DE102004037848A1

DE102004037848A1 - Probenträgerwaschbehälter, Probenträgerwaschstation, System zum Waschen von Probenträgern und Verfahren zum Waschen von Probenträgern

Info

Publication number: DE102004037848A1
Application number: DE102004037848A
Authority: DE
Inventors: Christoph Dr. Gauer; Jürgen Dr. Scriba; Joachim Dipl.-Ing. Arzt; Roland Dr. Kirchner; Andreas Dipl.-Biol. Tögl
Original assignee: Advalytix AG
Current assignee: Beckman Coulter Inc
Priority date: 2004-08-04
Filing date: 2004-08-04
Publication date: 2006-02-23
Anticipated expiration: 2024-08-05
Also published as: JP2006047314A; US20060035369A1; DE102004037848B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Probenträgerwaschbehälter zum gleichzeitigen Waschen von zumindest zwei Probenträgern, mit einer Befüllöffnung, durch die die Probenträger eingebracht werden können, einer Flüssigkeitszu- bzw. abführöffnung im wesentlichen gegenüber der Befüllöffnung und Probenträgerhaltevorrichtungen, die in dem Waschbehälter derart angeordnet sind, daß sie eingebrachte Probenträger zueinander beabstandet halten können und zwischen den eingebrachten Probenträgern und der Flüssigkeitszu- bzw. -abführöffnung ein Flüssigkeitsablaufraum verbleibt. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Probenträgerwaschstation zum Waschen von Probenträgern, mit zumindest einer Aufnahme zum Aufnehmen eines erfindungsgemäßen Probenträgerwaschbehälters, wobei die Aufnahme einen Stationszu-/-ablauf aufweist, der bei aufgenommenem Probenträgerwaschbehälter mit dessen Flüssigkeitszu- bzw. -abführöffnung korrespondiert, einem um die Aufnahme angeordneten Überlaufbecken, einer an den Stationszu-/-ablauf angeschlossenen Pumpe und zumindest einem an die Pumpe angeschlossenen Flüssigkeitszuführventil. Schließlich betrifft die Erfindung ein System zum Waschen von Probenträgern mit einer erfindungsgemäßen Probenträgerwaschstation und zumindest einem erfindungsgemäßen Probenträgerwaschbehälter und ein Verfahren zum Waschen und Trocknen von Probenträgern unter Einsatz einer erfindungsgemäßen Probenträgerwaschstation und zumindest eines erfindungsgemäßen Probenträgerwaschbehälters.

Description

Die Erfindung betrifft einen Probenträgerwaschbehälter zum Waschen von Probenträgern mit Microarrays oder Gewebeschnitten, insbesondere Objektträgern, wobei der Probenträgerwaschbehälter eine Befüllöffnung, durch die Probenträger eingebracht werden können, aufweist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Probenträgerwaschstation zum Waschen von Probenträgern mit Microarrays oder Gewebeschnitten, insbesondere Objektträgern, ein System zum Waschen von Probenträgern unter Einsatz derartiger Probenträgerwaschbehälter und einer derartigen Probenträgerwaschstation und ein Verfahren zum Waschen und Trocknen von Probenträgern unter Einsatz derartiger Probenträgerwaschbehälter und einer derartigen Probenträgerwaschstation.

Zur Untersuchung von Makromolekülen werden heutzutage häufig sogenannte DNA-Microarrays eingesetzt. Dabei sind z. B. auf einem Objektträger in regelmäßiger Anordnung verschiedenartige Makromoleküle in Spots an verschiedenen Stellen angeordnet. Solche Microarrays werden häufig auf Objektträger aufgebracht, die in etwa das Format 75 mm × 25 mm aufweisen. Eine Flüssigkeit mit einer anderen Art von Makromolekülen wird mit dem Microarray in Kontakt gebracht. Die Makromoleküle der Flüssigkeit gehen nicht mit allen Makromolekülen der Matrixspots spezifische Bindungen ein, so daß aus den Orten, an denen eine spezifische Bindung bzw. Hybridisierung stattgefunden hat, auf die Art der Makro moleküle in der Flüssigkeit zurückgeschlossen werden kann (DNA Microarrays, A Practical Approach, edited by M. Schena, Oxford University Press, 1999, Kapitel 1.3, Seiten 6 bis 12).

Nach der Hybridisierung von DNA-Microarrays oder auch nach der Inkubation von Protein-Microarrays müssen diese stringent gewaschen werden, damit unspezifische Bindungen entfernt und so das Signal-Rausch-Verhältnis verbessert wird. Typische Waschprotokolle bestehen aus mehreren Schritten, wie hier z. B. für DNA-Microarrays beschrieben (DNA Microarrays, M. Schena, Seite 11):

1. Wasche das Array in 1 × SSC und 0,1 % SDS bei Raumtemperatur für 5 Minuten (400 ml Volumen)
2. Wasche das Array 0,1 × SSC und 0,1 % SDS bei Raumtemperatur für 5 Minuten (400 ml Volumen)
3. Tauche das Array kurz in 0,1 × SSC bei Raumtemperatur, um SDS abzuwaschen (400 ml Volumen).

Wie beispielhaft in diesem Protokoll angegeben, wird häufig in Lösungen mit absteigender Salzkonzentration gewaschen. Anschließend werden die Arrays getrocknet, um die Bildung von störenden Salzkrusten und Wasserschlieren zu verhindern. Zum Trocknen werden die Microarrays im allgemeinen bei ca. 600 × g (600 × Erdbeschleunigung) zentrifugiert oder auch abgeblasen.

Ähnliche Waschschritte wie oben beschrieben gibt es auch im Bereich der FISH (fluorescence in situ hybridisation) und IHC (Immunohistochemie). Auch hier dienen als Substrat im allgemeinen Objektträger, auf die Gewebeschnitte bzw. Zellsuspensionen aufgebracht werden.

Die Objektträger werden heutzutage in der Regel händisch gewaschen. Dazu werden die Arrays nach der Inkubation in sogenannte Trays gestellt. Anschließend wird das Tray von Hand nacheinander in Behälter mit unterschiedlichen Waschlösungen getaucht. Mit dem Tray können mehrere Arrays parallel gewaschen werden. Durch die händische Abarbeitung des Protokolls können Fehler entstehen, die die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse beeinträchtigen. Kleine Unregelmäßigkeiten in der Handhabung können auch dazu führen, daß Schlieren oder Verunreinigungen auf der Probenträgeroberfläche zurückbleiben, die die Auswertung der Signale erschweren oder das Ergebnis verfälschen.

Während des Waschens wird zum Abtransport der unspezifisch gebundenen Moleküle von der Substratoberfläche das Tray hin und her bewegt. Die so erfolgte Mischung ist nur schlecht reproduzierbar, wodurch die biologischen Ergebnisse ebenfalls schlecht reproduzierbar werden.

US 6,238,910 B1 beschreibt eine automatische Hybridisierungsstation, bei der die Inkubation und das nachfolgende Waschen automatisch durchgeführt werden. Die zu untersuchende Probe wird in einem Kapillarspalt auf ein Array hybridisiert, das auf einem Substrat im Format eines Objektträgers aufgebracht ist. Waschlösungen werden durch den Kapillarspalt gepumpt, wobei die Flußrate einstellbar ist. Die Inkubation bzw. Hybridisierung sollte in einem sehr kleinen Volumen – entsprechend einer hohen Konzentration auch bei kleiner Menge Ausgangsmaterial – stattfinden, um ein möglichst gutes Signal-Rausch-Verhältnis zu erreichen. Das Waschen hingegen sollte in einem großen Volumen geschehen, da hier eine hohe Verdünnung vorteilhaft ist. Bei dem in US 6,238,910 B1 beschriebenen Verfahren finden diese beiden Schritte in der gleichen Kammer statt, so daß ein Kompromiß zwischen diesen Anforderungen gefunden werden muß. In Geräten, die diesbezüglich heute auf dem Markt sind, liegt das erforderliche Probenvolumen in der Regel zwischen 100 μl und 200 μl und ist somit etwa um das Doppelte höher als bei der manuellen Hybridisierung. Das Waschvolumen bei der manuellen Hybridisierung andererseits liegt bei über 100 ml und ist damit um Größenordnungen höher als bei diesen Geräten. Zudem besteht bei diesen Geräten die Gefahr, daß die fluidischen Elemente der Geräte, die in der Regel einen Durchmesser von 1 mm oder weniger haben, leicht verkrusten oder verstopfen, da oftmals salzhaltige Lösungen eingesetzt werden.

US 5,595,707 beschreibt ein Instrument, mit dessen Hilfe Arrays oder Gewebeschnitte inkubiert und anschließend gewaschen werden. Die Objektträger sind auf einem Karussell angeordnet. Die Proben- bzw. Sondenflüssigkeit liegt als offener Tropfen vor, der bei Bedarf durch Öl überdeckt werden kann, um ein Verdampfen während der Inkubation zu verhindern. Der Waschschritt wird mit Hilfe einer Düse durchgeführt, die den Objektträger abspritzt. Das Öl läßt sich in der Regel durch die Düse nicht vollständig entfernen. Ein händischer Waschschritt zur vollständigen Entfernung etwaiger Ölreste ist notwendig.

Heutzutage auf dem Markt befindliche Geräte haben den Nachteil, daß Inkubation und Waschen in der gleichen Kammer durchgeführt werden. Die mit der Fluidik zur Verfügung gestellte Automatisierung wird daher nur sehr ineffizient genutzt. So werden z. B. DNA-Microarrays in aller Regel über Nacht inkubiert, während das Waschen nur wenige Minuten dauert. Aufgrund der aufwendigen Fluidik liegt jedoch ein Großteil der Gerätekosten (Pumpen, Ventile, Schläuche und Kupplungen) in der Automatisierung des Waschvorganges, der in der Regel nur einmal pro Tag für wenige Minuten durchgeführt wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, kostengünstige Vorrichtungen und Verfahren zum Waschen von Probenträgern zum einfachen und reproduzierbaren Waschen zur Verfügung zu stellen.

Diese Aufgabe wird mit einem Probenträgerwaschbehälter mit den Merkmalen des Anspruches 1, einer Probenträgerwaschstation mit den Merkmalen des Anspruches 10, einem System zum Waschen von Probenträgern mit den Merkmalen des Anspruches 21 und einem Verfahren zum Waschen und Trocknen von Probenträgern mit den Merkmalen des Anspruches 22 gelöst. Unteransprüche sind auf vorteilhafte Ausgestaltungen gerichtet.

Insbesondere weist ein erfindungsgemäßer Probenträgerwaschbehälter eine Flüssigkeitszu- bzw. -abführöffnung auf, die im wesentlichen gegenüber der Befüllöffnung angeordnet ist, durch die die Probenträger eingebracht werden. Innerhalb des Probenträgennraschbehälters sind Probenträgerhaltevorrichtungen vorgesehen, die derart angeordnet sind, daß sie eingebrachte Probenträger zueinander beabstandet halten und zwischen den eingebrachten Probenträgern und der Flüssigkeitszu- bzw. -abführöffnung ein Flüssigkeitsablaufraum verbleibt. Mit derartigen Probenträgerwaschbehältern können z. B. Microarrays, Objektträger für IHC und FISH oder proprietäre Arrayformate gewaschen werden. Das Waschvolumen ist ausreichend groß, um eine starke Verdünnung zu gewährleisten. Durch die sich gegenüberliegende Befüllöffnung und Flüssigkeitszu- bzw. -abführöffnung können eine oder mehrere Wasch-/Spüllösungen durch den Probenträgerwaschbehälter hindurch gespült werden. Durch die Probenträgerhaltevorrichtungen ist es möglich, in den Probenträgerwaschbehälter mehrere Probenträger an definierter Position zu hatten, so daß eine Seite des Objektträgers frei liegt. Es ist daher möglich, mit dem erfindungsgemäßen Probenträgerwaschbehälter mehrere Probenträger gleichzeitig zu behandeln.

Im vorliegenden Text werden die Begriffe „Waschlösung" und „Spüllösung" synonym verwendet. Auch die Begriffe „Waschen" und „Spülen" werden synonym eingesetzt.

Durch die zwei gegenüberliegenden Öffnungen des Probenträgerwaschbehälters ist es insbesondere möglich, daß die Probenträger umspült werden. Ein stehender Flüssigkeitsspiegel wie bei Reinigungsvorrichtungen des Standes der Technik kann daher vermieden werden. Gerade bei salzhaltigen Flüssigkeiten birgt ein stehender Flüssigkeitsspiegel die Gefahr einer Verkrustung dort wo der Flüssigkeitsspiegel den Rand des Probenträgerwaschbehälters berührt. Wird der erfindungsgemäße Probenträgerwaschbehälter z. B. in einer Zentrifuge eingesetzt, um verbliebene Flüssigkeitsreste zu entfernen, so sammelt sich diese Flüssigkeit in dem Probenträgerablaufraum oder fließt durch diesen in einen gesonderten Aufnahmebehälter oder die Zentrifuge ab. Der Flüssigkeitablaufraum verhindert also effektiv, daß abgeschleuderte Flüssigkeitsreste auf die Probenträger zurückspritzen.

Besonders einfach zu handhaben und flexibel einzusetzen sind Probenträgerwaschbehälter, die zylindrisch, z. B. mit den Außenmaßen eines 50 ml-Zentrifugenröhrchens bzw. einer Falcontube ausgestaltet sind, wobei die Befüllöffnung und die Flüssigkeitszu- bzw. -abführöffnung an den gegenüberliegenden Zylinderendflächen liegen. Zweckmäßigerweise sind die Probenträgerhaltevorrichtungen dabei derart angeordnet, daß die Probenträger im wesentlichen parallel zur Zylinderachse gehalten werden.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Probenträgerwaschbehälters sieht vor, daß seine Außenmaße den Standardmaßen für in konventionellen Zentrifugen zu verwendende 50 ml-Zentrifugenröhrchen bzw. Falcontubes entsprechen. Mit derartigen Probenträgerwaschbehältern ist es auf einfache Weise möglich, nach dem Waschvorgang einen Trocknungsschritt in einer konventionellen Zentrifuge vorzunehmen. Der Probenträgerwaschbehälter mit den darin befindlichen Probenträgern kann direkt, ohne daß ein Umladen der Probenträger notwendig wäre, in eine Zentrifuge eingesetzt werden und dort durch Zentrifugieren getrocknet werden. In dem Flüssigkeitsablaufraum, der zwischen den Probenträgern und der Flüssigkeitszu- bzw. -abführöffnung verbleibt, sammelt sich die während des Zentrifugierens abfließende Flüssigkeit ohne die Probenträger wieder zu berühren, bzw. die Flüssigkeit fließt in die Zentrifuge oder einen gesonderten Aufnahmebehälter ab.

Der zwischen Flüssigkeitszu- bzw. -abführöffnung und Probenträger befindliche Flüssigkeitsablaufraum kann unterschiedliche Formen aufweisen. Besonders günstig ist eine konusförmige Ausgestaltung, in deren Spitze sich die Flüssigkeitszu- bzw. -abführöffnung befindet. Eine solche Ausgestaltung läßt eine Flüssigkeitszufuhr bzw. Flüssigkeitsabfuhr sicher und definiert vonstatten gehen. Außerdem verhindert eine konusförmige Ausgestaltung zusätzlich auf effektive Weise, daß von den Probenträgern in der Zentrifuge abgeschleuderte Flüssigkeitsreste zurück auf die Probenträgeroberfläche spritzen können.

Eine einfache Ausgestaltung des Probenträgennraschbehälters weist radial nach innen weisende Rippen als Probenträgerhalteeinrichtungen auf. Zwischen derartig ausgestaltete Rippen können durch die Befüllöffnung entsprechende Probenträger einfach eingeschoben werden.

Der Probenträgerwaschbehälter kann z. B. aus Glas bestehen. Einfach herstellbar und robust ist ein Probenträgerwaschbehälter aus Kunststoff.

Eine erfindungsgemäße Probenträgerwaschstation zum Waschen von Probenträgern weist zumindest eine Aufnahme auf, die zum Aufnehmen zumindest eines erfindungsgemäßen Probenträgerwaschbehälters geeignet ist. Die zumindest eine Aufnahme der Probenträgerwaschstation weist einen Stationszu-/-ablauf auf, der bei aufgenommenem Probenträgerwaschbehälter mit dessen Flüssigkeitszu- bzw. -abführöffnung korrespondiert. Um die zumindest eine Aufnahme ist ein Überlaufbecken angeordnet. Schließlich weist die erfindungsgemäße Probenträgerwaschstation eine an den Stationszu-/-ablauf angeschlossene Pumpe und zumindest ein an die Pumpe angeschlossenes Flüssigkeitszuführventil auf.

Mit einer solchen Probenträgerwaschstation werden erfindungsgemäße Probenträger auf einfache Weise eingesetzt. Durch den Stationszu-/-ablauf kann mit Hilfe der Pumpe Waschlösung durch den Probenträgerwaschbehälter hindurch gespült werden. Die Flüssigkeit tritt oben aus dem Probenträgerwaschbehälter aus und läuft in den erfindungsgemäßen Überlauf. Auf diese Weise ist Kontamination von einer Waschlösung zur anderen wirksam verhindert.

Das erfindungsgemäße Überlaufbecken kann groß genug dimensioniert sein, um typischerweise anfallende Flüssigkeitsmengen aufnehmen zu können. Besonders vorteilhaft ist jedoch eine Ausführungsform, bei der ein Ablauf aus dem Überlaufbecken vorgesehen ist, der zur Entleerung des Überlaufbeckens eingesetzt werden kann.

Zur Flüssigkeitszufuhr kann ein einzelnes Ventil vorgesehen sein. Besonders vielseitig ist jedoch eine Ausgestaltung, bei der zur Flüssigkeitszuführung stromaufwärts der Pumpe ein Ventilblock mit mehreren Zuführventilen vorgesehen ist, durch die unterschiedliche Waschflüssigkeiten in das System eingebracht werden können. Vorteilhafterweise ist zwischen dem zumindest einen Zufuhrventil und der Pumpe eine Flüssigkeitsabfalleitung vorgesehen. Durch Umkehrung der Pumprichtung kann durch diese Abfalleitung Flüssigkeit abgeführt werden.

Die Probenträgerwaschstation kann zum Einsatz eines einzelnen erfindungsgemäßen Probenträgerwaschbehälters ausgestaltet sein. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn die Probenträgerwaschstation mehrere Probenträgerwaschbehälter aufnehmen kann, die parallel befüllt bzw. entleert werden können. Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung sind diese Aufnahmen derart zueinander gruppiert, daß sie sich innerhalb eines gemeinsamen Überlaufbeckens befinden.

Um die Aufnahme eines erfindungsgemäßen Probenträgerwaschbehälters mit einer konusförmig ausgestalteten Flüssigkeitszu- bzw. -abführöffnung günstig zu ermöglichen, ist bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Probenträgerwaschstation der Stationszu-/-ablauf ebenfalls konusförmig ausgestaltet.

Die Aufnahme der erfindungsgemäßen Probenträgerwaschstation ist vorteilhafterweise zylinderförmig ausgestaltet, um ein sicheres Halten von zylinderförmigen Probenträgerwaschbehältern zu ermöglichen. Günstigerweise sollten die Aufnahmen Innenmaße haben, die im wesentlichen den Außenmaßen von in konventionellen Zentrifugen einsetzbaren Standardgefäßen, insbesondere 50 ml-Zentrifugenröhrchen, aufweisen, um eine optimale Kompatibilität zu gewährleisten. Bei einer solchen Ausgestaltung können erfindungsgemäße Probenträgerwaschbehälter direkt von der Probenträgerwaschstation in konventionelle Zentrifugen zum Trocknen gegeben werden, ohne die Probenträger direkt anfassen zu müssen.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Waschen und Trocknen von Probenträgern werden die Probenträger mit Microarrays oder Gewebeschnitten, insbeson dere Objektträger, in einen erfindungsgemäßen Probenträgerwaschbehälter eingestellt. Der Probenträgerwaschbehälter wird in die Aufnahme einer erfindungsgemäßen Probenträgerwaschstation eingesetzt. Durch den Stationszu-/-ablauf der Aufnahme der Probenträgerwaschstation und durch die Flüssigkeitszu- bzw. -abführöffnung des Probenträgerwaschbehälters wird zumindest eine Waschflüssigkeit durch den Probenträgerwaschbehälter gespült. Nach dem Waschen/Spülen mit zumindest einer Waschflüssigkeit wird der Probenträgerwaschbehälter in eine Zentrifuge gestellt, ohne die Probenträger aus dem Probenträgerwaschbehälter herauszunehmen. Durch Zentrifugieren der Probenträger in der Zentrifuge werden die Probenträger getrocknet. Beim Zentrifugieren fließt überschüssige Flüssigkeit, die sich noch an den Probenträgern befindet, in den Flüssigkeitsablaufraum oder durch die Flüssigkeitszu- bzw. -abführöffnung in die Zentrifuge. Alternativ kann z. B. ein separater Aufnahmebehälter vorgesehen sein, der beim Zentrifugieren von unten auf den Probenträgerwaschbehälter z. B. aufgesteckt wird. Durch Verwendung der erfindungsgemäßen Probenträgerwaschbehälter und der erfindungsgemäßen Probenträgerwaschstation ist ein sicheres Spülen der Probenträger mit Waschflüssigkeit gewährleistet. Die Probenträgerwaschbehälter können direkt aus der Probenträgerwaschstation in eine Zentrifuge übergeführt werden, ohne daß die Probenträger aus dem Probenträgerwaschbehälter herausgenommen werden müssen.

Dabei können die einzelnen Schritte je nach Anforderung und verwendeten Flüssigkeiten in unterschiedlicher Reihenfolge durchgeführt werden. Um sicher zu verhindern, daß die Hybridisierungslösung an den Probenträgern festtrocknet, bevor der Waschprozeß abgeschlossen ist, kann z. B. zunächst der Probenträgerwaschbehälter in die Probenträgerwaschstation eingestellt werden und eine erste Wasch-/Spüllösung durch den Stationszu-/-ablauf der Aufnahme der Probenträgerwaschstation und die Flüssigkeitszu- bzw. -abführöffnung des Probenträgerwaschbehälters in den Probenträgerwaschbehälter eingebracht werden. In den so bereits mit Flüssigkeit gefüllten Probenträgerwaschbehälter werden dann erst die Probenträger direkt aus der Hybridisierungslösung eingestellt.

Bei einer anderen Verfahrensführung werden die Probenträger erst in den Probenträgerwaschbehälter gestellt und der Probenträgerwaschbehälter entweder vor oder nach dem Einstellen der Probenträger in die Aufnahme der Probenträgerwaschstation gesetzt. Erst dann wird Wasch- bzw. Spülflüssigkeit durch den Stationszu-/-ablauf der Aufnahme der Probenträgerwaschstation und die Flüssigkeitszu- bzw. -abführöffnung des Probenträgerwaschbehälters gespült. Bei dieser Verfahrensführung ist sichergestellt, daß alle Probenträger exakt zum gleichen Zeitpunkt mit der Wasch- bzw. Spüllösung in Kontakt kommen.

Durch Verwendung einer entsprechend ausgestalteten Probenträgerwaschstation ist es möglich, mit dem erfindungsgemäßen Verfahren unterschiedliche Waschflüssigkeiten mit ggf. unterschiedlichen Waschzeiten oder Temperaturen einzusetzen.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn bei dem erfindungsgemäßen Verfahren durch kurzzeitigen Betrieb der Pumpe ein „Mischvorgang" vorgenommen wird. Dabei kann durch kurzes Anschalten der Pumpe z. B. nach dem kompletten Austausch der Waschlösung entweder Luft oder weitere Waschlösung gefördert werden, um eine Durchmischung zu bewirken.

Mit den erfindungsgemäßen Probenträgerwaschbehältern, der erfindungsgemäßen Probenträgerwaschstation, dem erfindungsgemäßen System bzw. mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können reproduzierbare Waschergebnisse erzielt werden. Hybridisierung bzw. Inkubation und Waschen geschehen in getrennten Geräten, so daß eine verbesserte Maschinennutzung als bei bekannten Vollautomaten möglich ist. Das große Waschvolumen führt zu starker und schneller Verdünnung, wodurch der Waschprozeß günstig beeinflußt wird. Durch das Überlaufbecken ist ein blasenfreies/schaumfreies Waschen auch bei detergenzhaltigen Lösungen möglich.

Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Figuren im Detail erläutert, die eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Probenträgerwaschbehälters und einer erfindungsgemäßen Probenträgerwaschstation zeigen. Insbesondere zeigt:
1: den Querschnitt durch die Waschkammer einer erfindungsgemäßen Probenträgerwaschstation mit einem erfindungsgemäßen Probenträgerwaschbehälter,
2: ein Schemabild einer erfindungsgemäßen Probenträgerwaschstation,
3: die Außenansicht eines erfindungsgemäßen Probenträgerwaschbehälters, und
4: den Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Probenträgerwaschbehälter.
Der in 3 sichtbare Probenträgerwaschbehälter 1 weist einen Innenraum 2 auf, der z. B. 50 ml Volumen hat, wenn er zum Waschen von vier Standardobjektträgern geeignet sein soll. Bei dieser Ausführungsform ist der Innendurchmesser des Probenträgerwaschbehälters 1 etwa so groß wie die kurze Seite eines Standardobjektträgers. Die Maße des Probenträgerwaschbehälters erlauben bei der gezeigten Ausführungsform das Einstellen von Standardobjektträgern der Breite von 24,3 mm bis 26 mm und der Länge von 74 mm bis 75 mm. Der gezeigte Probenträgerwaschbehälter ist ein Spritzgußteil aus Polypropylen.
In 4 ist ein Querschnitt gezeigt. Man erkennt die Probenträgerrippen 3, die gegenüberliegend in dem Probenträger 1 angeordnet sind. Es handelt sich dabei um nach innen weisende Rippen, zwischen die Objektträger eingeschoben werden können. Im unteren Bereich des Probenträgerwaschbehälters befindet sich eine konusförmige Verjüngung 5, die in die Flüssigkeitszu- bzw. -abführöffnung 4 mündet. 10 bezeichnet einen Flüssigkeitsablaufraum, der dem Innenvolumen des Konus 5 entspricht. An der Linie 11 schneidet der Konus die Mantelfläche des Probenträgerwaschbehälters 1. Um den konusförmigen unteren Abschluß herum ist ein Kragen 15 angeordnet, der ein sicheres Stehen des Probenträgerwaschbehäl ters 1 sowohl in einer erfindungsgemäßen Probenträgerwaschstation als auch an anderer Stelle gewährleistet.
Zwischen die Rippen 3 eingeschobene Objektträger stützen sich an der Linie 11 gegen den Konus 5 ab und können nicht weiter in den Probenträgerwaschbehälter einrutschen, so daß der Flüssigkeitsablaufraum 10 frei bleibt.
1 zeigt einen erfindungsgemäßen Probenträgerwaschbehälter 1 beim Einsetzen in die Waschkammer 12 einer erfindungsgemäßen Probenträgerwaschstation. Die Waschkammer 12 weist eine Aufnahme 6 auf, deren Innenmaße den Außenmaßen des Probenträgerwaschbehälters 1 entsprechen. Vorteilhafterweise entsprechen diese beiden Maße etwa den Außenmaßen eines 50 ml-Zentrifugenröhrchens, das auch in einer konventionellen Zentrifuge eingesetzt werden kann.
Hier ist die Aufnahme 6 als gesondertes Teil ausgebildet, das in die Waschkammer 12 eingesetzt wird. Es kann z. B. aus Kunststoff bestehen. Bei anderen Ausführungsformen sind die Waschkammer 12 und die Aufnahme 6 aus einem Stück. Je nach Anforderung können zwischen dem Probenträgerwaschbehälter 1 und der Aufnahme 6 zusätzliche Dichtelemente vorgesehen sein.
Die Flüssigkeitszu- bzw. -abführöffnung 4 des Konus 5 des Probenträgerwaschbehälters 1 befindet sich gegenüber des Stationszu-/-ablaufes 9, der bei der gezeigten Ausführungsform ebenfalls konusförmig ausgestaltet ist, um einen sicheren Flüssigkeitsablauf zu gewährleisten. In der Schnittzeichnung der 1 erkennt man weiterhin vier in den Probenträgerwaschbehälter 1 eingestellte Objektträger 40, auf denen sich z. B. ein hier nicht gezeigtes Microarray befindet.
Um die Aufnahme 6 herum ist ein Überlauf 7 angeordnet, der Flüssigkeit aufnimmt, die durch die obere Befüllöffnung des Probenträgerwaschbehälters hinaus fließt. Der Überlauf 7 weist einen Ablauf 8 auf, der z. B. entsprechend über eine Leitung zum Abfließen der übergelaufenen Flüssigkeit verfügen kann.
2 zeigt das Anschlußschema einer erfindungsgemäßen Probenträgerwaschstation. Die Waschkammer 12 ist über Leitungen 24 mit einer Schlauchpumpe 13 verbunden, die in beiden Richtungen fördern kann. Über Leitungen 22 ist die Schlauchpumpe 13 mit einem Ventilblock 14 verbunden, an den Zuführungen 16 für unterschiedliche Wasch- bzw. Spüllösungen münden. Mit den Ventilen des Ventilblockes kann aus diesen Zuführungen 16 ausgewählt werden. Zwischen Ventilblock 14 und Schlauchpumpe 13 befindet sich eine Abzweigung für Flüssigkeitsabfall. Über ein Ventil 20 mündet diese Abfalleitung in einen Flüssigkeitsabfallbehälter 18.
Die beschriebene erfindungsgemäße Vorrichtung kann wie folgt eingesetzt werden. Beschrieben wird beispielhaft das Waschen und Trocknen von Objektträgern mit einem darauf aufgebrachten Microarray zur Entfernung unspezifisch gebundener Makromoleküle nach einem Hybridisierungsschritt.
Zu Beginn werden gemäß einer ersten Verfahrensführung die Objektträger 40 nach der Hybridisierung, die nicht Gegenstand des vorliegenden Textes ist und insofern nicht näher beschrieben wird, aus der Hybridisierungsstation in einen Probenträgerwaschbehälter 1 durch die obere Befüllöffnung zwischen die nach innen weisenden Rippen 3 eingeschoben. Bei dem gezeigten Beispiel können vier Objektträger eingeschoben werden. Beim Einschieben der Objektträger zwischen die Rippen 3 stützen sich die Objektträger an der Kante 11 an dem Konus 5 ab. Der Probenträgerwaschbehälter 1 wird mit den darin befindlichen Objektträgern 40 in die Aufnahme 6 einer Waschkammer 12 einer erfindungsgemäßen Probenträgerwaschstation eingestellt.
Nach einer alternativen Verfahrensführung wird zunächst der Probenträgerwaschbehälter 1 in die Aufnahme 6 der Probenträgerwaschstation eingestellt. Durch den Stationszu-/-ablauf 9 und die Flüssigkeitszu- bzw. -abführöffnung 4 wird in den Innenraum des Probenträgerwaschbehälters eine erste Wasch-/Spüllösung eingebracht. Zur Vorabbestimmung der in die Waschkammer 12 einzuführenden Flüssigkeit kann ein nicht dargestellter, z. B. optischer Flüssigkeitssensor z. B. im Bereich des Stationszu-/-ablaufes 9 vorgesehen sein. Der Flüssigkeitssensor detektiert das Einfließen der Flüssigkeit. Durch die wählbare Nachlaufzeit der Schlauchpumpe 13 wird ein definiertes Volumen in die Waschkammer 12 befördert. Erst dann wird in den so mit Flüssigkeit gefüllten Probenträgerwaschbehälter 1 die Probenträger 40 direkt aus der Hybridisierungslösung eingebracht. Bei dieser Verfahrensführung besteht nicht die Gefahr, daß die Hybridisierungslösung auf einem oder mehreren Probenträgern 1 bereits angetrocknet ist, bevor sie mit der ersten Spüllösung in Kontakt kommt.
Im Anschluß daran wird nach Auswahl einer gewünschten Wasch- oder Spülflüssigkeit in beiden beschriebenen Fällen in dem Ventilblock 14 das entsprechende Ventil für eine Zuleitung 16 geöffnet. Mit Hilfe der Pumpe 13 wird die Flüssigkeit der Waschkammer 12 zugeführt. Die Flüssigkeit fließt durch den Stationszu-/-ablauf 9 und die Flüssigkeitszu- bzw. -abführöffnung 4 in den Innenraum des Probenträgerwaschbehälters 1. Sie umströmt die eingestellten Objektträger 40 mit den darauf befindlichen Microarrays, tritt nach oben aus dem Probenträgerwaschbehälter 1 aus und wird in dem Überlaufbecken 7 gesammelt oder gleich abgeführt. Um ein vollständiges Waschen der Objektträger zu gewährleisten, ist bei der gezeigten Ausführungsform pro Waschvorgang ein Volumen von maximal 60 ml Lösung zuzuführen. Möglicherweise bei detergenzhaltigen Flüssigkeiten entstehender Schaum wird ebenfalls über den Überlauf abtransportiert.
Zur Simulation der manuellen Mischbewegung wird während des Waschens mit der Waschlösung pro wählbarem Zeitabschnitt etwa 5 ml Waschlösung zugeführt. Durch die intermittierend zugeführte Waschlösung wird ein Mischvorgang simuliert.
Nach dem Waschvorgang kann mit Hilfe der Pumpe 13 die verbliebene Spüllösung aus der Waschkammer abgepumpt werden und nach Öffnen des Ventils 20 in den Flüssigkeitsabfallbehälter 18 geführt werden.
Nach Durchführen eines Waschvorgangs kann durch Auswahl eines anderen Ventils in dem Ventilblock 14 eine andere Flüssigkeit zum Einsatz kommen.
Der Waschvorgang kann z. B. mit Hilfe einer Mikroprozessorsteuerung für die Pumpe und die Ventile automatisch durchgeführt werden.
Nach den entsprechend durchgeführten Wasch- bzw. Spülschritten wird der Probenträgerwaschbehälter 1 mit den darin befindlichen Objektträgern aus der Waschkammer 12 herausgenommen und in eine konventionelle Zentrifuge eingesetzt. Ein Herausnehmen der Objektträger aus dem Probenträgerwaschbehälter 1 ist nicht notwendig. In der Zentrifuge wird die Flüssigkeit von den Objektträgern 40 abgeschleudert und fließt durch den Flüssigkeitsablaufraum 10 und die Flüssigkeitszuführ- bzw. -abführöffnung 4 in die Zentrifuge ab.
Bei einer nicht gezeigten Ausführungsform bzw. Verfahrensführung wird auf den Probenträgerwaschbehälter 1 von unten ein gesonderter Auffangbehälter aufgesteckt, der z. B. zylinderförmig sein kann, um die durch den Flüssigkeitsablaufraum 10 abfließende Flüssigkeit aufzufangen.
Durch die konusförmige Ausgestaltung des Flüssigkeitsablaufraumes 10 ist beim Zentrifugieren gewährleistet, daß die durch die Flüssigkeitszuführ- bzw. -abführöffnung abgelaufene Flüssigkeit nicht auf die Objektträger 40 zurückspritzen kann.

Claims

Probenträgerwaschbehälter zum gleichzeitigen Waschen von zumindest zwei Probenträgern mit Microarrays oder Gewebeschnitten, insbesondere Objektträgern, wobei der Probenträgerwaschbehälter folgendes aufweist: – eine Befüllöffnung (2), durch die die Probenträger (40) eingebracht werden können, – eine Flüssigkeitszu- bzw. -abführöffnung (4) im wesentlichen gegenüber der Befüllöffnung (2), und – Probenträgerhaltevorrichtungen (3), die in dem Waschbehälter (1) derart angeordnet sind, daß sie eingebrachte Probenträger (40) zueinander beabstandet halten können und zwischen den eingebrachten Probenträgern und der Flüssigkeitszu- bzw. -abführöffnung (4) ein Flüssigkeitsablaufraum (10) verbleibt.
Probenträgerwaschbehälter nach Anspruch 1, der im wesentlichen zylinderförmig ausgestaltet ist, wobei die Befüllöffnung (2) und die Flüssigkeitszu- bzw. -abführöftnung (4) an den gegenüberliegenden Zylinderendflächen liegen.
Probenträgerwaschbehälter nach Anspruch 2, bei dem die Probenträgerhaltevorrichtungen (3) derart angeordnet sind, daß die Probenträger im wesentlichen parallel zur Zylinderachse gehalten werden.
Probenträgerwaschbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dessen Außenmaße den Standardmaßen für in Zentrifugen zu verwendende Zentrifugenröhrchen, vorzugsweise 50 ml-Zentrifugenröhrchen, entsprechen.
Probenträgerwaschbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem sich der Probenträgerwaschbehälterinnenraum zur Flüssigkeitszu- bzw. -abführöffnung (4) konusförmig verjüngt.
Probenträgerwaschbehälter nach Anspruch 5, bei dem der Flüssigkeitsablaufraum (10) durch das Innenvolumen des konusförmigen Abschlusses (5) gebildet ist.
Probenträgerwaschbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Probenträgerhalteeinrichtungen in dem Probenträgerwaschbehälter (1) nach innen weisende Rippen (3) umfassen.
Probenträgerwaschbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, der als Material Kunststoff umfaßt.
Probenträgerwaschbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dessen Innenmaße und die Anordnung der Probenträgerhalteeinrichtungen (3) derart ausgewählt sind, daß Standardobjektträger (40) eingesetzt werden können.
Probenträgerwaschstation zum Waschen von Probenträgern mit Microarrays oder Gewebeschnitten, insbesondere Objektträgern, wobei die Probenträgerwaschstation folgendes auweist: – zumindest eine Aufnahme (6) zum Aufnehmen eines Probenträgerwaschbehälters (1) nach Anspruch 1, wobei die Aufnahme (6) einen Stationszu-/-ablauf (9) aufweist, der bei aufgenommenem Probenträgerwaschbehälter (1) mit dessen Flüssigkeitszu- bzw. -abführöffnung (4) korrespondiert, – ein um die Aufnahme (6) angeordnetes Überlaufbecken (7), – eine an den Stationszu-/-ablauf (9) angeschlossene Pumpe (13), und – zumindest ein an die Pumpe (13) angeschlossenes Flüssigkeitszuführventil (14, 16).
Probenträgerwaschstation nach Anspruch 10, bei der das Überlaufbecken (7) zumindest einen Ablauf (8) umfaßt.
Probenträgerwaschstation nach einem der Ansprüche 10 oder 11, bei der ein Ventilblock (14) mit mehreren Zuführventilen vorgesehen ist.
Probenträgerwaschstation nach einem der Ansprüche 10 bis 12, mit einer zwischen der Pumpe (13) und zumindest einem Zuführventil (14) abzweigenden Flüssigkeitsabfalleitung.
Probenträgerwaschstation nach einem der Ansprüche 10 bis 13, die mehrere Aufnahmen (6) umfaßt.
Probenträgerwaschstation nach Anspruch 14, bei der die mehreren Aufnahmen (6) von einem gemeinsamen Überlaufbecken (7) umgeben sind.
Probenträgerwaschstation nach einem der Ansprüche 10 bis 15, bei der die Pumpe eine Schlauchpumpe (13) umfaßt.
Probenträgerwaschstation nach einem der Ansprüche 10 bis 16, bei der die zumindest eine Aufnahme (6) zylinderförmig zur Aufnahme eines zylinderförmigen Probenträgerwaschbehälters (1) ausgestaltet ist.
Probenträgerwaschstation nach einem der Ansprüche 10 bis 17, bei der der Stationszu-/-ablauf (9) konusförmig ausgestaltet ist.
Probenträgerwaschstation nach einem der Ansprüche 10 bis 18, bei der das Innenmaß des zumindest einen Aufnahmebereiches (6) dem Außenmaß eines in Zentrifugen einsetzbaren Zentrifugenröhrchens, vorzugsweise eines 50 ml-Zentrifugenröhrchens, entspricht.
Probenträgerwaschbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 9 mit einer Flüssigkeitszu- bzw. -abführöffnung (4), die mit dem Stationszu-/-ablauf (9) des Aufnahmebereiches (6) einer Probenträgerwaschstation nach Anspruch 10 korrespondiert.
System zum Waschen von Probenträgern mit Microarrays oder Gewebeschnitten, insbesondere Objektträgern, wobei das System eine Probenträgerwaschstation nach einem der Ansprüche 10 bis 19 und zumindest einen Probenträgerwaschbehälter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 oder 20 aufweist.
Verfahren zum Waschen und Trocknen von Probenträgern mit Microarrays oder Gewebeschnitten, insbesondere Objektträgern, unter Verwendung zumindest eines Probenträgerwaschbehälters (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 oder 20 und einer Probenträgerwaschstation nach einem der Ansprüche 10 bis 19, bei dem a) die Probenträger (40) in den Probenträgerwaschbehälter (1) gestellt werden, b) der Probenträgerwaschbehälter (1) in die Aufnahme (6) der Probenträgerwaschstation gesetzt wird, c) zumindest eine Wasch- bzw. Spülflüssigkeit durch den Stationszu-/-ablauf (9) der Aufnahme der Probenträgerwaschstation (6), die Flüssigkeitszu- bzw. -abführöffnung (4) des Probenträgerwaschbehälters (1) und den Probenträgerwaschbehälter (1) gespült wird, d) der Probenträgerwaschbehälter (1) nach dem Waschen/Spülen mit zumindest einer Wasch- bzw. Spülflüssigkeit in eine Zentrifuge gestellt wird, ohne die Probenträger (40) aus dem Probenträgerwaschbehälter (1) zu nehmen, und e) die Probenträger (1) durch Zentrifugieren getrocknet werden.
Verfahren nach Anspruch 22, bei dem zunächst Schritt b) und erst danach die Schritte a), c), d) und e) durchgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 23, bei dem nach Durchführung des Schrittes b) und vor der Durchführung des Schrittes a) eine erste Wasch-/Spüllösung durch den Stationszu-/-ablauf (9) der Aufnahme der Probenträgerwaschstation (6) und die Flüssigkeitszu- bzw. -abführöffnung (4) des Probenträgerwaschbehälters (1) in den Probenträgerwaschbehälter (1) eingebracht wird.
Verfahren zum Waschen von Probenträgern nach einem der Ansprüche 22 bis 24, bei dem unterschiedliche Waschflüssigkeiten mit ggf. unterschiedlichen Waschzeiten oder Temperaturen nacheinander durch den Stationszu-/-ablauf (9) der Probenträgerwaschstation und die Flüssigkeitszu- bzw. -abführöffnung (4) des Probenträgerwaschbehälters (1) und durch den Probenträgerwaschbehälter (1) gespült werden.
Verfahren zum Waschen von Probenträgern nach einem der Ansprüche 22 bis 25, bei dem durch kurzzeitigen Betrieb der Pumpe (13) ein Mischvorgang vorgenommen wird.