DE202013012177U1 - Zentrifuge zum Zentrifugieren einer Reaktionsgefäßeinheit - Google Patents

Abstract

Zentrifuge zum Reinigen einer Reaktionsgefäßeinheit, welche einen Rotor (8) zum Halten mindestens einer Reaktionsgefäßeinheit (2) mit ihrer/ihren Öffnung(en) nach außen gerichtet, einen Motor zum Rotieren des Rotors (8) um eine Rotationsachse (18), ein Gehäuse (23), welches eine im Wesentlichen zylindrische innere Oberfläche aufweist, wobei ein Abfluss (30) bereitgestellt ist, um Fluide, welche aus der Reaktionsgefäßeinheit (2) ausgeworfen wurden, abzuführen, wobei eine Lücke von nicht mehr als 1 mm zwischen der zylindrischen inneren Oberfläche und dem Rotor (8) vorgesehen ist, sodass beim Rotieren des Rotors (8) ein Wind erzeugt wird, welcher das ausgeworfene Fluid auf der zylindrischen inneren Oberfläche zu dem Abfluss treibt, vorhanden ist.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zentrifuge zum Zentrifugieren einer Reaktionsgefäßeinheit.
• US 2009/0181359 A1 offenbart ein automatisiertes Immunoassay Verfahren mit einem hohen Durchsatz und hoher Sensitivität. Wie es für Immunoassay Verfahren typisch ist, kann ein erstes spezifisches Bindemitglied mit einem zweiten spezifischen Bindemitglied reagieren, um einen Komplex zu bilden, wobei die Konzentration oder die Menge des Komplexes bestimmt wird. Dieses Verfahren verwendet magnetische Partikel, an welche eines der beiden spezifischen Bindemitglieder immobilisiert ist. Ein wichtiger Schritt in dem automatisierten Verfahren ist das Waschen des Komplexes, welcher an die magnetischen Partikel gebunden ist. Die Waschschritte haben einen hohen Einfluss auf den Durchfluss, Sensitivität, Spezifität und Kosten des gesamten Verfahrens. Umso weniger Waschschritte benötigt werden, umso schneller ist das Verfahren. Umso besser die Komplexe von nichtspezifisch gebundenen Komponenten getrennt werden, umso besser ist die Sensitivität des Verfahrens.
• US 8,329,475 B2 offenbart ein Waschverfahren zum Entfernen ungewünschter Komponenten in Proben, welche analysiert werden sollen. Darin wird gelehrt die Ebene eines Waschfluids in einem Gefäß zu oszillieren. Solch ein Gefäß kann ausgestaltet sein wie ein Becher, Well, Chivette, Teströhrchen etc. Durch das Oszillierungsverfahren werden kleine Mengen an Waschfluid dispensiert und aus dem Gefäß entfernt. Diese Mengen sind kleiner als die gesamte Menge, welche in dem Gefäß enthalten ist. Die Oszillationsbewegung des Waschfluids schafft einen bewegenden Meniskus. Der bewegende Meniskus reduziert den Konzentrationsgradienten an der Grenzschicht der Gefäßwand durch konstantes Auffrischen des Waschfluids an der Oberfläche der Gefäßwand.
• Unter dem Handelsnamen SQUIRT^TM ist ein Multiformatmikroplattenwascher von der Firma matrical bioscience USA erhältlich. Dieser Wascher umfasst Düsen zum Verspritzen von Waschlösung und Luft in die Reaktionsgefäße von Mikroplatten. Es werden variable Waschgriffe bereitgestellt. Ein automatisches Kippelement kippt die Mikroplatten, sodass ein Top-Down Waschen durchgeführt wird. Dieser Mikroplattenwascher ist kompatibel zwischen verschiedenen SBS/ANSI Mikrowellplattenformaten (96, 384, 1536, etc.).
• Waschvorrichtungen, welche durch Dispensieren und Aspirieren der Waschlöschung und/oder Luft in und aus Reaktionsgefäßen waschen können nicht immer erfolgreich kontaminierendes Material entfernen, welche in den oberen Bereichen der Reaktionsgefäße vorhanden sind, da es schwierig ist den Strahl der Waschlösung genau anliegend an die obere Grenze des Reaktionsgefäßes zu steuern. Außerdem besteht die Gefahr, dass die äußere Oberfläche der Düsen kontaminiert werden kann, insbesondere wenn ein Top-Down Waschschritt ausgeführt wird, wobei die Düsen unter den Reaktionsgefäßen lokalisiert sind. Im Falle eines typischen Humandiagnosetests wird das Stabmaterial Plasma oder Serum sein. Proteine, welche in solch einem Material vorhanden sind, tendieren dazu, Komplexe zu bilden. Verstopfen von Proteinen und anschließendem Ausfall der Aspiration ist ein Hauptnachteil der konventionellen Waschsysteme. Es kommt zum Ausfall in automatisierten Systemen und Unterbrechungen des gesamten Arbeitsablaufes um eine Möglichkeit zur Instandsetzung zu geben.
• US 2009/0117620 A1 betrifft ein Automatisierungssystem für ein Labor, das in der Lage ist, klinische Chemieassys, Immunoassays, Amplifikation von Nukleinsäureassays und jegliche Kombination der vorangegangenen durchzuführen. In diesem System werden Mikrowellplatten und tiefe Multiwellplatten als Reaktionsgefäße verwendet. Die Verwendung von Multiwellplatten erlaubt die Durchführung von Immunoassays mit einem hohen Durchfluss.
• Andere Automatisierungssysteme für ein Labor verwenden sogenannte Gelkarten anstatt von Multiwellplatten. Der Vorteil von Gelkarten im Vergleich zu Multiwellplatten ist, dass sie automatisch optisch analysiert werden können, indem die Seitenoberflächen der Gelkarten gescannt werden. Dies ermöglicht die Durchführung biologische Substanzen automatisch zu analysieren, indem sie in der Gelsäule getrennt werden.
• Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine Zentrifuge zum Reinigen einer Reaktionsgefäßeinheit bereitzustellen.
• Diese Aufgabe wird durch die Zentrifuge mit einer Reaktionsgefäßeinheit wie sie in Anspruch 1 definiert wird gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen werden in den entsprechenden Unteransprüchen definiert.
• Eine Zentrifuge zum Reinigen einer Reaktionsgefäßeinheit umfasst einen Rotor zum Halten mindestens einer Reaktionsgefäßeinheit mit ihrer/ihren Öffnung(en) nach außen gerichtet,
  einen Motor zum Rotieren des Rotors um eine Rotationsachse, ein Gehäuse, welches eine im Wesentlichen zylindrische innere Oberfläche, die den Rotor umgibt, aufweist, wobei ein Abfluss zum Abführen ausgeworfenen Fluides aus der Reaktionsgefäßeinheit bereitgestellt ist, wobei eine Lücke von nicht mehr als 1 mm zwischen der zylindrischen inneren Oberfläche und dem Rotor vorgesehen ist, sodass beim Rotieren des Rotors ein Wind oder zirkulärer Luftstrom erzeugt wird, welcher das ausgeworfene Fluid auf der zylindrischen inneren Oberfläche zu dem Abfluss treibt.
• Aufgrund der kleinen Lücke zwischen dem Rotor und der zylindrischen inneren Oberfläche wird ein starker zirkulärer Luftstrom beim Rotieren des Rotors erzeugt, welcher das ausgeworfene Fluid zu dem Abfluss treibt. Dadurch ist es möglich, die gesamte Flüssigkeit, die in dem Reaktionsgefäß der Reaktionsgefäßeinheit enthalten ist, komplett zu entfernen bevor der Rotor aus dem Inneren des Gehäuses rotiert wird. Dieses Fluid wird als kontaminierendes Material betrachtet. Da dieses kontaminierende Material komplett entfernt werden kann, besteht keine Kontaminationsgefahr. Die Lücke ist bevorzugt nicht größer als 0,75 mm und insbesondere nicht größer als 0,5 mm. Je kleiner die Lücke, umso stärker ist der zirkuläre Luftstrom. Allerdings sollte diese Lücke bevorzugt nicht kleiner als 0,1 mm und insbesondere nicht kleiner als 0,2 mm oder 0,3 mm sein, weil solch kleine Lücken verursachen könnten, dass der Rotor in Kontakt mit der zylindrischen, inneren Oberfläche kommt.
• Bevorzugt ist der Abfluss mit einer Aspirationspumpe zum Abführen des Fluids verbunden.
• Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine Zentrifuge zum Reinigen einer Reaktionsgefäßeinheit bereitzustellen, welche zuverlässig Reaktionsgefäßeinheiten, die flüchtige Flüssigkeiten enthalten, reinigen kann.
• Diese Aufgabe kann durch eine Zentrifuge zum Reinigen eines Reaktionsgefäßes gemäß Anspruch 3 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen werden in den entsprechenden Unteransprüchen definiert.
• Eine Zentrifuge zum Reinigen einer Reaktionsgefäßeinheit umfasst einen Rotor zum Halten mindestens einer Reaktionsgefäßeinheit mit ihrer/ihren Öffnung(en) nach außen gerichtet, einen Motor zum Rotieren des Rotors um eine Rotationsachse und ein Gehäuse.
• Eine Reaktionsgefäßeinheit wie eine Mikrotiterplatte kann gereinigt oder behandelt werden, indem die Reaktionsgefäßeinheit rotiert wird, wobei die Öffnungen der Reaktionsgefäße der Reaktionsgefäßeinheit radial nach außen gerichtet sind. Dadurch wird die Flüssigkeit, welche in den Reaktionsgefäßen enthalten ist, ausgeworfen. Wenn die Flüssigkeit eine flüchtige Flüssigkeit ist, dann ist es wahrscheinlich, dass ein Teil der Flüssigkeit verdampft ist. Dieses verdampfte Fluid kann grundsätzlich auf einem Teil einer Reaktionsgefäßeinheit kondensiert sein und kann eine Kontamination verursachen.
• Um eine Kontamination durch Kondensation zu vermeiden, wird eine Kühlvorrichtung bereitgestellt, um eine innere Oberfläche des Gehäuses zu Kühlen, sodass verdampftes Fluid auf dieser inneren Oberfläche kondensiert und nicht auf der Reaktionsgefäßeinheit kondensieren kann. Durch Kühlen der inneren Oberfläche kann sichergestellt werden, dass verdampfte Flüssigkeiten aus dem Gas der Atmosphäre in dem Gehäuse entfernt werden, sodass sie komplett aus dem Gehäuse entfernt werden können.
• Die Kühlvorrichtung zum Kühlen der inneren Oberfläche des Gehäuses ist bevorzugt ein Peltierelement, insbesondere eine Peltierfolie, welche die äußere Oberfläche des Gehäuses bedeckt.
• Die innere Oberfläche des Gehäuses ist bevorzugt kühler gehalten als mindestens 2°C oder 3°C oder mindestens sogar kühler als 5°C als die anderen Teile in dem Gehäuse.
• Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine Zentrifuge zum Zentrifugieren einer Reaktionsgefäßeinheit bereitzustellen, welche leicht in einen automatischen Arbeitsrobotor integriert werden kann oder welche leicht an einen bestehenden automatischen Arbeitsrobotor gekoppelt werden kann.
• Diese Aufgabe wird durch eine Zentrifuge gemäß Anspruch 4 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den entsprechenden Unteransprüchen definiert.
• Eine Zentrifuge zum Zentrifugieren einer Reaktionsgefäßeinheit umfasst einen Rotor zum Halten mindestens einer Reaktionsgefäßeinheit mit ihrer/ihren Öffnung(en) radial nach außen und/oder innen gerichtet,
  einen Motor zum Rotieren des Rotors um eine Rotationsachse,
  einen Lademechanismus zum Beladen und Entladen der Zentrifuge mit einer Reaktionsgefäßeinheit, wobei der Lademechanismus einen flexiblen, länglichen Balken zum Ausfahren und Einfahren einer Reaktionsgefäßeinheit und einen Antrieb zum Ausfahren und Einfahren des Balkens umfasst.
• Dieser Lademechanismus ist sehr simpel und kann in die Zentrifuge integriert werden, wobei er nur einen kleinen Isolationsraum braucht. Dieser Lademechanismus ist ausgeführt für ein horizontales Bewegen einer Reaktionsgefäßeinheit durch Ausfahren oder Einfahren des flexiblen länglichen Balkens. Solch eine horizontale Bewegung kann leicht mit bekannten Hantiervorrichtungen für automatische Arbeitsrobotor kombiniert werden weil dieser Lademechanismus sich in dem Bewegungsbereich der Reaktionsgefäßeinheit nur horizontal erstreckt, sodass er nicht im Raum über dem Bewegungsbereich der Reaktionsgefäßeinheit blockiert. Dieser Raum kann komplett durch andere Teile der Zentrifuge oder des automatischen Arbeitsrobotors genutzt werden. Andere bekannte Handhabungsmittel haben für gewöhnlich Teile, welche über dem Bewegungsbereich einer Reaktionsgefäßeinheit angeordnet sind. Solche Teile könnten mit anderen Elementen, insbesondere anderen Handhabungsmechanismen eines automatischen Arbeitsroboters kollidieren.
• Der bewegliche, längliche Balken umfasst bevorzugt eine Magnetkopplung an seinem freien Ende. Solch eine Magnetkopplung kann automatisch an eine Reaktionsgefäßeinheit oder einen Reaktionsgefäßeinheitsträger koppeln, welche ein entsprechendes Gegenkoppelelement aufweisen. Bevorzugt umfasst der Rotor ein weiteres magnetisches Kopplungselement, welches die Reaktionsgefäßeinheit oder den Reaktionsgefäßeinheitsträger durch Koppeln des Magnetkopplers des Rotors mit dem magnetischen Gegenkoppelelement der Reaktionsgefäßeinheit oder des Reaktionsgefäßeinheitsträgers halten kann. Der Rotor umfasst bevorzugt einen Stopper zum Stoppen der Bewegung der Reaktionsgefäßeinheit oder des Reaktionsgefäßeinheitsträgers wenn sie/er mittels dem Balken in den Rotor gezogen wird, sodass der Balken automatisch von der Reaktionsgefäßeinheit bzw. dem Reaktionsgefäßeinheitsträger entkoppelt wird.
• Der Balken ist bevorzugt aus einer gebogenen Metallplatte hergestellt. Die gebogene Metallplatte ist bevorzugt in zwei Stränge gebogen oder ist auf eine Rolle aufgezogen. Die Zentrifuge gemäß einer der oben beschriebenen Ausführungsformen umfasst bevorzugt eine Temperiervorrichtung zum Temperieren des Gases, welches innerhalb des Gefäßes enthalten ist und/oder zum Temperieren des Rotors. Diese Temperiervorrichtung kann die Temperatur in einem Bereich mit einem Minimalwert von 0°C, 10°C oder 20°C und einem Maximalwert von 40°C, 60°C oder 80°C anpassen. Mit solch einer Temperiervorrichtung kann ein Inkubationsschritt durchgeführt werden, ohne die Reaktionsgefäßeinheit aus der Zentrifuge zu Entladen. Ein geeigneter Temperaturbereich muss gemäß der Art der biologischen oder chemischen Reaktion, welche ausgeführt werden soll, ausgewählt werden. Das Gehäuse umfasst bevorzugt eine automatische Tür zum Laden und Entladen der Reaktionsgefäßeinheit, wobei die Tür geöffnet wird, um die Reaktionsgefäßeinheit in das oder aus dem Inneren des Gehäuses bewegt wird oder zum Austauschen des Gases, welches in dem Gehäuse enthalten ist.
• Die Zentrifuge kann mit einer Kamera zum Scannen der Reaktionsgefäße einer Reaktionsgefäßeinheit augestattet werden. Die Kamera kann mit ihrem Sichtfeld auf die Bodenoberflächen der Reaktionsgefäße oder die Seitenoberflächen der Reaktionsgefäßeinheiten gerichtet platziert werden. Die Reaktionsgefäßeinheiten wie Mikrotiterplatten umfassen Reaktionsgefäßeinheiten, welche in einer zweidimensionalen Anordnung angeordnet sind und bevorzugt an den Bodenoberflächen gescannt werden.
• Eine Reaktionsgefäßeinheit umfassend mehrere Reaktionsgefäßeinheiten, welche in paralleler Linie angeordnet sind, so wie Gelkarten, umfasst bevorzugt Reaktionsgefäße, welche an einer Seite gefärbt sind und die Reaktionsgefäße auf der anderen Seite aus transparentem Material hergestellt sind. Die gefärbte Seite verbessert den Kontrast wenn die Reaktionsgefäße an der transparenten Seite optisch gescannt werden.
• Die Kamera umfasst bevorzugt eine Lichtquelle, insbesondere eine stroboskopische Lichtquelle.
• Die oben genannten Ausführungsformen der Zentrifuge sind bevorzugt so ausgeführt, dass der Rotor um eine horizontale Rotationsachse oder eine Rotationsachse, welche parallel zu einer Plattform der Reaktionsgefäßeinheitszentrifuge ausgerichtet ist, welche so ausgeführt ist, damit sie die Reaktionsgefäßeinheitszentrifuge gemäß ihrem bestimmungsgemäßen Gebrauch stützt, rotiert.
• Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine Multizweckzentrifuge bereitzustellen.
• Die Aufgabe wird durch eine Zentrifuge gemäß Anspruch 13 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den entsprechenden Unteransprüchen definiert.
• Eine Zentrifuge umfasst einen Rotor zum Halten mindestens einer Reaktionsgefäßeinheit mit ihrer/ihren Öffnung(en) radial nach außen oder radial nach innen gerichtet,
  einen Motor zum Rotieren des Rotors um eine Rotationsachse,
  ein Gehäuse, welches den Rotor umgibt,
  wobei das Gehäuse zwei Öffnungen zum Beladen und Entladen der Reaktionsgefäßeinheit umfasst,
  wobei die Öffnungen diametrisch gegenüberliegend bezüglich der Rotationsachse angeordnet sind. Aufgrund der zwei Öffnungen kann die Zentrifuge mit einer Reaktionsgefäßeinheit beladen werden, wobei die Reaktionsgefäße mit den Öffnungen radial nach außen oder radial nach innen bezüglich der Rotationsachse gerichtet sind, ohne dass die Reaktionsgefäßeinheit vor dem Laden in die Zentrifuge gekippt werden muss. Solch eine Zentrifuge kann verwendet werden, um einerseits zu reinigen und zu waschen oder andererseits zu zentrifugieren. Da die Reaktionsgefäßeinheit nicht gekippt werden muss, kann eine solche Zentrifuge leicht in einen automatischen Arbeitsrobotor integriert werden und stellt beide Funktionen bereit.
• Gemäß einem weiteren unabhängigen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Zentrifuge bereitgestellt, aufweisend
  einen Rotor zum Halten mindestens einer Reaktionsgefäßeinheit mit ihrer/ihren radial nach außen oder Öffnung(en) bezüglich der Rotationsachse radial nach innen gerichtet,
  einen Motor zum Rotieren eines Rotors um eine Rotationsachse und eine Kontrolleinheit zum Kontrollieren einer Bewegung des Rotors vor und zurück um eine kleine Winkeldistanz von z. B. 5° bis 20° um die Reaktionsgefäßeinheit zu schütteln. Solch ein Schüttelverfahren kann verwendet werden, um die Reaktionsgefäße zu entleeren oder um den Inhalt in den Reaktionsgefäßen zu schütteln, um chemische und/oder biologische Reaktionen zu unterstützen.
• Die oben beschriebenen Ausführungsformen einer Zentrifuge sind bevorzugt so ausgeführt, dass der Aufnahmebereich ausgebildet ist, um eine Reaktionsgefäßeinheit zu halten, sodass die Reaktionsgefäße im Wesentlichen parallel zu der Rotationsachse angeordnet sind. So wird dieselbe Zentrifugalkraft auf das gesamte Probenmaterial ausgeübt. Dies gilt für eine Vielzahl von kleinen Reaktionsgefäßen, die im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind, sowie für ein großes Probengefäß wie einen Blutbeutel, der seine größte Ausweitung parallel zu der Rotationsachse gerichtet besitzt. Weitere Beispiele von Reaktionsgefäßen sind Kanäle, Röhrchen, Flaschen. Die Reaktionsgefäße können in Mikrotiterplatten, Gestellen zum Tragen von einzelnen Röhrchen oder anderen Trägern angeordnet sein, die jegliche Art von Behälter, wie einen Blutbeutel, oder Objektträger, die Strukturen zur Definierung von flüssigen Punkten aufweisen, aufnehmen.
• Der Aufnahmebereich kann auch so ausgeführt sein, um eine Vielzahl von Reaktionsgefäßen zu halten, wobei mehrere Reaktionsgefäße in einer im Wesentlichen lateralen Richtung zu der Rotationsachse angeordnet sind. Dies ist z. B. der Fall bei einer Mikrotiterplatte, welche eine Vielzahl von Reihen mit einer großen Anzahl an Reaktionsgefäßen umfasst und eine Vielzahl an Spalten mit einer kleineren Anzahl an Reaktionsgefäßen. Die Reihen sind parallel zu der Rotationsachse angeordnet, wobei die Spalten sich lateral zu der Rotationsachse erstrecken. In solch einem Fall ist es angebracht, dass das Reaktionseinheitsgefäß in einem Abstand zu der Rotationsachse angeordnet ist, welcher im Wesentlichen größer ist als der Abstand der lateralen Erstreckung der Reaktionsgefäßeinheit. Die Distanz zwischen der Rotationsachse und der Reaktionsgefäßeinheit sollte mindestens so groß sein wie die laterale Erstreckung und bevorzugt mindestens 1,5, zweimal oder dreimal so groß wie die laterale Erstreckung der Reaktionsgefäßeinheit. Mit solch einer Anordnung wird auch erreicht, dass nahezu dieselben zentrifugalen Kräfte auf alle Proben, welche in den verschiedenen Reaktionsgefäßen enthalten sind, wirken. Die laterale Erstreckung der Reaktionsgefäßeinheit ist die Distanz zwischen der Mitte von zwei lateral äußeren Reaktionsgefäßen.
• Ein weiterer Vorteil einer Zentrifuge mit einer horizontalen Rotationsachse ist, dass sie nur einen kleinen Raum für eine Plattform im Vergleich zu einer Zentrifuge, welche eine vertikale Rotationsachse aufweist, die senkrecht zu der Plattform steht, benötigt.
• Jede der oben definierten Zentrifugen kann kombiniert werden mit einer Dispensiervorrichtung für automatisches Dispensieren eines Fluids in die Reaktionsgefäße einer Reaktionsgefäßeinheit. Solch eine Dispensiervorrichtung ist bevorzugt in der Nähe einer Öffnung zum Einführen einer Reaktionsgefäßeinheit in die Zentrifuge lokalisiert. Die Dispensiervorrichtung kann eine oder mehrere Dispensierdüsen umfassen. Bevorzugt ist die Anzahl an Dispensierdüsen an die Art der Reaktionsgefäßeinheit, welches in der Zentrifuge verwendet wird, angepasst. Die Dispensiervorrichtung ist mit einem Reservoir für eine Dispensierlösung verbunden, wobei eine Pumpe bereitgestellt wird, um die Dispensierlösung automatisch zu den Dispensierdüsen zu pumpen. Bevorzugt wird eine Heizvorrichtung zur Beheizung der Dispensierlösung in dem Reservoir für Dispensierlösung bereitgestellt.
• Die Zentrifuge umfasst bevorzugt und zusätzlich ein Lademechanismus, welcher so ausgeführt ist, dass die Reaktionsgefäßeinheiten unter der Dispensionsvorrichtung bewegt werden, sodass mit einer Dispensionsdüse mehrerer Reaktionsgefäßeinheiten, welche in einer Linie der Bewegungsrichtung einer Reaktionsgefäßeinheit angeordnet sind, nacheinander mit einem Dispensierfluid gefüllt werden können.
• Zum Waschen magnetischer Kügelchen kann der Rotor einer Zentrifuge zum Reinigen und Waschen von Reaktionsgefäßeinheiten mit einem magnetischen Element ausgestattet werden, welcher ein magnetisches Feld auf die Reaktionsgefäße anlegt, sodass magnetische Kügelchen, welche in den Reaktionsgefäßen enthalten sind, durch das magnetische Feld festgehalten werden. Das magnetische Element kann in den Rotor integriert werden, insbesondere in einer Basiswand des Rotors oder kann Teil eines Reaktionsgefäßeinheitsträgers sein. Mit solch einem magnetischen Element können die magnetischen Kügelchen durch Zentrifugation gewaschen werden ohne die magnetischen Kügelchen zu verlieren. Die Kombination aus der Verwendendung einer Zentrifuge zum Waschen und der Verwendung solch eines magnetischen Elements erlaubt das Anpassen der Rotationsgeschwindigkeit, sodass alle magnetischen Kügelchen während der Zentrifugation in den Reaktionsgefäßen gehalten werden.
• Ein Verfahren zum parallelen Testen mittels Gelauftrennung, wie z. B. Blutgruppenbestimmung, bei dem ein hoher Durchsatz erreicht wird, umfasst die folgenden Schritte:
• – Dispensieren von Probematerial in die Bereiche in Reaktionsgefäßen einer Mikrotiterplatte, welche mit Gel gefüllt sind,
• – Zentrifugieren der Mikrotiterplatte, und
• – Optisches Detektieren der Reaktionsgefäße.
• Eine Mikrotiterplatte umfasst Reaktionsgefäße, welche in einer zweidimensionalen Anordnung angeordnet sind. Somit ist es möglich, gleichzeitig eine hohe Anzahl an Proben zu testen im Vergleich zu Reaktionsgefäßeinheiten, welche nur in Reihe angeordnete Reaktionsgefäße haben.
• Die Reaktionsgefäße werden optisch detektiert, wobei gezeigt wurde, dass eine optische Detektion im Sichtfeld von unten oder von oben auf die Reaktionsgefäße der Mikrotiterplatte möglichst zuverlässig zu detektieren, ob das erwartete Ergebnis erhalten wurde. Dieses Verfahren wurde zur Blutgruppenbestimmung verwendet, wobei automatisch und zuverlässig die Blutgruppen A, B und 0 detektiert und unterschieden werden konnten.
• Zusätzlich ist es möglich, automatisch die Mikrotiterplatten für solche Tests mittels Gelauftrennung vorzubereiten, indem Gel in die Reaktionsgefäße der Mikrotiterplatte gefüllt wird und die Mikrotiterplatte zentrifugiert wird, sodass das Gel frei von Luftblasen wird.
• Die Zentrifugationsschritte dieses Verfahrens werden bevorzugt mit einer wie oben definierten Zentrifuge durchgeführt.
• Anstatt die Reaktionsgefäße mit Gel zu füllen, kann auch eine Mikrotiterplatte verwendet werden, welche bereits gefüllte Reaktionsgefäße umfasst.
• Nach dem Dispensieren von Probematerial und Reagenzien in die Reaktionsgefäße auf die Gelfüllung kann ein Inkubationsschritt ausgeführt werden, in welchen die Mikrotiterplatten für einen bestimmten Zeitraum bei einer vorbestimmten Temperatur gelagert wird. Am stärksten bevorzugt wird die Mikrotiterplatte zum Ausführen des Inkubationsschrittes in der Zentrifuge gelagert, wobei die Zentrifuge eine passende Temperiervorrichtung umfasst.
• Die vorliegende Erfindung ist eine weitere Entwicklung der Zentrifuge gemäß PCT/EP 2013/052356 . PCT/EP 2013/052356 ist hierin durch Bezugnahme beinhaltet. Die vorliegende Erfindung wird unten mittels in den begleitenden Zeichnungen gezeigten Beispielen detaillierter erklärt. In den Zeichnungen:

  Figur 1	ist eine perspektivische Ansicht eines ersten Beispiels einer Zentrifuge gemäß der Erfindung,
  Figur 2	ist eine perspektivische Ansicht eines Rotors und eines Gehäuses ohne Vorderseitenwand der Zentrifuge gemäß Fig. 1,
  Figur 3	ist eine vordere Ansicht des Rotors und des Gehäuses ohne Vorderseitenwand,
  Figur 4	ist eine perspektivische Ansicht eines Reaktionsgefäßeinheitsträgers,
  Figur 5	Ist eine perspektivische Ansicht des Rotors, welcher einen Reaktionsgefäßeinheitsträger und eine Reaktionsgefäßeinheit enthält,
  Figur 6	ist eine perspektivische Ansicht, welche schematisch eine vordere Plattform, den Rotor und einen Lademechanismus zeigt,
  Figur 7	ist eine perspektivische Ansicht der Anordnung gemäß Fig. 6 in der Schnittstelle zwischen dem Rotor und dem Lademechanismus,
  Figur 8	ist eine perspektivische Ansicht eines zweiten Beispiels einer Zentrifuge gemäß der Erfindung,
  Figur 9	ist eine perspektivische Ansicht der Zentrifuge gemäß Fig. 8 ohne ein Gehäuse,
  Figur 10	ist eine Seitenansicht der Zentrifuge gemäß Fig. 8 ohne ein Gehäuse,
  Figur 11	ist eine perspektivische Ansicht eines dritten Beispiels einer Zentrifuge gemäß der Erfindung,
  Figur 12	ist eine perspektivische Ansicht der Zentrifuge gemäß Fig. 11 ohne ein Gehäuse,
  Figur 13	ist eine Seitenansicht der Zentrifuge gemäß Fig. 11 ohne ein Gehäuse,
  Figur 14	ist eine perspektivische Ansicht eines weiteren Beispiels einer Zentrifuge zum Zentrifugieren von Gelkarten, wobei das Gehäuse teilweise ausgeschnitten ist,
  Figur 15	zeigt einen Rotor und einen automatischen Deckel des Beispiels gemäß Fig. 14, und
  Figur 16	eine perspektivische Ansicht eines Reaktionsgefäßeinheitsträgers.

• Ein erstes Beispiel einer Zentrifuge (1–7) ist zum Reinigen und Waschen von Reaktionsgefäßeinheiten designed. Diese Reaktionsgefäßeinheiten sind Mikrotiterplatten 2. Die Mikrotiterplatten 2 umfassen eine Vielzahl an Reaktionsgefäßen, welche in einer zweidimensionalen Anordnung angeordnet sind. Solche Mikrotiterplatten umfassen typischerweise 96, 384 oder 1536 Reaktionsgefäße 3.
• Die Zentrifuge 1 umfasst eine vordere Plattform 4, einen Zentrifugenabschnitt 5 und einen Fahrabschnitt 6 (1).
• Die vordere Plattform 4 hat in der Draufsicht eine rechtwinklige Form, welche ein wenig größer als eine Standardmikrotiterplatte ist. Kanten 7 sind an allen Seiten der vorderen Plattform 4 vorhanden, außer an der, welche benachbart zu dem Zentrifugenabschnitt 5 liegt.
• Der Zentrifugenabschnitt 5 umfasst einen Rotor 8 und ein Gehäuse 9. Der Rotor 8 ist auf einem horizontalen Schaft 10 montiert (2, 3). Der Rotor 8 umfasst zwei Aufnahmeabschnitte jeweils für das Aufnehmen einer Mikrotiterplatte 2. Die Aufnahmeabschnitte sind als Plattentablett 11 ausgebildet. Die Plattentabletts 11 werden durch eine rechtwinklige Basiswand 12 und 2 U-Schienen 13 ausgebildet. Jede U-Schiene 13 umfasst einen Basisschaft 14 und einen Seitenschaft 15, welche auf die Basiswand 12 montiert sind und einen weiteren Seitenschaft 16, welcher sich in einem Abstand zu der Basiswand 12 befindet. Die Basisschäfte 14 sind rechtwinklig auf der Basiswand angeordnet und die Seitenschäfte 15, 16 erstrecken sich jeweils von dem Basisschaft 14 in die Richtung der Mitte des Rotors 8, sodass die U-Schienen 13 gegenüberliegend mit ihren offenen Seiten angeordnet sind.
• Die zwei Basiswände 12 der zwei Plattentabletts 11 sind parallel zueinander, wobei zentrale Bohrungen 17 durch welche sich der Schaft 10 erstreckt, in dem Abschnitt zwischen den zwei Basiswänden 12 angeordnet sind. Die zentralen Bohrungen 17 sind in dem Massezentrum des Rotors 8 angeordnet. Die Mitte des Schaftes 10 definiert die Rotationsachse 18. Der Rotor 8 ist bezüglich der Rotationsachse 18 symmetrisch ausgeführt.
• In der vorliegenden Ausführungsform sind die Basiswände 12, die U-Schienen 13 und die Bereiche zwischen den Basiswänden 12 aus einem Stück Aluminium hergestellt.
• Auf der Vorderseite des Rotors 8 sind die Plattentabletts 11 offen, sodass eine Mikrotiterplatte in das Plattentablett 11 rutschen kann. An der hinteren Seite des Rotors 8 ist ein Stopper 19 angeordnet. Der Stopper 19 umfasst bevorzugt ein magnetisches Element.
• Der Bereich zwischen den Basiswänden 12 ist so weit wie möglich ausgeschnitten und Bohrungen sind in den Basiswänden 12 angeordnet, um das Massenträgheitsmoment zu minimieren.
• In der vorliegenden Ausführungsform sind die Plattentabletts 11 zum Aufnehmen einer Mikrotiterplatte 2 zusammen mit einem Mikrotiterplattenträger 20 ausgebildet (4). Der Mikrotiterplattenträger 20 ist ein rechtwinkliger Rahmen, welcher an den Seitenkanten Kanten 21 aufweist, wobei die inneren Oberflächen der Kanten 21 mit einem kleinen Spiel die Position einer Mikrotiterplatte 2 auf den Mikrotiterplattenträger 20 abgrenzen. Die oberen Oberflächen der Kanten sind nach innen geneigt, sodass eine Mikrotiterplatte in diesen Abschnitt rutscht, welcher durch die Kanten 21 definiert ist.
• Der Mikrotiterplattenträger 20 umfasst an einer Seitenkante ein Koppelelement, welches aus magnetischem Material, insbesondere aus pheromagnetischem Material, hergestellt ist. Dieses Kopplungselement 22 kann mit dem Magnetstopper 19 und dem Rotor 8 zusammenwirken.
• Der Abstand des entfernt liegenden oder außenseitigen Schaftes 16 zu dem innerseitigen Schaft 15 oder der Basiswand 12 ist so ausgebildet, dass eine Mikrotiterplatte 2 und ein Mikrotiterplattenträger 20 in radialer Richtung mit einem kleinen Spiel gehalten werden. Dieses Spiel ist so ausgebildet, dass der Mikrotiterplattenträger 20 und eine Mikrotiterplatte 2 leicht aus dem Plattentablett 11 hinein und hinaus rutschen können. Die äußeren Seitenschäfte 16 sind so klein, dass sie im Reaktionsgefäß 3 eine Mikrotiterplatte 2 nicht bedecken.
• Der Rotor 8 ist von einem Gehäuse 23 umgeben. Das Gehäuse 23 umfasst eine zylindrische Hüllenwand 24, eine Vorderseitenwand 25 und eine Rückseitenwand 26 (1, 2). Die Hüllenwand 24 umfasst eine untere und obere Schalenhälfte 27, 28, welche durch außen angeordnete Flansche 29 verbunden sind. Die innere Oberfläche der Hüllenwand 24 ist im Wesentlichen in der Form eines Zylinders und koaxial zu der Rotationsachse 8 angeordnet. Der innere Raum des Gehäuses 23 definiert durch die Hüllenwand 24, die Vorderseitenwand 25 und die Rückseitenwand 26 wird im Folgenden als ”Rotorraum” 56 bezeichnet.
• Ein Abfluss 30 wird in dem unteren Bereich der inneren Oberfläche der Hüllenwand 24 ausgebildet. Der Abfluss ist in Form einer Rille ausgebildet, wobei die Tiefe der Rille kontinuierlich in die Richtung der Rückseite des Gehäuses 23 zunimmt (2). An der Rückseite des Gehäuses 23 ist eine Aspirationspumpe (in den Zeichnungen nicht dargestellt) mit dem Abfluss 30 verbunden, um Fluid aus dem Gehäuse 23 abzuführen. Der Abfluss 30 bildet mit der inneren Oberfläche der Hüllenwand 24 scharfe Kanten.
• Eine Lücke g zwischen den radial ganz außen liegenden Abschnitten des Rotors 8 und der inneren Oberfläche der Hüllenwand 24 ist bevorzugt nicht größer als 1 mm, insbesondere nicht größer als 0,75 mm und am stärksten bevorzugt nicht größer als 0,5 mm. Umso kleiner die Lücke ist, umso stärker ist ein zirkulärer Luftstrom, der gebildet wird, wenn der Rotor 8 in dem Gehäuse 23 rotiert. Allerdings sollte diese Lücke g bevorzugt nicht kleiner als 0,1 mm und insbesondere nicht kleiner als 0,2 mm oder 0,3 mm sein, da solche kleinen Lücken bewirken könnten, dass der Rotor in Kontakt mit einem Fluidfilm auf der inneren Oberfläche der Hüllenwand 24 kommt. Dies wird unten detaillierter erklärt.
• Die Flansche 29 der unteren Halbschale 27 sind mit Trägern 30 verbunden, um das Gehäuse 23 auf einer Plattform (nicht dargestellt) zu fixieren.
• Die Vorderseitenwand 25 umfasst eine Öffnung 32 in der Form eines rechtwinkligen Schlitzes. Eine automatische Tür ist zum Schließen der Öffnung 32 ausgebildet. Die Öffnung 32 ist auf der Ebene der vorderen Plattform 4 angeordnet. In der Ladeposition ist der Rotor 8 horizontal mit seinen Basiswänden 12 angeordnet, wobei die Basiswand des oberen Plattentabletts 11 auf derselben Ebene wie die obere Plattform 4 angeordnet ist, sodass ein Mikrotiterplattenträger 20 und eine Mikrotiterplatte 2 horizontal von der Plattform 4 in das obere Plattentablett 11 und umgekehrt rutschen kann.
• Der Fahrabschnitt 6 umfasst einen Motor (nicht dargestellt) zum Rotieren des Schaftes 10 und des Rotors 8. Der Motor ist mit einer Kontrolleinheit zum Kontrollieren der Rotationsgeschwindigkeit verbunden. Der Fahrabschnitt 6 umfasst zudem einen Lademechanismus 33 zum Beladen und Entladen der Zentrifuge 1 mit einer Reaktionsgefäßeinheit, welche in der vorliegenden Ausführungsform eine Mikrotiterplatte 2 ist.
• Der Lademechanismus 33 umfasst einen beweglichen länglichen Balken 34 zum Ausfahren und Einfahren einer Mikrotiterplatte 2 oder eines Mikrotiterplattenträgers 20 zusammen mit einer Mikrotiterplatte 2. Der bewegliche längliche Balken 34 ist aus einem Streifen einer Metallplatte hergestellt, welche leicht quer gerichtet zu seiner Längserstreckung gebogen ist. Somit weist die Metallplatte eine bestimmte Festigkeit auf wenn sie nicht linear ausgefahren ist und andererseits kann sie querverlaufend zu der Längserstreckung um eine Achse gebogen werden. Solche gebogenen Metallplattenstreifen sind von Metallmaßbändern bekannt.
• In der vorliegenden Ausführungsform ist ein Ende des Balkens 34 vertikal in einer Wand des Fahrbereiches 6 fixiert, wobei sich der Balken aus der inneren Wand 35 rückwärts erstreckt. Der Balken 34 ist durch eine U-Windung gebogen, sodass ein freies Ende 36 des Balkens nach vorne gerichtet ist und der Balken sich durch einen Schlitz in der inneren Wand 35 erstreckt. Somit umfasst der Balken einen oberen Strang 37, welcher an die innere Wand 35 angebracht ist und einen unteren Strang 38, welcher sich durch den Schlitz der inneren Wand 35 erstreckt. Der Strang 38, welcher sich durch die innere Wand 35 erstreckt und welcher das freie Ende 36 umfasst, klemmt zwischen zwei Rädern 40, wobei eines dieser zwei Räder 40 durch einen Schrittmotor 41 angetrieben wird. In den Zeichnungen ist nur eines der zwei Räder dargestellt. Das freie Ende 36 des Balkens 34 ist mit einem magnetischen Element 42 ausgestattet. Der Balken 34 kann mittels dem Schrittmotor angesteuert werden, sodass das freie Ende 36 mit seinem magnetischen Element 42 ausgefahren wird oder durch den Zentrifugenabschnitt 5 und durch die Öffnung 32 in der vorderen Seitenwand 25 fährt. Das freie Ende 36 des Balkens 34 erreicht somit in der maximal ausgefahrenen Position den Bereich der vorderen Plattform 4. In der maximal zurückgezogenen Position ist das freie Ende 36 des Schaftes 34 hinter dem Rotor 8 und insbesondere aus dem Zentrifugenabschnitt 5 angeordnet, sodass der Rotor 8 frei rotieren kann.
• Der Lademechanismus 33 kann in einem Mikrotiterplattenträger 20, welcher auf der vorderen Plattform 4 platziert ist, nur durch Ausfahren des Balkens 34 bis das magnetische Element des Balken durch das Koppelelement 22 des Mikrotiterplattenträgers 20 gekoppelt werden. Durch Einfahren des Balken 34 wird der Mikrotiterplattenträger 20 in eines der Plattentabletts 11 des Rotors 8 gezogen. Wenn der Mikrotiterplattenträger 20 an den Stopper 19 stößt, wird die Kopplung zwischen dem magnetischen Element 42 des Schaftes 34 und dem Kopplungselement 22 des Mikrotiterplattenträgers 20 durch weiteres Zurückziehen des Balken aufgehoben und gleichzeitig wird das Koppelelement 22 des Mikrotiterplattenträgers 20 an das magnetische Element des Stoppers 19 gekoppelt und so in der Position in dem Rotor 8 fixiert.
• Dieser Lademechanismus 33 erlaubt das Koppeln der Zentrifuge 1 zu irgendeinem Transportsystem, um Mikrotiterplatten in einem automatischen Arbeitsroboter zu transportieren. Der Arbeitsroboter muss nur eine Mikrotiterplatte 2 auf einem Mikrotiterplattenträger 20, welcher an der vorderen Plattform 4 lokalisiert ist, setzen. Dann kann der Lademechanismus 33 den Rotor 8 beladen und entladen. Es ist auch möglich, die Zentrifuge 1 ohne eine vordere Platte direkt benachbart zu einem Transportband zum Transportieren von Mikrotiterplatten zu platzieren, wobei Mikrotiterplatten 2 von dem Transportband mit dem Lademechanismus 33 entfernt und wieder auf das Transportband gesetzt werden können. In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Mikrotiterplattenträger 20, welcher ein Kopplungselement 22 aufweist, verwendet. Es ist auch möglich Mikrotiterplatten 2 mit solchen Kopplungselementen 22 bereitzustellen, sodass kein Bedarf für einen Mikrotiterplattenträger besteht.
• Ein weiterer Vorteil ist, dass der Lademechanismuss 33 auf der Rückseite des Zentrifugenabschnitts 5 platziert ist, sodass die Zentrifuge 1 an einen bestehenden Laborroboter ohne irgendwelche Zwischenvorrichtungen gekoppelt werden kann. Dies erleichtert die Integration der Zentrifuge in bestehende Laborroboter.
• Außerdem benötigt der Lademechanismus 33 nur einen kleinen Installationsbereich. Dieser Installationsbereich kann sogar weiter reduziert werden, wenn der Träger auf eine Rolle aufgerollt wird, anstatt ihn in zwei Stränge zu biegen.
• Die Zentrifuge 1 wird zum Reinigen von Mikrotiterplatten 2 verwendet. Eine Mikrotiterplatte 2, welche Flüssigkeit in den Reaktionsgefäßen 3 enthält, wird auf einen Mikrotiterplattenträger 20 gesetzt, welcher auf der vorderen Plattform 4 lokalisiert ist.
• Der Mikrotiterplattenträger 20 wird zusammen mit der Mikrotiterplatte 2 mittels des Lademechanismus 33 in eine der Plattentabletss 11 gezogen. Der Mikrotiterplattenträger 20 ist magnetisch an den Stopper 19 gekoppelt.
• Der Rotor wird rotiert, wobei die Rotationsgeschwindigkeit durch eine Kontrolleinheit in einem Bereich von 5–3.000 RPM kontrolliert wird. Aufgrund der Zentrifugalkraft wird die Flüssigkeit aus den Reaktionsgefäßen 3 ausgeworfen. Durch dieses zentrifugale Waschen ist es möglich zuverlässig Flüssigkeit sogar aus kleinen Reaktionsgefäßen, in welchen Kapillarkräfte auftreten, zu entfernen. Deswegen kann Flüssigkeit zuverlässig aus Mikrotiterplatten, welche 384 oder 1.536 Reaktionsgefäße aufweisen, entfernt werden.
• Während der Zentrifugation wird die Flüssigkeit aus den Reaktionsgefäßen 3 ausgeworfen und Tropfen der Flüssigkeit treffen auf die innere Oberfläche der Hüllenwand 24. Die Tropen bilden einen Flüssigkeitsfilm auf der inneren Oberfläche der Hüllenwand 24. Aufgrund der Rotation des Rotors 8 und der kleinen Lücke zwischen dem Rotor 8 und der inneren Oberfläche der Hüllenwand 24 wird ein starker Rotationsluftstrom erzeugt, welcher den Flüssigkeitsfilm auf der inneren Oberfläche der Hüllenwand 24 zwingt, in die Rotationsrichtung des Rotors zu fließen. Dadurch wird die Flüssigkeit zu dem Abfluss 30 getrieben, von wo die Flüssigkeit mittels der Aspirationspumpe entfernt wird.
• Um zuverlässig die Flüssigkeit aus dem inneren Raum des Gehäuses 23 zu entfernen, beträgt die Rotationsgeschwindigkeit bevorzugt mindestens 500 RPM, insbesondere mindestens 1.000 RPM und am stärksten bevorzugt mindestens 1.500 RPM. Die Rotationsgeschwindigkeit sollte in Abhängigkeit von der Oberflächenspannung der Flüssigkeit und der Lücke zwischen dem Rotor und der Hüllenwand 24 angepasst werden.
• Bevorzugt wird am Ende des Zentrifugationsschrittes die Rotationsrichtung umgedreht, sodass ein Flüssigkeitsfilm auf der inneren Oberfläche der Hüllenwand 24 an der Rückseite des Abflusses 30 im Hinblick auf die erste Rotationsrichtung in den Abfluss 30 durch Rotieren des Rotors mit einer zweiten Rotationsrichtung getrieben wird.
• Es wurde gezeigt, dass das restliche Flüssigkeitsvolumen, welches in einem Reaktionsgefäß nach dem Zentrifugieren einer Mikrotiterplatte bleibt, kleiner als 0,01 μl war, wobei eine Flüssigkeitsmenge von z. B. 200 μl zugegeben wurde. Die Flüssigkeit kann Waschlösung sein, sodass mit einem Waschschritt ein Verdünnungsverhältnis von 20.000:1 erreicht wird. Einfache Waschmaschinen zum Waschen von Mikrotiterplatten stellen ein Verdünnungsverhältnis von 40:1 bereit. Unter Verwendung solch einer Zentrifuge steigt das Verdünnungsverhältnis um das 5.000-fache.
• Microtiterplatten mit beschichteten Reaktionsgefäßen werden für Immunoassay-Verfahren verwendet. Durch die Beschichtung wird ein erstes spezifisches Bindemitglied in dem Reaktionsgefäß immobilisiert. In typischen Immunoassay-Verfahren, wie z. B. ELISA, bildet ein zweites spezifisches Bindemitglied einen Komplex mit dem ersten spezifischen immobilisierten Bindemitglied. Nicht spezifisch gebundene Komponenten müssen aus den Reaktionsgefäßen entfernt werden. Mit der Zentrifuge 1 kann dies mittels einer geringen Anzahl an Waschschritten durch Dispensieren einer bestimmten Waschlösung in das Reaktionsgefäß 3, Zentrifugieren der Mikrotiterplatte und eventuelles Wiederholen des Waschschrittes erreicht werden.
• Wenn Mikrotiterplatten mit großen Reaktionsgefäßen verwendet werden, wie z. B. Standardmikrotiterplatten, welche 96 Reaktionsgefäße aufweisen, kann es vorteilhaft sein, wenn zu Beginn der Rotor nur um 180° rotiert wird, sodass die Öffnungen der Reaktionsgefäße 3 nach unten gerichtet sind. Eine große Menge der Flüssigkeit fließt dann aus den Reaktionsgefäßen. Dies kann durch eine Schüttelbewegung der Mikrotiterplatte, wobei der Rotor um eine kleine Winkeldistanz von z. B. 5° bis 20° vor und zurück bewegt wird, unterstützt werden.
• Es ist auch bekannt, ein erstes spezifisches Bindemitglied auf magnetischen Kügelchen zu immobilisieren. Die magnetischen Kügelchen können in Reaktionsgefäße von Mikrotiterplatten gegeben werden, wobei die Immunoassay-Verfahren (Enzym Immuno Assay, EIA; Chemiluminescent Immuno Assay, CLIA) durchgeführt werden können. In jedem Fall müssen diese magnetischen Kügelchen gewaschen werden.
• Der Unterschied in der Effizienz des Waschens von Kügelchen oder anderen festen Oberflächen hängt von der Anzahl der benötigten Waschschritte ab. Ein typischer Hochsensitivitätsassay (z. B. mit der Technologie der Firma Quanterix, USA) benötigt bis zu 12 aufeinanderfolgende Waschschritte, da das restliche Volumen um einen Faktor von mehr als 10¹⁸ (!!) verdünnt werden muss. Waschen mittels Zentrifugation führt zu einer wesentlichen Verbesserung des Assay-Arbeitsflusses, indem die Anzahl der Waschschritte drastisch reduziert wird.
• Zum Waschen von magnetischen Kügelchen wird ein Mikrotiterplattenträger 20 (16) bereitgestellt, umfassend eine Platte mit einer Anzahl an magnetischen Elementen 57. Die Anzahl für einen großen Magneten, welcher den Plattenbereich abdeckt, kann 1 oder mehr als 1 sein, wobei die magnetischen Elemente regelmäßig auf dieser Platte verteilt sind. Diese magnetischen Elemente 57 erzeugen ein magnetisches Feld auf die Reaktionsgefäße. Während des Waschschrittes muss die Rotationsgeschwindigkeit der Zentrifuge angepasst werden, damit die Zentrifugalkraft, welche auf die magnetischen Kügelchen wirkt, kleiner ist als die magnetische Kraft zwischen den magnetischen Kügelchen und den magnetischen Elementen des Mikrotiterplattenträgers. Sowohl die magnetische Kraft als auch die Zentrifugalkraft hängen von Größe und Material der magnetischen Kügelchen ab. Es wurde gezeigt, dass es zuverlässig möglich ist, magnetische Kügelchen zu waschen ohne ein magnetischen Kügelchen zu verlieren. In einem Kalibrierungsschritt werden magnetische Kügelchen in der Flüssigkeit, die von der Aspirationspumpe aus dem Rotorraum 56 gezogen wird, detektiert, wobei die Rotationsgeschwindigkeit graduell ansteigt. Dies kann mittels eines magnetischen Sensors wie z. B. eines Hallsensors durchgeführt werden, welcher nahe dem Auslass des Abflusses 30 lokalisiert ist. Nach dem Detektieren eines magnetischen Kügelchen in der Flüssigkeit wird die eigentliche Rotationsgeschwindigkeit erfasst und um ein bestimmtes, kleines vorbestimmtes Maß reduziert. Diese Rotationsgeschwindigkeit wird in den anschließenden Waschschritten zum Waschen der magnetischen Kügelchen verwendet.
• Das oben erklärte erste Beispiel einer Zentrifuge 1 umfasst bevorzugt eine zylindrische Hüllenwand 24, welche aus einem thermisch leitenden Material, wie z. B. Aluminium hergestellt ist. Die Hüllenwand kann mit den Kühlvorrichtungen ausgestattet werden, sodass die innere Oberfläche der Hüllenwand 24 gekühlt werden kann. Die innere Oberfläche der Hüllenwand 24 wird bevorzugt kühler als der Rotor 8 und jedes andere Teil innerhalb der Hüllenwand 24 gehalten. Dabei wird sichergestellt, dass Fluid nur an der inneren Oberfläche der Hüllenwand 24 und nicht an dem Rotor 8 oder einem anderen Teil kondensiert. Das Fluid, welches an der inneren Oberfläche der Hüllenwand 24 kondensiert, wird sicher mittels des Abflusses 30 aus dem Gehäuse 23 wie oben beschrieben abgeführt. Bevorzugt wird die innere Oberfläche der Hüllenwand 24 kühler gehalten als mindestens 2°C oder 3°C oder sogar kühler als 5°C als die anderen Teile innerhalb des Rotorraumes 56 und/oder kühler als das Gas, welches in dem Rotorraum 56 enthalten ist, sodass aus der Flüssigkeit in den Reaktionsgefäßen stammendes Fluid, welches in das Gas, welches in dem Rotorbereich enthalten ist, verdampft ist, nur an der inneren Oberfläche der Hüllenwand 24 rekondensiert. Durch Kühlen der Hüllenwand 24 kann sichergestellt werden, dass flüchtige Flüssigkeiten aus der Gasatmosphäre in dem Gehäuse 23 entfernt und komplett aus dem Gehäuse 23 entfernt werden.
• Die Kühlvorrichtung zum Kühlen der Hüllenwand 24 ist bevorzugt, ein Peltierelement, insbesondere eine Peltierfolie, welche die äußere Oberfläche der Hüllenwand 24 bedeckt. Solch ein Peltierelement überträgt die Hitze der Hüllenwand 24 radial nach außen. Dadurch wird die innere Oberfläche der Hüllenwand 24 kühl gehalten und die äußere Seite des Peltierelements ist warm. Deswegen tritt Kondensieren von Fluid nur auf der inneren Oberfläche der Hüllenwand 24 und nicht auf irgendeinem anderen Teil der Zentrifuge auf.
• Die Zentrifuge 1 kann ein Lüftungssystem zum Austauschen des Gases oder der Luft in dem Rotorbereich 56 umfassen. Das Lüftungssystem umfasst ein Gebläse gekoppelt an eine Öffnung, z. B. an der Rückseitenwand 26. Wenn die Öffnung 32 in der Vorderseitenwand 25 geöffnet wird, kann die Luft in dem Rotorbereich 56 durch Aktivieren des Gebläses ausgetauscht werden. Der Austausch des Gases oder der Luft wird für gewöhnlich zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zentrifugationsverfahren durchgeführt.
• Das Belüftungssystem kann auch mit einer Heiz-/Kühlvorrichtung kombiniert werden, sodass die Luft, welche in den Rotorbereich 56 eingeführt wird, geheizt oder gekühlt ist. Solch ein Belüftungssystem bildet eine Temperiervorrichtung zum Temperieren des inneren des Rotorbereiches 56 auf eine vorbestimmte Temperatur.
• Ein zweites Beispiel einer Zentrifuge (8–10) ist zum Zentrifugieren von Reaktionsgefäßeinheiten ausgebildet. Die Reaktionsgefäßeinheiten sind Mikrotiterplatten 2. Das zweite Beispiel der Zentrifuge 1 ist ähnlich ausgeführt wie das erste Beispiel, sodass ähnliche Teile mit demselben Referenzzeichen bezeichnet werden. Diese Teile sind identisch zu denen des ersten Beispiels, soweit keine andere Erklärung vorliegt. Diese Zentrifuge 1 umfasst eine vordere Plattform 4, einen Zentrifugenabschnitt 5 und einen Fahrabschnitt 6 (9). Der Zentrifugenabschnitt 5 umfasst einen Rotor 8, welcher auf einem horizontalen Schaft 10 montiert ist (9). Der Rotor umfasst einen Aufnahmebereich oder ein Plattentablett 11 zum Aufnehmen einer Mikrotiterplatte 2. Das Plattentablett 11 wird durch eine rechteckige Basiswand 12 und zwei U-Schienen 13 definiert. Die Basiswand 12 ist mittels Füßen 43 mit einem Flansch 44 verbunden, wodurch eine zentrale Bohrung 17, durch welche der Schaft 10 sich erstreckt, definiert wird. In dem zweiten Beispiel ist der Abstand zwischen der Basiswand 12 und dem Schaft 10 viel größer als in dem ersten Beispiel. Mit solch einem Rotor können Reaktionsgefäßeinheiten, welche eine laterale Erstreckung aufweisen mit nahezu demselben Zentrifugaleffekt in allen Reaktionsgefäßen zentrifugiert werden. Der Abstand des Plattentabletts 11 zu der Rotationsachse 18 ist bevorzugt größer als die laterale Erstreckung der Reaktionsgefäßeinheit, insbesondere mindestens 1,5 Mal oder zwei Mal größer als die laterale Erstreckung der Reaktionsgefäßeinheit.
• Diametrisch gegenüber zu dem Annahmeabschnitt oder Plattentablett 11 ist ein Gegengewicht 45 an die Flansche 44 mittels weiterer Füße 46 fixiert. Ein weiteres Plattentablett könnte anstatt einem Gegengewicht 45 bereitgestellt werden, welches zur Aufnahme einer Mikrotiterplatte oder eines Mikrotiterplattenträgers zusammen mit einer Mikrotiterplatte ausgebildet ist, um ein anpassbares Gegengewicht zu der Art der Mikrotiterplatte, welche in dem anderen Plattentablett 11 verwendet wird, zu bilden.
• Die Öffnung 32 in der Vorderseitenwand 25 ist auf der Ebene der niedrigsten Position des Plattentabletts 11, welche die Ladeposition des Rotors 8 ist, ausgebildet. Die vordere Plattform 4 ist auf derselben Ebene vorhanden wie die Basiswand 12 des Plattentabletts 11 in der Ladeposition, sodass eine Mikrotiterplatte oder eine Mikrotiterplatte auf einem Mikortiterplattenträger von der vorderen Plattform 4 auf die Basiswand 12 und umgekehrt rutschen kann, wobei die Öffnungen der Reaktionsgefäße 3 der Mikrotiterplatte 2 in Richtung des Schafts 10 gerichtet sind.
• Die Öffnung 32 der Vorderseitenwand 25 kann mit einer automatischen Tür (nicht dargestellt) geschlossen werden.
• Die Zentrifuge 1 umfasst einen Motor 47 zum Antreiben des Schaftes 10 und desselben Lademechanismuss 33 wie in dem ersten Beispiel, wobei der flexible längliche Schaft 34 mit seinem freien Ende 36 und magnetischem Element 42 sichtbar über dem Level des Basisplatte 12 in der Ladeposition des Rotors 8 zum Beladen und Entladen einer Mikrotiterplatte oder einer Mikrotiterplatte auf einem Mikrotiterplattenträger angeordnet ist.
• Diese Zentrifuge ist zum Zentrifugieren einer Mikrotiterplatte 2 ausgebildet. Da der Abstand zwischen der Mikrotiterplatte und dem Schaft 10 oder der Rotationsachse 18 groß ist, wirkt nahezu dieselbe zentrifugale Beschleunigung auf das Fluid in den verschiedenen Reaktionsgefäßen 3. Deswegen wird derselbe Zentrifugaleffekt erzielt, unabhängig davon, ob das Fluid in einem mittleren Reaktionsgefäß oder einem lateralen Reaktionsgefäß lokalisiert ist.
• Eine Kontrolleinheit wird bereitgestellt, um die Geschwindigkeit und die Beschleunigung des Rotors zu kontrollieren. Die Geschwindigkeit des Rotors liegt in dem Bereich von 100 RPM bis 3.000 RPM. Die Beschleunigung und Abbremsung des Rotors liegt in dem Bereich von 100–1.200 RPM/s. Wenn der Rotor gestartet wird, soll er beschleunigt werden, sodass nach einer Umdrehung von ungefähr 180°, mindestens eine Zentrifugalbeschleunigung von 1 g angesetzt wird, damit kein Fluid aus den Reaktionsgefäßen, deren Öffnungen nach unten gerichtet sind, tropft. Mikrotiterplatten, welche tiefe Reaktionsgefäße haben, können so schnell wie möglich beschleunigt werden. Allerdings könnte das Beschleunigen von Mikrotiterplatten mit kleinen Wells als Reaktionsgefäße aufgrund der Beschleunigung eine Kontamination durch Überschwappen von Fluid von einem Reaktionsgefäß zu einem benachbarten Reaktionsgefäß verursachen. Die Gefahr solche einer Kontamination aufgrund von Überschwappen hängt von der Füllmenge der Reaktionsgefäße sowie von der Form der Reaktionsgefäße ab. Es wurde gezeigt, dass mit einer Beschleunigung bis zu 500 RPM/s bis 1.200 RPM/s keine Kontamination aufgrund von Überschwappen stattfindet.
• Ein drittes Beispiel einer Zentrifuge 1 (11–12) ist zum Reinigen und Waschen von Reaktionsgefäßeinheiten sowie zum Zentrifugieren von Reaktionsgefäßeinheiten ausgebildet. Diese Zentrifuge 1 ist ähnlich wie die des ersten Beispiels ausgeführt. Ähnliche Teile der Zentrifuge werden mit demselben Bezugszeichen bezeichnet wie in dem ersten Beispiel.
• Die Zentrifuge 1 umfasst eine vordere Plattform 4, einen Zentrifugenabschnitt 5 und einen Fahrabschnitt 6 (12, 13).
• Die vordere Plattform 4 ist an eine Anhebevorrichtung 48 gekoppelt, um die vordere Plattform 4 auf und ab zu bewegen, wobei die vordere Plattform 4 in einer horizontalen Position gehalten wird. Die Öffnung 32 in der Vorderseitenwand 25 ist größer als in dem ersten Beispiel, sodass sie sowohl die höchste als auch niedrigste Position des Plattentabletts 11 des Rotors bedeckt. Die vordere Plattform 4 kann mittels der Anhebevorrichtung 48 zwischen der obersten und der niedrigsten Position der Basiswand 12 des Plattentabletts 11 bewegt werden. In der oberen Position ist die vordere Plattform 4 auf demselben Level wie die Basiswand 12 in der niedrigsten Position des Plattetabletts 11, sodass eine Mikrotiterplatte oder eine Mikrotiterplatte auf einem Mikrotiterplattenträger horizontal von der vorderen Plattform 4 auf die Basiswand 12 und umgekehrt gerutscht werden kann. In der oberen Position der vorderen Plattform 4 ist der Rotor mit einer Mikrotiterplatte, deren Öffnung radial nach außen gerichtet sind beladen oder entladen.
• In der unteren Position ist die vordere Plattform 4 auf demselben Level wie die Basiswand 12 des Plattentabletts 11 in der niedrigsten Position, sodass eine Mikrotiterplatte oder eine Mikrotiterplatte auf einem Mikrotiterplattenträger horizonatl von der vorderen Plattform 4 auf die Basiswand 12 und umgekehrt rutschen kann. In der oberen Position ist das Plattentablett 11 mit der Mikrotiterplatte beladen oder entladen, wobei die Öffnungen der Mikrotiterplatte radial nach außen oder in der Richtung des Schaftes 10 gerichtet sind.
• In der unteren Position kann der Rotor mit einer Mikrotiterplatte zum Reinigen oder Waschen der Reaktionsgefäße beladen werden und in der unteren Position kann der Rotor in einer Mikrotiterplatte zum Zentrifugieren des Inhalts der Reaktionsgefäße beladen werden. Diese Zentrifuge wird deshalb Hybridzentrifuge genannt, weil sie für sowohl Reinigen und Waschen von Mikrotitergefäßen auf der einen Seite als auch zum Zentrifugieren des Inhaltes von Mikrotiterplatten auf der anderen Seite angepasst ist.
• Die Zentrifuge 1 umfasst zwei Lademechanismen 33, welche jeweils einen flexiblen länglichen Balken 34 und einen Schrittmotor 41 zum Bedienen des entsprechenden beweglichen länglichen Balkens 34 aufweisen. Außerdem wird ein Motor 47 zum Bedienen des Schaftes 10 bereitgestellt, um den Rotor 8 um die Rotationsachse 18 zu drehen.
• Ein Dispensierbalken 49 (12) wird benachbart zu dem oberen Bereich der Öffnung 32 der Vorderseitenwand 25 bereitgestellt. Dieser Dispensierbalken 49 umfasst eine Vielzahl von Dispensierdüsen 50, welche in einer Reihe angeordnet sind. Für jedes Reaktionsgefäß in einer Spalte der Mikrotiterplatte wird eine entsprechende Dispensierdüse 50 in dem Dispensierbalken 49 bereitgestellt. Der Dispensierbalken 49 ist mit einen Reservoir mit Dispensierfluid, insbesondere Waschfluid, und an einer Pumpe angeschlossen, sodass das Dispensierfluid automatisch mittels der Dispensierdüse 50 in die Reaktionsgefäße dispensiert werden kann. Das Dispensierfluid kann in dem Reservoir warm gehalten werden. Das Dispensieren einer erhitzten Waschlösung verbessert die Wascheffizienz.
• Mit dem Lademechanismus 33 kann jede Spalte von Reaktionsgefäßen einer Mikrotiterplatte einzeln unter dem Dispensierbalken 49 angeordnet werden, um Fluid in die Reaktionsgefäße der entsprechenden Spalte zu dispensieren. Wird dieser Dispensierbalken in die Zentrifuge integriert, ist es möglich, sehr schnell mehrere Waschschritte umfassend einen Reinigungs- oder einen Waschschritt durch Zentrifugatieren der Mikrotiterplatte und einen Dispensierschritt zwischen den einzelnen Zentrifugationsschritten zu wiederholen.
• Die oben beschriebenen Beispiele zeigen Zentrifugen, welche zum Reinigen, Waschen und/oder Zentrifugieren von Mikrotiterplatten ausgebildet sind. 14 und 15 zeigen ein weiteres Beispiel einer Zentrifuge zum Zentrifugieren von Gelkarten. Gelkarten sind Reaktionsgefäßeinheiten, welche eine Vielzahl an Reaktionsgefäßen aufweisen, die linear nebeneinander angeordnet sind. Solche Gelkarten haben tiefe Wells.
• Die Zentrifuge 1 gemäß dem vierten Beispiel umfasst ein Zentrifugengehäuse 51, welches vier Zentrifugeneinheiten beherbergt, wobei jede einen Rotor 52 und einen automatischen Deckel 53 zum individuellen Öffnen und Schließen jeder Zentrifugeneinheit umfasst. Jeder Rotor 52 wird individuell durch einen Motor (nicht dargestellt) angesteuert, wobei die Rotoren 52 unabhängig voneinander rotiert werden können.
• Jede Zentrifugationseinheit umfasst eine Kamera 54 zum Detektieren der Gelkarten 55, welche in einen entsprechenden Rotor 52 platziert wird. Die Kamera 54 umfasst eine Lichtquelle.
• Um ein Bild zu machen, wird die Rotation des Rotors gestoppt und der Inhalt der Reaktionsgefäße und der Gelkarte wird optisch detektiert und analysiert. Die Zentrifugation kann nach einer optischen Detektion und einer optischen Analyse fortgeführt werden und diese Schritte können beliebig oft wiederholt werden. Dadurch ist es möglich, den Zentrifugationseffekt auf den Inhalt in den Reaktionsgefäßen zu überwachen, ohne die Gelkarte aus der Zentrifugeneinheit zu entladen.
• In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Lichtquelle der Kamera 54 eine stroboskopische Lichtquelle. Die Herstellung von Blitzlichtern mit einer solchenstroboskopischen Lichtquelle wird jeweils mit der Rotation des Rotors bzw. der Gelkarte synchronisiert, sodass das Blitzlicht genau dann generiert wird, wenn die Gelkarte im Sichtfeld der Kamera 54 ist. In der Ausführungsform wie in 14 und 15 gezeigt, ist das Sichtfeld der Kamera so angeordnet, um die Gelkarte in der niedrigsten Position zu detektieren. Die Verwendung der stroboskopischen Lichtquelle ermöglicht das Anordnen der Kamera und der Lichtquelle zum Detektieren der Gelkarte in irgendeiner anderen Rotationsposition, da ein Bild der Gelkarte ohne Stoppen des Rotors gemacht werden kann.
• Gelkarten 55, welche aus einem transparenten Kunststoffmaterial bestehen, sind auf dem Gebiet wohl bekannt. Bevorzugt werden Gelkarten verwendet, bei denen eine Seite der Reaktionsgefäße gefärbt und die andere Seite der Reaktionsgefäße aus transparentem Material hergestellt ist. Die Farbe der gefärbten Seite ist bevorzugt eine helle Farbe, wie z. B. weiß oder hellgrau. Diese gefärbte Seite kann durch ein gefärbtes Kunststoffmaterial oder durch eine gefärbte Beschichtung, welche auf eine Seite der Gelkarte aufgetragen wird, ausgeführt werden. Solch eine Gelkarte wird optisch auf der transparenten Seite gescannt, wobei die gefärbte Seite einen gefärbten Hintergrund bereitstellt. Dieser gefärbte Hintergrund erhöht den Kontrast, sodass eine zuverlässige optische Detektion möglich ist, selbst wenn die optische Stärke der Lichtquelle eher schwach ist. Solche Gelkarten werden bevorzugt für das Testen von Blut, insbesondere Blutgruppenbestimmung, verwendet. Rote Agglutinationen von Blut können mit einem hohen Kontrast vor einem hellen, insbesondere weißem oder grauem, Hintergrund detektiert werden. Solche Gelkarten, welche eine gefärbte Seite aufweisen, bilden ein separates erfinderisches Konzept.
• Das vierte Beispiel zeigt eine Kamera in der Zentrifuge zum Rotieren von Gelkarten. Solch eine Kamera kann auch in einer Zentrifuge bereitgestellt werden, um Mikrotiterplatten zu zentrifugieren. In solch einer Zentrifuge sind die Kamera und die entsprechende Lichtquelle in dem Gehäuse, welches den Rotor umgibt, platziert und mit ihrem Sichtfeld so angeordnet, dass das Bild von dem Boden aller Reaktionsgefäße gemacht wird, wenn die Öffnungen der Reaktionsgefäße zu dem Schaft des Rotors gerichtet sind.
• In allen oben beschriebenen Beispielen ist es gemeinsam, dass die Reaktionsgefäßeinheiten, welche Reaktionsgefäße mit ungeschlossenen Öffnungen haben, in ihrer regulären Position mit den Öffnungen nach oben gerichtet, an die Zentrifuge übergeben werden kann, sodass die Flüssigkeitsprobe sicher in den Reaktionsgefäßen gehalten wird. Dies macht es leicht, die Zentrifuge in automatische Roboter, welche üblicherweise Handhabungsvorrichtungen zum Handhaben der Reaktionsgefäßeinheiten in ihren regulären Positionen umfassen, zu integrieren. Im vierten Beispiel können die Gelkarten von oben in die Aufnahmebereiche der entsprechenden Rotoren geladen werden. In dem ersten, zweiten und dritten Beispiel können die Mikrotiterplatten zu der vorderen Plattform übergeben werden. Die horizontale Rotationsachse macht es leicht, die Reaktionsgefäßeinheiten in ihren regulären Positionen zu übergeben. Außerdem werden in der Zentrifuge gemäß den oben beschriebenen Beispielen die Reaktionsgefäßeinheiten immer in einer exakt definierten Position gehalten. Es gibt keinen unkontrollierten Freiheitsgrad, wie es der Fall in Zentrifugen mit einem Schwingrotor ist. Diese definierte Position erlaubt das Integrieren weiterer Funktionen in den Zentrifugenbereich, wie z. B. eine Kamera (wie oben beschrieben) oder eine Pepitiervorrichtung. Falls ein Foto von den Reaktionsgefäßen automatisch gemacht werden soll, ist es notwendig, dass die Position der Reaktionsgefäße exakt bekannt ist, sogar wenn die Rotationsgefäße rotieren. Die Zentrifuge gemäß der vorliegenden Erfindung kann weiter modifiziert werden, wenn die Dispensiervorrichtungen bereitgestellt werden, um eine Flüssigkeit in die Reaktionsgefäße zu dispensieren, wenn die Reaktionsgefäßeinheiten in dem Rotor der Zentrifuge platziert sind. Zum Beispiel kann das zweite Beispiel modifiziert werden, indem der obere Bereich der Hüllenwand 24 als ein automatischer Deckel ausgeführt ist, worin ein Dispensierbalken, umfassend mehrere Dispensierdüsen, über dem automatischen Deckel lokalisiert ist. Dies erlaubt Waschfluid in die Reaktionsgefäße zu dispensieren ohne die Reaktionsgefäße von dem Rotor zu entfernen. Die Zentrifugen 1 zum Zentrifugieren von Mikrotiterplatten können mit einem einfahrbaren Dispensierbalken bereitgestellt werden, welcher automatisch in dem Bereich zwischen dem Plattentablett 11 und dem Schaft bewegt werden kann, wenn das Plattentablett in seiner niedrigsten Position ist. Dann ist es möglich, automatisch Reaktionslösungen in die Reaktionsgefäße, welche in dem Rotor 8 platziert sind, zu dispensieren, welche weiteraufbereitet werden können durch Zentrifugieren des Inhalts des Reaktionsgefäßes.
• Im Folgenden werden einige Beispiele zum Verwenden einer Zentrifuge gemäß der vorliegenden Erfindung erklärt:
  Es gibt einen starken Bedarf den Durchsatz bei Blutbanken zur Blutgruppenbestimmung zu verbessern. Für gewöhnlich wird automatische Blutgruppenbestimmung mittels Gelkarten ausgeführt. Solche Gelkarten können leicht optisch gescannt und analysiert werden. Allerdings ist die Anzahl an Reaktionsgefäßen in solchen Gelkarten beschränkt, da die Reaktionsgefäße linear und nicht in einer zweidimensionalen Anordnung, wie es der Fall für Mikrotiterplatten ist, angeordnet sind.
• Eine Zentrifuge 1 gemäß dem zweiten oder dritten Beispiel kann zur Blutgruppenbestimmung mittels Mikrotiterplatten verwendet werden. Die Blutgruppenbestimmung kann durch die folgende Schrittsequenz ausgeführt werden:
• 1. Eine bestimmt Menge an Gel wird automatisch mittels eines Ausgabegeräts in die Reaktionsgefäße einer Mikrotiterplatte gefüllt.
• 2. Die Mikrotiterplatte wird auf die vordere Plattform 4 der Zentrifuge 1 platziert. Die Mikrotiterplatte wird mittels mit dem Lademechanismus 33 in das Plattentablett 11 des Rotors 8 geladen. Die Öffnung 32 der Vorderseitenwand 25 wird geschlossen.
• 3. Die Mikrotiterplatte ist in dem Rotor mit ihren Öffnungen zu dem Schaft bzw. der Rotationsachse gerichtet angeordnet. Durch Rotieren des Rotors 8 wird der Inhalt der Reaktionsgefäße der Mikrotiterplatte zentrifugiert, so dass das Gel frei von Luftblasen wird und sich unten am Boden der Reaktionsgefäße sehr einheitlich absetzt, was zu der identischen Füllhöhe jedes Reaktionsgefäßes führt.
• 4. Die Mikrotiterplatte wird mittels des Lademechanismus 33 aus dem Rotor entladen und auf die vordere Plattform 4 geschoben.
• 5. Probematerial, z. B. rote Blutzellen (RBCs; englisch: red blond cells) bekannten Typs und rote Blutzellen eines unbekannten Typs und entsprechende Reagenzien werden in die Reaktionsgefäße 3, welche die Gelfüllung tragen, dispensiert.
• 6. Die Mikrotiterplatte wird automatisch mittels des Lademechanismus 33 in dem Rotor geladen, wobei die Öffnung 32 automatisch geöffnet und geschlossen wird.
• 7. Der Innenraum des Zentrifugenabschnitts wird für einen bestimmten Zeitraum und eine vorbestimmte Temperatur temperiert, sodass der Inhalt der Reaktionsgefäße der Mikrotiterplatte inkubiert wird. Während des Inkubationsschrittes aglutinieren zwei unterschiedliche Typen von Blutproben und, falls die zwei Blutproben vom selben Typ sind, reagieren sie nicht.
• 8. Die Mikrotiterplatte wird zentrifugiert. Falls die Blutproben aglutiniert sind, bleiben sie auf der Oberfläche oder dem oberen oder radialen inneren Bereich des Gels. Falls die Blutproben nicht reagieren, wandert das Blut in das Gel und erreicht den unteren oder radial äußeren Bereich des Gels.
• 9. Die Mikrotiterplatte wird mittels des Lademechanismus 33 aus dem Rotor zu der vorderen Plattform entladen, wobei die Öffnung 32 automatisch geöffnet wird.
• 10. Die Mikrotiterplatte wird auf einem optischen Scanner platziert. Der optische Scanner scannt die Mikrotiterplatte mit dem Sichtfeld von unten und/oder oben. Nicht reagierende Blutproben werden als rote Punkte auf dem Boden der Reaktionsgefäße detektiert. Der obere Bereich des Gels erscheint klar. Aglutinierte Blutproben werden ein unterschiedliches Muster zeigen, da aglutinierte RBCs als ein verteiltes Muster auf dem oberen Bereich des Gels bleiben. Es wurde gezeigt, dass mit optischer Detektion mit einem Sichtfeld von unten die Bluttypen A, B und 0 zuverlässig detektiert und unterschieden werden können. Die Verwendung von Mikrotiterplatten zur Blutgruppenbestimmung verbessert den Durchfluss signifikant und reduziert die Kosten von gelbasierter Blutgruppenbestimmung durch Verkleinerung und stärkerer Parallelisierung.
• Dieses Verfahren wird mit der Zentrifuge gemäß dem zweiten oder dritten Beispiel durchgeführt. Solch eine Zentrifuge wird bevorzugt mit einer Kamera bereitgestellt, sodass es nicht notwendig ist, die Mikrotiterplatte auf einen separaten Scanner zu bewegen.
• Zellassays erfordern ebenfalls Waschschritte auf eine sehr ähnliche Art wie Assays mit Kügelchen. Zellen können auf die Oberfläche von Mikroplatten durch Zentrifugieren fixiert werden. Deswegen ist ein Hybridsystem der Zentrifuge gemäß dem dritten Beispiel, welches Zentrifugieren und Waschen in aufeinander folgenden Schritten eines Zellassays kombiniert, vorteilhaft. Die Zellplatte kann auf die vordere Plattform, welche zwischen einer oberen und einer unteren Position bewegt werden kann, gelegt werden. In der unteren Position wird die Platte in die Zentrifuge geladen, sodass die Platte in einer Position ist, dass die Öffnungen der Platte zu der Achse der Zentrifuge gerichtet sind und Zellen auf den Boden der Platte, wo sie anheften können, heruntergeschleudert werden. Danach (z. B. nach Behandlung mit einem Medikament) werden die Zellen in demselben Instrument gewaschen, indem die Platte zu der oberen Ladeposition der Zentrifuge mit den Öffnungen gerichtet zu der entgegengesetzten Seite der Rotorachse bewegt wird. Das Hybridsystem kombiniert verschiedene Schritte eines Arbeitsflusses in einem Instrument und ist extrem nützlich zur Automatisierung, wobei Raum in robotischen System eingespart wird.
• Magnetische Kügelchen können gleichmäßig in einer Lösung in einem Reationsgefäß verteilt sein. Die magnetischen Kräfte wirken viel stärker auf die Kügelchen in dem unteren Abschnitt als in dem oberen Abschnitt des Reaktionsgefäßes. Deswegen kann es zunächst geeignet sein, die Reaktionsgefäße, welche die Kügelchen enthalten, zu zentrifugieren (Zentrifugationsschritt mit den Öffnungen der Reaktionsgefäße radial nach innen gerichtet) und anschließend die Kügelchen in der Zentrifuge zu waschen (Waschschritt mit den Öffnungen der Reaktionsgefäße radial nach außen gerichtet). Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn eine Mikrotiterplatte mit tiefen Wells verwendet wird, wobei die Reaktionsgefäße eine Höhe von 10 mm oder mehr haben. Mit diesem Verfahren ist es möglich, kleine und leichte Magnete in Kombination mit tiefen Wells zum Waschen magnetischer Kügelchen zu verwenden.
• Dieses Verfahren, welches ein großes Sammelvolumen verwendet, ist wichtig, weil die sensitive Detektion von Virusnukleinsäure bei einem Blutbankscreening mit hohen Volumina startet.
• Amplifikationsreaktionen von Nukleinsäuren benötigen typischerweise hohe Temperaturen (z. B. PCR). Sie werden im Hochdurchsatzverfahren in Mikrotiterplatten durchgeführt. Um Verdampfungen von einzelnen Reaktionsvolumina vorzubeugen, werden Plattenversiegelungsvorrichtungen verwendet, um eine Folie oben auf der Mikrotiterplatte zu fixieren. Es ist kostspielig und schwierig Plattenversiegelungsvorrichtungen in ein automatisches Arbeitsrobotersystem zu integrieren. Anstatt der Folie wurde Mineralöl verwendet, um die Reaktion in den frühen Tagen der PCR zu bedecken. Ein Roboter kann Mineralöl leicht handhaben, aber geringe Mengen von wässrigen Lösungen und geringe Mengen von Mineralöl könnten schwierig zu dispensieren sein, um zwei separate Phasen (Öl oben) in Mikrotiterplatten mit hoher Durchsetzung bilden. Ein Zentrifugationsschritt wird benötigt, um die Phasen zu trennen und hundert Prozent sicher zu gehen, dass für alle Reaktionen die Abdeckung erfolgreich ist und kein wässriges Volumen verdampfen wird. Die Zentrifuge kann leicht in robotische Arbeitsflüsse wie oben beschrieben integriert werden.
• Bezugszeichenliste

1

Zentrifuge

2

Mikrotiterplatte

3

Reaktionsgefäß

4

vordere Plattform

5

Zentrifugenabschnitt

6

Fahrabschnitt

7

Kante

8

Rotor

9

Gehäuse

10

Schaft

11

Plattentablett

12

Basiswand

13

U-Schiene

14

Basisschaft

15

Seitschaft

16

Seitschaft

17

Zentrale Bohrung

18

Rotationsachse

19

Stopper

20

Mikrotiterplattenträger

21

Kante

22

Koppelelement

23

Gehäuse

24

Hüllenwand

25

Vorderseitenwand

26

Rückseitenwand

27

untere Halbschale

28

obere Halbschale

29

Flansch

30

Abfluss

31

Stütze

32

Öffnung

33

Lademechanismus

34

flexibler, länglicher Schaft

35

innere Wand

36

freies Ende

37

oberer Strang

38

unterer Strang

39

Rad

40

Rad

41

Schrittmotor

42

magnetisches Element

43

Fuß

44

Flansch

45

Gegengewicht

46

Fuß

47

Motor

48

Anhebevorrichtung

49

Dispensierbalken

50

Dispensierdüse

51

Zentrifugengehäuse

52

Rotor

53

Deckel

54

Kamera

55

Gelkarte

56

Rotorbereich

• 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
• US 2009/0181359 A1 [0002]
• US 8329475 B2 [0003]
• US 2009/0117620 A1 [0006]
• EP 2013/052356 [0047]

Claims (13)

1. Zentrifuge zum Reinigen einer Reaktionsgefäßeinheit, welche einen Rotor (8) zum Halten mindestens einer Reaktionsgefäßeinheit (2) mit ihrer/ihren Öffnung(en) nach außen gerichtet, einen Motor zum Rotieren des Rotors (8) um eine Rotationsachse (18), ein Gehäuse (23), welches eine im Wesentlichen zylindrische innere Oberfläche aufweist, wobei ein Abfluss (30) bereitgestellt ist, um Fluide, welche aus der Reaktionsgefäßeinheit (2) ausgeworfen wurden, abzuführen, wobei eine Lücke von nicht mehr als 1 mm zwischen der zylindrischen inneren Oberfläche und dem Rotor (8) vorgesehen ist, sodass beim Rotieren des Rotors (8) ein Wind erzeugt wird, welcher das ausgeworfene Fluid auf der zylindrischen inneren Oberfläche zu dem Abfluss treibt, vorhanden ist.
2. Zentrifuge nach Anspruch 1, wobei eine Aspirationspumpe an dem Abfluss (30) zum Abführen des Fluids angeschlossen ist.
3. Zentrifuge zum Reinigen einer Reaktionsgefäßeinheit, insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, welche einen Rotor (8) zum Halten mindestens einer Reaktionsgefäßeinheit (2) mit ihrer/ihren Öffnung(en) nach außen gerichtet, einen Motor zum Rotieren des Rotors (8) um eine Rotationsachse (18), ein Gehäuse (23), eine Kühlvorrichtung zum Kühlen einer inneren Oberfläche des Gehäuses, so dass ausgeworfenes Fluid auf dieser inneren Oberfläche kondensiert, aufweist.
4. Zentrifuge zum Zentrifugieren einer Reaktionsgefäßeinheit, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 3, welche einen Rotor (8) zum Halten mindestens einer Reaktionsgefäßeinheit (2) mit ihrer/ihren Öffnung(en) nach außen oder innen gerichtet, einen Motor zum Rotieren des Rotors (8) um eine Rotationsachse (18), einen Lademechanismus (33) zum Beladen und Entladen der Zentrifuge (1) mit einer Reaktionsgefäßeinheit (2), wobei der Lademechanismus einen flexiblen länglichen Balken (34) zum Ausfahren und Einfahren einer Reaktionsgefäßeinheit (2) und einen Antrieb (40, 41) zum Ausfahren und Einfahren des Balkens (34), aufweist.
5. Zentrifuge nach Anspruch 4, wobei eine Magnetkopplung (42) an einem freien Ende des Balkens (34) bereitgestellt ist, um mit einer Reaktionsgefäßeinheit (2) oder mit einem Reaktionsgefäßeinheitsträger (20) zu koppeln.
6. Zentrifuge nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Zentrifuge (1) ein Gefhäuse (23) mit einer Öffnung (32) zum Beladen und Entladen der Zentrifuge (1) mit einer Reaktionsgefäßeinheit (2) umfasst und wobei der Antrieb (40, 41) des Lademechanismus (33) auf der anderen Seite des Rotors (8) als die Öffnung (32) angeordnet ist, wobei sich der Balken (34) in seinem verlängerten Zustand durch den Rotor (8) und die Öffnung (32) erstreckt.
7. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei der Balken (34) aus einer gebogenen Metallplatte besteht.
8. Zentrifuge zum Waschen magnetischer Kügelchen in einer Reaktionsgefäßeinheit, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, welche einen Rotor (8) zum Halten mindestens einer Reaktionsgefäßeinheit (2) mit ihrer/ihren Öffnung(en) nach außen gerichtet, einen Motor zum Rotieren eines Rotors (8) um eine Rotationsachse (18), ein magnetisches Element, welches in dem Rotor angeordnet ist, um auf die Reaktionsgefäße (3) einer Reaktionsgefäßeinheit (2) ein magnetisches Feld anzulegen, aufweist.
9. Zentrifuge nach Anspruch 8, wobei das magnetische Element Teil eines lösbaren Trägers (20) für eine Reaktionsgefäßeinheit ist.
10. Zentrifuge nach einem der vorherigen Ansprüche umfassend eine temperierende Vorrichtung zum Temperieren des Gases, welches innerhalb des Gehäuses und/oder des Rotors enthalten ist.
11. Zentrifuge nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei eine Kamera zum Scannen einer Reaktionsgefäßeinheit bereitgestellt ist.
12. Zentrifuge nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei eine Plattform der Reaktionsgefäßeinheitszentrifuge, welche zur Unterstützung der Reaktionsgefäßeinheitszentrifuge gemäß ihrem bestimmungsgemäßen Gebrauch ausgebildet ist, parallel zu der Rotationsachse (18) des Rotors (8) ausgerichtet ist.
13. Zentrifuge nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Zentrifuge (1) zwei Öffnungen zum Beladen und Entladen von Reaktionsgefäßeinheiten, welche diametrisch gegenüber bezüglich der Rotationsachse (18) angeordnet sind, umfasst.

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