DE19821935A1 - Assay-Vorrichtung und Gefäßhalterungsgerät in Verwendung mit der Assay-Vorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Assay-Vorrichtung, die im Bereich der Biochemie und Immunochemie verwendet werden kann, sowie eine Gefäßhalterungseinheit in Verwendung mit der As­ say-Vorrichtung. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Biochemie- und Immunassay-Vorrichtung mit einfachem Aufbau und kleiner Größe zum Handhaben von Proben, z. B. Blut, Serum und Urin, deren Temperaturen sich zur Lagerung und Bestimmung voneinander unterscheiden, sowie ferner eine kleine und ein­ fache Gefäßhalterungseinheit in Verwendung mit der Biochemie- und Immunassay-Vorrichtung.

In einer immunochemischen Analysenvorrichtung werden Or­ ganismusproben, z. B. Serum, die in einem in Probengefäßen enthaltenen Zustand zugeführt werden, zu Abgabepositionen transportiert, wo die Proben durch ein Abgabegerät abgegeben werden. Die Proben werden aus Reaktionsgefäßen abgesaugt und in sie abgelassen, in die ein zur Reaktion nötiges Reagens, z. B. ein markierter Antikörper, der auf einem anderen Weg transportiert wird, gegeben wurde oder neu gegeben wird. Der resultierende Stoff wird für eine feste Zeit einer zur Immun­ reaktion geeigneten Temperaturbedingung ausgesetzt, wonach aus ihm emittierte Fluoreszenz gemessen wird.

In der Immunassay-Vorrichtung werden die Probengefäße gewöhnlich zu den Abgabepositionen (Absaugpositionen) trans­ portiert, wo die Probenabgabe durch das Abgabegerät erfolgt, während sie durch ein Halte-/Transportteil gehalten werden, z. B. einen Drehtisch, eine Transportkette und ein Gestell. Andererseits werden die Reaktionsgefäße gewöhnlich zu den Ab­ gabepositionen (Absaugpositionen) transportiert, wo die Pro­ benabgabe durch das Abgabegerät erfolgt, während sie durch ein auf eine feste Temperatur eingestelltes Halte-/Transport­ teil gehalten werden, z. B. einen Drehtisch, eine Transport­ kette und ein Gestell, oder nach Probenabgabe werden die Re­ aktionsgefäße zum temperatureingestellten Halte-/Transport­ teil transportiert. Bei Abgabe eines für die Reaktion notwen­ digen Reagens in die Reaktionsgefäße im Verfahren des Immu­ nassays wird ein Reagensgefäß z. B. durch das Gestell gehal­ ten, und das Reagens wird in das z. B. durch den Drehtisch gehaltene Reaktionsgefäß unter Verwendung des Abgabegeräts abgegeben.

Somit werden in der herkömmlichen Immunassay-Vorrichtung die Probengefäße, Reaktionsgefäße und Reagensgefäße transpor­ tiert, während sie durch gesonderte Halte-/Transportteile ge­ halten werden, z. B. einen Drehtisch, eine Transportkette, ein Gestell o. ä. Deshalb weist eine Immunassay-Vorrichtung mehrere Halte-/Transportteile auf. Durch diesen Aufbau wird die Vorrichtung größer. Zudem muß das Abgabegerät zwischen diesen Halte-/Transportgeräten bewegt werden. Daraus resul­ tiert ein komplizierter Bewegungsmechanismus.

Bei der herkömmlichen Immunassay-Vorrichtung mit erhöh­ ter Größe sowie kompliziertem Aufbau und Betrieb ist es schwierig, einen Einstellbetrieb zum Einstellen jedes der in die Vorrichtung eingebauten Geräte sowie einen Wartungsbe­ trieb für die Vorrichtung vorzusehen.

Zusätzlich brauchen bei einigen der herkömmlichen Immun­ assay-Vorrichtungen die Proben nicht temperaturgesteuert zu werden, die Reaktionsgefäße werden gewöhnlich einer Tempera­ tureinstellung unterzogen, und nur bei einigen Arten von Rea­ genzien, deren Temperatur eingestellt werden muß, erfolgt ei­ ne Temperatureinstellung. Daher sind zwei Temperatureinstell­ mechanismen notwendig: einer für die Reaktionsgefäßhalterung und der andere für die Reagensgefäßhalterung. Ferner müssen in einem Fall, in dem das Reagensgefäß für das Reagens mit notwendiger Temperatureinstellung und das Reagensgefäß für das Reagens ohne erforderliche Temperatureinstellung gleich­ zeitig genutzt werden, die Reagensgefäßhalterungen jeweils für diese Reagensgefäße vorgesehen sein.

Daher besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, eine Biochemie- und/oder Immunassay-Vorrichtung bereitzustellen, bei der der Bewegungsmechanismus für die Probengefäße und die Reaktionsgefäße einfach und die Bewegung des Abgabegeräts auf ein Minimum reduziert ist.

Zusätzlich besteht eine weitere Aufgabe der Erfindung darin, ein Gefäßhalterungsgerät bereitzustellen, das so ver­ bessert ist, daß sein Aufbau einfach, die Bewegung des Abga­ begeräts auf ein Minimum reduziert und eine Temperaturein­ stellung zur Gewährleistung einer problemlosen Durchführung des Immunassays durch Verwendung eines einzelnen Temperatur­ einstellmechanismus realisiert ist.

Die vorgenannte Aufgabe der Erfindung läßt sich durch eine Assay-Vorrichtung lösen, die aufweist:
eine Gefäßhalterungseinheit zum Halten von Proben ent­ haltenden Probengefäßen und Reaktionsgefäßen zur Antigen-An­ tikörper-Reaktion, wobei die Gefäßhalterungseinheit aufweist:
eine Probengefäßhalterung mit einer Linearanordnung von Löchern zum Aufnehmen der Probengefäße,
eine Reaktionsgefäßhalterung mit einer Linearanord­ nung von Löchern zum Aufnehmen der Reaktionsgefäße, und
eine Koppeleinrichtung zum Koppeln der Probengefäß- halterung und der Reaktionsgefäßhalterung auf solche Weise, daß die Linearanordnungen der Löcher der Halte­ rungen parallel zueinander angeordnet sind,
eine horizontale bzw. waagerechte Bewegungseinrichtung zum waagerechten Bewegen einer gekoppelten Einheit aus der Probengefäßhalterung und der Reaktionsgefäßhalterung längs den Linearanordnungen der Löcher;
eine Abgabeeinheit, die Flüssigkeit aus den Gefäßen ent­ nehmen bzw. absaugen und die Flüssigkeit abgeben kann; und
eine Wascheinheit zum Reinigen des Inneren der Reakti­ onsgefäße,
wobei die Abgabeeinheit in die Richtung beweglich ist, die rechtwinklig zu der Richtung ist, in die die gekoppelte Einheit aus der Probengefäßhalterung und der Reaktionsgefäß­ halterung bewegt wird.

In dieser Assay-Vorrichtung kann die Wasch- bzw. Reini­ gungseinheit vorteilhaft Reinigungsflüssigkeit zu den Reakti­ onsgefäßen führen und eine Flüssigphasenkomponente aus den Reaktionsgefäßen entnehmen bzw. absaugen.

In der so aufgebauten Assay-Vorrichtung kann die Abgabe­ einheit mit einer Abgabedüse, einer Pumpe zum Ausüben eines Über-/Unterdrucks auf die Abgabedüse und einer Bewegungsein­ richtung zum Bewegen der Düse in die Richtung, die rechtwink­ lig zur Bewegungsrichtung des durch die Gefäßhalterungsein­ heit bewegten Gefäßes ist, und in die vertikale bzw. senk­ rechte Richtung ausgebildet sein. Vorzugsweise ist die Düse von der Art, bei der eine entsorgbaren Spitze an der Düsen­ spitze befestigt ist und die entsorgbare Spitze nach ihrem Gebrauch weggeworfen wird. Bei Verwendung dieser Art von ent­ sorgbarer Düse kann die Kontamination der Proben verhindert werden. Kommt eine Einrichtung zum Reinigen der Düsenspitze zum Einsatz, kann eine entsorgbare Düse der dauerhaften Art problemlos verwendet werden. Zur Gewährleistung einer genauen Absaugung und Abgabe der Flüssigkeit kommt für die Pumpe vor­ zugsweise eine Volumenpumpe zum Einsatz, z. B. eine Spritzen­ pumpe und eine Kolbenpumpe. Die Bewegungseinrichtung kann ordnungsgemäß aufgebaut sein, wenn sie die entsorgbare Spitze auf einer waagerechten Ebene in die Richtung, die rechtwink­ lig zur Bewegungsrichtung der durch die Gefäßhalterungsein­ heit bewegten Gefäße ist, und in die senkrechte Richtung be­ wegen kann. Anders ausgedrückt kann die Bewegungseinrichtung auf jede Weise aufgebaut sein, wenn sie im Zusammenhang mit der Bewegung der Gefäße durch die Gefäßhalterungseinheit die Flüssigkeit aus allen Gefäßen der Gefäßhalterungseinheit ab­ saugen und in sie abgeben kann. Zur Bewegung der Düse auf der waagerechten Ebene kann die Düse z. B. bogenförmig bewegt werden. Bevorzugt ist, die Düse in die Richtung hin- und her­ zubewegen, die rechtwinklig zur Bewegungsrichtung der durch die Gefäßhalterungseinheit bewegten Gefäße ist. Grund dafür ist, daß bei einer solchen Düsenbewegung die Düse für die Flüssigkeitsabsaugung und -abgabe leicht zu positionieren ist.

Die Wascheinheit führt die B/F-Trennung genannte Reini­ gung beim heterogenen Immunassay durch und reinigt die Reak­ tionsgefäße, damit sie häufig Verwendung finden. Die Wascheinheit führt eine Reinigungsflüssigkeit zu den Reakti­ onsgefäßen und saugt eine Flüssigphasenkomponente aus den Re­ aktionsgefäßen ab. Hierzu kann die Wascheinheit aufgebaut sein mit einer Reinigungssonde zum Zuführen einer Flüssigpha­ senkomponente zum Reaktionsgefäß und ihrem Absaugen aus dem Reaktionsgefäß, einer Bewegungseinrichtung zum Einführen der Reinigungssonde in das Reaktionsgefäß und Herausziehen dar­ aus, einer Pumpe zum Zuführen einer Reinigungsflüssigkeit zur Reinigungssonde, einer Vakuumpumpe zum Absaugen der Flüssig­ phase, einem Auffanggefäß zum Auffangen der abgesaugten Flüs­ sigkomponente u. ä.

Obgleich bei der Ausführungsform die Abgabeeinheit in senkrechter und waagerechter Richtung bewegbar ist, sollte die Wascheinheit nur in senkrechter Richtung bewegbar sein.

Vorteilhaft weist die vorgenannte erfindungsgemäße As­ say-Vorrichtung ferner auf:
eine Temperatureinstelleinrichtung zum Einstellen der Temperatur der Reaktionsgefäßhalterung der Gefäßhalterungs­ einheit innerhalb eines vorbestimmten Bereichs,
wobei die Probengefäßhalterung gegenüber einer Tempera­ tureinstellfunktion durch die Temperatureinstelleinrichtung wärmeisoliert ist.

Die Definition der vorgenannten Vorrichtung betrifft ei­ ne Biochemie- und Immunassay-Vorrichtung, bei der eine Tempe­ ratureinstellung für die Reaktionsgefäße erforderlich, aber für die Probengefäße nicht nötig ist. Die Immunassay-Vor­ richtung weist eine Temperatureinstelleinrichtung zum Ein­ stellen der Temperatur der Reaktionsgefäßhalterung der Ge­ fäßhalterungseinheit innerhalb eines Temperaturbereichs auf, in dem die Antigen-Antikörper- bzw. Immunreaktion in den durch die Reaktionsgefäßhalterung gehaltenen Reaktionsgefäßen stattfinden kann. In der Immunassay-Vorrichtung ist die Pro­ bengefäßhalterung gegenüber dem Temperatureinstellbetrieb durch die Temperatureinstelleinrichtung wärmeisoliert. Die so aufgebaute Immunassay-Vorrichtung kann eine solche Probe wie eine Organismusflüssigkeit, z. B. Blut oder Serum, gegenüber Wärme isolieren. Beim Bestimmen einer solchen nicht durch Wärme beeinflußten Probe braucht keine Wärmeisolierung der Probengefäße gemäß der vorstehenden Beschreibung zu erfolgen. Ist eine Probe wärmeempfindlich, kann die Probengefäßhalte­ rung gekühlt werden. Die an der Reaktionsgefäßhalterung der Gefäßhalterungseinheit befestigte Temperatureinstelleinrich­ tung kann mit einer Kombination aus einer Heizung und einem Temperatursensor aufgebaut sein.

In dieser erfindungsgemaßen Immunassay-Vorrichtung sind der Mittenabstand zwischen den benachbarten Löchern der Pro­ bengefäßhalterung und der Mittenabstand zwischen den benach­ barten Löchern der Reaktionsgefäßhalterung vorzugsweise gleich, und die waagerechte Bewegungseinrichtung kann die ge­ koppelte Einheit aus Probengefäßhalterung und Reaktionsgefäß­ halterung schrittweise um einen vorbestimmten Abstand, der jeweils gleich dem Abstand zwischen den Löchern oder ein Vielfaches des Abstands ist, durch einen Betriebsablauf der waagerechten Bewegungseinrichtung bewegen. Die so aufgebaute Immunassay-Vorrichtung hat die folgenden Vorteile: Sowohl die Probengefäß- als auch die Reaktionsgefäßhalterung der Gefäß­ halterungseinheit lassen sich unter Verwendung einer Bewe­ gungseinrichtung bewegen. Die Bewegungsabläufe, z. B. die Steuerung ihrer Bewegungsentfernung, sind vereinfacht.

In der Gefäßhalterungseinheit dieser erfindungsgemäßen Immunassay-Vorrichtung koppelt die Koppeleinheit vorzugsweise die Probengefäßhalterung mit der Reaktionsgefäßhalterung so, daß die in der Probengefäßhalterung gebildeten Löcher zu den in der Reaktionsgefäßhalterung gebildeten Löchern im Blick in die Richtung ausgerichtet sind, die rechtwinklig zur waage­ rechten Bewegungsrichtung der gekoppelten Einheit ist. Beim Aufbau, bei dem sowohl die Proben- als auch die Reaktionsge­ fäßhalterung so gekoppelt sind, ist es leicht, die Flüssig­ keit aus den Proben- und Reaktionsgefäßen abzusaugen und sie in sie abzugeben, indem die Abgabeeinheit einfach so aufge­ baut ist, daß sie sich hin- und herbewegt. Insbesondere wenn die Probengefäße und die Reaktionsgefäße in Eins-zu-Eins-Ent­ sprechung angeordnet sind, ist es leicht, die Bewegung der Abgabeeinheit sowie der Gefäßhalterungseinheit zu steuern.

In dieser erfindungsgemaßen Immunassay-Vorrichtung kann vorteilhaft mindestens eines der in der Probengefäßhalterung und der Reaktionsgefäßhalterung gebildeten Löcher Reagensge­ fäße halten, die für Reaktionen notwendige Reagenzien enthal­ ten. Durch dieses technische Merkmal entfällt die Verwendung einer zusätzlichen Gefäßhalterung zum Halten der Reagensgefä­ ße. In dieser Immunassay-Vorrichtung, bei der die Temperatur­ einstelleinrichtung an der Reaktionsgefäßhalterung befestigt und die Probengefäßhalterung gegenüber der Temperaturein­ stelleinrichtung wärmeisoliert ist, ist das seine Temperatur­ einstellung erfordernde Reagensgefäß in das Loch der Reakti­ onsgefäßhalterung gegeben, und das keine Temperatureinstel­ lung erfordernde Reagensgefäß ist in das Loch der Probenge­ fäßhalterung gegeben. Dadurch brauchen keine zwei Temperatur­ einstelleinrichtungen vorgesehen zu sein.

Wie zuvor beschrieben wurde, sind die Probengefäße, die Reaktionsgefäße und bei Bedarf die Reagensgefäße in die Ge­ fäßhalterungseinheit eingesetzt. Das Reagens kann ein Reagens einer Art, die nicht vorab in das Reaktionsgefäß gegeben wer­ den sollte, und ein Reagens einer weiteren Art aufweisen, bei dem es nicht bevorzugt ist, das Reagens vorab in das Reakti­ onsgefäß zu geben. Bei diesen Reagenzien handelt es sich um eine Substratlösung beim Enzymimmunassay und markierte Anti­ körper beim 2-Stufen-Immunassay. Das Reagensgefäß kann entwe­ der in die Probengefäßhalterung oder die Reaktionsgefäßhalte­ rung eingesetzt sein. Das Reagensgefäß, das ein Reagens mit erforderlicher Temperatureinstellung enthält, kann in die Re­ aktionsgefäßhalterung eingesetzt sein, und das Reagensgefäß, das eine Reagens ohne nötige Temperatureinstellung enthält oder bei dem seine Temperatureinstellung vermieden werden sollte, kann in die Probengefäßhalterung eingesetzt sein.

In dieser erfindungsgemaßen Immunassay-Vorrichtung ent­ hält das Reaktionsgefäß vorteilhaft Ferrit-, Eisen- oder Ma­ gnetrührstücke. Eine solche Biochemie- und Immunassay-Vor­ richtung kann mit einer Maguetschwingeinrichtung zum Ausüben eines schwingenden Magnetfelds auf die Reaktionsgefäße verse­ hen sein, wobei die Schwingeinrichtung nahe der Reaktionsge­ fäßhalterung der Gefäßhalterungseinheit angeordnet ist. Ins­ besondere bei Durchführung des nichteinheitlichen Immunassays wird häufig ein unlöslicher Träger verwendet, an den Antikör­ per oder Antigene gebunden sind. In diesem Fall kann z. B. Ferrit in den unlöslichen Träger eingebaut sein.

Ferner läßt sich die vorgenannte weitere Aufgabe der Er­ findung durch ein Gefäßhalterungsgerät in Verwendung für eine Assay-Vorrichtung gemäß der Erfindung lösen, das aufweist:
eine Probengefäßhalterung mit einer Linearanordnung von Löchern zum Aufnehmen der Probengefäße,
eine Reaktionsgefäßhalterung mit einer Linearanordnung von Löchern zum Aufnehmen der Reaktionsgefäße, und
eine Koppeleinrichtung zum Koppeln der Probengefäßhalte­ rung und der Reaktionsgefäßhalterung auf solche Weise, daß die Linearanordnungen der Löcher der Halterungen parallel zu­ einander angeordnet sind.

In diesem erfindungsgemäßen Gefäßhalterungsgerät sind der Mittenabstand zwischen den benachbarten Löchern der Pro­ bengefäßhalterung und der Mittenabstand zwischen den benach­ barten Löchern der Reaktionsgefäßhalterung vorteilhaft gleich.

In diesem erfindungsgemäßen Gefäßhalterungsgerät koppelt die Koppeleinheit die Probengefäßhalterung mit der Reaktions­ gefäßhalterung vorteilhaft so, daß die in der Probengefäßhal­ terung gebildeten Löcher zu den in der Reaktionsgefäßhalte­ rung gebildeten Löchern im Blick in die Richtung ausgerichtet sind, die rechtwinklig zur Linearanordnung der Löcher ist.

Ferner kann in diesem erfindungsgemäßen Gefäßhalterungs­ gerät vorteilhaft mindestens eines der in der Probengefäßhal­ terung und Reaktionsgefäßhalterung gebildeten Löcher Reagens­ gefäße halten, die für Reaktionen notwendige Reagenzien ent­ halten.

Ferner weist in diesem erfindungsgemäßen Gefäßhalte­ rungsgerät die Koppeleinrichtung vorteilhaft auf:
einen Abstandhalter zum Bilden einer Luftschicht zwi­ schen der Probengefäßhalterung und der Reaktionsgefäßhalte­ rung; und
einen in den Abstandhalter eingesetzten Bolzen zum Befe­ stigen der Probengefäßhalterung und der Reaktionsgefäßhalte­ rung.

Außerdem ist in diesem erfindungsgemäßen Gefäßhalte­ rungsgerät der Abstandhalter vorteilhaft aus Polyacetal her­ gestellt, und der Bolzen ist aus einem Material mit geringer Wärmeleitfähigkeit hergestellt.

Ist eine Temperatureinstellung für die Reaktionsgefäße erforderlich, für die Probengefäße aber nicht notwendig, kann die Reaktionsgefäßhalterung eine Temperatureinstelleinrich­ tung zum Einstellen der Temperatur der Reaktionsgefäßhalte­ rung der Gefäßhalterungseinheit so aufweisen, daß sie inner­ halb eines Temperaturbereichs liegt, in dem die Antigen-Anti­ körper-Reaktion in den durch die Reaktionsgefäßhalterung ge­ haltenen Reaktionsgefäßen stattfinden kann. Ferner ist die Probengefäßhalterung gegenüber dem Temperatureinstellbetrieb durch die Temperatureinstelleinrichtung wärmeisoliert.

Im so aufgebauten Gefäßhalterungsgerät sind Abstände zwischen den jeweiligen benachbarten Löchern der Probenge­ fäßhalterung der Gefäßhalterungseinheit mit einem festen Ab­ standswert gleich sowie jeweils gleich denen zwischen den be­ nachbarten Löchern der Reaktionsgefäßhalterung der Gefäßhal­ terungseinheit, und die waagerechte Bewegungseinrichtung kann die Kombination aus Probengefäßhalterung und Reaktionsgefäß­ halterung um einen Abstand, der gleich dem Abstand zwischen den Löchern oder dem Vielfachen davon ist, durch einen Be­ triebsablauf der waagerechten Bewegungseinrichtung bewegen. Das Gefäßhalterungsgerät hat die folgenden Vorteile: Sowohl die Probengefäß- als auch die Reaktionsgefäßhalterung der Ge­ fäßhalterungseinheit können mittels einer Bewegungseinrich­ tung bewegt werden. Die Bewegungsvorgänge, z. B. die Steue­ rung ihrer Bewegungsentfernung, sind vereinfacht. Im Ge­ fäßhalterungsgerät koppelt die Koppeleinrichtung die Proben­ gefäßhalterung mit der Reaktionsgefäßhalterung so, daß die in der Probengefäßhalterung gebildeten Löcher zu den in der Re­ aktionsgefäßhalterung gebildeten Löchern im Blick in die Richtung ausgerichtet sind, die rechtwinklig zur waagerechten Bewegungsrichtung der Probengefäßhalterung und Reaktionsge­ fäßhalterung ist. Im Gefäßhalterungsgerät ist die Abgabeein­ heit in die Richtung hin- und herbeweglich, die rechtwinklig zur waagerechten Bewegungsrichtung der Gefäßhalterungen ist, und die waagerechte Bewegung durch die waagerechte Bewegungs­ einrichtung ist leicht zu steuern.

Das Gefäßhalterungsgerät kann so aufgebaut sein, daß ei­ nige der in der Probengefäßhalterung und/oder Reaktionsgefäß­ halterung gebildeten Löcher zum Halten von Reagensgefäßen dienen, die für Reaktionen notwendige Reagenzien enthalten.

Jedoch kann der Mittenabstand zwischen einem Probengefäß und einem Reagenzgefäß unterschiedlich sein zu einem zwischen den Probengefäßen. Zusätzlich kann der Mittenabstand zwischen dem Reaktionsgefäß und dem Reagenzgefäß unterschiedlich sein zu einem zwischen den Reaktionsgefäßen.

Nicht notwendig ist die Verwendung zusätzlicher Ge­ fäßhalterungen zum Halten der Reagensgefäße. Beim vorgenann­ ten Aufbau, bei dem die Temperatureinstelleinrichtung an der Reaktionsgefäßhalterung befestigt und die Probengefäßhalte­ rung gegenüber der Temperatureinstelleinrichtung wärmeiso­ liert ist, ist das seine Temperatureinstellung erfordernde Reagensgefäß in das Loch der Reaktionsgefäßhalterung gegeben, und das keine Temperatureinstellung erfordernde Reagensgefäß ist in das Loch der Probengefäßhalterung gegeben. Dadurch brauchen keine zwei Temperatureinstelleinrichtungen vorgese­ hen zu sein.

Enthält das Reaktionsgefäß Ferrit-, Eisen- oder Magnet­ rührstücke, ist eine Maguetschwingeinrichtung zum Ausüben ei­ nes schwingenden Magnetfelds auf die Reaktionsgefäße vorzugs­ weise nahe der Reaktionsgefäßhalterung der Gefäßhalterungs­ einheit angeordnet.

Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand be­ vorzugter, in den Figuren dargestellter Ausführungsformen er­ läutert.

Fig. 1 ist eine Perspektivansicht einer Gefäßhalterungs­ einheit, die für eine erfindungsgemäß aufgebaute Biochemie- und Immunassay-Vorrichtung verwendet wird;

Fig. 2 ist eine Perspektivansicht der Immunassay-Vor­ richtung der Erfindung in ihrer Anwendung auf eine Immunana­ lyse;

Fig. 3 ist eine Seitenansicht einer Abgabeeinheit und ihrer näheren Struktur in der Immunassay-Vorrichtung von Fig. 2;

Fig. 4 ist eine Draufsicht auf die Gefäßhalterungsein­ heit von Fig. 1; und

Fig. 5 ist eine Seiten- und Querschnittansicht einer Ab­ wandlung der Abgabeeinheit und ihrer näheren Struktur in der Immunassay-Vorrichtung von Fig. 3.

Im folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung nä­ her anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine Gefäßhalterung einer Biochemie- und Immunassay-Vorrichtung (Immunanalysevorrichtung) unter Ver­ wendung von Reaktionsgefäßen, die auf abdichtende Weise Trä­ ger (an die Antikörper und Antigene gebunden sind) aus Kunst­ harz, das eingebautes Ferrit und ein anderes Reagens enthält, sowie Proben enthalten, z. B. Enzym-markierte Antikörper für Antigene, die zuvor gefriergetrocknet bzw. lyophilisiert wur­ den. Die Reaktionsgefäße werden auf der Halterung gehalten, nachdem der Verschluß der Reaktionsgefäße aufgebrochen wurde.

In Fig. 1 bezeichnet die Bezugszahl 1 Probengefäße, die Proben enthalten, z. B. Serum; 2 eine Probengefäßhalterung zum Halten der Probengefäße 1; 3 Probengefäßhalterungslöcher, die in der Probengefäßhalterung 2 gebildet sind; 4 Reaktions­ gefäße; 5 eine Reaktionsgefäßhalterung zum Halten der Reakti­ onsgefäße 4; 6 Reaktionsgefäßhalterungslöcher, die in der Re­ aktionsgefäßhalterung 5 gebildet sind; 7 ein Koppelteil zum Koppeln der Probengefäßhalterung 2 mit der Reaktionsgefäßhal­ terung 5; 8a ein erstes Reagensgefäß zum Aufnehmen einer Lö­ sung, in der ein gefrorenes und getrocknetes Reagens aufge­ löst ist, bei dem keine Temperatureinstellung nötig ist, und 8b ein zweites Reagensgefäß zum Aufnehmen einer Enzymsub­ stratflüssigkeit, deren Temperatureinstellung erforderlich ist, wobei das erste und zweite Reagensgefäß allgemein mit der Zahl 8 bezeichnet sind; 9 einen Motor; 9a eine Antriebs­ welle des Motors 9; 10 einen Magnet; 11 eine Magnethalteplat­ te; 11a ein Langloch der Magnethalteplatte 11; und 250 eine Gefäßhalterungseinheit. Ein Magnetschwingteil besteht aus dem Motor 9, den Magneten 10 und der Magnethalteplatte 11.

In der Darstellung von Fig. 1 ist die Magnethalteplatte 11 getrennt von der Reaktionsgefäßhalterung 5 angeordnet. Zur Gewährleistung einer wirksamen Übertragung eines schwingenden Magnetfelds sind diese Komponenten tatsächlich aber nahe an­ einander angeordnet, wobei ein Spalt zwischen ihnen vorzugs­ weise auf 1 bis 2 mm eingestellt ist.

Gemäß Fig. I kann in dieser Ausführungsform die Gefäß­ halterungseinheit 250 sieben Probengefäße 1, sieben Reakti­ onsgefäße 4 und zwei Reagensgefäße 8 halten. Bei Nichtge­ brauch der Reagensgefäße kann die Gefäßhalterungseinheit 250 acht Probengefäße und acht Reaktionsgefäße halten.

Insbesondere kommen in der Ausführungsform Becher aus Polyethylen für die Probengefäße 1 zum Einsatz. Die Probenge­ fäße 1 können auch becherartige Gefäße sein, die aus einem solchen Material (z. B. Polypropylen oder Glas) hergestellt sind, dessen Güte und Beschaffenheit sich bei Kontakt mit ei­ ner Probenlösung nicht ändern, oder sie können röhrchenförmi­ ge Teile sein, z. B. gewöhnlich verwendete Blutauffangröhr­ chen. Die in der Probengefäßhalterung 2 gebildeten Probenge­ fäßhalterungslöcher 3 sind darstellungsgemäß linear angeord­ net. Der Innendurchmesser und die Tiefe jedes dieser Proben­ gefäßhalterungslöcher 3 können ordnungsgemäß je nach Größe und Form des durch sie aufgenommenen Probengefäßes 1 ausge­ wählt sein.

In der Ausführungsform kommt ein Polystyrolbecher für jedes der Reaktionsgefäße 4 zum Einsatz.

Andererseits können die Reaktionsgefäße 4 auch becherar­ tige oder röhrchenförmige Gefäße sein, die aus einem solchen Material (z. B. Polypropylen oder Glas) hergestellt sind, dessen Güte und Beschaffenheit sich bei Kontakt mit einer Probenlösung nicht ändern. Muß der Inhalt der Reaktionsgefäße 4 in der Temperatur eingestellt oder unter Ausnutzung eines später zu erläuternden schwingenden Magnetfelds gerührt wer­ den, wird ein solches Material für die Reaktionsgefäße 4 ver­ wendet, das gute Wärmeleitfähigkeit und gute magnetische Per­ meabilität hat.

In dieser Ausführungsform wird ein Teil eines für den Assay erforderlichen Reagens in jedes dieser Reaktionsgefäße 4 abdichtend gegeben. Allerdings kann das gesamte Reagens vorab abdichtend enthalten sein.

Die Reaktionsgefäße 4 werden auf der Reaktionsgefäßhal­ terung nach dem Aufbrechen der Dichtung bzw. des Verschlusses angeordnet.

Ein paramagnetisches oder antiferromagnetisches Materi­ al, z. B. Ferrit oder Eisen, kann im Reaktionsgefäß so ent­ halten sein, daß der Inhalt des Reaktionsgefäßes durch ein schwingendes Magnetfelds gerührt werden kann. Mitunter kommt bei der immunochemischen Analyse ein wasserunlöslicher Harzträger zum Einsatz. Der in der Erfindung verwendete Harzträger kann ein Harzträger sein, der in ihn eingebautes magnetisches Material (Rührerspitzen) enthält, oder ein Harzträger, in den Ferrit eingebaut ist (in dieser Ausfüh­ rungsform verwendet).

Darstellungsgemäß sind die in der Reaktionsgefäßhalte­ rung 5 gebildeten Reaktionsgefäßhalterungslöcher 6 linear an­ geordnet. Der Innendurchmesser und die Tiefe jedes dieser Re­ aktionsgefäßhalterungslöcher 6 können ordnungsgemäß je nach Größe und Form der durch sie aufgenommenen Reaktionsgefäße 4 ausgewählt sein.

In dieser Ausführungsform sind die Probengefäßhalterung 2 und Reaktionsgefäßhalterung 5 aus Aluminium hergestellt. Von diesen Halterungen kann die Probengefäßhalterung 2 bei Bedarf aus Kunststoff oder Eisen hergestellt sein. Die Pro­ bengefäßhalterung 2 kann gemäß Fig. 1 als Block mit Löchern oder gemäß Fig. 3 als U-Profil mit oben ausgebildeten Löchern vorgesehen sein. Hält die Reaktionsgefäßhalterung 5 die Reak­ tionsgefäße 4, deren Inhalt in der Temperatur eingestellt oder durch ein später zu erläuterndes schwingendes Magnetfeld gerührt werden muß, ist die Reaktionsgefäßhalterung 5 vor­ zugsweise aus einem Material (z. B. Aluminium) mit guter Wär­ meleitfähigkeit und guter magnetischer Permeabilität herge­ stellt. Ferner ist für die Reaktionsgefäßhalterungslöcher 6 bevorzugt, daß die Innenwand jedes Reaktionsgefäßhalterungs­ lochs 6 in dichte Berührung mit der Außenumfangsfläche des Reaktionsgefäßes 4 gebracht und der Boden 6a jedes Reaktions­ gefäßhalterungslochs 6 dünn ist.

In dieser Ausführungsform ist eine handelsübliche Hei­ zung 100 an der Außenfläche der Reaktionsgefäßhalterung 5 ge­ mäß Fig. 3 befestigt, und ein Temperatursensor 101 ist an je­ dem Reaktionsgefäß befestigt. Die Temperatur des Inhalts des Reaktionsgefäßes 4 wird über Rückkopplung unter Verwendung eines Ausgangssignals des daran befestigten Temperatursensors 101 eingestellt.

Der Magnetschwingmechanismus, der aus dem Motor 9, den Magneten 10 und der Magnethalteplatte 11 besteht, ist an der Unterseite der Reaktionsgefäßhalterung 5 befestigt. Eine Scheibe (als Exzenterplatte) mit einem außermittig angeordne­ ten Vorsprung (als Exzenterstift) ist am Motor 9 befestigt. Die Magneten 10 sind an der Magnethalteplatte 11 befestigt. Die T-förmige Magnethalteplatte 11 ist auf den Vorsprung der Scheibe aufgepaßt und bei Antrieb durch den Motor 9 längs be­ weglich. Obwohl der Magnetschwingmechanismus in dieser Aus­ führungsform an der Reaktionsgefäßhalterung 5 befestigt ist, kann er auch fest unter einem Weg angeordnet sein, auf dem die Reaktionsgefäßhalterung 5 bewegt wird, wobei dazwischen ein kleiner Spalt eingefügt ist.

Die Probengefäßhalterung 2 und die Reaktionsgefäßhalte­ rung 5 sind durch ein Koppelteil 7 so gekoppelt, daß die Li­ nearanordnung der Probengefäßhalterungslöcher 3 und die der Reaktionsgefäßhalterungslöcher 6 parallel zueinander liegen. Beide Halterungen sind voneinander so beabstandet, daß bei Durchführung der Temperatureinstellung für die Reaktionsge­ fäßhalterung 5 durch Verwendung von mit einer Steuereinheit ausgerüsteten Temperatureinstell- oder Steuermechanismen eine zwischen diesen Halterungen vorhandene Luftschicht 200 (Fig. 4) verhindert, daß die Temperatureinstellung die in den Pro­ bengefäßen 1 der Probengefäßhalterung 2 enthaltenen Proben beeinflußt. In dieser Ausführungsform ist der Raum zwischen diesen Halterungen vorzugsweise auf 0,5 cm eingestellt. Durch einen solchen Abstand besteht keine Möglichkeit, daß die Tem­ peratur der Proben in den Probengefäßen 1 steigt und sie ihre Qualität ändern, weshalb ihre genaue Bestimmung gewährleistet ist.

Vorzugsweise ist jedes Koppelteil 7 mit einem Abstand­ halter 7a und einem Bolzen 7b (Fig. 5) gebildet, um die Luft­ schicht 200 durch solches Befestigen festzulegen, daß die Probengefäßhalterung 2 und die Reaktionsgefäßhalterung 5 im wesentlichen gleichmäßig um z. B. 0,5 cm über ihre gesamte Länge beabstandet sind. Vorzugsweise ist der Abstandhalter 7a aus Polyacetal hergestellt, und vorzugsweise ist der Bolzen 7b aus einem Material mit geringer Wärmeleitfähigkeit herge­ stellt.

In dieser Ausführungsform dient die Luftschicht 200 zur Wärmeisolierung der Probengefäßhalterung 2 von der Reaktions­ gefäßhalterung 5. Um den gleichen Zweck zu erfüllen, kann je­ de andere geeignete Lösung zum Einsatz kommen. Beispielsweise besteht eine Lösung darin, diese Halterungen mit thermisch oder wärmeisolierendem Material zu beschichten, und eine wei­ tere besteht darin, den Raum zwischen diesen Halterungen mit wärmeisolierendem Material zu füllen.

Zu beachten ist, daß die Luftschicht 200 selbst zwar die Wärmeübertragung ausreichend erschweren kann, aber möglicher­ weise die Gefahr besteht, daß Wärme durch die Luftbewegung übertragen wird. Ist es daher wesentlich, eine zuverlässige Wärmeisolierung zu gewährleisten, ist der Einsatz des wärmei­ solierenden Materials bevorzugt.

Vorzugsweise ist die Heizung 100 dünn und lang, um das lange und schmale Reaktionsgefäß gleichmäßig zu erwärmen. Für die Heizung 100 kommt vorzugsweise ein isolierter Draht aus Nichrom (Warenzeichen) anstelle eines blanken zum Einsatz, da beim blanken Nichromdraht bestimmte Isoliermaßnahmen ergrif­ fen werden müssen. Für die Heizung 100 können eine schmale rohrartige Mantelheizung oder eine plattenartige Folienhei­ zung verwendet werden. Die Isolierung der Folienheizung kann aus Silikongummi oder Polyimid hergestellt sein. Die Folien­ heizung ist etwa 0,5 mm bis 1 mm dick und kann eine ordnungs­ gemäße Form haben. Eine Speiseleitung zur elektrischen Strom­ zufuhr zur Folienheizung kann an einer ordnungsgemäßen Posi­ tion an der Folienheizung befestigt sein.

In dieser Ausführungsform ist eine streifenartige Foli­ enheizung, die mit Silikongummi überzogen ist, mit der Außen­ fläche jedes Reaktionsgefäßes 4 durch Klebstoff verklebt. Al­ lerdings kann ein doppelt beschichtetes Band zum Ankleben der Folienheizung verwendet werden.

Gemäß Fig. 2 dient der waagerechte Bewegungsmechanismus zum waagerechten Bewegen der kombinierten Einheit aus Proben­ gefäßhalterung 2 und Reaktionsgefäßhalterung 5, die durch das Koppelteil 7 aneinander gekoppelt sind. Der waagerechte Bewe­ gungsmechanismus weist Führungsschienen 23, einen Schrittmo­ tor 24, einen Riemen 24a, Scheiben 24b und einen an der Reak­ tionsgefäßhalterung 5 befestigten Träger 26 zum Tragen der kombinierten Einheit aus Probengefäßhalterung 2 und Reakti­ onsgefäßhalterung 5 auf. Der Schrittmotor 24 dient zum Erzeu­ gen einer Antriebskraft, um die kombinierte Einheit aus Pro­ bengefäßhalterung 2 und Reaktionsgefäßhalterung 5 auf den Führungsschienen 23 zu bewegen.

Gemäß Fig. 2 und 3 hat der Träger 26 ein Durchgangsloch, durch das die Führungsschienen 23 verlaufen. Alle Gefäße, die durch die Gefäßhalterungen der Gefäßhalterungseinheit 250 ge­ halten werden, können zu einer Wascheinheit 400 und einem De­ tektionsteil 20 durch den waagerechten Bewegungsmechanismus bewegt werden.

In der Gefäßhalterungseinheit 250 von Fig. 1 sind das erste und zweite Reagensgefäß 8a und 8b in Löcher eingesetzt und werden durch sie gehalten, die ausschließlich zum Aufneh­ men dieser Reagensgefäße dienen und in der Probengefäßhalte­ rung 2 bzw. Reaktionsgefäßhalterung 5 zum Aufnehmen von Rea­ genzien zur Immunanalyse gebildet sind.

Es gibt Fälle, in denen die Außendurchmesser, Formen u. ä. der Reagensgefäße nicht von den in der Proben- und Reak­ tionsgefäßhalterung gebildeten Löchern akzeptiert werden.

Diese Problem läßt sich leicht dadurch beheben, daß zur Auf­ nahme dieser Reagensgefäße geeignete Löcher zusätzlich an richtigen Stellen in Verlängerung der Linearanordnungen der Proben- und Reaktionsgefäßlöcher in den jeweiligen Halterun­ gen gebildet werden. Die Proben- und Reaktionsgefäßlöcher können natürlich verwendet werden, wenn diese Löcher so abge­ wandelt sind, daß sie die Reagensgefäße aufnehmen.

Bei erhöhter Anzahl verwendeter Reagenzienarten kann ei­ ne weitere Linearanordnung von Löchern zum Aufnehmen dieser Reagensgefäße in der Proben- und/oder Reaktionsgefäßhalterung parallel zu den Proben- und/oder Reaktionsgefäßlöchern gebil­ det sein. Alternativ kann eine Reagensgefäßhalterung mit ei­ ner Linearanordnung von Löchern zum Aufnehmen dieser Reagens­ gefäße zusätzlich verwendet werden, während diese Gefäßhalte­ rungen durch ein Koppelteil miteinander gekoppelt sind. In diesem Fall beträgt die Gesamtanzahl von Gefäßhalterungen drei.

Zu beachten ist, daß bei einem bevorzugten Aufbau der Mittenabstand zwischen den benachbarten Probengefäßlöchern und der Mittenabstand zwischen den benachbarten Reagensgefäßlöchern so ist, daß die Bewegung der Probengefäß- und Reaktionsgefäßhalterungen durch den waage­ rechten Bewegungsmechanismus einfach und problemlos ist.

Ist wie im veranschaulichten Fall (speziell Fig. 4) der Mittenabstand zwischen den benachbarten Probengefäßlöchern gleich dem zwischen den benachbarten Reaktionsgefäßlöchern, unterscheidet sich aber von dem zwischen dem Probengefäßloch und den Reagensgefäßlöchern (ist z. B. der Abstand zwischen dem Probengefäßloch und den Reagensgefäßlöchern etwa 1,5 mal so groß wie der zuerst genannte) oder dem zwischen dem Reak­ tionsgefäßloch und dem Reagensgefäßloch wie in dem darge­ stellten Beispiel (insbesondere Fig. 4), wird der waagerechte Bewegungsmechanismus für die Probengefäß- und Reaktionsge­ fäßhalterungen so eingestellt, daß das Agens, die Reaktions­ lösung und das Reagens in alle Gefäße abgegeben werden kön­ nen.

In der Ausführungsform kommen zwei Arten von Reagensge­ fäßen zum Einsatz: das erste Reagensgefäß 8a zum Aufnehmen einer Lösung, in der ein gefrorenes und getrocknetes Reagens gelöst ist, das keine Temperatureinstellung erfordert, und das zweite Reagensgefäß 8b zum Aufnehmen einer Enzymsubstrat­ flüssigkeit, deren Temperatur eingestellt werden muß. Bei Be­ darf kann eine weitere Art von Reagensgefäß verwendet werden, das ein Verdünnungsmittel zum Verdünnen einer Probe, das als zweites Reagens (Enzym-markierter Antikörper) bezeichnet wird, als weitere Reagensart enthält, die keine Temperatur­ einstellung benötigt.

Die Immunassay-Vorrichtung als Ausführung der Erfindung ist insgesamt in Fig. 2 gezeigt. Darstellungsgemäß weist die Immunassay-Vorrichtung eine Abgabeeinheit 300 und eine Wascheinheit 400 auf. Die Abgabeeinheit 300 besteht aus einer L-förmigen Düsenstütze oder einem Arm 12, einer Abgabedüse 13 und einem Pumpteil oder einer Kolbenpumpe 14. Die L-förmige Düsenstütze 12 stützt die Abgabedüse 13 in senkrechter und waagerechter Richtung (V und H); gemäß Fig. 3 ist die senk­ rechte Richtung (V) rechtwinklig zur Ebene mit der Bewegungs­ richtung (mit Pfeilen) des waagerechten Bewegungsmechanismus, und die waagerechte Richtung (H) ist längs der Ebene mit die­ ser Bewegungsrichtung, aber rechtwinklig zur Bewegungsrich­ tung. Die Funktion des Pumpteils 14 besteht darin, die Flüs­ sigkeit aus einer an der Düsenspitze befestigten (später zu beschreibenden) Einwegspitze abzusaugen und sie in diese ab­ zugeben. Die Wascheinheit 400 besteht als B/F-Wascheinheit aus einer Reinigungssonde 15, einem Behältnis 16 für ge­ brauchte Flüssigkeit, Pumpen 17, einem Reinigungsflüssig­ keitsbehälter 18 und elektromagnetischen Ventilen 19. In Fig. 2 bezeichnet die Bezugszahl 20 ein Detektionsteil; 21 ein Spitzenhalterungsteil zum Zuführen von Einwegspitzen zur Ab­ gabedüse 13; und 22 einen Abfallkasten 22, in den gebrauchte Einwegspitzen entsorgt werden. In dieser Ausführungsform wer­ den die Einwegspitzen nach Gebrauch weggeworfen, um Kontami­ nation der Proben zu verhindern. Zum Aufnehmen der gebrauch­ ten Einwegspitzen dient der Abfallkasten 22.

Für die immunochemische Analyse weist die Immunassay-Vor­ richtung auf: die Reinigungssonde 15 (als B/F-Trennteil bezeichnet) zum Entfernen eines markierten Reagens, das z. B. keinen Immunkomplex aus Antigen-Antikörper bildet, und das Detektionsteil 20 zum Detektieren einer Menge eines einen Im­ munkomplex bildenden markierten Reagens. Das B/F-Trennteil 15 steht in kommunizierender Verbindung mit dem Reinigungsflüs­ sigkeitsbehälter 18 und den elektromagnetischen Ventilen 19.

Das Detektionsteil 20 läßt sich ordnungsgemäß je nach verwendetem Immunassay-Verfahren auswählen. Im folgenden sind einige Immunassay-Verfahren aufgeführt.

Ein erster Immunassay besteht darin, daß ein Antikörper z. B. direkt mit einem Farbstoff verbunden (markiert) wird, der so beschaffen ist, daß er Licht absorbiert oder Fluores­ zenz emittiert, und daß die durch eine Antigen-Antikörper-Re­ aktion verursachte Absorption oder Fluoreszenz eines Immun­ komplexes aus Antikörper und Antigen gemessen wird.

Ein zweiter Immunassay besteht darin, daß ein Antikörper z. B. direkt mit einem Farbstoff verbunden (markiert) wird, der so beschaffen ist, daß er chemilumineszent ist, ein Rea­ gens zur Auslösung von Lumineszenz, z. B. eine Säure oder Ba­ se, einem durch eine Antigen-Antikörper-Reaktion verursachten Immunkomplex aus Antikörper und Antigen zugegeben und die re­ sultierende Lumineszenz gemessen wird.

Ein dritter Immunassay besteht darin, daß ein Antikörper z. B. direkt mit einem Enzym verbunden (markiert) wird, ein Enzymsubstrat einem durch eine Antigen-Antikörper-Reaktion erzeugten Immunkomplex aus Antikörper und Antigen zugegeben und das resultierende Absorptions-, Fluoreszenz- oder Lumineszenzmaterial gemessen wird.

Ein ordnungsgemäßes Detektionsteil läßt sich unter Berücksichtigung der meßbaren Beschaffenheit eines zu bestim­ menden Objekts auswählen. Das Detektionsverfahren ist nicht speziell beschränkt. Ein in der Erfindung einsetzbares Detek­ tionsverfahren besteht darin, daß Fluoreszenz durch Projizie­ ren eines Erregerlichts auf die Oberseite des Reaktionsgefä­ ßes z. B. unter Verwendung eines dichroitischen Spiegels er­ halten wird. Ein weiteres Detektionsverfahren besteht darin, daß eine Flüssigphasenkomponente aus dem Reaktionsgefäß abge­ saugt und einer Strömungszelle zugeführt wird, wodurch eine Strömungsdetektion erfolgt. Zum Einsatz kann ein Verfahren kommen, bei dem ein Fluoreszenz detektierendes Teil festste­ hend ist und das Reaktionsgefäß zum Fluoreszenz detektieren­ den Teil durch den Bewegungsmechanismus der Gefäßhalterungs­ einheit bewegt wird. Außerdem kann das Detektionsteil wie die Abgabeeinheit beweglich eingebaut sein.

Die Abgabedüse 13 mit einer an ihrer Spitze befestigten Einwegspitze in der Abgabeeinheit 300 wird durch den Arm 12 gestützt, der waagerecht und senkrecht beweglich ist, und steht in kommunizierender Kopplung mit der Kolbenpumpe 14 durch einen Schlauch aus Teflon (Warenzeichen). Die Spitze der Abgabedüse 13 ist so geformt, daß sie sich in die Öffnung der Einwegspitze einpaßt. Die Düse wird an die Spitze ange­ setzt, indem die Düsenspitze in die Öffnung der Spitze ge­ drückt wird. Ein Düsenabnahmewerkzeug 25 in Fig. 3 ist an der Abgabedüse 13 befestigt. Eine gebrauchte Einwegspitze wird durch das Düsenabnahmewerkzeug 25 von der Düse über dem Ab­ fallkasten 22 gelöst.

Die Immunassay-Vorrichtung hat eine zweistufige Struk­ tur: Eine erste Stufe weist die L-förmige Düsenstütze 12, das Spitzenhalterungsteil 21, das Detektionsteil 20 und den Ab­ fallkasten 22 auf, und eine unter der ersten Stufe angeordne­ te zweite Stufe weist die Gefäßhalterungseinheit auf. Vorge­ sehen sind Durchgangslöcher A und B, die die erste und zweite Stufe verbinden. Zum Absaugen von Proben, z. B. aus dem Pro­ ben-, Reaktions- und Reagensgefäßen, wird veranlaßt, daß die Abgabedüse durch die Durchgangslöcher zu den Probengefäßen oder dem Reagensgefäß (Durchgangsloch A) oder zu den Reakti­ onsgefäßen oder dem Reagensgefäß (Durchgangsloch B) herab­ fährt.

In Fig. 3 sind die Abgabeeinheit und ihre nähere Struk­ tur dargestellt. Das mit der Bezugszahl 25 bezeichnete Düsen­ abnahmewerkzeug zum Abnehmen einer gebrauchten Einwegspitze von der Abgabedüse 13 ist darstellungsgemäß an der Abgabedüse selbst befestigt. Beweglich ist die gezeigte Abgabedüse 13 in die senkrechte Richtung (V), die senkrecht und rechtwinklig zur Ebene mit der Bewegungsrichtung (mit Pfeilen) des waage­ rechten Bewegungsmechanismus ist, und ferner in die waage­ rechte Richtung (H), die längs der Ebene mit dieser Bewe­ gungsrichtung, aber rechtwinklig zur Bewegungsrichtung ist.

Beschrieben wird nunmehr ein nichteinheitliches bzw. he­ terogenes Immunassay-Verfahren unter Verwendung von Reakti­ onsgefäßen, die auf abdichtende Weise Träger, an die Antikör­ per gebunden sind (magnetische Träger, die eingebautes Ferrit enthalten) und ein anderes Reagens enthalten, z. B. Enzym­ markierte Antikörper für Antigene, die gefriergetrocknet wur­ den.

Die zu bestimmende Proben, z. B. humane Seren, enthal­ tenden Probengefäße 1 werden in die zugehörigen Löcher der Probengefäßhalterung 2 der Gefäßhalterungseinheit 250 gege­ ben, und eine Anzahl von Reaktionsgefäßen 4, genau so viele wie die Anzahl von Proben, wird in die zugehörigen Löcher der Reaktionsgefäßhalterung 5 gegeben. Eine Lösung zum Auflösen der gefrorenen und getrockneten Materialien in der Probenge­ fäßhalterung 2 wird in die Probengefäßhalterungslöcher 3 der Probengefäßhalterung 2 gegeben, und ein Enzymsubstrat wird in die Reaktionsgefäßhalterungslöcher 6 der Reaktionsgefäßhalte­ rung 5 gegeben.

Der Bewegungsmechanismus des Abgabeteils und der Gefäß- halterungseinheit wird so gesteuert, daß vorbestimmte Proben­ mengen und eine vorbestimmte Lösungsmenge in diese Reaktions­ gefäße 4 abgegeben werden. Bei jedem Abgabeabschluß der Pro­ ben und der Lösung werden die gebrauchten entsorgbaren Spit­ zen weggeworfen, und neue werden an der Abgabedüse 13 in Vor­ bereitung auf den nächsten Abgabevorgang befestigt.

Die Reaktionstemperatur beeinflußt die Antigen-Antikör­ per-Reaktion. Daher wird die Temperatur der die Proben und die Lösung enthaltenden Reaktionsgefäße 4 so gesteuert, daß sie eine vorbestimmte Reaktionstemperatur ist, während die Antigen-Antikörper-Reaktion für eine vorbestimmte Zeit fort­ schreitet, um Immunkomplexe auf der Trägeroberfläche zu bil­ den. Nach Ablauf der vorbestimmten Zeit werden die Waschein­ heit 400 und die Gefäßhalterungseinheit 250 gesteuert, und die Reaktionsgefäße 4 werden mehrmals gereinigt. Durch den Reinigungsvorgang der Waschein­ heit 400 werden die Träger nicht aus den Reaktionsgefäßen 4 entsorgt.

Nach abgeschlossener Reinigung wird eine vorbestimmte Menge von Substratflüssigkeit aus den Reagensgefäßen 4 in die Reaktionsgefäße 4 durch Steuerung der Wascheinheit 400 und der Gefäßhalterungseinheit 250 überführt. Das Substrat kann 4-Methylumbelliferylphosphorsäure sein, wenn das zur Markie­ rung verwendete Enzym alkalische Phosphatase ist. Das abgege­ bene Substrat empfängt eine Wirkung durch das Enzym des Im­ munkomplexes und wird in ein Material umgewandelt, das z. B. Fluoreszenz emittiert.

Schließlich werden die Reaktionsgefäße 4 durch Steuern der Gefäßhalterungseinheit 250 zum Detektionsteil transpor­ tiert, und Absorption, Fluoreszenz, Lumineszenz u. ä. werden durch das Detektionsteil detektiert.

Fig. 5 ist eine Seiten- und Querschnittansicht einer Ab­ wandlung der Abgabeeinheit und ihrer näheren Struktur, insbe­ sondere eines Magnetschwingmechanismus mit der Magnethalte­ platte in der Immunassay-Vorrichtung von Fig. 3. In der Be­ schreibung anhand von Fig. 5 dienen gleiche Bezugszahlen zur Bezeichnung gleicher oder äquivalenter Abschnitte wie in Fig. 3.

In Fig. 5 haben die Bezugszahlen folgende Bedeutungen: 9a bezeichnet eine Antriebswelle; 11a ein Langloch; 11b eine obere Platte; 102 eine Exzenterplatte; 102a einen Exzenter­ stift; 103 ein Lager; 104 ein linear angetriebenes Gleit­ stück; und 105 eine Schiene.

Gemäß Fig. 5 ist die Exzenterplatte 102 an der Antriebs­ welle 9a des Motors 9 gleichachsig mit ihr befestigt. Der Ex­ zenterstift 102a steht auf der Exzenterplatte 102 an einer Position vor, die von der Antriebswelle 9a des Motors 9 ver­ setzt ist. Das Lager 103 ist sicher an der Spitze des Exzen­ terstifts 102a befestigt. Das Lager 103 ist gleitend in das Langloch 11a eingesetzt, das in der im Querschnitt U-förmigen Magnethalteplatte 11 gebildet ist. Das Langloch 11a ist gemäß Fig. 1 geformt.

Die Magneten 10 sind auf der Oberseite der oberen Platte 11b der Magnethalteplatte 11 zickzackartig (gemäß Fig. 1) an­ geordnet. Das linear angetriebene Gleitstück 104 ist gleitend an der Unterseite der Magnethalteplatte 11 befestigt, während es in Zufuhrrichtung der Probengefäßhalterung 2, d. h. in senkrechte Richtung zur Zeichnungsoberfläche von Fig. 5, ver­ längert ist. Die Schiene 105 zum Führen des linear angetrie­ benen Gleitstücks 104 ist unter der Reaktionsgefäßhalterung 5 angeordnet und auch in die gleiche Richtung wie das linear angetriebene Gleitstück 104 verlängert.

Im folgenden wird der Betrieb der so aufgebauten Magnet­ schwingeinheit beschrieben.

Der Motor 9 wird angetrieben und die Exzenterplatte 102 dreht sich, wobei der Exzenterstift 102a der Exzenterplatte 102 um die Antriebswelle 9a des Motors 9 dreht. Das am Exzen­ terstift 102a befestigte Lager 103 bewegt die Magnethalte­ platte 11 in die Bewegungsrichtungen der Probengefäßhalterung 2 hin und her. Grund dafür ist, daß die Bewegungsrichtungen der Magnethalteplatte 11 durch die Schiene 105 und das linear angetriebene Gleitstück 104 reguliert sind und sich das Lager 103 im Langloch 11a der Magnethalteplatte 11 hin- und herbe­ wegt.

Zum Rühren der Probenteilchen in den Reaktionsgefäßen 4 werden die Magneten 10, die auf der Magnethalteplatte 11 un­ ter der Probengefäßhalterung 2 angeordnet sind, vorzugsweise 60 bis 120 mal je Minute und mit etwa 18 mm Amplitude in Schwingung versetzt.

Um die Magnethalteplatte 11 in Schwingung zu versetzen, ist die Struktur nicht auf die zuvor beschriebene beschränkt, sondern kann natürlich jede Form haben, wenn sie die Magneten 10 unter den Reaktionsgefäßen 4 in Schwingung (Vibration) versetzen kann.

Im folgenden werden die Nutzeffekte der gemäß der vor­ stehenden Erläuterung aufgebauten Immunassay-Vorrichtung be­ schrieben. Die Probengefäße und die Reaktionsgefäße sowie bei Bedarf die Reagensgefäße können durch eine einzige Gefäßhal­ terungseinheit gehalten werden, die als Einheit beweglich und wärmeisoliert aufgebaut ist. Dagegen werden diese Gefäßarten in der herkömmlichen Immunassay-Vorrichtung durch ihre eige­ nen Gefäßhalterungseinheiten gehalten. In dieser Hinsicht hat der Bewegungsmechanismus der Immunassay-Vorrichtung der Er­ findung einen einfacheren Aufbau als bei der herkömmlichen Immunassay-Vorrichtung. Ferner hat die Immunassay-Vorrichtung der Erfindung eine kleine Größe und ist leicht zu warten. Au­ ßerdem ist zu beachten, daß die jeweiligen Einheiten linear sowie hin- und herbewegt werden. Dies bringt eine Vereinfa­ chung des Aufbaus und eine Kostenreduzierung bei der Herstel­ lung mit sich.

Mit einem solchen Merkmal, daß die Probengefäße und die Reaktionsgefäße sowie bei Bedarf die Reagensgefäße durch eine einzelne Gefäßhalterungseinheit gehalten werden können, die als Einheit beweglich und wärmeisoliert aufgebaut ist, ist die Größe des Gefäßhalterungsgeräts verringert, und bei sei­ nem Einbau in die Vorrichtung verringert sich die Größe der Immunassay-Vorrichtung. Zum Absaugen und Abgeben der Proben u. ä., die in den durch das Gefäßhalterungsgerät gehaltenen Gefäßen enthalten sind, wird die Abgabevorrichtung in die waagerechte bzw. horizontale Bewegungsrichtung des Gefäßhal­ terungsgeräts bewegt. Durch dieses Merkmal ergibt sich ein einfacher Aufbau und eine Größenverringerung des Bewegungsme­ chanismus.

Werden außerdem ein Reagens, dessen Temperatur einge­ stellt werden muß, und eines dies nicht erfordernde zugleich verwendet, braucht nur ein einzelner Temperatureinstellmecha­ nismus zum Einsatz zu kommen.

Obwohl die Beschreibung im Zusammenhang mit der bevor­ zugten Ausführungsform der Erfindung erfolgte, wird dem Fach­ mann deutlich sein, daß verschiedene Änderungen und Abwand­ lungen vorgenommen werden können, ohne von der Erfindung ab­ zuweichen, weshalb in den beigefügten Ansprüchen alle derar­ tigen Änderungen und Abwandlungen erfaßt sein sollen, die dem Grundgedanken und Schutzumfang der Erfindung entsprechen.

Claims (15)

1. Assay-Vorrichtung mit:
einer Gefäßhalterungseinheit (250) zum Halten von Proben enthaltenden Probengefäßen und Reaktionsgefäßen zur An­ tigen-Antikörper-Reaktion, wobei die Gefäßhalterungsein­ heit aufweist:
eine Probengefäßhalterung (2) mit einer Linearan­ ordnung von Löchern (3) zum Aufnehmen der Probenge­ fäße,
eine Reaktionsgefäßhalterung (5) mit einer Linear­ anordnung von Löchern (6) zum Aufnehmen der Reakti­ onsgefäße, und
eine Koppeleinrichtung (7) zum Koppeln der Proben­ gefäßhalterung (2) und der Reaktionsgefäßhalterung (5) auf solche Weise, daß die Linearanordnungen der Löcher (3, 6) der Halterungen (2, 5) parallel zu­ einander angeordnet sind,
einer waagerechten Bewegungseinrichtung (22, 24, 24a, 24b, 26) zum waagerechten Bewegen einer gekoppelten Ein­ heit aus der Probengefäßhalterung und der Reaktionsge­ fäßhalterung längs den Linearanordnungen der Löcher;
einer Abgabeeinheit, die Flüssigkeit aus den Gefäßen entnehmen und die Flüssigkeit abgeben kann; und
einer Wascheinheit zum Reinigen des Inneren der Reakti­ onsgefäße,
wobei die Abgabeeinheit in die Richtung beweglich ist, die rechtwinklig zu der Richtung ist, in die die gekop­ pelte Einheit aus der Probengefäßhalterung und der Reak­ tionsgefäßhalterung bewegt wird.

2. Assay-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Waschein­ heit Reinigungsflüssigkeit zu den Reaktionsgefäßen füh­ ren und eine Flüssigphasenkomponente aus den Reaktions­ gefäßen entnehmen kann.

3. Assay-Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, ferner mit:
einer Temperatureinstelleinrichtung (100) zum Einstellen der Temperatur der Reaktionsgefäßhalterung der Gefäßhal­ terungseinheit innerhalb eines vorbestimmten Bereichs, wobei die Probengefäßhalterung gegenüber einer Tempera­ tureinstellfunktion durch die Temperatureinstelleinrich­ tung wärmeisoliert ist.

4. Assay-Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Mittenabstand zwischen den benachbarten Lö­ chern der Probengefäßhalterung und der Mittenabstand zwischen den benachbarten Löchern der Reaktionsgefäßhal­ terung gleich sind und die waagerechte Bewegungseinrich­ tung die gekoppelte Einheit aus der Probengefäßhalterung und der Reaktionsgefäßhalterung schrittweise um einen vorbestimmten Abstand, der gleich dem jeweiligen Abstand zwischen den Löchern oder ein Vielfaches des Abstands ist, durch einen Betriebsablauf der waagerechten Bewe­ gungseinrichtung bewegen kann.

5. Assay-Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei in der Gefäß­ halterungseinheit die die Koppeleinrichtung die Proben­ gefäßhalterung mit der Reaktionsgefäßhalterung so kop­ pelt, daß die in der Probengefäßhalterung gebildeten Lö­ cher zu den in der Reaktionsgefäßhalterung gebildeten Löchern im Blick in die Richtung ausgerichtet sind, die rechtwinklig zur waagerechten Bewegungsrichtung der ge­ koppelten Einheit ist.

6. Assay-Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei minde­ stens eines der in der Probengefäßhalterung und der Re­ aktionsgefäßhalterung gebildeten Löcher Reagensgefäße halten kann, die für Reaktionen notwendige Reagenzien enthalten.

7. Assay-Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner mit:
einer Magnetschwingeinrichtung, die nahe der Reaktions­ gefäßhalterung angeordnet ist, zum Ausüben eines schwin­ genden Magnetfelds auf die Reaktionsgefäße.

8. Assay-Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Koppeleinrichtung (7) aufweist:
einen Abstandhalter (7a) zum Bilden einer Luftschicht (200) zwischen der Probengefäßhalterung (2) und der Re­ aktionsgefäßhalterung (5); und
einen in den Abstandhalter (7a) eingesetzten Bolzen (7b) zum Befestigen der Probengefäßhalterung (2) und der Re­ aktionsgefäßhalterung (5).

9. Assay-Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei der Abstandhal­ ter (7a) aus Polyacetal hergestellt ist und der Bolzen (7b) aus einem Material mit geringer Wärmeleitfähigkeit hergestellt ist.

10. Gefäßhalterungsgerät in Verwendung für eine Assay-Vor­ richtung mit:
einer Probengefäßhalterung (2) mit einer Linearanordnung von Löchern (3) zum Aufnehmen der Probengefäße,
einer Reaktionsgefäßhalterung (5) mit einer Linearanord­ nung von Löchern (6) zum Aufnehmen der Reaktionsgefäße, und
einer Koppeleinrichtung (7) zum Koppeln der Probengefäß­ halterung (2) und der Reaktionsgefäßhalterung (5) auf solche Weise, daß die Linearanordnungen der Löcher (3, 6) der Halterungen (2, 5) parallel zueinander angeordnet sind.

11. Gefäßhalterungsgerät nach Anspruch 10, wobei der Mitten­ abstand zwischen den benachbarten Löchern der Probenge­ fäßhalterung und der Mittenabstand zwischen den benach­ barten Löchern der Reaktionsgefäßhalterung gleich sind.

12. Gefäßhalterungsgerät nach Anspruch 10 oder 11, wobei die Koppeleinrichtung die Probengefäßhalterung mit der Reak­ tionsgefäßhalterung so koppelt, daß die in der Probenge­ fäßhalterung gebildeten Löcher zu den in der Reaktions­ gefäßhalterung gebildeten Löchern im Blick in die Rich­ tung ausgerichtet sind, die rechtwinklig zu den Linear­ anordnungen der Löcher ist.

13. Gefäßhalterungsgerät nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei mindestens eines der in der Probengefäßhalterung und der Reaktionsgefäßhalterung gebildeten Löcher Rea­ gensgefäße halten kann, die für Reaktionen notwendige Reagenzien enthalten.

14. Gefäßhalterungsgerät nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei die Koppeleinrichtung (7) aufweist:
einen Abstandhalter (7a) zum Bilden einer Luftschicht (200) zwischen der Probengefäßhalterung (2) und der Re­ aktionsgefäßhalterung (5); und
einen in den Abstandhalter (7a) eingesetzten Bolzen (7b) zum Befestigen der Probengefäßhalterung (2) und der Re­ aktionsgefäßhalterung (5).

15. Gefäßhalterungsgerät nach Anspruch 14, wobei der Ab­ standhalter (7a) aus Polyacetal hergestellt ist und der Bolzen (7b) aus einem Material mit geringer Wärmeleitfä­ higkeit hergestellt ist.