-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Bearbeitung von Proben biologischen Materials. Es ist ein Eingangsbereich, in dem Gefälle mit Proben bevorratet werden, eine Handhabungseinheit, die dem Eingangsbereich Probengefäße mit Proben entnimmt und in einem Rack abstellt sowie eine Verfahreinheit, die das Rack einem Ausgabebereich und/oder einem Bearbeitungsmodul zuführt, vorgesehen. Wesentlich ist, dass die Handhabungseinheit eine Probe in Abhängigkeit einer in einer Steuereinheit generierten Zuordnungsvorschrift, die wenigstens einen geplanten Weiterverarbeitungsschritt der Probe berücksichtigt, in dem verfahrbaren Rack abstellt.
-
In der
DE 40 32 048 C2 wird ein Probenbearbeitungs- und Verteilungsgerät beschrieben, das einen Eingangsstauraum, Bearbeitungsmodule, eine Transporteinheit sowie einen Ausgangsstauraum aufweist. Mit dem beschriebenen Gerät können in Abhängigkeit eines gewählten Arbeitsprogramms unterschiedliche Proben flexibel gehandhabt, insbesondere sortiert, verdünnt, konfektioniert und/oder prozessiert, werden. Die Probenträger werden zunächst im Eingangsbereich bereitgestellt. Von dort aus gelangen diese mit Hilfe einer Transporteinheit, die in Abhängigkeit der Größe des Probenträgers und/oder der Art der Weiterverarbeitung ausgeführt ist, zu unterschiedlichen Bearbeitungsmodulen. Kleinere Probenträger werden hierbei mittels Gefäßträgerketten befördert, während größere Probenträger in geeigneten Racks transportiert werden.
-
Die Bearbeitungsmodule sind entlang der Transporteinheit an einer festen Position angeordnet, an der der jeweilige Arbeitsschritt durchgeführt wird. Teilweise sind an den Bearbeitungsmodulen spezielle Gefäße vorgesehen, in die zumindest ein Teil der im Probenträger enthaltenen Probe abgefüllt wird. Gesteuert wird das Gerät mit Hilfe einer Steuereinheit, auf der eine Laborinformations- und Managementsoftware installiert ist. Mit Hilfe der Steuereinheit werden sowohl die unterschiedlichen Verfahrwege der Probenträger als auch die jeweiligen Bearbeitungsschritte bedarfsgerecht gesteuert. Hierbei erfolgt die Taktung beim Transport und der Bearbeitung der Proben derart, dass die zur Verfügung stehende Transporteinheit sowie die Bearbeitungsmodule optimal genutzt werden. Zur eindeutigen Identifizierung der Proben ist jeweils ein probenspezifischer Identifikationscode vorgesehen, der im Eingangsbereich des Geräts eingelesen sowie dem Transport und der Prozessierung einer Probe zugrunde gelegt wird.
-
Ferner ist aus der
DE 199 12 211 B4 ein Probensortierer bekannt, der einen Eingangsbereich, in dem wenigstens ein Traggestell mit Proben tragenden Probenträgern platzierbar ist sowie einen Ausgangsbereich, in dem mehrere Racks zur Aufnahme von sortierten, Proben tragenden Probenträgern platzierbar sind, aufweist. Die Probenträger werden zumindest in zwei verschiedene Gruppen aufgeteilt, die sich durch die Art der getragenen Proben und/oder die vorgesehene Bearbeitung der getragenen Proben unterscheiden. Eine mit einem Greifer ausgestattete Manipulationseinheit entnimmt die Probenträger dem Eingangsbereich und transferiert diese in Abhängigkeit von in einer Steuerungseinheit gespeicherten Daten zu dem jeweiligen, für den Probenträger vorgesehenen Rack im Ausgangsbereich.
-
Zur eindeutigen Identifikation der Proben sowie der Probenträger ist ein Lesekopf vorgesehen, mit dem auf einer Kennung des Probenträgers enthaltene Informationen ausgelesen werden können.
-
Die beschriebene technische Losung zeichnet sich dadurch aus, dass im Eingangsbereich wenigstens ein Auszugtisch vorhanden ist, während im Ausgangsbereich ein oder mehrere Auszugstische vorgesehen sind, wobei der oder die Auszugstische im Ausgangsbereich derart ausgeführt sind, dass aufgrund einer mechanischen Zuordnung nur bestimmte Racks in einem Auszugstisch positionierbar sind.
-
Ausgehend von den bekannten Geräten zur Sortierung und Bearbeitung von Proben in einem Labor liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Probensortieren anzugeben, mit dem der Zeitbedarf minimiert wird, um Proben zuverlässig und hochgenau zu sortieren und/oder einer weiteren Bearbeitung zuzuführen. Die anzugebende technische Lösung soll sich mit verhältnismäßig einfachen Mittel in den Arbeitsablauf eines Labors integrieren und auf geeignete Weise mit anderen Laborautomaten kombinieren lassen. Hierbei sollte zu jeder Zeit eine eindeutige Zuordnung der Proben gewährleistet sein und eine Beschädigung oder Vermischung von Proben vermieden werden. Weiterhin sollte ein geeignetes Verfahren bzw. eine entsprechende Vorrichtung die Möglichkeit bieten, auf vergleichsweise kleinem Raum Proben in geeigneter Weise zu Sortieren und gleichzeitig einer Weiterverarbeitung zuzuführen. Insbesondere sollte in einem Gerät sowohl die Bereitstellung und Sortierung von Proben, als auch die Weiterbearbeitung und das Aufbringen von Probenaliquots auf Untersuchungsträger grundsätzlich möglich sein.
-
Die zuvor beschriebene Aufgabe wird mit einem Verfahren zur Bearbeitung von Proben biologischen Materials gemäß Anspruch 1 gelöst. Eine Vorrichtung, durch die die Aufgabe gelöst wird, ist im Anspruch 5 angegeben. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und werden in der folgenden Beschreibung unter teilweiser Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.
-
Erfindungsgemäß ist Verfahren zur Bearbeitung von Proben biologischen Materials, bei dem die Proben in einem Eingangsbereich eines Probensortierers in Probengefäßen bereitgestellt werden, die Probengefäße mit einer Handhabungseinheit dem Eingangsbereich entnommen und in Abhängigkeit einer Zuordnungsvorschrift, die in einer Steuereinheit unter Zugrundelegung wenigstens eines geplanten Weiterverarbeitungsschritts einer Probe generiert wird, in einem verfahrbaren Rack abgestellt werden, und bei dem das Rack gemeinsam mit den Probengefäßen in horizontaler Richtung mit einer Verfahreinheit zu einem Ausgabebereich und/oder einem Bearbeitungsmodul verfahren wird, derart weitergebildet worden, dass die im Eingangsbereich in den Probengefäßen bevorrateten Proben in einer für wenigstens einen geplanten Weiterverarbeitungsschritt der Probe im Vergleich zu ihrer Ursprungsprobe verdünnten Form bereitgestellt werden.
-
Die erfindungsgemäße technische Lösung zeichnet sich somit vor allem dadurch aus, dass im Eingangsbereich bereits verdünnte Proben bereitgestellt werden, die direkt einer weiteren Sortierung zur Verfügung stehen. Auf einfache Weise können somit Racks mit Proben in unterschiedlichen Verdünnungen zusammengestellt und dem Ausgangsbereich des Sortierers und/oder einer weiteren Bearbeitung zugeführt werden. In diesem Zusammenhang ist es denkbar, dass sich auf einem bestückten Rack ausschließlich Proben unterschiedlicher Verdünnung einer Ursprungsprobe befinden oder aber, dass sich auf einem Rack Proben unterschiedlicher Verdünnung und unterschiedlichen Ursprungs befinden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es somit vorgesehen, dass im Eingangsbereich wenigstens zwei Probengefäße mit unterschiedlich verdünnten Proben gleichen Ursprungs bereitgestellt werden.
-
Vorzugsweise enthalten sowohl die Ursprungsproben als auch die verdünnten Proben Plasma, Serum, Liquor, Urin und/oder Speichel eines Säugetiers. Besonders bevorzugt handelt es sich hierbei um entsprechende Proben menschlichen Ursprungs, wobei am häufigsten Blutplasma- oder Serumproben bearbeitet bzw. untersucht werden.
-
Gemäß einer speziellen Weiterbildung werden die verdünnten und auf dem Rack in sortierter Form angeordneten Proben mit der Verfahreinheit einer Pipettiereinheit zugeführt. Die Pipettiereinheit stellt in diesem Fall das Bearbeitungsmodul dar, mit dem die verdünnten Proben weiter verarbeitet werden. In diesem Zusammenhang ist es durchaus denkbar, dass eine verdünnte Probe der Pipettiereinheit mehrfach zugeführt und jeweils ein Aliquot derselben Probe in unterschiedlichen Dosierspitzen, Pipetten und/oder Pipettenspitzen aufgenommen wird. Auf diese Weise ist es denkbar, dass mehrere Dosierspitzen der Pipettiereinheit mit einer Probe gleichen Ursprungs und gleicher Verdünnung nacheinander gefüllt werden und die entsprechenden Proben dann gleichzeitig auf einen Untersuchungsträger, insbesondere auf einen wenigstens bereichsweise mit biologischen Material beschichteten Objektträger, aufgebracht werden.
-
Der wenigstens eine Untersuchungsträger, auf den eine Probe aufgebracht wird, befindet sich bevorzugt auf einem verschiebbaren Tablett, mit dem dieser zwischen einem Pipettierbereich und einem Ausgabebereich bewegbar ist.
-
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bearbeitung von Proben biologischen Materials mit einem Eingangsbereich, in dem Gefäße mit Proben bevorratet werden, mit einer Handhabungseinheit, die dem Eingangsbereich Gefäße mit Proben entnimmt und in Abhängigkeit einer in einer Steuereinheit generierten Zuordnungsvorschrift, die wenigstens einen geplanten Weiterverarbeitungsschritt der Probe berücksichtigt, in einem verfahrbaren Rack abstellt, und mit einer Verfahreinheit, die das Rack einem Ausgabebereich und/oder einem Bearbeitungsmodul zuführt, die sich dadurch auszeichnet, dass in wenigstens einem der im Eingangsbereich angeordneten Probengefäße eine im Vergleich zu ihrer Ursprungsprobe verdünnte Probe vorgesehen ist.
-
Die erfindungsgemäß ausgeführte Vorrichtung zeichnet sich somit ebenfalls dadurch aus, dass im Eingangsbereich in den dort angeordneten Probengefäßen Proben in bereits verdünnter Form bereitgestellt werden. Wesentlich ist, dass die im Eingangsbereich bereitgestellten Proben mittels einer Handhabungseinheit in der benötigten Weise, insbesondere in Abhängigkeit weiterer geplanter Arbeitsschritte bei der Bearbeitung und Untersuchung der Proben, in einem Rack zusammengestellt werden.
-
In einer speziellen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die in dem Rack angeordneten, sortierten und verdünnten Proben mit Hilfe der Verfahreinheit einer Pipettiereinheit zugeführt werden. Mit der Pipettiereinheit werden vorzugsweise mehrere Probenaliquots gleichzeitig aus den auf dem Rack sortierten Gefäßen entnommen und auf einen Untersuchungsträger aufgebracht. Bei einem Untersuchungsträger handelt es sich zum Beispiel um einen Objektträger auf dem biologisches Material, insbesondere ein Gewebeschnitt angeordnet ist, der mit der Probe inkubiert wird. In einer besonders geeigneten Ausführungsform handelt es sich bei den Untersuchungsträgern um Objektträger, auf den Mosaike unterschiedlichen biologischen Materials aufgebracht sind. Bevorzugt eignen sich Gewebeschnitte für die Verwendung als biologisches Material.
-
Gemäß einer speziellen Weiterbildung werden die Untersuchungsträger, insbesondere die Objektträger, auf einem Tablett angeordnet und fixiert, das relativ zum Bearbeitungsmodul verfahrbar angeordnet ist. Dieses Tablett wird auf bevorzugte Weise zwischen einem Arbeitsbereich, in dem die Pipettierung erfolgt, und einem Ausgabebereich verfahren. In dem Ausgabebereich können die bereits inkubierten Untersuchungsträger entnommen und einer Untersuchung zugeführt werden oder noch nicht inkubierte Untersuchungsträger auf das Tablett aufgelegt werden.
-
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist es denkbar, dass die Zuführung der sortierten und auf einem Rack befindlichen Proben zur Pipettiereinheit derart erfolgt, dass sich wenigstens zwei Aliqots derselben Probe zeitgleich in der Pipettiereinheit in unterschiedlichen Dosierspitzen befinden. Diese technische Lösung wird realisiert, indem das Gefäß mit einer Probe wenigstens zweimal hintereinander der Pipettiereinheit zugeführt wird, und jeweils wenigstens zwei unterschiedliche Dosierspitzen demselben Probengefäß ein für die Untersuchung benötigtes Probenaliquot entnehmen. Als Dosierspitzen kommen vor allem Pipetten bzw. Pipettenspitzen, insbesondere Einweg-Pipettenspitzen und Dosiernadeln zum Einsatz. Die im Zusammenhang mit der Erfindung verwendete Pipettiereinheit verfügt bevorzugt über zehn Dosierspitzen, die gleichzeitig oder gemeinsam mit einem Fluid gefüllt und/oder entleert werden können.
-
Auf vorteilhafte weise ist der Pipettiereinheit eine Dosiereinheit zugeordnet, die einen Pumpenmotor und eine Mehrzahl von Ventilen aufweist. Das Ansaugen der sortierten und in einem Rack bereitgestellten verdünnten Proben in die Dosierspitzen der Pipettiereinheit erfolgt mittels einer einzigen Pumpeneinheit, die bevorzugt einen Spindelmotor aufweist. Auf diese Weise wird zuverlässig sichergestellt, dass sich in allen Dosierspitzen die gleiche Flüssigkeitsmenge befindet. Dagegen ist jeder Dosierspitze ein Stellventil zugeordnet, so dass das Pipettieren der Proben durch die flüssigkeitsgefüllten Dosierspitzen gemeinsam oder auch einzeln erfolgen kann.
-
Die Pipettiereinheit verfügt in einer besonderen Ausführungsform über zehn Pipetten bzw. Pipettiernadeln, die in Reihe angeordnet sind. In diesem Zusammenhang ist es denkbar, dass die Dosierspitzen, Pipetten oder Pipettennadeln äquidistant zu einander angeordnet sind oder aber eine Stelleinheit vorgesehen ist, mit der der Abstand zwischen den Pipetten, insbesondere im Bereich der Spitzen, veränderbar ist. Das Vorsehen einer entsprechenden Stelleinheit bietet den Vorteil, dass in Abhängigkeit der bereitgestellten Probengefäße und/oder der Untersuchungsträger, auf die die sortierten Proben aufgebracht werden sollen, die Abstände zwischen den Pipettenspitzen variiert werden können. Dies erhöht abermals die Flexibilität der erfindungsgemäß ausgeführten Vorrichtung.
-
Auf bevorzugte Weise verfügt die Handhabungseinheit über einen Greifer, der die im Eingangsbereich bereitgestellten Proben ergreift und in Abhängigkeit des Probenursprungs und/oder der geplanten Untersuchung in einem Rack anordnet. Das Rack befindet sich wiederum auf einem Verfahrschlitten, mit dem das Rack mit den einsortierten Probengefäßen in horizontaler Richtung aus dem Eingangsbereich in einen Ausgangsbereich oder einen Bereich einer Pipettiereinheit verfahrbar ist. Hierbei ist es einerseits denkbar, dass ein Probengefäß mit einer Probe einmal zwischen dem Eingangsbereich und der Pipettiereinheit hin- und her gefahren wird. Ebenso kann es vorkommen, dass dasselbe Gefäß zwei- oder mehrmalig hintereinander hin und her gefahren wird und die Pipettiereinheit mehr als ein Probenaliquot dem einen Probengefäß entnimmt, bevor die Proben auf einen Untersuchungsträger aufgebracht werden. Auf diese Weise können Proben aus demselben Gefäß und somit gleichen Ursprungs und gleicher Verdünnung zeitgleich auf einen Untersuchungsträger aufgebracht werden.
-
Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf Ausführungsbeispiele ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen:
-
1: Frontansicht einer Vorrichtung zur Sortierung und Bearbeitung von Proben biologischen Materials;
-
2: Schematische Ansicht einer Pipettiereinheit mit Dosiereinheit;
-
3: Darstellung des Pipettierbereichs mit Tablett und darauf angeordneten Objektträgern sowie
-
4: Schrägansicht einer Pipettiereinheit mit Verstelleinrichtung.
-
In 1 ist eine Frontansicht einer Vorrichtung 1 zur Sortierung und Bearbeitung von Proben 12 biologischen Materials dargestellt. Auf der rechten Seite befindet sich der Eingangsbereich 2 des Bearbeitungsautomaten 1. In diesem Bereich werden gegenüber ihren Ursprungsproben verdünnte Proben in röhrchenförmigen Probengefäßen bevorratet und zur Weiterverarbeitung bereitgestellt.
-
In Abhängigkeit der jeweils geplanten Weiterverarbeitungsschritte bzw. der gewünschten Untersuchung werden mit Hilfe einer Handhabungseinheit 3 Probengefäße mit verdünnten Proben in geeigneter Weise in einem Rack 18 zusammengefasst. Auf diese Weise werden die benötigten Verdünnungen wenigstens einer Probe zusammengefasst. Zum Transport des Racks 18 ist eine Verfahreinheit 4 vorgesehen, durch die das Rack 18 gemeinsam mit den bereits verdünnten und sortierten Proben 2 in horizontaler Richtung zu einer Pipettiereinheit 6 bewegt wird.
-
Die Pipettiereinheit 6 verfügt über zehn nebeneinander angeordnete Dosierspitzen 8, über den bedarfsgerecht den einzelnen Probengefäße ein Aliquot der benötigten Probe entnommen wird. Die Pipettiereinheit 6 verfügt hierzu über eine Dosiereinheit 9 mit einer von einem Spiralmotor angetriebenen Pumpeneinheit 10. Durch das Vorsehen einer einzigen Pumpeneinheit 10 wird sicher gestellt, dass in allen Dosierspitzen 8 bzw. -nadeln die gleiche Flüssigkeitsmenge angesaugt wird. Ferner ist jeder Dosierspitze 8 bzw. -nadel ein Ventil 11 zugeordnet, das entweder separat oder gemeinsam mit wenigstens einem weiteren Ventil betätigt werden kann. So kann eine Übertragung des Probenaliquots auf das gewünschte Feld eines Untersuchungsträgers 7, insbesondere eines mit biologischem Material bestücktem Objektträger, sowohl in Bezug auf die Positioniergenauigkeit als auch den Zeitpunkt besonders präzise realisiert werden.
-
Zum Transport der Untersuchungsträger 7 zwischen einem Ausgabebereich 5 des Automaten 1 und einem Pipettierbereich der Pipettiereinheit 6 ist eine weitere Verfahreinheit vorgesehen. Für die Lagerung und den Transport der Untersuchungsträger 7 ist jeweils ein Tablett 16 vorgesehen, auf dem bis zu fünf Objektträger 7 angeordnet werden können. Diese Tabletts können wahlweise in einem Magazin 17 im Ausgabebereich 5 des Automaten abgelegt und bevorratet werden oder von einem Greifer erfasst und mit einer Verfahreinheit, wie zuvor beschrieben bewegt werden.
-
2 zeigt in einer schematischen Schrägansicht eine Pipettiereinheit 6 mit der dazugehörigen Dosiereinheit 9. Die Dosiereinheit 9 verfügt über eine Pumpeneinheit 10, die mit sämtlichen Dosierspitzen 8 bzw. -nadeln der Pipettiereinheit 6 fluiddicht verbunden ist und über insgesamt zehn Ventile 11, die in einem Ventilblock zusammengefasst und jeweils einzeln einer Dosierspitze 8 bzw. -nadel zugeordnet sind. Beim Ansaugen der Flüssigkeit wird so mit einfachen Mitteln sichergestellt, dass in alle für die Aufnahme eines Probenaliquots vorgesehen Dosierspitzen 8 die gleiche Flüssigkeitsmenge aufgenommen wird. Eine Abgabe der Probenaliquots kann demgegenüber durch einzelne Betätigung der Ventile 11 gemeinsam oder einzeln erfolgen.
-
In 3 ist nochmals die Pipettiereinheit 6 dargestellt. Oberhalb der einzelnen Dosierspitzen 8 bzw. -nadeln befindet sich eine Verstelleinrichtung 15, über die die Abstände zwischen den einzelnen Spitzen 8 in Abhängigkeit der Ausführung der Untersuchungsträger 7, auf die Probenaliquots aufgebracht werden sollen, variiert werden können. Im dargestellten Beispiel sind die Dosierspitzen 8 in Reihe und äquidistant zu einander angeordnet. Genauso ist es allerdings möglich, den Abstand zwischen den einzelnen Dosierspitzen 8 zu verändern, um beispielsweise auf Untersuchungsträger 7, auf denen Gewebeschnitte in größerem Abstand zu einander angeordnet sind, Probenaliquots aufzubringen.
-
Weiterhin befindet sich im Pipettierbereich ein Tablett 16, auf dem fünf als Objektträger ausgeführte Untersuchungsträger 7 fixiert sind. Die Objektträger 7 verfügen über insgesamt zehn Adhäsionsflächen 14, auf denen sich das für die Untersuchung benötigte biologische Material, insbesondere Gewebeschnitte, befindet. In diesem Zusammenhang bietet es sich an, so genannte Biochip-MosaikeTM zu verwenden, die sich dadurch auszeichnen, dass auf einer Adhäsionsfläche 14 wiederum verschiedenartiges biologisches Material aufgebracht ist. Die jeweilige Identifizierung und Zuordnung des auf einem Objektträger 7 angeordneten biologischen Materials erfolgt mit Hilfe einer Kennzeichnung 13 auf dem Objektträger 7. Die Kennzeichnung 13 ist bevorzugt als Barcode ausgeführt und kann entweder auf der Ober- oder der Unterseite des Objektträgers 7 angeordnet sein.
-
In einer etwas größeren Darstellung zeigt 4 nochmals die Pipettiereinheit 6 mit der Verstelleinrichtung 15. Die Verstelleinrichtung 15 verfügt über geeignete Verstellelemente, mit denen der Abstand zwischen den einzelnen Dosierspitzen 8 variiert bzw. auf den gewünschten Wert eingestellt werden kann. Auf diese Weise ist es möglich, mit einer Pipettiereinheit 6, die in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel über zehn Dosierspitzen 8 bzw. Dosiernadeln verfügt, auf unterschiedlich ausgeführte Untersuchungsträger 7 Probenaliquots bereits verdünnter und sortierter Proben aufzubringen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Probenbearbeitungsautomat
- 2
- Eingangsbereich
- 3
- Handhabungseinheit
- 4
- Verfahreinheit
- 5
- Ausgabebereich
- 6
- Pipettiereinheit
- 7
- Untersuchungsträger
- 8
- Dosierspitzen
- 9
- Dosiereinheit
- 10
- Pumpeneinheit
- 11
- Ventile
- 12
- verdünnte Proben
- 13
- Kennzeichnung
- 14
- Adhäsionsfläche
- 15
- Verstellung Dosierspitzen
- 16
- Tablett
- 17
- Magazin
- 18
- Rack
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 4032048 C2 [0002]
- DE 19912211 B4 [0004]
