microtitration plates with covers or lids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/14—Process control and prevention of errors
    • B01L2200/141—Preventing contamination, tampering
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/18—Transport of container or devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0809—Geometry, shape and general structure rectangular shaped
    • B01L2300/0829—Multi-well plates; Microtitration plates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/10—Means to control humidity and/or other gases
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/18—Means for temperature control
    • B01L2300/1855—Means for temperature control using phase changes in a medium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L7/00—Heating or cooling apparatus; Heat insulating devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D20/02—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using latent heat
    • F28D20/021—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using latent heat the latent heat storage material and the heat-exchanging means being enclosed in one container
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/005—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for medical applications

Definitions

  • the invention relates to carriers for storing sensitive substances according to the preamble of the independent claims.
  • the invention further relates to a device for the automated processing of sensitive substances, as well as a method for the processing of sensitive substances according to the preamble of the independent claims.
  • biomolecules can sometimes be stored for years at -70 ° C or even -20 ° C without loss of activity, but other biomolecules can only be stored for a short time (days or hours) before they irreversibly precipitate out of a solution or theirs Lose activity.
  • a biomolecule has a half-life in solution a low temperature prolongs.
  • active cooling is used for storage and processes, in particular for fully automated processes, or external protective gas circuits are required, which cool the containers with the substances to a predeterminable temperature and protect them from oxidation, for example by means of inert gas, so that the substances do not lose their function and specific activity.
  • the object of the invention is therefore to provide a device and a method for processing and storing sensitive substances which avoid the disadvantageous effects known from the prior art.
  • the object is achieved by a carrier for storing sensitive substances with the features of the independent claims, a device for the automated processing of sensitive substances, and a method for processing sensitive substances with the features of the independent claims.
  • a carrier for storing sensitive substances comprises a carrier wall and a heat-conducting element suggested.
  • the support wall has a surface for receiving the sensitive substances, the heat-conducting element being arranged in thermally conductive contact with the surface in such a way that the surface can be tempered to a predetermined temperature by dissipating or supplying heat to or from the heat-conducting element.
  • the carrier is characterized in that the heat-conducting element comprises a phase change material with a phase change temperature TPC.
  • phase change materials also latent heat storage materials
  • PCM phase change material
  • the heat-conducting element can be designed as a heat-dissipating element, which is arranged in heat-conducting contact with the surface in such a way that the surface can be cooled to a predeterminable temperature by dissipating heat to the heat-dissipating element, or it can be designed as a heat-dissipating element which is in this is arranged in a thermally conductive contact with the surface, so that the surface can be heated to a predeterminable temperature by supplying heat from the heat-supplying element.
  • Phase change materials in the context of this invention are materials that, during their phase change, depend on the respective phase change temperature TPC (e.g. melting point) and the
  • Phase change materials can change their physical state from liquid to gaseous, solid to liquid or their crystallization state from solid to solid in a defined temperature range, i.e. at the phase change temperature
  • phase change temperature TPC change (phase change or phase transition). This process is reversible (reproducible phase transition) and can be used thermally.
  • the Phase change temperature TPC can therefore in particular also correspond to a temperature range.
  • the phase transition from solid to liquid is preferably used. From a technical point of view, this phase transition is more manageable than a transition from liquid to gaseous.
  • An amount of energy stored in the temperature range of the phase transition is significantly greater than an energy consumption in an equally large temperature interval during "normal" heating (specific heat capacity).
  • the specific heat that escapes from a material during 'normal' heating is also called sensible heat and brings about an increase in temperature.
  • Phase transition stored, hidden (latent) transition heat of the phase change material this does not happen.
  • phase change material is heated and the temperature approaches the melting point, ambient heat (including the heat from the surface) is used to carry out the phase transition. There is therefore no change in temperature during this phase transition from solid to liquid. Only when the phase change material is completely liquid does the phase change material and thus the surface heat up further.
  • the term sensitive substances substances such as DNA, RNA, nucleic acids, proteins, cells and cell components, monomers or chemical substances are to be understood.
  • Chemical substances can in particular also be reagents for tandem mass labeling, in particular amine-reactive, cyste-in-reactive or carbonyl-reactive reagents for tandem mass labeling. These substances should preferably be heated or cooled by the phase change material in such a way that they do not decompose.
  • the phase change material according to the invention is preferably used to store cold, so that the surface for receiving the sensitive substances can be cooled to the specifiable temperature by dissipating the heat to the heat-dissipating element.
  • a sensitive substance located on the surface can be cooled to the prescribable temperature and this for a prescribable time interval.
  • the temperature of the sensitive substances is thus stabilized so that the sensitive substances do not denature and / or decompose.
  • the phase change material should therefore be selected in such a way that the phase change temperature is below a critical temperature of the sensitive substances at which they denature and / or decompose.
  • the phase change material according to the invention can be used to store heat so that the surface for receiving the sensitive substances can be heated to the predeterminable temperature by supplying the heat from the heat-supplying element. In principle, no temperature change has to take place, but the surface can simply be tempered to an essentially constant temperature, in particular heated to a temperature above an ambient temperature or cooled below the ambient temperature.
  • the phase change material according to the invention can be an organic and / or inorganic phase change material.
  • the phase change material according to the invention can in particular be a clathrate and / or salt and / or a salt hydrate and / or a paraffin.
  • the phase change material can be sodium acetate trihydrate or paraffin Rubitherm® RT58, RT2HC, RT5HC or RT-9HC.
  • phase change material can be pure and / or encapsulated and / or bound.
  • the encapsulated and / or bound phase change materials are preferably designed as a PCM composite which is a material that contains the phase change material.
  • phase change material and at least one further material can add a new or changed property to the phase change material.
  • An encapsulated phase change material can be understood as a phase change material which has been introduced into open / porous particles.
  • the composite material can be a PCM-filled metal composite material, in particular a PCM-filled copper composite material.
  • Openly porous metal moldings can be filled with selected phase change material. The porosity of the metal molding creates an insulating effect, so that the surface is thermally insulated from an environment, so that the surface can be more effectively cooled to the predeterminable temperature for receiving the sensitive substances.
  • a bound phase change material can be understood as a phase change material which comprises an inorganic support structure.
  • the phase change material is located in the support structure and a change in volume of the phase change material during the phase transition remains hidden within the support structure.
  • the particles and the support structure can serve as a type of sponge for the phase change material.
  • the phase change material is thus firmly bound. This facilitates the use of the solid / liquid phase change material, since the phase change material is bound in the particle / carrier body and can therefore be used simply and “dry” even in the liquid state. The shape and material integrity of the PCM composite are therefore retained even in the molten / liquid state of the phase change material.
  • the support wall can be designed as a hollow wall with a wall interior.
  • the heat-conducting element with the phase change material is then preferably arranged in the wall interior of the support wall.
  • the surface for receiving the sensitive substances is in the heat-conducting contact with the heat-dissipating element via the carrier wall, so that the phase change material can absorb the heat from the surface and can thus cool the surface to the specified temperature, or is via the carrier wall with the heat-supplying element in the heat-conducting contact, so that the phase change material can give off the heat to the surface and can thus heat the surface to the predeterminable temperature.
  • the carrier wall can comprise the heat-conducting element (and thus also the phase change material) or consist of the phase change material.
  • the heat-conducting element and thus also the phase change material can be in direct contact with the sensitive substances.
  • the heat-dissipating element can comprise a first phase change material and a second phase change material, as well as a first area arranged on the surface and a second area arranged on the first area.
  • the first Phase change material which has a lower phase change temperature than the second phase change material, arranged in the first area and thus closer to the surface.
  • Such a cascade-like arrangement of different phase change materials with different phase change temperatures can produce a longer cooling of the surface, since first the outer phase change material (located further away from the surface) must complete the phase transition before the inner phase change material (located closer to the surface) Phase transition can complete.
  • the carrier is designed as a plate, on the surface of which the sensitive substances can be applied.
  • the carrier is preferably designed as a container with a recess for receiving the sensitive substances, the recess surface of which corresponds to the surface to be cooled.
  • the surface is designed in the form of the recess as a volume for receiving the sensitive substances.
  • the container can also have a large number of depressions.
  • the container can be a multiwell plate, in particular a microtitration plate, with several wells.
  • tubes with the sensitive substances can be inserted into the wells.
  • the wall interior can comprise a multiplicity of flea spaces in which the phase change material is arranged.
  • the phase change material in the solid and / or liquid state can fill less than 80% of a volume of the wall interior, in particular 25 to 75%, especially 50 to 75%, so that the volume change of the phase change material can take place during the phase transition in the volume of the wall interior.
  • this is not absolutely necessary, so the interior of the wall can also be completely filled, since most phase change materials have the Have the advantage over water that they do not expand when crystallizing.
  • the carrier can comprise a cover which is arranged on the surface in such a way that a cover space is formed between the surface and the cover.
  • the cover can simply be an attached edge, which does not completely close off the cover space.
  • the cover can also be closed and close off the cover space from the surroundings.
  • the carrier can include a gas supply, which is flow-connected to the cover space in such a way that a gas, in particular an inert gas, can be supplied to the cover space.
  • oxidation can be avoided during processing of the sensitive substances if an inert gas such as argon or nitrogen is used and, on the other hand, if a dry gas is used, a liquid such as water can be prevented from getting on the surface and thus on the sensitive Substances condensed on and contaminated them.
  • the cover can seal the cover space or the cover can have an opening so that the surface and in particular the depressions remain accessible, but is still sealed off from the ambient air by the gas, in particular the inert gas.
  • the gas supply can be flow-connected to a gas container for supplying the gas, in particular flow-connected to an exchangeable and / or refillable gas container.
  • the gas container can be designed as a gas cartridge and either refilled or used as a consumable.
  • a valve can be arranged on the gas cartridge / gas container in such a way that an outflow of the gas from the gas cartridge / gas container can be controlled, in particular at a predeterminable rate Outflow speed is adjustable. In this way, when using the carrier, it can be ensured that the sensitive substances are exposed to a sufficient amount of gas.
  • a gas sensor can be arranged on the gas container and / or the gas supply in such a way that a pressure in the gas container and / or a gas flow out of the
  • Gas container can be represented (can be made visible), in particular is measurable. This measure is also used to determine whether the sensitive substances are exposed to a sufficient amount of gas, or whether the gas container is filled with sufficient gas.
  • a temperature sensor can be arranged on the carrier in such a way that a temperature of the phase change material can be determined. The measured pressure and also the temperature of the phase change material can be output via a display.
  • a device for the automated processing of sensitive substances with a carrier according to the invention as well as a holder for the carrier and a dispensing device for automatically supplying and removing a substance (for example a liquid or a reagent) is proposed.
  • the carrier is arranged in the holder in such a way that the dispensing device can supply and remove the substance from the surface of the carrier or the depressions of the container.
  • the container can be removed from the device and introduced into the cooling device. If the container comprises the lid, this can also have an opening through which the dispensing device can supply and remove the substances.
  • a method for processing sensitive substances is also proposed, which comprises the following steps.
  • the heat-conducting element which comprises the phase change material with the phase change temperature TPC.
  • the carrier with the surface for receiving the sensitive substances. Delivering the sensitive substances to the surface of the support. Tempering the sensitive substances to the predetermined temperature by means of the heat-conducting element.
  • the carrier according to the invention is therefore suitable both for storing and for processing the sensitive substances.
  • the heat-conducting element can be designed as a heat-dissipating element for cooling and as a heat-supplying element for heating.
  • the sensitive substances can also be fed to the container by inserting tubes with the sensitive substances into the wells.
  • the phase change material according to the invention is selected taking into account the sensitive substances to be preserved and their stability range.
  • the phase change material is preferably selected in such a way that the phase change temperature (or the temperature range) keeps the sensitive substances at a temperature at which they do not denature and / or decompose.
  • the phase change temperature can preferably be in a range from -100 ° C to 30 ° C, in particular -50 ° C to 10 ° C, in particular -30 ° C to 5 ° C.
  • -100 ° C to 30 ° C in particular -50 ° C to 10 ° C, in particular -30 ° C to 5 ° C.
  • Phase change materials are used which have a phase change temperature of -10 ° C to -9 ° C or 2 ° C to 3 ° C.
  • the phase change temperature can also correspond to the critical temperature of the sensitive substances or be at least 1 ° C. to 30 ° C., in particular 5 ° C. to 20 ° C. below the critical temperature of the sensitive substances.
  • the phase change temperature is preferably in a range from -25 ° C. to 25 ° C., in particular around or at 0 ° C. In this range from -25 ° C. to 25 ° C., in particular around 0 ° C., various phase change materials such as paraffins, clathrates, salt hydrates and aqueous salt solutions come into consideration.
  • the phase change material Before use, the phase change material can be cooled by placing the carrier with the heat dissipating element in a cooling device such as a refrigerator or a freezer, which cooling device has a cooling temperature that is lower than the phase change temperature of the phase change material, in particular 1 ° C to 10 ° C lower, in particular about 5 ° C lower. If the phase change material is a solid / liquid phase change material, it is converted into the solid state by the cooling (is charged) and can then be used in the method according to the invention.
  • the phase change material can be heated in a water bath, for example.
  • the sensitive substances can be processed in a liquid.
  • a liquid can be a solution, in particular a reaction mixture of sensitive substances and / or reagents and / or impurities and / or solvents.
  • Substances are reagents and / or impurities and / or solvents and / or liquids.
  • a carrier for storing sensitive items there is also a carrier for storing sensitive items
  • the carrier comprising a gas container which is flow-connected to the depression in such a way that a gas, in particular an inert gas, can be fed to the depression.
  • the carrier is referred to below as the carrier with the gas container in order to distinguish it from the carrier with the heat-conducting element, although the carrier with the gas container in an embodiment of the invention can in principle include the additional features of the carrier with the heat-conducting element.
  • the carrier with the gas container can in principle be viewed as a container which encompasses the gas container and in the recess of which the sensitive substances are received.
  • the recess basically forms a volume for receiving the sensitive substances.
  • the carrier with the gas container can also have a large number of depressions.
  • the carrier with the gas container can be a multiwell plate, in particular a microtitration plate, with several wells.
  • tubes with the sensitive substances can be inserted into the wells.
  • the carrier with the gas container does not require an external gas supply, but includes a self-sufficient gas supply through the gas container, which is filled with the gas, so that the carrier can be used flexibly in all possible devices and processes, with the sensitive substances always being protected Gas / inert gas from the gas container is guaranteed.
  • the device according to the invention can generate a gas ballast by gas, in particular inert gas such as nitrogen, argon or carbon dioxide, from the gas container, which is sufficient in order to prevent or largely avoid air penetration into the depressions and the sensitive substances.
  • gas in particular inert gas such as nitrogen, argon or carbon dioxide
  • the carrier with the gas container can comprise a carrier base, which carrier base is arranged separately from a recess base of the recesses, the gas container between the recess base and the
  • Carrier base is arranged.
  • the carrier can include an extra inner cavity for the gas container.
  • the gas container does not have to be between the carrier base and the recess base (i.e. in a Inside the container), but can also be arranged outside on the container.
  • the gas container can in particular be a gas cartridge, which is in particular an exchangeable and / or refillable gas cartridge, which is particularly preferably screwed into the carrier with the gas container.
  • the gas container can be flow-connected to the recess via a line.
  • the carrier with the gas container can in practice comprise a cover which is arranged on the recess in such a way that a cover space is formed between the recess and the cover.
  • the cover can in particular comprise an opening.
  • the cover can simply be an attached edge which does not completely close off the cover space.
  • the cover can also be closed and close off the cover space from the surroundings.
  • the carrier with the gas container can include the line which fluidly connects the cover space with the gas container so that the gas, in particular the inert gas, can be supplied to the cover space, so that the gas ballast is generated in and above the depressions.
  • a valve in particular a regulating valve, can be arranged on the gas container in such a way that an outflow of the gas from the gas container can be controlled, in particular to a predeterminable one
  • the gas container or the carrier with the gas container can also comprise a gas sensor which is arranged on the gas container and / or the line in such a way that a pressure in the gas container and / or a gas flow from the gas container can be displayed , in particular is measurable.
  • the carrier with the gas container can comprise an active cooling and / or a passive cooling, which is arranged in a thermally conductive contact with the recess in such a way that the recess can be cooled to a predeterminable temperature by dissipating heat. With active cooling, the heat is removed from the component to be cooled (the recess) with the help of a fan or a pump.
  • the fan / pump usually deliver a cooling fluid for this purpose.
  • the carrier with the gas container can comprise a carrier wall which is designed as a hollow wall with a wall interior, wherein the heat-conducting element can be arranged in the wall interior of the carrier wall.
  • the carrier wall can also be designed as the hollow wall with the wall interior, the gas container being arranged in the wall interior in a space-saving manner.
  • the device for the automated processing of sensitive substances can alternatively also comprise the carrier with the gas container.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a carrier according to the invention for processing sensitive substances
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a container according to the invention with a plurality of depressions; 3 shows a schematic representation of an inventive
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a carrier according to the invention according to FIG. 1 with two different phase change materials
  • FIG. 5 shows a schematic representation of a carrier according to the invention with a gas container
  • FIG. 6 shows a further schematic representation of a device according to the invention
  • Carrier with gas tank. 1 shows a schematic representation of a carrier 1 according to the invention for processing sensitive substances.
  • the carrier 1 comprises a carrier wall 11 and a heat-conducting element 2, the carrier wall 11 having a surface 12 for receiving the sensitive substances.
  • the carrier 1 is designed as a container 1 with a recess 10 in which a liquid with sensitive substances is arranged.
  • the carrier wall 11 is designed as a fluted wall 11 with a wall interior 110 and the heat-conducting element 2 is arranged in the wall interior 110.
  • the heat-conducting element 2 is in heat-conducting contact with the surface 12 via the flea wall 11.
  • the heat-conducting element 2 here comprises a phase change material PCM with a phase change temperature TPC, to which heat from the surface 12 is dissipated, so that the surface 12 has a predeterminable temperature Temperature can be cooled.
  • the heat-conducting element 2 is thus designed as a heat-dissipating element, but can of course also be designed as a heat-conducting element.
  • the sensitive substances are thus stabilized because the sensitive substances are not heated in such a way that they denature and / or decompose.
  • the phase change material PCM is in a solid state and fills approximately 80% of a volume of the wall interior 110.
  • the phase change material PCM cools the liquid with the sensitive substances to a (largely) constant temperature until a phase transition to a liquid state occurs .
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a container 1 with a plurality of depressions 10 in which the liquid with the sensitive substances is arranged.
  • the heat-dissipating element 2 is in heat-conducting contact with the depressions 10 (that is, with a volume formed by the depression), so that the surface 12 can be cooled in that the heat from the surface 12 is given off to the heat-dissipating element 2.
  • the carrier wall 11 is designed as a fluted wall 11 with a wall interior 110 and the heat-dissipating element 2 is arranged in the wall interior 110.
  • phase change material PCM of the heat-dissipating element 2 is in the solid state and cools the surface at least until the phase transition to the liquid state.
  • the sensitive substances are thus stabilized because the sensitive substances are not heated in such a way that they decompose.
  • phase change material PCM is in the solid state and fills approximately 80% of a volume of the wall interior 110.
  • the phase change material PCM cools the liquid with the sensitive ones
  • the heat-dissipating element 2 with the phase change material PCM and the container with the surface 12 for receiving sensitive substances are thus provided.
  • the sensitive substances were supplied in a liquid to the surface 12, that is, into the depressions 10, and are cooled to a predeterminable temperature by the phase change material PCM.
  • the wall interior 110 comprises a multiplicity of flea spaces 111 in which the phase change material PCM is arranged.
  • the flea spaces 111 can be designed as encapsulated phase change materials, the flea spaces 111 being open / porous particles into which the phase change material PCM has been introduced.
  • the flea spaces 111 can be openly porous metal moldings which are filled with a paraffin as phase change material PCM.
  • a thermal insulation effect is generated by flea spaces 111, which in particular insulates the surface 12 from external temperature influences.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a device 100 for the automated processing of sensitive substances with a lid 3.
  • the device 100 for automated processing comprises the container 1 with a plurality of depressions 10 in which the liquid with the sensitive substances is arranged.
  • the heat-dissipating element 2 is in thermally conductive contact with the recesses 10 (recess surfaces), so that the surface 12 can be cooled by the heat from the surface 12 being given off to the heat-dissipating element 2.
  • the heat-dissipating element 2 is arranged in the wall interior 110 of the hollow wall 11.
  • the phase change material PCM of the heat-dissipating element 2 is in the solid state and fills approximately 75% of the volume of the wall interior 110 (as long as it is in the solid state, a change in volume can take place during the phase transition).
  • the device 100 also comprises a holder 5 for the container 1 and a dispensing device 6 for the automatic supply and removal of a substance, the container 1 being arranged in the holder 5 in such a way that the dispensing device 6 takes the substance of the surface 12, i.e. into the Wells 10 can feed and discharge.
  • the container 1 comprises the lid 3, which is arranged on the surface 12 via the hinge 7 in such a way that a lid space 30 is formed between the surface 12 and the lid 3.
  • the cover can be opened in the direction of arrow A via the hinge 7
  • the container 1 comprises a gas supply 4 which is flow-connected to the cover space 30 in such a way that an inert gas such as argon or nitrogen can be supplied to the cover space 30.
  • a gas supply 4 which is flow-connected to the cover space 30 in such a way that an inert gas such as argon or nitrogen can be supplied to the cover space 30.
  • the gas supply 4 comprises a gas container 43 which is designed as a gas capsule 43 or gas cartridge 43 which is filled with the inert gas, a control valve 41 for regulating the inert gas flow and a line 42 which connects the gas capsule 43 and the control valve 41.
  • a liquid can be prevented such as, for example, water condenses on the surface 12 and thus on the sensitive substances and contaminates them.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a carrier 1 according to the invention according to FIG. 1 with two phase change materials.
  • the carrier 1 comprises the heat-dissipating element 2, which contains a first phase change material PCM1 and a second phase change material PCM2, as well as a first area B1 arranged on the surface 12 and a second area B2 arranged on the first area B1 includes.
  • the first phase change material PCM1 has a lower phase change temperature, in particular a phase change temperature which is 10 ° C. lower than the second phase change material PCM2
  • the first phase change material PCM1 is arranged in the first region B1 and thus closer to the surface 12. Such a cascade arrangement of different
  • Phase change materials with different phase change temperatures can achieve extended cooling of the surface 12, since the outer phase change material PCM2 (located further away from the surface) must first complete the phase transition before the inner phase change material PCM1 (located closer to the surface) complete the phase transition.
  • FIG. 5 shows a schematic representation of a carrier 1 according to the invention with a gas container 43.
  • the carrier 1 with the gas container 43 comprises several depressions 10 for receiving the sensitive substances.
  • the gas container 43 is flow-connected to the depressions 10 in such a way that a gas, in particular an inert gas, can be fed to the depressions 10 in an operating state.
  • the carrier 1 with gas container 43 comprises a carrier base 13, which carrier base 13 is arranged separately from a recess base 14 of the recesses 10, the gas container 43 being arranged between the recess base 14 and the carrier base 13.
  • the gas container 43 is designed as a gas cartridge 43 which, in particular, can be exchanged and / or re-filled.
  • the gas cartridge can be screwed in between the recess base 14 and the carrier base 13.
  • the gas container 43 is flow-connected to the recess 10 via a line 42.
  • the line 42 leads to a valve 41, which is in particular a control valve.
  • An outflow of the gas from the gas container 43 can be controlled by the valve 41, in particular it can be set to a predeterminable outflow velocity. It is advantageous here if a continuous gas flow to the depressions is set when the container is used.
  • valve 41 is arranged at the end of the line 42 and forms the outlet to the depressions.
  • the valve can of course also be arranged at another suitable point on the gas container or the line.
  • the carrier can comprise a multiplicity of lines and / or valves which lead from the gas container to the depressions.
  • the carrier could also comprise a multiplicity of gas containers.
  • the inventive carrier 1 with the gas container 43, on the one hand, during processing or storage of the sensitive Oxidation of the substances can be avoided and, in addition, a liquid such as water can be prevented from condensing in the depressions and thus on the sensitive substances and contaminating them.
  • the device according to the invention can generate a gas ballast by gas (preferably inert gas) from the gas container 43, which is sufficient in order to prevent or largely avoid the penetration of air into the depressions 10 and the sensitive substances.
  • the carrier 1 with the gas container 43 can comprise an active cooling and / or a passive cooling, which is arranged in a thermally conductive contact with the recess in such a way that the recess can be cooled to a predeterminable temperature by dissipating heat.
  • the gas ballast can prevent water (e.g. from air humidity) from freezing on the cooled sensitive substances.
  • FIG. 6 shows a further schematic illustration of a carrier 1 according to the invention with a gas container 43, which essentially corresponds to the structure of FIG. 5.
  • the carrier 1 according to FIG. 6 additionally comprises a cover 3, which is arranged on the recess 10 in such a way that a cover space 30 is formed between the recesses 10 and the cover 3.
  • the lid can close off the lid space 30 or include an opening so that substances can be supplied (pipetted) to the wells.
  • the gas ballast can be increased through the cover space 30.
  • the carrier further comprises a gas sensor which is integrated in the gas container 43 in order to measure a pressure in the gas container 43 and / or a gas flow from the Represent gas container 43, in particular to measure.
  • the gas sensor could also be arranged on the gas supply 42.
  • the cover 3 is fastened to the carrier 1 via a hinge 7.
  • the cover can be opened via the hinge 7.

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Träger (1) zur Aufbewahrung von empfindlichen Substanzen umfassend eine Trägerwand (11) und ein wärmeführendes Element (2), wobei die Trägerwand (11) eine Oberfläche (12) zur Aufnahme der empfindlichen Substanzen umfasst und das wärmeführende Element (2) derart in einem wärmeleitendem Kontakt mit der Oberfläche (12) angeordnet ist, dass die Oberfläche (12) durch Abführung oder Zuführung einer Wärme zu oder von dem wärmeabführenden Element (2) auf eine vorgebbare Temperatur temperierbar ist. Der Träger (1) ist dadurch gekennzeichnet, dass das wärmeführende Element ein Phasenwechselmaterial (PCM) mit einer Phasenwechseltemperatur TPC umfasst. Die Erfindung betrifft ausserdem einen Träger (1) mit einem Gasbehälter (43) zur Aufbewahrung von empfindlichen Substanzen.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Aufbewahrung und Verarbeitung von empfindlichen Substanzen
Die Erfindung betrifft Träger zur Aufbewahrung von empfindlichen Substanzen gemäss dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche. Die Erfindung betrifft weiter eine Vorrichtung zur automatisierten Verarbeitung von empfindlichen Substanzen, sowie ein Verfahren zur Verarbeitung von empfindlichen Substanzen gemäss dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.
Es sind viele Substanzen und Reagenzien bekannt, welche sowohl auf verschiedene Temperatureinflüsse, also auch auf Kontakt mit anderen Stoffen aus der Umgebung empfindlich reagieren, also sich eventuell zersetzen. So können viele Substanzen und Reagenzien durch Umgebungssauerstoff oxidiert werden, oder zersetzten sich bei Kontakt mit Wasser. Solche Stoffe können zum Beispiel in einer Inertgas-Atmosphäre oder mittels einer aktiven Kühlung gelagert werden.
Substanzen wie zum Beispiel Biomoleküle können teilweise über Jahre ohne Aktivitätsverlust bei -70°C oder sogar -20°C gelagert werden können, andere Biomoleküle lassen sich jedoch nur kurze Zeit (Tage oder Stunden) lagern, bevor sie irreversibel aus einer Lösung ausfallen beziehungsweise ihre Aktivität verlieren. Generell wird eine Halbwertszeit eines Biomoleküls in Lösung durch eine niedrige Temperatur verlängert. Wichtig ist es also beim Aufbewahren und Prozessieren von Biomolekülen, wie zum Beispiel Proteinen die Temperatur zu kontrollieren und zu stabilisieren, damit keine Phasentrennung innerhalb der Suspension auftreten kann.
Im Stand der Technik werden bei der Aufbewahrung und den Prozessen, insbesondere bei den vollautomatisierten Prozessen, aktive Kühlungen verwendet oder externe Schutzgaskreisläufe benötigt, welche die Behälter mit den Substanzen auf eine vorgebbare Temperatur kühlen und diese zum Beispiel mittels Inertgas vor Oxidation schützen, sodass die Substanzen ihre Funktion und spezifische Aktivität nicht verlieren.
Die wesentlichen Nachteile des Standes der Technik sind, dass die bekannten Systeme einerseits sehr viel Platz und Energie verbrauchen. Andererseits kann kaum eine Vorrichtung mit den aktiven Kühlsystemen nachgerüstet werden.
Aufgabe der Erfindung ist es daher eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verarbeitung und Aufbewahrung von empfindlichen Substanzen bereitzustellen, welche die aus dem Stand der Technik bekannten nachteiligen Wirkungen vermeiden.
Die Aufgabe wird durch einen Träger zur Aufbewahrung von empfindlichen Substanzen mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche, eine Vorrichtung zur automatisierten Verarbeitung von empfindlichen Substanzen , sowie ein Verfahren zur Verarbeitung von empfindlichen Substanzen mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Die abhängigen Ansprüche beziehen sich auf besonders vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
Erfindungsgemäss wird ein Träger zur Aufbewahrung von empfindlichen Substanzen umfassend eine Trägerwand und ein wärmeführendes Element vorgeschlagen. Die Trägerwand besitzt dabei eine Oberfläche zur Aufnahme der empfindlichen Substanzen, wobei das wärmeführende Element derart in einem wärmeleitenden Kontakt mit der Oberfläche angeordnet ist, dass die Oberfläche durch Abführung oder Zuführung einer Wärme zu oder von dem wärmeführenden Element auf eine vorgebbare Temperatur temperiert werden kann. Der Träger ist dadurch gekennzeichnet, dass das wärmeführende Element ein Phasenwechselmaterial mit einer Phasenwechseltemperatur TPC umfasst.
Phasenwechselmaterialien (auch Latentwärmespeichermaterialien) sind bekannt und werden im Folgenden als Phasenwechselmaterial oder PCM bezeichnet. Prinzipiell kann das wärmeführende Element als wärmeabführendes Element ausgestaltet sein, welches derart in einem wärmeleitenden Kontakt mit der Oberfläche angeordnet ist, dass die Oberfläche durch Abführung einer Wärme zu dem wärmeabführenden Element auf eine vorgebbare Temperatur gekühlt werden kann oder als wärmezuführendes Element ausgestaltet sein, welches derart in einem wärmeleitenden Kontakt mit der Oberfläche angeordnet ist, dass die Oberfläche durch Zuführung einer Wärme von dem wärmezuführenden Element auf eine vorgebbare Temperatur erhitzt werden kann.
Phasenwechselmaterialien im Sinne dieser Erfindung sind Materialien, die während ihres Phasenwechsels abhängig von der jeweiligen Phasenwechseltemperatur TPC (z.B. Schmelzpunkt) und der
Umgebungstemperatur, Wärme oder Kälte abgeben, beziehungsweise aufnehmen können.
Phasenwechselmaterialien können also ihren Aggregatzustand von flüssig zu gasförmig, fest zu flüssig oder ihren Kristallisationszustand von fest zu fest in einem definierten Temperaturbereich, also bei der Phasenwechseltemperatur
TPC, verändern (Phasenwechsel oder auch Phasenübergang). Dieser Vorgang ist reversibel (reproduzierbarer Phasenübergang) und wärmetechnisch nutzbar. Die Phasenwechseltemperatur TPC kann also insbesondere auch einem Temperaturbereich entsprechen. Vorzugsweise wird der Phasenübergang von fest zu flüssig genutzt. Aus technischer Sicht ist dieser Phasenübergang besser beherrschbar als ein Übergang von flüssig zu gasförmig. Ein im Temperaturbereich des Phasenübergangs gespeicherter Energiebetrag ist deutlich grösser als eine Energieaufnahme in einem gleich grossen Temperaturintervall während eines "normalen" Erwärmens (spezifische Wärmekapazität). Die spezifische Wärme, die während des 'normalen' Erwärmens aus einem Material austritt, wird auch sensible Wärme genannt und bringt eine Temperaturerhöhung mit sich. Bei der während des
Phasenüberganges gespeicherten, versteckten (latenten) Übergangswärme des Phasenwechselmaterials geschieht dies nicht.
Dies wird im Folgenden Anhand des Phasenübergangs fest / flüssig genauer erläutert. Wird das Phasenwechselmaterial erwärmt und nähert sich die Temperatur dem Schmelzpunkt, wird eine Umgebungswärme (also auch die Wärme der Oberfläche) dazu genutzt, den Phasenübergang zu vollziehen. Während diesem Phasenübergang von fest zu flüssig kommt es daher zu keiner Temperaturveränderung. Erst wenn das Phasenwechselmaterial vollständig flüssig vorliegt, erwärmt sich das Phasenwechselmaterial und somit die Oberfläche weiter.
Wird das flüssige Phasenwechselmaterial nun wieder abgekühlt, beginnt es zu erstarren. Die Energie beziehungsweise die Umgebungswärme, die zuvor aufgenommen wurde, wird wieder abgegeben. Dies ist damit begründet, dass es sich bei einem flüssigen Zustand um einen höheren Energiezustand handelt. Im flüssigen Zustand ist demnach Energie gespeichert und kann vollständig reversibel durch Erstarren wieder abgegeben werden. Im Rahmen dieser Erfindung sind unter dem Begriff empfindliche Substanzen, Substanzen wie DNS, RNS, Nukleinsäuren, Proteine, Zellen und Zellbestandteile, Monomere oder chemische Substanzen zu verstehen. Chemische Substanzen können insbesondere auch Reagenzien für eine Tandem-Massen-Markierung, im speziellen aminreaktive, cyste in reaktive oder carbonylreaktive Reagenzien für eine Tandem-Massen-Markierung sein. Diese Substanzen sollen durch das Phasenwechselmaterial vorzugsweise derart erwärmt oder gekühlt werden, dass diese sich nicht zersetzten.
Das erfindungsgemässe Phasenwechselmaterial wird vorzugsweise dazu genutzt, um Kälte zu speichern, sodass die Oberfläche zur Aufnahme der empfindlichen Substanzen durch Abführung der Wärme zu dem wärmeabführenden Element auf die vorgebbare Temperatur gekühlt werden kann. Somit kann ein auf der Oberfläche befindliche empfindliche Substanz auf die vorgebbare Temperatur gekühlt werden und dies für eine vorgebbares Zeitintervall. Die Temperatur der empfindlichen Substanzen wird somit stabilisiert, sodass die empfindlichen Substanzen nicht denaturieren und / oder sich zersetzen. Das Phasenwechselmaterial sollte also derart gewählt werden, dass die Phasenwechseltemperatur unterhalb einer kritischen Temperatur der empfindlichen Substanzen liegen, bei welcher diese denaturieren und / oder sich zersetzen. Alternativ kann das erfindungsgemässe Phasenwechselmaterial dazu genutzt werden, um Wärme zu speichern, sodass die Oberfläche zur Aufnahme der empfindlichen Substanzen durch Zuführung der Wärme von dem wärmezuführenden Element auf die vorgebbare Temperatur erwärmt werden kann. Prinzipiell muss keine Temperaturveränderung stattfinden, sondern die Oberfläche kann einfach auf eine im Wesentlichen konstante Temperatur temperiert werden, insbesondere auf eine Temperatur über einer Umgebungstemperatur erhitzt oder unter der Umgebungstemperatur gekühlt werden. Das erfindungsgemässe Phasenwechselmaterial kann ein organisches und / oder anorganisches Phasenwechselmaterial sein. Das erfindungsgemässe Phasenwechselmaterial kann insbesondere ein Clathrat und / oder Salz und / oder ein Salzhydrat und / oder ein Paraffin sein. Im speziellen kann das Phasenwechselmaterial Natriumacetat-Trihydrat oder Paraffin Rubitherm® RT58, RT2HC, RT5HC oder RT-9HC sein.
Ausserdem kann das Phasenwechselmaterial rein und / oder gekapselt und / oder gebunden sein. Die gekapselten und / oder gebundenen Phasenwechselmaterialien sind vorzugsweise als ein PCM-Verbund ausgestaltet, welcher ein Materialverbunden ist, der das Phasenwechselmaterial enthält.
Durch den Verbund aus Phasenwechselmaterial und mindestens einem weiteren Material kann dem Phasenwechselmaterial eine neue oder veränderte Eigenschaft hinzugefügt werden.
Unter einem gekapselten Phasenwechselmaterial kann ein Phasenwechselmaterial verstanden, welches in offene / poröse Partikel eingebracht wurde. Dabei kann der Materialverbund ein PCM-gefüllter Metall- Verbundwerkstoff, insbesondere ein PCM-gefüllter Kupfer-Verbundwerkstoffe sein. Offen poröse Metall-Formkörper können dabei mit ausgewählten Phasenwechselmaterial befüllt werden. Durch eine Porosität des Metall- Formkörpers wird dabei eine Isolationswirkung erzeugt, sodass die Oberfläche gegenüber einer Umgebung thermisch isoliert wird, sodass die Oberfläche zur Aufnahme der empfindlichen Substanzen effektiver auf die vorgebbare Temperatur gekühlt werden kann.
Unter einem gebundenen Phasenwechselmaterialien kann ein Phasenwechselmaterial verstanden werden, welches eine anorganische Trägerstruktur umfasst. Das Phasenwechselmaterial befindet sich in der Trägerstruktur und eine Volumenänderung des Phasenwechselmaterials während des Phasenübergangs bleibt innerhalb der Trägerstruktur verborgen. Die Partikel und die Trägerstruktur können als eine Art Schwamm für das Phasenwechselmaterial dienen. Im festen als auch im flüssigen Zustand ist das Phasenwechselmaterial somit fest gebunden. Hierdurch wird die Verwendung des fest / flüssig Phasenwechselmaterialien erleichtert, da das Phasenwechselmaterial im Partikel / Trägerkörper gebunden ist und somit auch im flüssigen Zustand „trocken“ und einfach verwendet werden kann. Die Form und stoffliche Integrität des PCM-Verbundes bleiben also auch im geschmolzenen / flüssigen Zustand des Phasenwechselmaterials erhalten.
In der Praxis kann die Trägerwand als eine Hohlwand mit einem Wandinnenraum ausgestaltet sein. Das wärmeführende Element mit dem Phasenwechselmaterial ist dann vorzugsweise im Wandinnenraum der Trägerwand angeordnet. Die Oberfläche zur Aufnahme der empfindlichen Substanzen steht dabei über die Trägerwand mit dem wärmeabführenden Element in dem wärmeleitenden Kontakt, sodass das Phasenwechselmaterial die Wärme von der Oberfläche aufnehmen kann und die Oberfläche somit auf die vorgebbare Temperatur kühlen kann, oder steht dabei über die Trägerwand mit dem wärmezuführenden Element in dem wärmeleitenden Kontakt, sodass das Phasenwechselmaterial die Wärme an die Oberfläche abgeben kann und die Oberfläche somit auf die vorgebbare Temperatur erwärmen kann. Ausserdem kann die Trägerwand das wärmeführende Element (und somit auch das Phasenwechselmaterial) umfassen oder aus dem Phasenwechselmaterial bestehen. So können das wärmeführende Element und somit auch das Phasenwechselmaterial in direktem Kontakt mit den empfindlichen Substanzen stehen. In Ausgestaltung der Erfindung kann das wärmeabführende Element ein erstes Phasenwechselmaterialien und ein zweites Phasenwechselmaterial, sowie einen ersten Bereich an der Oberfläche angeordneten Bereich und einen zweiten am ersten Bereich angeordneten Bereich umfassen. Hierbei ist das erste Phasenwechselmaterial, welches eine geringere Phasenwechseltemperatur aufweist als das zweite Phasenwechselmaterial, im ersten Bereich und somit näher an der Oberfläche angeordnet. Über eine derartige kaskadenartige Anordnung von verschiedenen Phasenwechselmaterialien mit verschiedenen Phasenwechseltemperaturen kann eine verlängerte Kühlung der Oberfläche erzeugt werden, da zuerst das äussere (weiter weg von der Oberfläche angeordnete) Phasenwechselmaterial den Phasenübergang vollziehen muss, bevor das innere (näher an der Oberfläche angeordnete) Phasenwechselmaterial den Phasenübergang vollziehen kann. Im einfachsten Fall ist der T räger als eine Platte ausgestaltet, auf dessen Oberfläche die empfindlichen Substanzen aufgebracht werden können. Vorzugsweise ist der Träger jedoch als ein Behälter mit einer Vertiefung zur Aufnahme der empfindlichen Substanzen ausgestaltet, dessen Vertiefungsoberfläche der zu kühlenden Oberfläche entspricht. Die Oberfläche ist dabei in Form der Vertiefung als ein Volumen zur Aufnahme der empfindlichen Substanzen ausgestaltet. Selbstverständlich kann der Behälter auch eine Vielzahl von Vertiefungen aufweisen. In einer besonders bevorzugten Ausführung kann der Behälter eine Multiwellplatte, insbesondere eine Mikrotitrierplatte, mit mehreren Vertiefungen sein. Ausserdem können auch Röhrchen mit den empfindlichen Substanzen in die Vertiefungen eingesteckt werden.
Der Wandinnenraum kann eine Vielzahl von Flohlräumen umfassen, in welchen das Phasenwechselmaterial angeordnet ist. Des Weiteren kann das Phasenwechselmaterial im festen und / oder flüssigen Zustand weniger als 80% eines Volumens des Wandinnenraumes, insbesondere 25 bis 75% im speziellen 50 bis 75% füllen, sodass die Volumenänderung des Phasenwechselmaterials bei dem Phasenübergang in dem Volumen des Wandinnenraums stattfinden kann. Dies ist jedoch nicht unbedingt notwendig, der Wandinnenraum kann also auch vollständig befüllt sein, da die meisten Phasenwechselmaterialien den Vorteil gegenüber Wasser aufweisen, sich beim Kristallisieren nicht auszudehnen.
In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel kann der Träger einen Deckel umfassen, welcher derart an der Oberfläche angeordnet ist, dass zwischen der Oberfläche und dem Deckel ein Deckelraum gebildet wird. Der Deckel kann dabei einfach ein aufgesetzter Rand sein, weicher den Deckelraum nicht vollständig abschliesst. Alternativ kann der Deckel auch geschlossen sein und den Deckelraum gegenüber dem Umgebung abschliessen. Zusätzlich kann der Träger dabei eine Gaszuführung umfassen, welche derart mit dem Deckelraum strömungsverbunden ist, dass dem Deckelraum ein Gas, insbesondere ein Inertgas zugeführt werden kann. So kann einerseits während der Verarbeitung der empfindlichen Substanzen eine Oxidation vermieden werden, wenn ein Inertgas wie Argon oder Stickstoff verwendet wird und anderseits kann bei der Verwendung eines trockenen Gases verhindert werden, dass eine Flüssigkeit wie zum Beispiel Wasser an der Oberfläche und somit an den empfindlichen Substanzen auf kondensiert und diese verunreinigt. Der Deckel kann den Deckelraum abdichten oder der Deckel kann eine Öffnung besitzen, sodass die Oberfläche und insbesondere die Vertiefungen weiter zugänglich bleiben, aber trotzdem noch durch das Gas, insbesondere durch das Inertgas von der Umgebungsluft abgeschlossen ist.
Die Gaszuführung kann zur Zuführung des Gases mit einem Gasbehälter strömungsverbunden sein, insbesondere mit einer austauschbaren und / oder wiederbefüllbaren Gasbehälter strömungsverbunden sein. Der Gasbehälter kann als eine Gaspatrone ausgestaltet sein und entweder wieder befüllt werden oder als Verbrauchsmaterial verwendet werden.
Ausserdem kann ein Ventil derart an der Gaspatrone / dem Gasbehälter angeordnet sein, dass ein Ausströmen des Gases aus der Gaspatrone / dem Gasbehälter kontrollierbar, insbesondere auf eine vorgebbare Ausströmungsgeschwindigkeit einstellbar ist. So kann bei Verwendung des Trägers gewährleistet werden, dass die empfindlichen Substanzen mit einer ausreichenden Menge an Gas beaufschlagt werden. In der Praxis kann ein Gassensor derart an dem Gasbehälter und / oder der Gaszuführung angeordnet sein, dass ein Druck in dem Gasbehälter und / oder ein Gasfluss aus dem
Gasbehälter darstellbar (sichtbar gemacht werden kann), insbesondere messbar ist. Auch diese Massnahme dient dazu festzustellen, ob die empfindlichen Substanzen mit einer ausreichenden Menge an Gas beaufschlagt werden, beziehungsweise ob der Gasbehälter mit ausreichend Gas gefüllt ist. Des Weiteren kann ein Temperatursensor derart an dem Träger angeordnet sein, dass eine Temperatur des Phasenwechselmaterials bestimmbar ist. Dabei kann der gemessen Druck und auch die Temperatur des Phasenwechselmaterials über eine Anzeige ausgegeben werden.
Erfindungsgemäss wird weiter eine Vorrichtung zur automatisierten Verarbeitung von empfindlichen Substanzen mit einem erfindungsgemässen Träger, sowie einer Halterung für den Träger und einer Dispensiervorrichtung zum automatischen zu- und abführen eines Stoffes (zum Beispiel einer Flüssigkeit oder ein Reagenz) vorgeschlagen. Der Träger ist derart in der Halterung angeordnet, dass die Dispensiervorrichtung den Stoff der Oberfläche des Trägers zu- und abführen kann, beziehungsweise den Vertiefungen des Behälters. Zum Kühlen des Phasenwechselmaterials kann der Behälter aus der Vorrichtung entfernt werden und in die Kühlvorrichtung eingebracht werden. Umfasst der Behälter den Deckel, kann dieser auch eine Öffnung besitzen, durch welche die Dispensiervorrichtung die Stoffe zu- und abführen kann. Erfindungsgemäss wird weiter ein Verfahren zur Verarbeitung von empfindlichen Substanzen vorgeschlagen, welches die folgenden Schritte umfasst. Bereitstellen des wärmeführenden Elementes, welches das Phasenwechselmaterial mit der Phasenwechseltemperatur TPC umfasst. Bereitstellen des Trägers mit der Oberfläche zur Aufnahme der empfindlichen Substanzen. Zuführen der empfindlichen Substanzen zu der Oberfläche des Trägers. Temperieren der empfindlichen Substanzen auf die vorgebbare Temperatur mittels des wärmeführenden Elements. Der erfindungsgemässe Träger ist somit sowohl zur Aufbewahrung, als auch zur Verarbeitung der empfindlichen Substanzen geeignet. Wie vorangehend bereits beschrieben kann das wärmeführende Element zur Kühlen als wärmeabführendes und zum Erwärmen als wärmezuführendes Element ausgestaltet sein.
Ist der Träger als Behälter mit mehreren Vertiefungen ausgestaltet, können die empfindlichen Substanzen dem Behälter auch zugeführt werden, indem Röhrchen mit den empfindlichen Substanzen in die Vertiefungen eingesteckt werden.
Das erfindungsgemässe Phasenwechselmaterial wird unter Betrachtung der aufzu bewahren den empfindlichen Substanzen und deren Stabilitätsbereich gewählt. Das Phasenwechselmaterial wird dabei vorzugsweise derart gewählt, dass die Phasenwechseltemperatur (oder der Temperaturbereich), die empfindlichen Substanzen bei einer Temperatur hält, bei welcher diese nicht denaturieren und / oder sich zersetzen.
Die Phasenwechseltemperatur kann dabei vorzugsweise in einem Bereich von -100°C bis 30°C liegen, insbesondere -50°C bis 10°C, im speziellen -30°C bis 5°C. Es können also zum Beispiel vorangehend genannte
Phasenwechselmaterialien verwendet werden, welche eine Phasenwechseltemperatur von -10°C bis -9°C oder 2°C bis 3°C aufweisen. Die Phasenwechseltemperatur kann auch der kritischen Temperatur der empfindlichen Substanzen entsprechen oder mindestens 1°C bis 30°C, insbesondere 5°C bis 20°C unter der kritischen Temperatur der empfindlichen Substanzen liegen. In der Praxis liegt die Phasenwechseltemperatur vorzugsweise in einem Bereich von -25°C bis 25°C, insbesondere um oder bei 0°C. In diesem Bereich von -25°C bis 25°C, insbesondere um 0°C, kommen verschiedene Phasenwechselmaterialien wie Paraffine, Clathrate, Salzhydrate und wässrige Salzlösungen in Frage.
Vor der Verwendung kann das Phasenwechselmaterial gekühlt werden, indem der Träger mit dem wärmeabführenden Element in eine Kühlvorrichtung wie ein Kühlschrank oder eine Kühltruhe eingebracht wird, welche Kühlvorrichtung eine Kühltemperatur aufweist, die geringer ist als die Phasenwechseltemperatur des Phasenwechselmaterials, insbesondere 1°C bis 10°C geringer, im speziellen ungefähr 5°C geringer. Ist das Phasenwechselmaterial ein fest / flüssig Phasenwechselmaterial, wird es durch die Kühlung in den festen Zustand überführt (wird aufgeladen) und kann anschliessend bei dem erfindungsgemässen Verfahren verwendet werden. Erwärmt werden kann das Phasenwechselmaterial zum Beispiel in einem Wasserbad.
Bei dem erfindungsgemässen Verfahren können die empfindlichen Substanzen in einer Flüssigkeit verarbeitet werden. Eine Flüssigkeit kann im Rahmen der Erfindung eine Lösung sein, insbesondere ein Reaktionsgemisch aus empfindlichen Substanzen und / oder Reagenzien und / oder Verunreinigungen und / oder Lösungsmitteln sein. Als Stoffe gelten hierbei Reagenzien und / oder Verunreinigungen und / oder Lösungsmitteln und / oder Flüssigkeiten. Erfindungsgemäss wird weiter ein T räger zur Aufbewahrung von empfindlichen
Substanzen umfassend eine Vertiefung zur Aufnahme der empfindlichen Substanzen vorgeschlagen, wobei der Träger einen Gasbehälter umfasst, weicher derart mit der Vertiefung strömungsverbundenen ist, dass der Vertiefung ein Gas, insbesondere ein Inertgas zuführbar ist. Der Träger wird im Folgenden als Träger mit dem Gasbehälter bezeichnet, um ihn von den Träger mit dem wärmeführenden Element zu unterscheiden, obwohl der Träger mit dem Gasbehälter in Ausgestaltung der Erfindung prinzipiell die zusätzlichen Merkmale des Trägers mit dem wärmeführenden Element umfassen kann. Der Träger mit dem Gasbehälter kann prinzipiell als Behälter angesehen werden, welcher den Gasbehälter umfasst und in dessen Vertiefung die empfindlichen Substanzen aufgenommen werden. Die Vertiefung bildet prinzipiell ein Volumen zur Aufnahme der empfindlichen Substanzen. Selbstverständlich kann der Träger mit dem Gasbehälter auch eine Vielzahl von Vertiefungen aufweisen. In einer besonders bevorzugten Ausführung kann der Träger mit dem Gasbehälter eine Multiwellplatte, insbesondere eine Mikrotitrierplatte, mit mehreren Vertiefungen sein. Ausserdem können auch Röhrchen mit den empfindlichen Substanzen in die Vertiefungen eingesteckt werden. Der T räger mit dem Gasbehälter benötigt keine externe Gaszufuhr, sondern umfasst eine autarke Gasversorgung durch den Gasbehälter, welcher mit dem Gas befällt ist, sodass der Träger in allen möglichen Vorrichtungen und Prozessen flexibel verwendet werden kann, wobei immer ein Schutz der empfindlichen Substanzen durch das Gas / Inertgas aus dem Gasbehälter gewährleistet ist.
In dem Volumen der Vertiefung (beziehungsweise einem Volumen des Röhrchens) und zumindest auch teilweise über der Vertiefung, kann durch die erfindungsgemässe Vorrichtung ein Gasballast durch Gas, insbesondere Inertgas wie zum Beispiel Stickstoff, Argon oder Kohlenstoffdioxid, aus dem Gasbehälter erzeugt werden, welcher ausreicht, um ein Eindringen von Luft in die Vertiefungen und zu den empfindlichen Substanzen zu verhindern beziehungsweise weitgehend zu vermeiden.
Der Träger mit dem Gasbehälter kann einen Trägerboden umfassen, welcher Trägerboden separat von einem Vertiefungsboden der Vertiefungen angeordnet ist, wobei der Gasbehälter zwischen dem Vertiefungsboden und dem
Trägerboden angeordnet ist. Hierfür kann der Träger extra einen inneren Hohlraum für den Gasbehälter umfassen. Selbstverständlich muss der Gasbehälter nicht zwischen Trägerboden und Vertiefungsboden (also in einem Inneren des Behälters) angeordnet sein, sondern kann auch aussen an dem Behälter angeordnet sein.
Der Gasbehälter kann insbesondere eine Gaspatrone sein, welche im speziellen eine austauschbare und / oder wiederbefüllbare Gaspatrone ist, welche besonders bevorzugt in den Träger mit dem Gasbehälter eingeschraubt ist. Der Gasbehälter kann in der Praxis über eine Leitung mit der Vertiefung strömungsverbunden sein.
Der Träger mit dem Gasbehälter kann in der Praxis einen Deckel umfassen, welcher derart an der Vertiefung angeordnet ist, dass zwischen der Vertiefung und dem Deckel ein Deckelraum gebildet wird. Der Deckel kann insbesondere eine Öffnung umfassen. Der Deckel kann dabei einfach ein aufgesetzter Rand sein, welcher den Deckelraum nicht vollständig abschliesst. Alternativ kann der Deckel auch geschlossen sein und den Deckelraum gegenüber dem Umgebung abschliessen. Zusätzlich kann der Träger mit dem Gasbehälter dabei die Leitung umfassen, welche den Deckelraum mit dem Gasbehälter strömungsverbindet, sodass dem Deckelraum das Gas, insbesondere das Inertgas zugeführt werden kann, sodass in und über den Vertiefungen der Gasballast erzeugt wird.
In der Praxis kann ein Ventil, insbesondere ein Regelventil, derart an dem Gasbehälter angeordnet sein, dass ein Ausströmen des Gases aus der Gasbehälter kontrollierbar, insbesondere auf eine vorgebbare
Ausströmungsgeschwindigkeit einstellbar ist. Um einen kontinuierlichen Gasstrom zu ermöglichen, kann der Gasbehälter oder der T räger mit dem Gasbehälter ausserdem einen Gassensor umfassen, welcher derart an dem Gasbehälter und / oder der Leitung angeordnet ist, dass ein Druck in dem Gasbehälter und / oder ein Gasfluss aus dem Gasbehälter darstellbar, insbesondere messbar ist. Der Träger mit dem Gasbehälter kann eine aktive Kühlung und / oder eine passive Kühlung umfassen, welche derart in einem wärmeleitendem Kontakt mit der Vertiefung angeordnet ist, dass die Vertiefung durch Abführung einerWärme auf eine vorgebbare Temperatur kühlbar ist. Bei der aktiven Kühlung wird die Wärme von der zu kühlenden Komponente (der Vertiefung) mit Hilfe eines Lüfters oder einer Pumpe abtransportiert. Der Lüfter / die Pumpe fördern hierfür in der Regel ein Kühlfluid.
Als passive Kühlung kann das vorangehend beschriebene wärmeabführende Element verwendet werden, welches mit der Vertiefung in einem wärmeleitenden Kontakt angeordnet wird. Insbesondere kann der Träger mit dem Gasbehälter eine umfassen Trägerwand, welche als eine Hohlwand mit einem Wandinnenraum ausgestaltet ist, wobei das wärmeführende Element in dem Wandinnenraum der Trägerwand angeordnet sein kann. Alternativ oder zusätzlich kann die Trägerwand auch als die Hohlwand mit dem Wandinnenraum ausgestaltet sein, wobei der Gasbehälter platzsparend im Wandinnenraum angeordnet ist.
Erfindungsgemäss kann Vorrichtung zur automatisierten Verarbeitung von empfindlichen Substanzen alternativ auch den Träger mit dem Gasbehälter umfassen. Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemässen Trägers zur Verarbeitung von empfindlichen Substanzen;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemässen Behälters mit mehreren Vertiefungen; Fig. 3 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemässen
Vorrichtung zur automatisierten Verarbeitung von empfindlichen Substanzen mit einem Deckel;
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemässen Trägers gemäss Fig. 1 mit zwei verschiedenen Phasenwechselmaterialien;
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemässen Trägers mit Gasbehälter;
Fig. 6 eine weitere schematische Darstellung eines erfindungsgemässen
Trägers mit Gasbehälter. Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemässen Trägers 1 zur Verarbeitung von empfindlichen Substanzen.
Der Träger 1 umfasst eine Trägerwand 11 und ein wärmeführendes Element 2, wobei die Trägerwand 11 eine Oberfläche 12 zur Aufnahme der empfindlichen Substanzen besitzt. Hierbei ist der Träger 1 als ein Behälter 1 mit einer Vertiefung 10 ausgestaltet, in welcher eine Flüssigkeit mit empfindlichen Substanzen angeordnet ist.
Die Trägerwand 11 ist als eine Flohlwand 11 mit einem Wandinnenraum 110 ausgestaltet und das wärmeführende Element 2 ist in dem Wandinnenraum 110 angeordnet. Hierbei steht das wärmeführende Element 2 über die Flohlwand 11 in einem wärmeleitenden Kontakt mit der Oberfläche 12.
Das wärmeführende Element 2 umfasst dabei ein Phasenwechselmaterial PCM mit einer Phasenwechseltemperatur TPC, ZU welchem eine Wärme der Oberfläche 12 abgeführt wird, sodass die Oberfläche 12 auf eine vorgebbare Temperatur gekühlt werden kann. Das wärmeführende Element 2 ist also als wärmeabführendes Element ausgestaltet, kann aber selbstverständlich auch als wärmezuführendes Element ausgestaltet sein.
Die empfindlichen Substanzen werden somit stabilisiert, da die empfindlichen Substanzen nicht derart erhitzt werden, dass sie denaturieren und / oder sich zersetzen.
Das Phasenwechselmaterial PCM befindet sich in einem festen Zustand und füllt ungefähr 80% eines Volumens des Wandinnenraumes 110. Das Phasenwechselmaterial PCM kühlt also temperiert die Flüssigkeit mit den empfindlichen Substanzen so lange auf eine (weitgehend) konstante Temperatur, bis ein Phasenübergang zu einem flüssigen Zustand erfolgt.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Behälters 1 mit mehreren Vertiefungen 10, in welchen die Flüssigkeit mit den empfindlichen Substanzen angeordnet ist. Das wärmeabführende Element 2 steht in wärmeleitenden Kontakt mit den Vertiefungen 10 (also mit einem durch die Vertiefung gebildeten Volumen), sodass die Oberfläche 12 gekühlt werden kann, indem die Wärme der Oberfläche 12 an das wärmeabführende Element 2 abgegeben wird.
Die T rägerwand 11 ist als eine Flohlwand 11 mit einem Wandinnenraum 110 ausgestaltet und das wärmeabführende Element 2 ist in dem Wandinnenraum 110 angeordnet.
Das Phasenwechselmaterial PCM des wärmeabführenden Elements 2 befindet sich im festen Zustand und kühlt die Oberfläche mindestens bis zum Phasenübergang in den flüssigen Zustand. Die empfindlichen Substanzen werden somit stabilisiert, da die empfindlichen Substanzen nicht derart erhitzt werden, dass sie sich zersetzen.
Das Phasenwechselmaterial PCM befindet sich in dem festen Zustand und füllt ungefähr 80% eines Volumens des Wandinnenraumes 110. Das Phasenwechselmaterial PCM kühlt die Flüssigkeit mit den empfindlichen
Substanzen so lange, bis der Phasenübergang zu dem flüssigen Zustand erfolgt.
Gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren wird somit das wärmeabführende Element 2, mit dem Phasenwechselmaterial PCM und der Behälter mit den Oberfläche 12 zur Aufnahme von empfindlichen Substanzen bereitgestellt. Die empfindlichen Substanzen wurden in einer Flüssigkeit zur Oberfläche 12 also in die Vertiefungen 10 zugeführt und werden durch das Phasenwechselmaterial PCM auf eine vorgebbare Temperatur gekühlt.
Hierfür umfasst der Wandinnenraum 110 eine Vielzahl von Flohlräumen 111 , in welchen das Phasenwechselmaterial PCM angeordnet ist. Die Flohlräume 111 können als gekapselten Phasenwechselmaterialien ausgestaltet sein, wobei die Flohlräume 111 offene / poröse Partikel sind, in welche das Phasenwechselmaterial PCM eingebracht wurde. Die Flohlräume 111 können dabei offen poröse Metall-Formkörper sein die mit einem Paraffin als Phasenwechselmaterial PCM befüllt sind. Durch Flohlräume 111 wird dabei eine thermische Isolationswirkung erzeugt, welche insbesondere die Oberfläche 12 vor externen Temperatureinflüssen isoliert.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 100 zur automatisierten Verarbeitung von empfindlichen Substanzen mit einem Deckel 3.
Die Vorrichtung 100 zur automatisierten Verarbeitung umfasst den Behälter 1 mit mehreren Vertiefungen 10, in welchen die Flüssigkeit mit den empfindlichen Substanzen angeordnet ist. Das wärmeabführende Element 2 steht in wärmeleitenden Kontakt mit den Vertiefungen 10 (Vertiefungsoberflächen), sodass die Oberfläche 12 gekühlt werden kann, indem die Wärme der Oberfläche 12 an das wärmeabführende Element 2 abgegeben wird. Das wärmeabführende Element 2 ist in dem Wandinnenraum 110 der Hohlwand 11 angeordnet. Das Phasenwechselmaterial PCM des wärmeabführenden Elements 2 befindet sich im festen Zustand und füllt ungefähr 75% des Volumens des Wandinnenraums 110 (solange es sich im festen Zustand befindet, bei dem Phasenübergang kann eine Volumenänderung stattfinden). Die Vorrichtung 100 umfasst ausserdem eine Halterung 5 für den Behälter 1 und eine Dispensiervorrichtung 6 zum automatischen zu- und abführen eines Stoffes, wobei der Behälter 1 derart in der Halterung 5 angeordnet ist, dass die Dispensiervorrichtung 6 den Stoff der Oberfläche 12, also in die Vertiefungen 10 zu- und abführen kann. Der Behälter 1 umfasst dabei den Deckel 3, welcher derart über das Scharnier 7 an der Oberfläche 12 angeordnet ist, dass zwischen der Oberfläche 12 und dem Deckel 3 ein Deckelraum 30 gebildet wird. Der Deckel kann dabei über das Scharnier 7 in Richtung eines Pfeiles A geöffnet werden
Ausserdem umfasst der Behälter 1 eine Gaszuführung 4, welche derart mit dem Deckelraum 30 strömungsverbunden ist, dass dem Deckelraum 30 ein Inertgas, wie Argon oder Stickstoff zugeführt werden kann.
Hierfür umfasst die Gaszuführung 4 einen Gasbehälter 43 welcher als Gaskapsel 43 oder Gaspatrone 43 ausgestaltet ist, welche mit dem Inertgas gefüllt ist, eine Regelventil 41 zum Regeln des Inertgasflusses und eine Leitung 42, welche die Gaskapsel 43 und das Regelventil 41 verbindet. So kann einerseits während der Verarbeitung oder Aufbewahrung der empfindlichen Substanzen eine Oxidation vermieden werden und ausserdem kann verhindert werden, dass eine Flüssigkeit wie zum Beispiel Wasser an der Oberfläche 12 und somit an den empfindlichen Substanzen auf kondensiert und diese verunreinigt.
Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemässen Trägers 1 gemäss Fig. 1 mit zwei Phasenwechselmaterialien.
Im Unterschied zu Fig. 1 umfasst der Träger 1 gemäss Fig. 4 das wärmeabführende Element 2, welches ein erstes Phasenwechselmaterial PCM1 und ein zweites Phasenwechselmaterial PCM2, sowie eine ersten an der Oberfläche 12 angeordneten Bereich B1 und einen zweiten am ersten Bereich B1 angeordneten Bereich B2 umfasst. Hierbei besitzt das erste Phasenwechselmaterial PCM1 eine geringere Phasenwechseltemperatur, insbesondere eine um 10°C geringere Phasenwechseltemperatur als das zweite Phasenwechselmaterial PCM2
Das erste Phasenwechselmaterial PCM1 im ersten Bereich B1 und somit näher an der Oberfläche 12 angeordnet. Über eine derartige kaskadenartige Anordnung von verschiedenen
Phasenwechselmaterialien mit verschiedenen Phasenwechseltemperaturen kann eine verlängerte Kühlung der Oberfläche 12 erreicht werden, da zuerst das äussere (weiter weg von der Oberfläche angeordnete) Phasenwechselmaterial PCM2 den Phasenübergang vollziehen muss, bevor das innere (näher an der Oberfläche angeordnete) Phasenwechselmaterial PCM1 den Phasenübergang vollzieht.
Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemässen Trägers 1 mit Gasbehälter 43. Der Träger 1 mit dem Gasbehälter 43 umfasst mehrere Vertiefungen 10 zur Aufnahme der empfindlichen Substanzen. Der Gasbehälter 43 ist derart mit den Vertiefungen 10 strömungsverbundenen, dass den Vertiefungen 10 in einem Betriebszustand ein Gas, insbesondere ein Inertgas zuführbar ist.
Dabei umfasst der Träger 1 mit Gasbehälter 43 einen Trägerboden 13, welcher Trägerboden 13 separat von einem Vertiefungsboden 14 der Vertiefungen 10 angeordnet ist, wobei der Gasbehälter 43 zwischen dem Vertiefungsboden 14 und dem Trägerboden 13 angeordnet ist.
Der Gasbehälter 43 ist als eine Gaspatrone 43 ausgestaltet, welche insbesondere austauschbar und / oder wied erbefüll bar ist. Die Gaspatrone kann zwischen Vertiefungsboden 14 und Trägerboden 13 eingeschraubt sein. Dabei ist der Gasbehälter 43 über eine Leitung 42 mit den Vertiefung 10 strömungsverbunden. Die Leitung 42 führt dabei zu einem Ventil 41 , welches insbesondere ein Regelventil ist. Durch das Ventil 41 kann ein Ausströmen des Gases aus der Gasbehälter 43 kontrolliert werden, insbesondere auf eine vorgebbare Ausströmungsgeschwindigkeit einstellt werden. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn bei der Verwendung des Behälters ein kontinuierlicher Gasstrom zu den Vertiefungen eingestellt wird.
In Fig. 5 ist das Ventil 41 am Ende der Leitung 42 angeordnet und bildet den Auslass zu den Vertiefungen. Das Ventil könnt selbstverständlich auch an einer anderen geeigneten Stelle am Gasbehälter oder der Leitung angeordnet sein.
Prinzipiell kann der Träger eine Vielzahl von Leitungen und oder Ventilen umfassen, welche von dem Gasbehälter zu den Vertiefungen führen. Ausserdem könnte der Träger auch eine Vielzahl von Gasbehältern umfassen.
Durch den erfindungsgemässen Träger 1 mit dem Gasbehälter 43 kann einerseits während der Verarbeitung oder Aufbewahrung der empfindlichen Substanzen eine Oxidation vermieden werden und ausserdem kann verhindert werden, dass eine Flüssigkeit wie zum Beispiel Wasser in den Vertiefungen und somit an den empfindlichen Substanzen auf kondensiert und diese verunreinigt. In dem Volumen der Vertiefung 10 (beziehungsweise einem Volumen eines Röhrchens welches in die Vertiefungen eingesteckt werden kann) und zumindest auch teilweise über der Vertiefung, kann durch die erfindungsgemässe Vorrichtung ein Gasballast durch Gas (vorzugsweise Inertgas) aus dem Gasbehälter 43 erzeugt werden, welcher ausreicht, um ein Eindringen von Luft in die Vertiefungen 10 und zu den empfindlichen Substanzen zu verhindern beziehungsweise weitgehend zu vermeiden.
Der Träger 1 mit dem Gasbehälter 43 kann eine aktive Kühlung und / oder eine passive Kühlung umfassen, welche derart in einem wärmeleitendem Kontakt mit der Vertiefung angeordnet ist, dass die Vertiefung durch Abführung einerWärme auf eine vorgebbare Temperatur kühlbar ist. Durch den Gasballast kann ein Auffrieren von Wasser (z.B. aus der Luftfeuchtigkeit) an den gekühlten empfindlichen Substanzen vermieden werden.
Fig. 6 zeigt weitere schematische Darstellung eines erfindungsgemässen Trägers 1 mit Gasbehälter 43, welche im Wesentlichen dem Aufbau von Fig. 5 entspricht.
Der Träger 1 gemäss Fig. 6 umfasst zusätzlich einen Deckel 3, welcher derart an der Vertiefungen 10 angeordnet ist, dass zwischen den Vertiefungen 10 und dem Deckel 3 ein Deckelraum 30 gebildet wird. Der Deckel kann den Deckelraum 30 dabei abschliessen oder eine Öffnung umfassen, sodass Stoffe zu den Vertiefungen zugeführt (pipettiert) werden können. Durch den Deckelraum 30 kann der Gasballast vergrössert werden.
Der T räger umfasst weiter einen Gassensor, welcher im Gasbehälter 43 integriert ist, um einen Druck in dem Gasbehälter 43 und / oder eine Gasfluss aus dem Gasbehälter 43 darstellzustellen, insbesondere zu messen. Alternativ könnte und der Gassensor auch an der Gaszuführung 42 angeordnet sein.
Der Deckel 3, ist über ein Scharnier 7 am Träger 1 befestigt. Der Deckel kann dabei über das Scharnier 7 geöffnet werden.

Claims

Patentansprüche
1. Träger zur Aufbewahrung von empfindlichen Substanzen umfassend eine Trägerwand (11) und ein wärmeführendes Element (2), wobei die Trägerwand (11) eine Oberfläche (12) zur Aufnahme der empfindlichen
Substanzen umfasst und das wärmeführende Element (2) derart in einem wärmeleitendem Kontakt mit der Oberfläche (12) angeordnet ist, dass die Oberfläche (12) durch Abführung oder Zuführung einer Wärme zu oder von dem wärmeabführenden Element (2) auf eine vorgebbare Temperatur temperierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das wärmeführende Element ein Phasenwechselmaterial (PCM) mit einer Phasenwechseltemperatur TPC umfasst.
2. T räger nach Anspruch 1 , wobei die T rägerwand (11) das wärmeführende Element (2) umfasst.
3. T räger nach Anspruch 1 , wobei die T rägerwand (11 ) als eine Hohlwand (11) mit einem Wandinnenraum (110) ausgestaltet ist und das wärmeführende Element (2) in dem Wandinnenraum (110) der T rägerwand (11) angeordnet ist.
4. Träger nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das wärmeführende Element (2) eine erstes Phasenwechselmaterialien (PCM1) und ein zweites Phasenwechselmaterial (PCM2), sowie einen ersten an der Oberfläche (12) angeordneten Bereich (B1) und einen zweiten am ersten Bereich (B1) angeordneten Bereich (B2) umfasst, wobei das erste Phasenwechselmaterial (PCM1) eine geringere Phasenwechseltemperatur aufweist als das zweite Phasenwechselmaterial (PCM2), und das erste Phasenwechselmaterial (PCM1 ) im ersten Bereich (B1 ) und somit näher an der Oberfläche (12) angeordnet ist.
5. T räger nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der T räger (1 ) als ein Behälter (1 ) mit einer Vertiefung (10) zur Aufnahme der empfindlichen Substanzen ausgestaltet ist, und die Oberfläche (12) derart die Vertiefung (10) umfasst, dass die Vertiefung ein Volumen zur Aufnahme der empfindlichen Substanzen umfasst.
6. Träger nach Anspruch 5, umfassend eine Vielzahl von Vertiefungen (10).
7. T räger nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei der Wandinnenraum (110) eine Vielzahl von Hohlräumen (111) umfasst, in welchen das Phasenwechselmaterial (PCM) angeordnet ist.
8. Träger nach einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei das
Phasenwechselmaterial (PCM) weniger als 80% eines Volumens des Wandinnenraumes (110), insbesondere 25 bis 75%, im speziellen 50 bis 75% befüllt.
9. Träger nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein
Temperatursensor derart an dem Träger (1) angeordnet ist, dass eine Temperatur des Phasenwechselmaterials (PCM) bestimmbar ist.
10. Träger nach einem der vorangehenden Ansprüche umfassend einen Deckel (3), welcher derart an der Oberfläche (12) angeordnet ist, dass zwischen der Oberfläche (12) und dem Deckel (3) ein Deckelraum (30) gebildet wird und der Deckel insbesondere eine Öffnung umfasst.
11. T räger nach Anspruch 10 umfassend eine Gaszuführung (4), welche derart mit dem Deckelraum (30) strömungsverbunden ist, dass dem Deckelraum (30) ein Gas, insbesondere ein Inertgas zuführbar ist.
12. Vorrichtung zur automatisierten Verarbeitung von empfindlichen
Substanzen umfassend einen Träger (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , sowie eine Halterung (5) für den T räger (1 ) und eine Dispensiervorrichtung (6) zum automatischen zu- und abführen eines Stoffes, wobei der Träger (1) derart in der Halterung (5) angeordnet ist, dass die Dispensiervorrichtung (6) den Stoff der Oberfläche (12) des Trägers (1) zu- und abführen kann.
13. Verfahren zur Verarbeitung von empfindlichen Substanzen umfassend die folgenden Schritte a) Bereitstellen eines wärmeführenden Elementes (2), welches ein Phasenwechselmaterial (PCM) mit einer Phasenwechseltemperatur TPC umfasst. b) Bereitstellen eines T rägers (1 ) mit einer Oberfläche (12) zur Aufnahme von empfindlichen Substanzen; c) Zuführen der empfindlichen Substanzen zur Oberfläche (12) des Trägers (1); d) Temperieren der empfindlichen auf eine vorgebbare Temperatur mittels des wärmeführenden Elements (2).
14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die empfindlichen Substanzen für einen Zeitraum der Verarbeitung auf eine weitgehend konstante Temperatur gekühlt werden.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 14, wobei der Träger (1) ein Träger (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ist.
16. Träger zur Aufbewahrung von empfindlichen Substanzen umfassend eine Vertiefung (10) zur Aufnahme der empfindlichen Substanzen dadurch gekennzeichnet, dass der T räger (1 ) einen Gasbehälter (43) umfasst, welcher derart mit der Vertiefung (10) strömungsverbundenen ist, dass der Vertiefung (10) ein Gas, insbesondere ein Inertgas zuführbar ist.
17. Träger nach Anspruch 16 umfassend einen Trägerboden (13), welcher Trägerboden (13) separat von einem Vertiefungsboden (14) der Vertiefungen (10) angeordnet ist, wobei der Gasbehälter (43) zwischen dem Vertiefungsboden (14) und dem Trägerboden (13) angeordnet ist.
18. T räger nach Anspruch 16 oder 17, wobei der Gasbehälter (43) als Gaspatrone (43), insbesondere als eine austauschbare und / oder wiederbefüllbare Gaspatrone (43) ausgestaltet ist, welche im speziellen in den T räger (1 ) eingeschraubt ist.
19. Träger nach Anspruch 16 bis 18 umfassend einen Deckel (3), welcher derart an der Vertiefung (12) angeordnet ist, dass zwischen der Vertiefung (12) und dem Deckel (3) ein Deckelraum (30) gebildet wird.
20. T räger nach einem der Ansprüche 16 bis 19, wobei der Gasbehälter (43) über eine Leitung (42) mit der Vertiefung (10) strömungsverbunden ist.
21. Träger nach Anspruch 16 bis 20, wobei ein Ventil (41), insbesondere ein Regelventil, derart an dem Gasbehälter (43) angeordnet ist, dass ein Ausströmen des Gases aus der Gasbehälter (43) kontrollierbar, insbesondere auf eine vorgebbare Ausströmungsgeschwindigkeit einstellbar ist.
22. Träger nach einem der Ansprüche 16 bis 21 , wobei ein Gassensor derart an dem Gasbehälter (43) und / oder der Leitung (42) angeordnet ist, dass ein Druck in dem Gasbehälter (43) und / oder eine Gasfluss aus dem Gasbehälter (43) darstellbar, insbesondere messbar ist.
23. Träger nach einem der Ansprüche 16 bis 22 umfassend eine aktive
Kühlung und / oder eine passive Kühlung umfasst, welche derart in einem wärmeleitendem Kontakt mit der Vertiefung (10) angeordnet ist, dass die Vertiefung (10) durch Abführung einer Wärme auf eine vorgebbare Temperatur kühlbar ist.
PCT/EP2019/081399 2019-11-14 2019-11-14 Vorrichtung und verfahren zur aufbewahrung und verarbeitung von empfindlichen substanzen WO2021093962A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2019/081399 WO2021093962A1 (de) 2019-11-14 2019-11-14 Vorrichtung und verfahren zur aufbewahrung und verarbeitung von empfindlichen substanzen

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2019/081399 WO2021093962A1 (de) 2019-11-14 2019-11-14 Vorrichtung und verfahren zur aufbewahrung und verarbeitung von empfindlichen substanzen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021093962A1 true WO2021093962A1 (de) 2021-05-20

Family

ID=68610216

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2019/081399 WO2021093962A1 (de) 2019-11-14 2019-11-14 Vorrichtung und verfahren zur aufbewahrung und verarbeitung von empfindlichen substanzen

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2021093962A1 (de)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3513509A1 (de) * 1984-04-25 1985-10-31 Rainer Kriens Scholzen Behaelter zum versenden eines praeparates unter anaeroben bedingungen
EP1266691A1 (de) * 2001-06-13 2002-12-18 Aic Thermostatisierbare Vorrichtung und Verfahren zur spektroskopischen Analyse
US20060216211A1 (en) * 2003-10-02 2006-09-28 European Molecular Biology Laboratory Sample holder and microscope assembly
US20090004732A1 (en) * 2007-06-06 2009-01-01 Labarre Paul Donald Chemical Temperature Control
EP2146162A1 (de) * 2008-07-10 2010-01-20 Delta T GmbH Temperierelement und Verfahren zum Betrieb eines Isolierbehälters
DE102009039305A1 (de) * 2009-08-31 2011-03-03 Pfm Medical Ag Vorrichtung zum Kühlen pathologischer/histologischer Präparate
DE102010012790A1 (de) * 2010-03-25 2011-09-29 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Inkubatoreinrichtung und Verfahren zu deren Betrieb
US20140358036A1 (en) * 2012-12-05 2014-12-04 Theranos, Inc. Bodily Fluid Sample Collection and Transport
US20150027434A1 (en) * 2012-02-21 2015-01-29 Anthrogenesis Corporation Devices and methods for thawing biological material
US20180252466A1 (en) * 2010-06-28 2018-09-06 Caron Products And Services, Inc. Insulated chamber with packetized phase change material

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3513509A1 (de) * 1984-04-25 1985-10-31 Rainer Kriens Scholzen Behaelter zum versenden eines praeparates unter anaeroben bedingungen
EP1266691A1 (de) * 2001-06-13 2002-12-18 Aic Thermostatisierbare Vorrichtung und Verfahren zur spektroskopischen Analyse
US20060216211A1 (en) * 2003-10-02 2006-09-28 European Molecular Biology Laboratory Sample holder and microscope assembly
US20090004732A1 (en) * 2007-06-06 2009-01-01 Labarre Paul Donald Chemical Temperature Control
EP2146162A1 (de) * 2008-07-10 2010-01-20 Delta T GmbH Temperierelement und Verfahren zum Betrieb eines Isolierbehälters
DE102009039305A1 (de) * 2009-08-31 2011-03-03 Pfm Medical Ag Vorrichtung zum Kühlen pathologischer/histologischer Präparate
DE102010012790A1 (de) * 2010-03-25 2011-09-29 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Inkubatoreinrichtung und Verfahren zu deren Betrieb
US20180252466A1 (en) * 2010-06-28 2018-09-06 Caron Products And Services, Inc. Insulated chamber with packetized phase change material
US20150027434A1 (en) * 2012-02-21 2015-01-29 Anthrogenesis Corporation Devices and methods for thawing biological material
US20140358036A1 (en) * 2012-12-05 2014-12-04 Theranos, Inc. Bodily Fluid Sample Collection and Transport

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112005001190B4 (de) Vorrichtung zur Vakuumbeschichtung durch Metall- oder Legierungsverdampfung und Verfahren mit derartiger Vorrichtung
EP1717510B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Befüllen eines Behälters mit einem Füllgas oder Füllgasgemisch
EP1704374A2 (de) Transportbehälter zur kühlhaltung von gefrorenem gut
EP3448153B1 (de) Vorrichtung und verfahren zur temperaturüberwachung einer kryokonservierten biologischen probe
DE102014106877A1 (de) Modulares Inkubatorsystem
EP2428273B1 (de) Temperiervorrichtung zur thermischen Verfestigung von Wirkstoff-Beads
DE202006004344U1 (de) Selbstkühlender Transportbehälter für den Versand von tiefgefrorenen Gewebeproben und anderen temperaturempfindlichen Gütern
WO2021093962A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur aufbewahrung und verarbeitung von empfindlichen substanzen
DE102018124663A1 (de) Dosiersystem mit Dosierstoff-Kühleinrichtung
EP2146162B1 (de) Temperierelement und Verfahren zum Betrieb eines Isolierbehälters
DE102013214138A1 (de) Systemanordnung mit Hochtemperaturbatterie mit getrennten Fluidkreisläufen
DE102004053474B4 (de) Verfahren und System zum Abfüllen, Transportieren, Aufbewahren und Entnehmen von Flüssigkristallen
DE10393204B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Handhaben eines kryogenischen Mittels in analytischen Systemen , die Gefriertauventile verwenden
WO2003093740A1 (de) Transportbehälter für biologisches material
AT500279B1 (de) Verfahren zum abpacken von bitumen
DE2739796A1 (de) Einrichtung zur gefriertrocknung und gegebenenfalls kunstharz-impraegnation kleiner biologischer objekte fuer die elektronenmikroskopische untersuchung
DE2720188C3 (de)
EP1025905A1 (de) Haltevorrichtung für wenigstens ein Probengefäss in einem Verdampfer und Verdampfungsverfahren
EP0510263A1 (de) Quasidynamischer Latentwärmespeicher
DE4320803C2 (de) Lageunabhängiges Sensor-Kühlsystem
EP2678650A1 (de) Statusindikator für temperaturempfindliche güter
DE102012000225A1 (de) Latentwärmespeicher
DE19946427C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum definierten gleichzeitigen Wärmebehandeln von mehreren Probenbehältern
EP1528856B1 (de) Kryokonservierung mit einem gas- oder dampfförmigen kühlmedium
DE2808748C2 (de) Lagerbehälter und Thermoblock hierfür

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19805622

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19805622

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1