CS212273B2 - Multichannel system for manipulation with immobilized biologically active substances - Google Patents

Description

Vynález se týká vícekanálového systému k manipulaci s imobilizovanými biologicky aktivními látkami, přičemž několik zkuěebních trubiček, to je trubiček na vzorek, se plní nejméně jednou reakční tekutinou.

Pomocí zařízení výše popsaného druhu lze například stanovit obsah hormonů v lidském séru. V nemocnicích je nutno provádět velký počet těchto nebo podobných stanovení pokud možno v krátké době. Automatizace takových zařízení se tím tedy nabízí.

Dosud.známá zařízení, jako pipetovací automaty nebo též automatizované průtokové systémy však mají společnou velkou nevýhodu, že pracují.pouze v sérii. Poněvadž každý anal^yzovaný vzorek je nutno ^podro^bit cel^{é ř}ad^{ě úk}onů, jako p^etování, odstřeSovéíní, uvádění ve styk s reakční tekutinou apod., nepodařilo se dosud vytvořit takové zařízení, ve kterém by bylo možno podrobit větší počet vzorků současně a paralelně potřebným.operacím.

Zavedení tzv. techniky pevné fáze (solid-phase), při které se zkoumaný tekutý vzorek uvádí ve styk s částicemi pevné látky s imobilizovanou biologicky aktivní látkou, umožnila sice použití průtokového systému, čímž se analytický postup značně zjednodušil a manipulace usnadnila; rychlost^resp. kapacita této techniky je však omezena opět tím, že jednotlivé vzorky je nutno zpracovávat po sobě.

Úko^lem v^yn^álezu je v^ytvo^řit zařzení, kterým ^lze sou^časn^ě a vz^ájěmně ^para^le^lně analyzovat větší počet vzorků.

Vynález řeší úkol tím . způsobem, že zařízení má horizontálně upravenou úložnou desku, která nese v pravidelném uspořádání zkušební trubičky, dále desku adaptéru nad úložnou deskou s objímkami, ve kterých se přichytí svorkovým závěrem zkušební trubičky, když úložná deska a deska adaptéru se sjedou proti sobě na příslušnou vzdálenost. Každá z objímek je dále spojena kanálem, úzkým ve srovnání s objímkou, s jediným vícekanálovým výtlačným čerpadlem, které pracuje podle kolby jako sací nebo výtlačné čerpadlo.

Dále je zařízení vybaveno nosnou deskou, která má vybrání nebo úložná místa pro analyzované tekuté vzorky v pořadí, odpovídajícím zkušebním trubičkám a nosná deska je vyměnitelná za úložnou desku. Kombinací uvedených 'Znaků se vytváří pravý vícekanálový systém, u kterého na úložné desce přibližně matricovitě uspořádané pole zkušebních trubiček lze.současně a v jednom stupni spojit s úložnou deskou a výměnou úložné desky za nosnou desku se každá zkušební trubička uvádí ve styk se vzorkem, který má být analyzován. Příslušným zapojováním vpřed a vzad běžícího výtlačného čerpadla se vzorek nejdříve nasaje do zkušební trubičky a může potom reagovat s různými reakčními tekutinami.

Podle dalšího .provedení vynálezu sestává nosná deska z opěrného bloku 8 . otvory a na ^Opěrn^ém ^bloku je polořna ^pom^ěrně ^tu^{há f}óli^e, ^která má v mísřch otvorů prohlubeniny pro uložení tekutých vzorků, přičemž prohlubeniny nedoléhají na dno otvorů. Použitím jednor^ázov^ě pouHtelné ^fólie к ulořní vzor^ků se ana^lytický ^postu^p dále urychli pro- tože odpadá zdlouhavé čištění nádobek na vzorky.

Zkušební trubičky.jsou výhodně z pružného,materiálu a rozšiřují se kónicky směrem nahoru a objímky mají nálevkovitý zaváděcí prostor, válcovitý úchytný prostor, jehož průměr je menší než největší vnější průměr zkušebních trubiček. Těmito znaky je dosahováno spolehlivého spojení zkušebních trubiček s deskou adaptéru. Při protékání zkušebních trubiček může v důsledku vysokého odporu při proudění vzorku vznikat v trubičkách značný tlak, který vyžaduje absolutně pevné spojení mezi trubičkami a deskou adaptéru.

Zkušební trubičky jsou s výhodou tak dlouhé, že je lze po odstranění opěrného bloku na^klon^ěn^ím uvolnK z objímek. ^Tyto zna^ky umo^žňuj^í sou^časn^é uc^ho^pen^í všech zkušebních trubiček uspořádaných v jedné řadě vhodným zdvihákem, přičemž pomocí posunu zdviháku, ze svislé roviny se zkušební trubičky nakloní, čímž se uvolní svorkový závěr a trubičky padají do zdviháku. Zabrání se tím, jak dotyku ruky se zkušebními trubičkami právě tak jako nebezpečí záměny.

Podle dalšího provedení vynálezu mají zkušební trubičky na vnějším obvodu vytvořeno rameno, které dosedá na okraj otvorů upravených v úložné desce. Zavedení trubiček do desky adaptéru vyžaduje určitou sílu, aby se vytvořil spolehlivý svorkový závěr. Rameny na vnějším obvodu trubičky je zabráněno tomu, aby trubička působením uvedené síly neuvázla v úložné desce.

Výtlačným čerpadlem může být vpřed a nazad běžící hadicové čerpadlo, s výhodou však sestává z řady společně ovládaných jednotek píst-válec, které jsou spojeny hadicemi a objímkami desky adaptéru. Písty jsou s výhodou připevněny z jedné strany válce a z druhé strany na paralelně proti sobě posunovatelných deskách. Tím je zaručeno absolutně synchronní a přesné vedení jednotek píst-válec. K jednoduché konstrukci se dospěje zejména tehdy, když jednotky píst-válec jsou vzduchotěsné přesné stříkačky.

Pro určité analýzy může být žádoucí nechat reagovat vzorek odděleně se dvěma reakčními tekutinami. K tómuto účelu ústí do každé z objímek druhý úzký kanál, který je - spojen s druhým vícekanálovým výtlačným čerpadlem. Tímto dalším kanálem lze přidávat druhou reakční tekutinu nezávisle na první.

Zařízení podle vynálezu představuje pravý vícekanálový systém, ' který znamená převrat v automatizaci analýzy vzorků sér technikou pevné fáze.

V následujícím je popsána forma provedení podle vynálezu pomocí připojeného výkresu. Jediný obr. ukazuje schematický řez dvěma podstatnými díly zařízení.

Zařízení sestává v podstatě ze stacionární a horizontálně upravené desky adaptéru £0. Na spodní straně desky adaptéru je vytvořeno v určitém geometrickém uspořádání více objímek £2· Objímky 12 jsou obvykle uspořádány ve vhodné vzájemné vzdálenosti v bodech křížení kolmo.se protínající sítě čar.

Objímky sestávají z nálevkovitého zaváděcího prostoru 14 a válcovitého úchytného prostoru 26· Na úchytný prostor 16 se připojuje směrem vzhůru úzký kanál £3. který vede do otvoru 20. opatřeného vnitřním závitem. Do otvoru 20 lze zašroubovat příslušně upravenou zátku adaptéru, v jejímž středu je hadice , jejíž průměr odpovídá přibližně průměru kanálu 18.

Když jde do otvoru 20 zašroubována zátka adaptéru, kanál 18 přiléhá těsně k hadici umístěné uprostřed zátky (není znázorněno). Hadice, které jsou na jedné straně spojeny se zátkou adaptéru, jsou druhým koncem spojeny s prostorem válce neznázorněné jednotky píst-válec. Počet samostatných jednotek píst-válec tak odpovídá přesně počtu otvorů 20. popřípadě objímek jg.

Písty z jedné strany a válce z druhé strany jsou vždy připevněny na oddělených vzájemně paralelně vyrovnaných deskách, přičemž jedna deska je paralelně posunovatelná proti druhé d^esce. ^Posun se uskutečňuje s výtodou pomoc^í vře^nov^o ^po^honu a je sledován ^pHsl^uš ným ovládacím zařízením. Podle jednoho způsobu provedení zařízení jako jednotek píst-válec s největším úspěchem bylo použito vzduchotěsných přesných stříkaček. Objem válců je vypočten tak, aby stačil na více analýz.

Pod deskou adaptéru 10 je rovněž horizontálně uspořádán opěrný blok 22. Jak je naznačeno dvojitou šipkou, opěrný blok 22 lze přestavovat ve svislém směru. Přestavování se provádí s výhodou hydraulicky a je sledováno vhodným ovládacím zařízením, pokud se týká zdvihu, taktu a rychlosti přestavení. V opěrném bloku 22 jsou otvory 24. jejichž středová osa odpovídá středové ose objímek 12. Každé objímce 12 je tak v přímé poloze přiřazen otvor 24» Na povrchu opěrného bloku 22 leží fólie 26 s miskovitými prohlubeninami 20, které přijímají nejprve zkouěenou tekutinu. Přitom je důležité, že prohlubeniny 28 visí volně· v otvorech 24 a poněvadž fólie 26, je zhotovena z· pružné umělé hmoty, mohou při náporu tlaku trochu ustoupit.

Do objímek 12, popřípadě do jejich válcovitých úchytných prostorů 16 jsou zasunuty zkušební trubičky 30 a jsou tam přidržovány svorkovým závěrem. Vh&jší horní průměr zkušební trubičky je o něco větší než světlost úchytného prostoru 16· Při zasunutí zkušebních trubiček 30 do objímek dochází tudíž ke změně tvaru horní části Zkušebních trubiček JO, čímž se vyvine taková síla, že zkušební trubičky 30 jsou drženy spolehlivě v objímkách · 12 i při náporu tlaku·

Opěrný blok 22 lze vyměnit za neznázorněnou úložnou desku· V úložné desce je řada otvorů, jejichž středové osy se rovněž kryjí se středovými osami objímek . 12, Průměr otvorů je volen tak, že dolní část zkušebních trubiček 30 lze zavést volně do otvorů. Na· spodní části zkušebních trubiček 30 je vytvořeno rameno 32. které dosedá na okraj otvorů úložné desky a při. axiá^ln^ím tlaku^, piftsoMcta shora na z^kuěe^bn^í toubl-čky, zatoanuje tom^ a^by se nezaklínily v otvorech úložné desky.

Umístění předem připravených zkušebních trubiček, tj. naplněných pevnou, biologicky aktivní látkou do desky adaptéru 10 se provádí následujícím způsobem. Zkušební trubičky 30 se zasunou nejprve do otvorů neznázornšné úložné desky. Úložná deska se potom položí na rovněž neznázornšné vedení, popřípadě na zarážku hydraulického zdvihacího mechanismu zařízení, přičemž středové osy otvorů souhlasí se středovými osami objímek 12·

Při zdvižení úložné desky je horní okraj zkušebních trubiček 30 uchopen zaváděcím prostorem 14 objímek 12 a dostává se posléze do válcovitého úchytného prostoru 16. do kterého jsou až k hornímu dorazu zkušební trubičky 30 zasunovány. Potom se posouvá úložná deska opět směrem dolů, přičemž zkušební trubičky 30 zůstávají viset v objímkácn 12, poněvadž úložná deska a zkušební trubičky 30 se nemohly zaklínit v důsledku'funkce ramene 32.

Po zavedení zkušebních trubiček 30 se neznázornšná úložná deska vyjme ze zařízení a v^ymění za o^pěrný ^blo^k 22» ^na kter^ém je ^po^žena ^fólie 26. p^{řičemž v} pro^^en^ách 28 jsou umístěny vzorky séra. Opěrný blok- 22 je zdvihán neznázorněným zdvihacím zařízením směrem nahoru, až dolní konec zkušebních trubiček 30 dosedne na dno prohlubenin 28, přičemž dno je lehce deformováno.

Jako další krok následuje nasátí vzorků séra do zkušebních trubiček. Písty přesných stříkaček jsou k tomuto účelu poněkud povytaženy, což vyvolá -podtlak uvnitř trubiček a nasátí tekutého vzorku do trubiček. Jedná-li se například o stanovení podílu hormonu v krevním séru, přičemž biologicky aktivní látkou je suchá přáškovitá protilátka, následuje potom klidový.interval, během kterého prášek protilátky se vzorkem séra nabobtná v gel a dochází k reakci protilátky se stanoveným a značeným hormonem.

Po uplynutí nezbytné reakční doby se písty přesných stříkaček pohybují opět vpřed což vede k promytí zkušebních trubiček JO. Promytí vhodnou tekutinou vede k eluování vzorku, tj. k vymytí protilátkou nevázaného, značeného a neznačeného hormonu.

Desku adaptéru lze upravovat tím· způsobném, že místo jednoho kanálu 18. ústí do objímky 12 dva takové kanály. Druhý kanál je spojen s druhým separátním výtlačným čerpadlem a může být . tak zcela nezávisle plněn.. V tomto případě se načerpá do vzorku nejprve roztok traceru, ponechá se určitou dobu působit a teprve potom se přidá kanálem 18 roztok-, .pufru, kterým je eluován vzorek a uskuteční se dělení vázaného a nevázaného traceru.

BuS již před nebo ^po ukončení eluce sjede opěrný blok ²² dolů, takže zkušební trubičky 30 visí volně ^pod deskou aktéru. 2kuše^bn^í trubičty 30 jsou n^yn^í ucho^peny zvláš¹ · uzpůsobeným držákem zkušebních trubiček, uvolněny z objímek 12 desky adaptéru 10 a dopraveny. . 'k další analýze do zařízení pro měření radioaktivity vzorků.

Držák k vyjímání zkušebních trubiček 30 je uzpůsoben β výhodou tak, že nese zarážky pro zkušební trubičky JO, které jsou uspořádány v jedné řadě a jejich středové osy souhlasí se středovými osami objímek 1%, které jsou též uspořádány v jedné řadě. Držák se potom posune zdola přes zkušební trubičky 30 a po dorazu na desku adaptéru 10 se vykloní tak dalece ze střední roviny, že zkušební trubičky 30 se uvolní z objímek 12· To je umožněno jednak pružným materiálem, ze kterého jsou zkušební trubičky zhotoveny a jednak postačující d^élkou zkuše^bn^íc^{h t}ru^biček:_f kter^á umořuje přís^lušn^é v^ypáčení·

Tento způsob odebírání zkušebních . trubiček z desky adaptéru zabraňuje výměnu nebo záměnu . zkušebních trubiček a rovněž tak kontaminaci.

Popsaný způsobu činnosti zařízení může být samozřejmě obměňován z hlediska právě potřebné analýzy. Libovolně lze měnit rovněž počet trubiček uspořádaných na desce adaptéru 10. Byla již vyvinuta vícekanálová čerpadla až se 92 kanály.

Veškeré podrobnosti popisu jsou významné z hlediska podstaty vynálezu.

PŘEDMĚT V Ϊ NÁLEZU

Claims (10)

1. Vícekanálový systém k manipulaci s imobilizovanými biologicky aktivními látkami, ^přičemž ^se manipuluje s několika tru^bičkami na vzorek s a^spon jednou reakční tek^utinou, vyznačující se horizontální úložnou deskou, která nese v pravidelném uspořádání zkušební trubičky (30), dále deskou adaptéru (10), umístěnou nad úložnou deskou, s objímkami (12) pro přichycení svorkovým závěrem zkušebních trubiček (30), při nastavení úložné desky a desky adaptéru (10) proti sobě na příslušnou vzdálenost, dále tím, že každá z objímek (12), je spojena kanálem (18), úzkým ve srovnání s objímkou (12), s jediným vícekanálovým výtlačným čerpadlem, které pracuje podle volby jako sací čerpadlo nebo výtlačné čerpadlo a dále nosnou deskou, která má vybrání nebo úložná místa (28) pro analyzované tekuté vzorky v pořadí, odpovídajícím zkušebním trubičkám (30) a nosná deska je vyměnitelná za úložnou desku.

2. Vícekanálový systém podle bodu 1, vyznačující se tím, že nosná deska sestává z opěrného bloku ⁽²2) s otvory ⁽24⁾ a na o^pěrném ^blo^ku (22) je ^po^^žena Whá f^ie (26⁾, ^která má'v místech otvorů (24) prohlubeniny (28) pro uložení tekutých vzorků, přičemž prohlubeniny (28) nedoléhají na dno otvorů (24).

3. Vícekanálový systém podle bodů 1 nebo 2, vyznačující se tím, že zkušební trubičky (30) jsou z ^pru^žného materiál a roz^šiřuj^í se ^kónⁱck^y směrem natoru a objímty ⁽¹²⁾ maj^í zaváděcí prostor (14) nálevkovitého tvaru a válcovitý úchytný prostor (16), jehož průměr je menší než největší vnější průměr zkušebních trubiček (30).

4. Vícekanálový systém podle bodu 3, vyznačující se tím, že zkušební trubičky (30) jsou tak dlouhé, že je lze po odstranění opěrného bloku (22) nakloněním uvolnit z objímek (12). .

5. Vícekaná^vý sys^tém po^dle bodiů 3 nebo 4^, vyznačující se t^ že zkušení ^tru^bičky ⁽³°) dosedají ramenem (32), vytvořeným na vnějším obvodu, na okraj otvorů upravených v úložné desce.

6. Vícekanálový systém podle některého z bodů 1 až 5, vyznačující se tím, že čerpadlem je vpřed a nazad běžící hadicové čerpadlo.

7. Vícekanálový systém podle některého z bodů 1 až 5, vyznačující se tím, že čerpadlo sestává z řady společně ovládaných jednotek yálec-píst, které jsou spojeny hadicemi s objímkami desky adaptéru (10).

8. Vícekanálový systém podle bodu 7, vyznačující se tím, že písty jsou připevněny jedné strany a válec z druhé strany na paralelně proti sobě posunovatelných deskách.

9. Vícekanálový systém podle bodů 7 nebo 8, vyznačující se tím, že'jednotkami píst-válec jsou vzduchotěsné přesné stříkačky.

10. Vícekanálový systém podle některého z bodů 1 až 9, vyznačující se ' tím, že do každé z objímek (12) ústí druhý kanál, který je spojen s druhým vícekanálovým výtlačným čerpadlem.