DE202014011542U1 - Zentrifuge zum Zentrifugieren einer Reaktions-Gefäßeinheit - Google Patents

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Abstract

Zentrifuge zum Reinigen einer Reaktionsgefäßeinheit mit mindestens einer Öffnung, die aufweist:
einen Zentrifugenbereich (5), der ein Gehäuse und einen Rotor (8), der in dem Gehäuse angeordnet ist, beinhaltet, wobei der Rotor zum Halten mindestens einer Reaktionsgefäßeinheit (2) konfiguriert ist, deren Öffnung(en) nach außen gerichtet ist/sind;
einen Motor zum Rotieren des Rotors (8) um eine horizontale Rotationsachse (18);
einen Lademechanismus (33) zum Laden und Entladen der Zentrifuge (1) mit einer Reaktionsgefäßeinheit (2), wobei der Lademechanismus einen Träger (34) zum Ausfahren und Einziehen einer Reaktionsgefäßeinheit (2) und ein Antriebsmittel (40, 41) zum Ausfahren des Trägers (34) in einen ausgefahrenen Zustand und Einziehen des Trägers (34) in einen eingezogenen Zustand umfasst, wobei der Träger (34) sich in dem ausgefahrenen Zustand in den Zentrifugenbereich (5) erstreckt und in dem eingezogenen Zustand aus dem Zentrifugenbereich (5) entfernt ist, sodass der Rotor (8) frei rotieren kann.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Zentrifuge zum Zentrifugieren einer Reaktions-Gefäßeinheit.
  • US 2009/0181359 A1 offenbart ein automatisiertes Immunoassay-Verfahren mit einem hohen Durchsatz und einer hohen Sensitivität. Wie es für Immunoassay-Verfahren typisch ist, kann ein erstes spezifisches Bindungs-Element mit einem zweiten spezifischen Bindungs-Element reagieren, um einen Komplex zu bilden, wobei die Konzentration oder die Menge des Komplexes bestimmt wird. Dieses Verfahren verwendet magnetische Teilchen, an die eines der spezifischen Bindungs-Elemente immobilisiert ist. Ein wichtiger Schritt in dem automatisierten Verfahren ist das Waschen des Komplexes, der mit den magnetischen Teilchen verbunden ist. Die Wasch-Schritte haben einen hohen Einfluss auf die Durchsatz-Sensitivität, Spezifizität und die Kosten des gesamten Verfahrens. Je weniger Wasch-Schritte notwendig sind, desto schneller ist das Verfahren. Je besser die Komplexe von den nicht spezifisch gebundenen Komponenten getrennt werden, desto besser ist die Sensitivität des Verfahrens.
  • US 8,329,475 B2 offenbart ein Wasch-Verfahren zum Entfernen von unerwünschten Komponenten in Proben, die analysiert werden sollen. Darin wird gelehrt, den Füllstand eines Wasch-Fluides in einem Container zu oszillieren. Ein solcher Container kann als ein Becher, eine Wanne, eine Küvette, ein Reagenzglas usw. konfiguriert sein. Durch den Vorgang des Oszillierens werden kleine Mengen des Wasch-Fluides abgegeben und aus dem Container entfernt. Diese Mengen sind kleiner als die gesamte in dem Container enthaltene Menge. Die Aktion des Oszillierens des Wasch-Fluides erzeugt einen sich bewegenden Meniskus. Der sich bewegende Meniskus reduziert den Konzentrations-Gradienten an der Grenzschicht der Container-Wand durch ein ständiges Auffrischen des Wasch-Fluides an der Oberfläche der Container-Wand.
  • Unter dem Handelsnahmen SQUIRT™ ist eine Multi-Format-Mikroplatten-Waschvorrichtung der Firma matrical bioscience, USA verfügbar. Diese Wasch-Vorrichtung umfasst Düsen zum Spritzen der Wasch-Lösung und der Luft in die Reaktions-Gefäße der Mikroplatten. Es werden variable Wasch-Griffe bereitgestellt. Ein automatisches Umdreh-Element dreht die Mikroplatten so um, dass ein Waschen von oben nach unten ausgeführt wird. Die Mikroplatten-Wasch-Vorrichtung ist zwischen verschiedenen SBS/ANSI-Mikrotiterplatten- („micro-well plates“) -Formaten kompatibel (96, 384, 1536, usw.).
  • Wasch-Vorrichtungen, die durch ein Abgeben und ein Absaugen der Wasch-Lösung und/oder der Luft in die und aus den Reaktions-Gefäßen waschen, können nicht immer das verunreinigende Material erfolgreich entfernen, das in den oberen Bereichen der Reaktions-Gefäße vorliegt, da es schwer ist, den Träger der Wasch-Lösung exakt benachbart zu dem oberen Rand des Reaktions-Gefäßes zu richten. Ferner besteht die Gefahr, dass die äußeren Oberflächen der Düsen verunreinigt werden können, insbesondere wenn ein Schritt zum Waschen von oben nach unten ausgeführt wird, wobei die Düsen unter den Reaktions-Gefäßen angeordnet sind. Im Falle eines typischen Humandiagnostik-Tests wird das Ausgangsmaterial ein Plasma oder ein Serum sein. In einem solchen Material vorhandene Proteine neigen dazu, Komplexe zu bilden. Das Zusetzen von Proteinen und das anschließende Scheitern des Absaugens ist ein großer Nachteil in konventionellen Wasch-Systemen. Dies führt zum Ausfall in automatisierten Systemen und zur Unterbrechung des gesamten Arbeitsablaufs, um eine Möglichkeit für einer Wartung bereitzustellen.
  • US 2009/0117620 A1 bezieht sich auf ein Labor-Automatisierungssystem, das in der Lage ist, klinische Chemie-Assays, Immun-Assays, Amplifikation von Nukleinsäure-Assays und eine beliebige Kombination der Vorgenannten auszuführen. In diesem System werden Mikrotiterplatten und tiefe Multiwellplatten („deep multi-well plates“) als Reaktions-Gefäße verwendet. Das Verwenden solcher Multiwellplatten ermöglicht das Durchführen von Immunoassays mit hohem Durchsatz.
  • Andere Labor-Automatisierungssysteme verwenden die sogenannten Gel-Karten anstatt der Multiwellplatten. Der Vorteil der Gel-Karten im Vergleich zu den Multiwellplatten ist, dass sie automatisch optisch analysiert werden können durch ein Scannen der Seiten-Oberflächen der Gel-Karten. Dies erlaubt die Implementierung des automatischen Analysierens biologischer Substanzen durch ein Trennen dieser in der Gel-Spalte.
  • EP 937 502 A2 offenbart ein Verfahren zur Handhabung einer Mikrotiterplatte, in dem Flüssigkeit in Reaktions-Gefäßen dosiert wird und in dem die Flüssigkeit entfernt wird. Nach dem Dosieren der Flüssigkeit in den Reaktions-Gefäßen wird die Mikrotiterplatte zentrifugiert, sodass die Zentrifugalkraft in die Richtung der Böden der Reaktions-Gefäße ausgeübt wird, und danach wird die Probenplatte so zentrifugiert, dass die Zentrifugalkraft von den Böden der Reaktions-Gefäße weg ausgeübt wird, um die Reaktions-Gefäße zu leeren.
  • JP 2009-264927 A offenbart eine Mikrotiterplatten-Behandlungs-Vorrichtung mit einer rotierenden Trommel, die um eine horizontale Rotationsachse rotiert, und mit Halteabschnitten auf einer Seitenfläche der rotierenden Trommel, von denen jeder eine Mikroplatte halten kann. Die Trommel ist von einer Abdeckung umgeben. Die Mikroplatten können in der Trommel angeordnet werden, sodass die Öffnungen der Reaktions-Gefäße nach außen gewandt sind oder zur Innenseite der Trommel gewandt sind.
  • Aus CN 102 175 855 A ist eine Wasch-Vorrichtung für Enzym-markierte Platten bekannt, die einen Dreh-Mechanismus, einen Wasch-Mechanismus und einen Abfluss-Mechanismus aufweist. Nach dem das Waschen abgeschlossen wurde, kann eine Zentrifugalkraft, die durch eine kontinuierliche Drehung erzeugt wird, das in den Löchern der Enzym-markierten Platten verbliebene Wasser abgeben, sodass ein TrocknungsEffekt realisiert wird, daher können die Platten der Enzym-Ebene unmittelbar nach dem Waschen verwendet werden.
  • US 4 953 575 offenbart eine Wasch-Vorrichtung zum Waschen eines Küvetten-Satzes. Der Küvetten-Satz wird in einer Halterung in einem Rotor angeordnet. Die Küvetten werden mit der Wasch-Flüssigkeit gefüllt. Die Wasch-Flüssigkeit wird aus den Küvetten durch das Drehen des Rotors entfernt.
  • Die italienische Patentanmeldung IT TO 20 110 009 A bezieht sich auf eine Zentrifuge mit einem Rotor. Der Rotor weist ein elastisches Kabel und einen kleinen Kolben auf, der durch das elastische Kabel betätigt wird. Die Reaktions-Gefäße können aus entsprechenden Aufnahmen oder Zellen während des Rotierens des Rotors mittels des elastischen Kabels und des kleinen Kolbens herausgestoßen werden, wobei die Reaktions-Gefäße in die Richtung zu der Rotationsachse gestoßen werden.
  • US 5 419 871 bezieht sich auf eine Analyse-Vorrichtung und auf eine Hebevorrichtung zum Bewegen eines Schiebe-Elements in einer einzigen horizontalen Ebene zu einem von mehreren Inkubatoren, die in verschiedenen vertikalen Ebenen angeordnet sind. Ein Antriebs-Mechanismus wird zum Anheben und Absenken der Hebevorrichtung bereitgestellt und ein Schieber wird bereitgestellt, wie zum Beispiel ein Schiebeschild, innerhalb der Hebevorrichtung, um ein Schiebe-Element von dem Verteiler zu einem Träger in dem Element zu schieben und dann in einen der Inkubatoren zu schieben.
  • US 6,150,182 offenbart eine Zentrifuge zum Drehen eines Reaktions-Gefäßes um eine vertikale Achse. Ein magnetisches Element kann in der Nähe des Reaktions-Gefäßes angeordnet sein, sodass das Magnetfeld dem Reaktions-Gefäß zum Halten der magnetischen Partikel (Beads) dem Reaktions-Gefäß zugeführt wird.
  • WO 93/10455 A1 betrifft ein Zentrifugen-Gefäß zum Durchführen von automatisierten Imunoassays umfassend ein Mittelrohr, eine äußere Abfallstoff-Kammer und eine Vielzahl von Mikropartikel-Partikeln, die innerhalb des mittleren Rohrs sind. Die Mikropartikel-Partikeln weisen einen magnetisierbaren Kern auf, der während der Waschvorgänge auf einer äußeren Magnetquelle tätig wird.
  • Aus DE 10 2008 042 971 A1 ist eine Zentrifuge zum Zentrifugieren eines Reaktions-Gefäßes bekannt, sodass schwerere Komponenten in dem unteren Abschnitt des Reaktions-Gefäßes gesammelt werden. Der untere Bereich des Reaktions-Gefäßes ist von einem Magnetelement umgeben, das magnetische Partikel für eine Weile nach dem Zentrifugieren in dem unteren Bereich des Reaktions-Gefäßes hält.
  • CN 102 417 902 A bezieht sich auf ein Kit zum Extrahieren einer Nukleinsäure durch ein Magnetpartikel-Mikrotiterplatten-Verfahren.
  • US 2006/0198759 A1 offenbart eine Zentrifuge, die in einem Mischmodus zum Oszillieren des Rotors vor und zurück verwendet werden kann.
  • EP 1 952 890 A2 offenbart eine Zentrifuge, die eine Vielzahl von Zentrifugen-Disks hinzufügt. Jeder Disk ist zum Befestigen einer Gel-Karte und zum Drehen der Gel-Karte um eine horizontale Achse ausgebildet.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Zentrifuge zum Reinigen einer Reaktions-Gefäßeinheit bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird durch die Zentrifuge gelöst wie sie in Anspruch 1 definiert ist. Weiterhin wird diese Aufgabe durch ein System gemäß Anspruch 14 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den entsprechenden Unteransprüchen definiert.
  • Der Lademechanismus der Zentrifuge kann in die Zentrifuge integriert sein, wobei er nur einen geringen Isolierungsraum benötigt. Dieser Lademechanismus ist ausgeführt zum horizontalen Bewegen einer Reaktions-Gefäßeinheit durch Ausfahren oder Einziehen des Trägers. Solch eine horizontale Bewegung kann leicht mit bekannten Handhabungsvorrichtungen für automatische Laborroboter kombiniert werden, weil dieser Lademechanismus nur horizontal in den Bewegungsbereich der Reaktions-Gefäßeinheit ausfährt, so dass er nicht den Raum über dem Bewegungsbereich der Reaktions-Gefäßeinheit blockiert. Dieser Raum kann vollständig von anderen Teilen der Zentrifuge oder des automatischen Laborroboters verwendet werden. Andere bekannte Handhabungsmittel weisen gewöhnlicherweise Teile auf, welche oberhalb des Bewegungsraums einer Reaktions-Gefäßeinheit angeordnet sind. Solche Teile könnten mit anderen Elementen, insbesondere mit anderen Handhabungsmitteln eines automatischen Laborroboters kollidieren.
  • Der Träger umfasst bevorzugt eine Magnetkopplung an seinem freien Ende. Solch eine Magnetkopplung kann automatisch an eine Reaktions-Gefäßeinheit oder einen Reaktions-Gefäßeinheitsträger koppeln, welche/welcher ein entsprechendes Gegenkopplungselement aufweist. Bevorzugt umfasst der Rotor ferner ein magnetisches Kopplungselement, welches die Reaktions-Gefäßeinheit oder den Reaktions-Gefäßeinheitsträger halten kann, durch Koppeln der magnetischen Kopplung des Rotors mit dem magnetischen Gegenkopplungselement der Reaktions-Gefäßeinheit oder des Reaktions-Gefäßeinheitsträgers.
  • Der Rotor umfasst bevorzugt einen Stopper, zum Stoppen der Bewegung der Reaktions-Gefäßeinheit oder des Reaktions-Gefäßeinheitsträgers, wenn sie/er in den Rotor durch den Träger gezogen wird, so dass der Träger automatisch jeweils von der Reaktions-Gefäßeinheit oder dem Reaktions-Gefäßeinheitsträger entkoppelt wird.
  • Der Träger ist bevorzugt aus einem gebogenen Metallblech hergestellt. Das gebogene Metallblech ist bevorzugt in zwei Stränge (strands) gebogen oder auf einer Rolle aufgewickelt.
  • Das Gehäuse umfasst vorzugsweise eine automatische Tür zum Laden und Entladen der Reaktions-Gefäßeinheit, wobei die Tür geöffnet wird zum Bewegen der Reaktions-Gefäßeinheit in das Innere des Gehäuses hinein oder aus dem Inneren des Gehäuses hinaus oder zum Austauschen des Gases, welches in dem Gehäuse enthalten ist.
  • In der Zentrifuge kann weiter ein Spalt zwischen dem Rotor und einer zylindrischen inneren Oberfläche des Gehäuses bereitgestellt sein, aufgrund dessen ein starker kreisförmiger Luftstrom durch den sich drehenden Rotor erzeugt wird, der das ausgestoßene Fluid zu dem Abfluss treibt. Somit ist es möglich, das gesamte Fluid, das in dem Reaktions-Gefäß der Reaktions-Gefäßeinheit enthaltenen ist, vollständig aus dem Inneren des Gehäuses zu entziehen. Dieses Fluid wird als verunreinigtes Material angesehen. Da dieses verunreinigte Material vollständig entzogen werden kann, besteht keine Gefahr der Verunreinigung. Der Spalt ist vorzugsweise nicht größer als 0,75 mm und insbesondere nicht größer als 0,5 mm. Je kleiner der Spalt ist, desto stärker ist der kreisförmige Luftstrom. Dieser Spalt sollte jedoch vorzugsweise nicht kleiner als 0,1 mm sein und insbesondere nicht kleiner als 0,2 mm bzw. 0,3 mm sein, weil solche kleinen Spalte verursachen könnten, dass der Rotor in Kontakt mit der zylindrischen inneren Oberfläche kommt.
  • Eine Reaktions-Gefäßeinheit, beispielsweise einer Mikrotiterplatte, kann gereinigt oder verarbeitet werden, indem die Reaktions-Gefäßeinheit gedreht wird, wobei die Öffnungen der Reaktions-Gefäße der Reaktions-Gefäßeinheit radial nach außen gerichtet werden. Somit wird die in den Reaktions-Gefäßen enthaltene Flüssigkeit ausgestoßen. Wenn die Flüssigkeit eine flüchtige Flüssigkeit ist, dann ist es wahrscheinlich, dass ein Teil der Flüssigkeit verdampft wird. Diese verdampfte Flüssigkeit kann grundsätzlich auf einem Teil einer Reaktions-Gefäßeinheit kondensieren und kann eine Verunreinigung verursachen.
  • Die vorangegangenen Ausführungsformen der Zentrifuge sind vorzugsweise so ausgeführt, dass der Rotor um eine horizontale Rotationsachse oder eine Rotationsachse, welche parallel zu einer Plattform der Reaktions-Gefäßeinheit-Zentrifuge ausgerichtet ist rotiert, welche ausgeführt ist zum Unterstützen der Reaktions-Gefäßeinheit-Zentrifuge in Übereinstimmung mit ihrer bestimmten Verwendung.
  • Die Zentrifuge kann weiter eine Steuereinheit zum Steuern einer Bewegung des Rotors vorwärts und rückwärts um einen kleinen Winkelabstand von beispielsweise 5° bis 20° zum Rütteln der Reaktions-Gefäßeinheit aufweisen. Solch ein Rüttelprozess kann verwendet werden zum Entladen des Reaktions-Gefäßes oder zum Aufrühren des Inhalts in dem Reaktions-Gefäß um chemische und/oder biologische Reaktionen zu unterstützen.
  • Die oben beschriebenen Ausführungsformen einer Zentrifuge sind vorzugsweise so ausgestaltet, dass der Aufnahmebereich zum Halten einer Reaktions-Gefäßeinheit bereitgestellt wird, so dass die Reaktions-Gefäße im Wesentlichen parallel zu der Rotationsachse angeordnet sind. Nur so wird dieselbe Zentrifugalkraft auf das gesamte Probenmaterial ausgeübt. Dies findet sowohl bei einer Vielzahl von kleinen Reaktions-Gefäßen, welche im Wesentlichen parallel zu der Rotationsachse angeordnet sind, als auch bei großen Probengefäßen, wie beispielsweise einem Blutbeutel, welcher seine Hauptausdehnung in der Richtung aufweist, welche parallel zu der Rotationsachse ist, Anwendung. Weitere Beispiele von Reaktions-Gefäßen sind Kanäle, Röhre, Flaschen. Die Reaktions-Gefäße können in Mikrotiterplatten, Gestellen zum Tragen von individuellen Rohren oder anderen Trägern zum Aufnehmen von irgendeiner Art von Gefäß, wie beispielsweise einen Blutbeutel, oder Gleiter (slides), welche Strukturen zum Definieren von Flüssigstellen darauf aufweisen, angeordnet sein.
  • Der Aufnahmebereich kann auch zum Halten einer Vielzahl von Reaktions-Gefäßen ausgestaltet sein, wobei verschiedene Reaktionsgefäße in einer im Wesentlichen seitlichen Richtung zu der Rotationsachse angeordnet sind. Dies ist beispielsweise der Fall in einer Mikrotiterplatte, welche eine Vielzahl von Reihen mit einer großen Anzahl von Reaktions-Gefäßen und eine Vielzahl von Spalten mit einer kleineren Anzahl von Reaktions-Gefäßen umfasst. Die Reihen sind parallel zu der Rotationsachse angeordnet, wobei die Spalten sich seitlich zu der Rotationsachse ausdehnen. In solch einem Fall ist es angemessen, dass die Reaktions-Gefäßeinheit in einem Abstand zu der Rotationsachse angeordnet ist, welcher im Wesentlichen größer ist als der Abstand der seitlichen Ausdehnung der Reaktions-Gefäßeinheit. Der Abstand zwischen der Rotationsachse und der Reaktions-Gefäßeinheit sollte zumindest so groß sein wie die seitliche Ausdehnung und bevorzugt zumindest 1,5 mal, 2 mal oder 3 mal so groß sein wie die seitliche Ausdehnung der Reaktions-Gefäßeinheit. Mit solch einer Anordnung wird auch erreicht, dass fast dieselbe Zentrifugalkraft auf alle Proben ausgeübt wird, welche in unterschiedlichen Reaktions-Gefäßen enthalten sind. Die seitliche Ausdehnung der Reaktions-Gefäßeinheit ist der Abstand zwischen dem Zentrum von den zwei seitlich äußersten Reaktions-Gefäßen.
  • Ein weiterer Vorteil einer Zentrifuge mit einer horizontalen Rotationsachse ist, dass sie nur einen kleinen Raum einer Plattform benötigt verglichen mit einer Zentrifuge, welche eine vertikale Rotationsachse aufweist, die rechtwinklig zu der Plattform ist.
  • Die oben definierte Zentrifuge kann mit einer Dispensvorrichtung (dispensing device) kombiniert sein zum automatischen Dispensieren eines Fluids in die Reaktions-Gefäße einer Reaktions-Gefäßeinheit. Solch eine Dispensvorrichtung ist vorzugsweise in der Nähe einer Öffnung zum Einführen einer Reaktions-Gefäßeinheit in die Zentrifuge gelegen. Die Dispensvorrichtung kann eine oder mehrere Dispensdüsen aufweisen. Vorzugsweise ist die Anzahl von Dispensdüsen an die Art der Reaktions-Gefäßeinheit, welche in der Zentrifuge verwendet wird, angepasst. Die Dispensvorrichtung ist mit einem Speicher (reservoir) für eine Dispenslösung verbunden, wobei eine Pumpe zum automatischen Pumpen der Dispenslösung zu den Dispensdüsen bereitgestellt wird. Vorzugsweise wird eine Heizvorrichtung in dem Speicher für die Dispenslösung bereitgestellt zum Heizen der Dispenslösung.
  • Der Lademechanismus ist vorzugsweise so ausgestaltet, dass die Reaktions-Gefäßeinheiten unter der Dispensvorrichtung bewegt werden, so dass mit einer Dosierdüse mehrere Reaktions-Gefäße, welche in Linie der Bewegungsrichtung der Reaktions-Gefäßeinheit angeordnet sind, auf einander folgend mit einem Dispensfluid gefüllt werden können.
  • Zum Waschen von Magnetpartikeln (magnetic beads) kann der Rotor einer Zentrifuge zum Reinigen und Waschen von Reaktions-Gefäßeinheiten mit einem magnetischen Element bereitgestellt sein zum Anlegen eines magnetischen Felds an die Reaktions-Gefäße, so dass magnetische Partikel, die in den Reaktions-Gefäßen enthalten sind, durch das magnetische Feld an der Stelle gehalten werden. Die Magnetelemente können in dem Rotor integriert sein, insbesondere in einer Basiswand des Rotors oder können Teil eines Reaktions-Gefäßeinheitsträgers sein. Mit solch einem Magnetelement können die Magnetpartikel durch Zentrifugation gewaschen werden ohne die magnetischen Partikel zu verlieren. Die Kombination einer Zentrifuge zum Waschen und die Verwendung eines solchen magnetischen Elements erlaubt es die Rotationsgeschwindigkeit anzupassen, so dass alle magnetischen Partikel in den Reaktions-Gefäßen während der Zentrifugation gehalten werden.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform kann die Zentrifuge wie folgt betrieben werden: Nach dem Platzieren des zumindest einen Reaktionsgefäßes in die Reaktionsgefäß-Einheit mit den Öffnungen des Reaktionsgefäßes radial nach außen gerichtet wird zuerst das mindestens eine Reaktions-Gefäß auf den Kopf gedreht durch Bewegung des Rotors um 180°. Das Reaktions-Gefäß wird dabei von der höchsten Position der Zentrifuge zu der untersten Position der Zentrifuge bewegt. Die Geschwindigkeit für diese halbe Rotation wird so angepasst, dass sie weder zu langsam noch zu schnell ist, um jegliches Überlaufen zwischen den Gefäßen zu verhindern. Im Falle einer zu langsamen Rotationsgeschwindigkeit kann Probeflüssigkeit von einem Gefäß in ein benachbartes Gefäß fließen. Im Falle einer zu schnellen Rotationsgeschwindigkeit wird die Probeflüssigkeit aus dem Gefäß gegen die Wände des Gehäuses ausgeworfen. Da zu Beginn des Prozesses die Gefäße mit einem hohen Volumen von Probeflüssigkeit gefüllt werden, kann die Flüssigkeit, welche gegen die Wände des Gehäuses ausgeworfen wird, zurück in die Gefäße spritzen oder in die Gefäße herunterfallen. Allerdings durch Auswahl der richtigen Geschwindigkeit für die halbe Rotation wird das meiste der Probeflüssigkeit im Wesentlichen aus dem Reaktions-Gefäß hinausfallen, wenn es auf den Kopf gedreht wird und kann leicht an dem unteren Ende des Gehäuses eingesammelt werden. Um jegliche Überlaufeffekte zu verhindern, sollten die Platten mit einer Rotationsgeschwindigkeit von vorzugsweise 0,2-1 Sekunde pro 180° umgedreht werden.
  • Dann wird zweitens die Reaktions-Gefäßeinheit um die unterste Position durch eine Steuereinheit zum Steuern einer Bewegung des Rotors vorwärts und rückwärts um einen kleinen Winkelabstand von z. B. 5° bis 20° gerüttelt. Durch diesen Rüttelprozess wird Probeflüssigkeit, welche nicht während des ersten Rotationsschritts hinausgefallen ist aus dem Reaktions-Gefäß entladen.
  • Drittens wird der Reaktions-Gefäßeinheit bei einer hohen Geschwindigkeit zentrifugiert (z. B. zwischen 500-3500 RPM) um jede restliche ungewünschte Probeflüssigkeit aus dem Reaktions-Gefäß zu entfernen.
  • Dies erlaubt ein schnelles und klares Entleeren des Reaktions-Gefäßes ohne das Risiko von irgendwelchen Überläufen zusammen mit einer leichten Einsammlung der entladenen Probeflüssigkeit. Werden die gefüllten Reaktions-Gefäß(e) nur um 180° herumgedreht, wird die Restflüssigkeit in den Gefäß(en) aufgrund von kapillaren Kräften bleiben. Das Rütteln des/der Gefäß(e) um die unterste Position wird helfen diese Kräfte zu überwinden und mehr der Probeflüssigkeit zu entfernen. Allerdings sogar nach dem Rüttelschritt könnten kleine Mengen an Flüssigkeit in dem Gefäß zurückgehalten werden. Diese minimalen Mengen werden dann durch den finalen Schritt der tatsächlichen Zentrifugation bei hoher Geschwindigkeit für eine Zeit länger als zwischen 2sek. bis zu einer imin. im Uhrzeigersinn und/oder gegen den Uhrzeigersinn entfernt. Somit wird ein komplett getrocknetes Reaktions-Gefäß erhalten, wobei die Flüssigkeit die entladen werden soll leicht am Boden des Gehäuses der Zentrifuge eingesammelt wird.
  • Die vorliegende Erfindung ist eine Weiterentwicklung der Zentrifuge gemäß PCT/EP2013/052356. PCT/EP2013/052356 ist hierin durch Verweis aufgenommen.
  • Die vorliegende Erfindung wird detaillierter unten mittels Beispielen, welche in den begleitenden Zeichnungen gezeigt sind, erklärt. In den Zeichnungen:
    • 1 ist eine perspektivische Ansicht eines ersten Beispiels einer Zentrifuge gemäß der Erfindung,
    • 2 ist eine perspektivische Ansicht eines Rotors und eines Gehäuses ohne Vorderseitenwand der Zentrifuge gemäß der 1,
    • 3 ist eine Vorderansicht des Rotors und des Gehäuses ohne Vorderseitenwand,
    • 4 ist eine perspektivische Ansicht eines Reaktions-Gefäßeinheitsträgers,
    • 5 ist eine perspektivische Ansicht des Rotors, der einen Reaktions-Gefäßeinheitsträger und eine Reaktions-Gefäßeinheit enthält,
    • 6 ist eine perspektivische Ansicht, welche schematisch eine Vorderplattform, den Rotor und einen Ladenmechanismus zeigt,
    • 7 ist eine perspektivische Ansicht der Anordnung gemäß der 6 des Schnittstellenbereichs zwischen dem Rotor und dem Lademechanismus.
    • 8 ist eine perspektivische Ansicht eines zweiten Beispiels einer Zentrifuge gemäß der Erfindung,
    • 9 ist eine perspektivische Ansicht der Zentrifuge gemäß der 8 ohne ein Gehäuse,
    • 10 ist eine Seitenansicht der Zentrifuge gemäß der 8 ohne ein Gehäuse,
    • 11 ist eine perspektivische Ansicht eines dritten Beispiels einer Zentrifuge gemäß der Erfindung,
    • 12 ist eine perspektivische Ansicht der Zentrifuge gemäß der 11 ohne ein Gehäuse,
    • 13 ist eine Seitenansicht der Zentrifuge gemäß der 11 ohne ein Gehäuse,
    • 14 ist eine perspektivische Ansicht eines weiteren Beispiels einer Zentrifuge zum Zentrifugieren von Gel-Karten, wobei das Gehäuse teilweise ausgeschnitten ist,
    • 15 zeigt einen Rotor und einen automatischen Deckel des Beispiels gemäß der 14, und
    • 16 ist eine perspektivische Ansicht eines Reaktions-Gefäßeinheitsträgers.
    • 17 zeigt ein Beispiel für einen möglichen experimentellen Aufbau für einen Assay mit Magnetpartikeln und magnetischen Stäben für ein Reaktions-Gefäß,
    • 18A-D zeigen unterschiedliche Ansichten von Stäben und Pipettenspitzen zum Handhaben der Stäbe wie auch einer Mikroplatte.
  • Ein erstes Beispiel einer Zentrifuge (1-7) ist ausgestaltet zum Reinigen und Waschen von Reaktions-Gefäßeinheiten. Die Reaktions-Gefäßeinheiten sind Mikrotiterplatten 2. Die Mikrotiterplatten 2 umfassen eine Vielzahl von Reaktions-Gefäßen 3, welche in einer zweidimensionalen Anordnung angeordnet sind. Solche Mikrotiterplatten umfassen typischerweise 96, 384 oder 1536 Reaktions-Gefäße 3.
  • Die Zentrifuge 1 umfasst eine Vorderplattform 4, einen Zentrifugenbereich 5 und einen Antriebsbereich 6 (1).
  • Die Vorderplattform 4 weist in der Draufsicht, eine rechteckige Form auf, welche leicht größer ist als eine Standard-Mikrotiterplatte. Ränder 7 sind an allen Seitenkanten der Vorderplattform 4 bereitgestellt außer derjenigen, die an den Zentrifugenbereich 5 angrenzt.
  • Der Zentrifugenbereich 5 umfasst einen Rotor 8 und ein Gehäuse 9. Der Rotor 8 ist an einer horizontalen Welle 10 montiert (2, 3). Der Rotor 8 umfasst zwei Gefäßbereiche zum Empfangen einer Mikrotiterplatte 2. Die Gefäßbereiche sind als Plattenablage 11 ausgestaltet. Die Plattenablagen 11 sind alle durch eine rechteckige Basiswand 12 und zwei U-Schienen 13 definiert. Jede U-Schiene 13 umfasst einen Basisschaft 14 und einen Seitenschaft 15, welche auf der Basiswand 12 montiert sind und ferner einen Seitenschaft 16 der von der Basiswand 12 entfernt ist. Die Basisschäfte 14 sind rechtwinklig zu der Basiswand 12 angeordnet und die Seitenschäfte 15, 16 erstrecken sich beide von dem Basisschaft 14 in die Richtung des Zentrums des Rotors 8, so dass die U-Schienen 13 mit ihren offenen Seiten entgegengesetzt angeordnet sind.
  • Die zwei Basiswände 12 der zwei Plattenablagen 11 sind parallel zueinander, wobei zentrale Bohrungen 17, durch welche die Welle 10 sich erstreckt, in den Bereich zwischen den zwei Basiswänden 12 bereitgestellt werden. Die zentralen Bohrungen 17 sind in dem Massenzentrum des Rotors 8 angeordnet. Das Zentrum der Welle 10 definiert die Rotationsachse 18. Der Rotor 8 ist symmetrisch mit Bezug zu der Rotationsachse 18 ausgestaltet.
  • In der vorliegenden Ausführungsform sind die Basiswände 12, die U-Schienen 13 und die Bereiche zwischen den Basiswänden 12 aus einem einzelnen Stück Aluminium hergestellt.
  • An der Vorderseite des Rotors 8 sind die Plattenablagen 11 offen, so dass eine Mikrotiterplatte in die Plattenablage 11 gleiten kann. An dem hinteren Ende des Rotors 8 wird ein Stopper 19 bereitgestellt. Der Stopper 19 umfasst vorzugsweise ein magnetisches Element.
  • Der Bereich zwischen den Basiswänden 12 wird soweit möglich ausgeschnitten und Bohrungen sind in den Basiswänden 12 bereitgestellt, um den Trägheitsmoment zu minimieren.
  • In der vorliegenden Ausführungsform sind Plattenablagen 11 ausgestaltet zum Empfangen einer Mikrotiterplatte 2 zusammen mit einem Mikrotiterplattenträger 20 ( 4). Der Mikrotiterplattenträger 20 ist ein rechteckiger Rahmen, welcher Ränder 21 an den Seitenkanten aufweist, wobei die inneren Oberflächen der Ränder 21 mit einem kleinen Spiel die Position einer Mikrotiterplatte 2 auf dem Mikrotiterplattenträger 20 definieren. Die oberen Oberflächen der Ränder sind nach innen abgeneigt, so dass eine Mikrotiterplatte in den Bereich, welcher durch die Ränder 21 definiert ist, gleitet.
  • Der Mikrotiterplattenträger 20 umfasst an einer Seitenkante ein Koppelelement, welches aus magnetischem Material hergestellt ist, insbesondere aus einem ferromagnetischen Material. Das Koppelelement 22 kann mit dem magnetischen Stopper 19 und dem Rotor 8 kooperieren.
  • Der Abstand des entfernten oder äußeren Seitenschafts 16 zu dem inneren Seitenschaft 15 oder der Basiswand 12 ist so ausgestaltet, dass eine Mikrotiterplatte 2 und ein Mikrotiterplattenträger 20 in radialer Richtung mit wenig Spiel gehalten werden. Dieses Spiel ist so, dass der Mikrotiterplattenträger 20 und eine Mikrotiterplatte 2 leicht in die Plattenablage 11 hineingleiten können und aus dieser hinausgleiten können. Die äußeren Seitenschäfte 16 sind so klein, dass sie nicht irgendein Reaktions-Gefäß 3 auf einer Mikrotiterplatte 2 abdecken.
  • Der Rotor 8 ist durch ein 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 Halbschale 27, 28, welche durch auswärts angeordnete Flanschen 29 verbunden sind. Die innere Fläche der Hüllenwand 24 ist im Wesentlichen in der Form eines Zylinders und koaxial zu der Rotationsachse 18 angeordnet. Der innere Raum des Gehäuses 23, welcher durch die Hüllenwand 24, die Vorderseitenwand 25 und die Rückseitenwand 26 definiert wird, wird folgend „Rotorraum“ 56 genannt.
  • Ein Abfluss 30 wird in dem unteren Bereich der inneren Oberfläche der Hüllenwand 24 bereitgestellt. Der Abfluss ist als eine Rille ausgestaltet, wobei die Tiefe der Rille sich kontinuierlich in die Richtung zu der Rückseite des Gehäuses 23 vergrößert (2). An der Rückseite des Gehäuses 23 ist eine Absaugpumpe (nicht in den Zeichnungen gezeigt) mit dem Abfluss 30 verbunden zum Entladen des Fluides aus dem Gehäuse 23. Der Abfluss 30 bildet mit der inneren Oberfläche der Hüllfläche 24 scharfe Kanten.
  • Ein Spalt G zwischen der radial äußersten Teilen des Rotors 8 und der inneren Oberfläche der Hüllenwand 24 ist bevorzugt nicht größer als ein 1 mm, bevorzugt nicht größer als 0,75 mm und am meisten bevorzugt nicht größer 0,5 mm. Je kleiner der Spalt umso stärker wird ein zirkularer Luftstrom erzeugt, wenn der Rotor 8 in dem Gehäuse 23 rotiert. Allerdings sollte der Spalt G vorzugsweise nicht kleiner sein als 0,1 mm und bevorzugt nicht kleiner sein als 0,2 mm oder 0,3 mm, da solch kleine Spalte den Rotor veranlassen könnten in Kontakt mit einem Fluidfilm auf der inneren Fläche der Hüllenwand 24 zu kommen. Dies wird detaillierter unten beschrieben.
  • Die Flanschen 29 der unteren Halbschale 27 sind mit Trägern 31 verbunden zum Fixieren des Gehäuses 23 auf einer Plattform (nicht gezeigt).
  • Die Vorderseitenwand 25 umfasst eine Öffnung 32 in der Form eines rechteckigen Schlitzes (slid). Eine automatische Tür ist bereitgestellt zum Schließen der Öffnung 32. Die Öffnung 32 ist in der Ebene der Vorderplattform 4 angeordnet. In der Ladeposition ist der Rotor 8 horizontal angeordnet mit seinen Basiswänden 12, wobei die Basiswand der oberen Plattenablage 11 auf derselben Ebene als die Vorderplattform 4 angeordnet ist, so dass ein Mikrotiterplattenträger 20 und eine Mikrotiterplatte 2 horizontal von der Vorderplattform 4 in die obere Plattenablage 11 oder umgekehrt gleiten können.
  • Der Antriebsbereich 6 umfasst einen Motor (nicht gezeigt) zum Rotieren der Welle 10 und des Rotors 8. Der Motor ist mit einer Steuereinheit zum Steuern der Rotationsgeschwindigkeit verbunden.
  • Der Antriebsbereich 6 umfasst auch einen Lademechanismus 33 zum Laden und Entladen der Zentrifuge 1 mit einer Reaktions-Gefäßeinheit, welche, in der vorliegenden Ausführungsform, eine Mikrotiterplatte 2 ist.
  • Der Lademechanismus 33 umfasst einen flexiblen länglichen Träger 34 zum Ausfahren und Zurückziehen einer Mikrotiterplatte 2 oder eines Mikrotiterplattenträgers 20 zusammen mit einer Mikrotiterplatte 2. Der flexible längliche Träger 34 ist aus einem Streifen eines Metallblechs hergestellt, welcher sich leicht transversal zu einer longitudinalen Ausdehnung biegt. Somit stellt das Metallblech eine bestimmte Steifheit bereit, falls sie gradlinig ausgedehnt wird und auf der anderen Seite kann sie um eine Achse transversal zu der longitudinalen Ausdehnung gebogen werden. Solche gebogenen Metallblechstreifen sind von Metallmessbändern gut bekannt.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist ein Ende des Trägers 34 an einer inneren Wand 34 des Antriebsbereichs 6 fixiert, wobei der Träger sich von der inneren Wand 35 nach hinten ausdehnt. Der Träger 34 ist um eine U-Drehung gebogen, so dass ein freies Ende 36 des Trägers nach vorne gerichtet ist und der Träger sich durch einen Schlitz in der inneren Wand 35 erstreckt. Somit umfasst der Träger einen oberen Streifen 37, der an der inneren Wand 35 fixiert ist und einen unteren Streifen 38, der sich durch den Schlitz der inneren Wand 35 erstreckt. Der Streifen 38, welcher sich durch die innere Wand 35 erstreckt und welcher das freie Ende 36 umfasst, ist zwischen zwei Rädern 40 geklemmt, wobei eines der zwei Räder 40 durch einen Schrittmotor 41 angetrieben wird. Nur eines der zwei Räder ist in den Zeichnungen gezeigt. Das freie Ende 36 des Trägers 34 wird mit einem magnetischen Element 42 bereitgestellt. Der Träger 34 kann mittels des Schrittmotors 41 betätigt werden, so dass das freie Ende 36 mit seinem magnetischen Element 42 durch den Zentrifugenabschnitt 5 und durch die Öffnung 32 in der Vorderseitenwand 25 ausgefahren oder getrieben wird. Somit erreicht das freie Ende 36 des Trägers 34 in der maximal ausgefahrenen Position den Bereich der Vorderplattform 4. In der maximal zurückgezogenen Position ist das freie Ende 36 des Trägers 34 hinter dem Rotor 8 angeordnet und insbesondere außerhalb des Zentrifugenbereichs 5, so dass der Rotor frei rotieren kann.
  • Der Lademechanismus 33 kann mit einem Mikrotiterplattenträger 20 gekoppelt sein, welcher auf der Vorderplattform 4 platziert ist, nur durch Ausfahren des Trägers 34 bis das magnetische Element 42 des Trägers durch das Koppelelement des Mikrotiterplattenträgers 20 koppelt. Durch Zurückziehen des Trägers 34 wird der Mikrotiterplattenträger 20 in eine der Plattenablagen 11 des Rotors 8 gezogen. Wenn sich der Mikrotiterplattenträger 20 an den Stopper 19 anstößt, wird die Kopplung zwischen dem magnetischen Element 42 des Trägers 34 und dem Koppelelement 22 des Mikrotiterplattenträgers 20 gelöst durch weiteres Zurückziehen des Trägers und gleichzeitig wird das Koppelelement 22 des Mikrotiterplattenträgers 20 mit dem magnetischen Element des Stoppers 19 gekoppelt und somit in Position in dem Rotor 8 fixiert.
  • Der Lademechanismus 33 erlaubt ein Koppeln der Zentrifuge 1 an irgendein Transportsystem zum Transportieren von Mikrotiterplatten in einem automatischen Laborroboter. Der Laborroboter muss nur eine Mikrotiterplatte 2 auf einen Mikrotiterplattenträger 20 legen, welcher an der Vorderplattform 4 gelegen ist. Dann kann der Lademechanismus 33 den Rotor 8 laden und entladen. Es ist auch möglich die Zentrifuge 1 zu platzieren ohne eine Vorderplatte direkt angrenzend an einen Transportriemen zum Transportieren von Mikrotiterplatten zu platzieren, wobei die Mikrotiterplatten 2 von dem Transportriemen mit dem Lademechanismus 33 zurückgezogen werden können und wieder auf den Transportriemen gelegt werden können. In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Mikrotiterplattenträger 20 verwendet, welcher ein Koppelelement 22 aufweist. Es ist auch möglich die Mikrotiterplatten 2 mit solchen Koppelelementen 22 bereitzustellen, so dass es keine Notwendigkeit für einen Mikrotiterplattenträger gibt.
  • Ein weiterer Vorteil ist, dass der Lademechanismus 33 auf der Rückseite des Zentrifugenbereichs 5 platziert ist, so dass die Zentrifuge 1 mit einem existierenden Laborroboter gekoppelt werden kann ohne irgendwelche Zwischenvorrichtungen. Dies erleichtert die Integration der Zentrifuge in die existierenden Laborroboter.
  • Ferner benötigt der Lademechanismus 33 nur einen kleinen Installationsraum. Dieser Installationsraum kann sogar weiter reduziert werden, falls der Träger auf eine Rolle aufgewickelt wird anstelle eines Biegens in zwei Streifen.
  • Die Zentrifuge 1 wird verwendet zum Reinigen der Mikrotiterplatten 2. Eine Mikrotiterplatte 2, welche Flüssigkeit in den Reaktions-Gefäßen 3 enthält, wird auf einen Mikrotiterplattenträger 20 gelegt, welcher an der Vorderplattform 4 gelegen ist. Der Mikrotiterplattenträger 20 wird zusammen mit der Mikrotiterplatte 2 in eine der Plattenablagen 11 mittels des Lademechanismus 33 gezogen. Der Mikrotiterplattenträger 20 ist magnetisch mit dem Stopper 19 gekoppelt.
  • Der Rotor wird rotiert, wobei die Rotationsgeschwindigkeit durch eine Steuereinheit in einen Bereich von 5-3000 RPM gesteuert wird. Aufgrund der Zentrifugalkraft, wird die Flüssigkeit aus den Reaktions-Gefäßen 3 ausgeworfen. Durch dieses zentrifugale Waschen ist es möglich zuverlässig Flüssigkeit zu entfernen, sogar aus kleinen Reaktions-Gefäßen, in welchen kapillare Kräfte auftreten. Deshalb kann Flüssigkeit zuverlässig von Mikrotiterplatten entfernt werden, welche 384 oder 1536 Reaktions-Gefäße aufweisen.
  • Während der Zentrifugation wird die Flüssigkeit aus den Reaktions-Gefäßen 3 ausgeworfen und Tropfen der Flüssigkeit fallen 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 des kleinen Spalts 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. Somit wird die Flüssigkeit zu dem Abfluss 30 getrieben, von welchem die Flüssigkeit mittels der Absaugpumpe eingezogen wird.
  • Zum zuverlässigen Einziehen der Flüssigkeit aus dem Innenraum des Gehäuses 23, ist die Rotationsgeschwindigkeit bevorzugt zumindest 500 RPM, bevorzugt zumindest 1000 RPM und am meisten bevorzugt zumindest 1500 RPM. Die Rotationsgeschwindigkeit sollte in Abhängigkeit der Flächenspannung der Flüssigkeit und des Spalts zwischen dem Rotor 8 und der Hüllenwand 24 angepasst sein.
  • Vorzugsweise wird die Rotationsrichtung am Ende des Zentrifugationsschritts umgedreht, so dass ein Flüssigkeitsfilm auf der inneren Oberfläche der Hüllenwand 24 an der Rückseite des Abflusses 30 mit Bezug zu der ersten Rotationsrichtung in den Abfluss 30 getrieben wird durch Rotieren des Rotors 8 mit einer zweiten Rotationsrichtung.
  • Es wurde gezeigt, dass das Restvolumen der Flüssigkeit, welches in einem Reaktions-Gefäß nach dem Zentrifugieren einer Mikrotiterplatte verblieb, kleiner als 0,01 µl bei einer Anwendung von einer Menge von Flüssigkeit von z. B. 200 µl war. Die Flüssigkeit kann eine Waschlösung sein, so dass mit einem Waschschritt ein Verdünnungsverhältnis von 20.000:1 erreicht wird. Gewöhnliche Waschmaschinen zum Waschen von Mikrotiterplatte stellen ein Verdünnungsverhältnis von 40:1 bereit. Die Verwendung solch einer Zentrifuge erhöht das Verdünnungsverhältnis 5000 fach.
  • Mikrotiterplatten mit beschichteten Reaktions-Gefäßen werden für immunologische Assayprozesse verwendet. Mit der Beschichtung wird ein erstes spezifisches Bindungs-Element in dem Reaktions-Gefäß immobilisiert. In typischen immunologischen Assayprozessen, so wie beispielsweise ELISA, bildet ein zweites spezifisches Bindungs-Element ein Komplex mit dem ersten spezifischen immobilisierten Bindungs-Element. Nicht spezifisch gebundene Komponenten müssen aus dem Reaktions-Gefäß entfernt werden. Mit der Zentrifuge 1 kann dies in einer niedrigen Anzahl von Waschschritten erreicht werden, durch Dispensieren einer bestimmten Waschlösung in das Reaktions-Gefäß 3, Zentrifugieren der Mikrotiterplatte und schlussendliches Wiederholen des Waschschrittes.
  • Falls Mikrotiterplatten mit großen Reaktions-Gefäßen verwendet werden, sowie Standard-Mikrotiterplatten, welche 96 Reaktions-Gefäße aufweisen, kann es vorteilhaft sein, falls zu Beginn der Rotor nur einmal um 180° gedreht wird, so dass die Öffnungen der Reaktions-Gefäße 3 nach unten gerichtet sind. Eine große Menge der Flüssigkeit fließt dann aus den Reaktions-Gefäßen hinaus. Dies kann durch eine Rüttelbewegung an der Mikrotiterplatte unterstützt werden, wobei der Rotor vorwärts und rückwärts um einen kleinen Winkelabstand von z. B. 5° bis 20° bewegt wird.
  • Es ist auch bekannt ein erstes spezifisches Bindungs-Element an magnetischen Partikeln zu immobilisieren. Die magnetischen Partikel können in Reaktion-Gefäße einer Mikrotiterplatte gelegt werden, wobei die immunologischen Verfahrensprozesse (Enzym Immuno Assay, EIA; Chemiluminescent Immuno Assay, CLIA) ausgeführt werden können. In jedem Fall müssen diese Magnetpartikel gewaschen werden.
  • Der Unterschied in der Effizienz vom Waschen der Partikel oder anderen festen Oberflächen ist abhängig von der Anzahl der benötigten Waschschritte. Ein typisches hochsensibles Assay (z. B. durch die Technologie der Firma Qanterix, USA) benötigt bis zu 12 aufeinanderfolgende Waschschritte, weil das Restvolumen einen Faktor von mehr als 1018 verdünnt werden muss (!!). Waschen durch Zentrifugation führt zu einer wesentlichen Verbesserung des Assayablaufs durch drastisches Reduzieren der Anzahl von Waschschritten.
  • Zum Waschen von magnetischen Partikeln, wird ein Mikrotiterplattenträger 20 ( 16) bereitgestellt, der eine Platte umfasst, welche eine Anzahl von magnetischen Elementen 57 aufweist. Die Anzahl kann eins sein für einen großen Magneten, der die Plattenfläche abdeckt oder kann mehr sein als eins sein, wobei die magnetischen Elemente gleichmäßig auf der Platte verteilt sind. Diese magnetischen Elemente 57 legen ein Magnetfeld an die Reaktions-Gefäße an. Während des Waschschritts ist die Rotationsgeschwindigkeit der Zentrifuge anzupassen, dass die Zentrifugalkraft, die auf die magnetischen Partikel ausgeübt wird kleiner als ist die magnetische Kraft zwischen den magnetischen Partikeln und den magnetischen Elementen des Mikrotiterplattenträgers ist. Sowohl die magnetische Kraft als auch die Zentrifugalkraft sind abhängig von der Größe und dem Material der magnetischen Partikeln. Es muss gezeigt werden, dass es zuverlässig möglich ist, magnetische Partikel zu waschen ohne irgendwelche magnetischen Partikel zu verlieren. In einem Kalibrierungsschritt, werden magnetische Partikel, welche in der Flüssigkeit enthalten sind, welche durch die Absaugpumpe von dem Rotorraum 56 abgezogen wird, detektiert, wobei die Rotationsgeschwindigkeit schrittwiese erhöht wird. Dies kann mittels eines magnetischen Sensors erreicht werden, sowie beispielsweise einem Hallsensor, welcher angrenzend an den Auslass des Abflusses 30 gelegen ist. Nach einem Detektieren eines magnetischen Partikels in der Flüssigkeit, wird die tatsächliche Rotationsgeschwindigkeit aufgenommen und durch eine bestimmte, kleine vorbestimmte Menge reduziert. Diese Rotationsgeschwindigkeit wird in den nachfolgenden Waschschritten zum Waschen von magnetischen Partikeln verwendet.
  • Das oben erklärte erste Beispiel einer Zentrifuge 1 umfasst vorzugsweise eine zylindrische Hüllenwand 24, welche aus einem thermischen Leitmaterial, wie beispielsweise Aluminium, hergestellt ist. Die Hüllenwand kann mit Kühlmittel bereitgestellt sein, so dass die innere Oberfläche der Hüllenwand 24 gekühlt werden kann. Die innere Oberfläche der Hüllenwand 24 wird vorzugsweise kälter gehalten als der Rotor 8 und jeder andere Teil innerhalb der Hüllenwand 24. Damit wird sichergestellt, dass Fluid nur an der inneren Oberfläche der Hüllenwand 24 kondensiert und nicht auf dem Rotor 8 oder auf irgendeinem anderen Teil. Das Fluid, das an der inneren Oberfläche der Hüllenwand 24 kondensiert, wird sicher über den Abfluss 30 aus dem Gehäuse 23 wie oben beschrieben entladen. Vorzugsweise wird die innere Oberfläche der Hüllenwand 24 kälter gehalten als zumindest 2° C oder 3° C oder sogar kälter als 5° C als die anderen Teile innerhalb des Rotorraums 56 und/oder kälter als das Gas, welches in dem Rotorraum 56 enthalten ist, sodass das Fluid, welches von der Flüssigkeit in den Reaktions-Gefäßen stammt, welche in das Gas, welches in dem Rotorraum enthalten ist, vaporisiert wird nur an der inneren Oberfläche der Hüllenwand 24 wieder kondensiert. Durch Kühlen der Hüllenwand 24 kann sichergestellt werden, dass flüchtige Flüssigkeiten aus der Gasatmosphäre in dem Gehäuse 23 abgezogen werden und komplett aus dem Gehäuse 23 entladen werden.
  • Das Kühlmittel zum Kühlen der Hüllenwand 24 ist vorzugsweise ein Peltier-Element, bevorzugt eine Peltier-Folie, welche die äußere Oberfläche der Hüllenwand 24 abdeckt. Solch ein Peltier-Element überträgt die Hitze der Hüllenwand 24 radial auswärts. Somit wird die innere Oberfläche der Hüllenwand 24 kühl gehalten und die Außenseite des Peltier-Elements ist warm. Deshalb tritt ein Kondensieren des Fluids nur an der inneren Oberfläche der Hüllenwand 24 auf und nicht an irgendwelchen anderen Teilen der Zentrifuge.
  • Die Zentrifuge 1 kann ein Belüftungssystem zum Austauschen entsprechend dem Gas oder der Luft in dem Rotorraum 56 umfassen. Das Belüftungssystem umfasst ein Gebläse, welches mit einer Öffnung gekoppelt ist z. B. in der Rückseitenwand 26. Wenn die Öffnung 32 in der Vorderseitenwand 25 geöffnet ist, kann die Luft in dem Rotorraum 56 durch Aktivieren des Gebläses ausgetauscht werden. Der Austausch des Gases oder der Luft wird gewöhnlich zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zentrifugierungsprozessen ausgeführt.
  • Das Belüftungssystem kann auch mit einer Heiz-/Kühlvorrichtung kombiniert werden, sodass die Luft, welche in den Rotorraum 56 eingeführt wird geheizt oder gekühlt ist. Solch ein Belüftungssystem bildet eine Temperierungsvorrichtung zum Temperieren des Inneren des Rotorraums 56 auf eine vorbestimmte Temperatur.
  • Ein zweites Beispiel einer Zentrifuge (8-10) ist ausgestaltet zum Zentrifugieren von Reaktions-Gefäßeinheiten. Die Reaktions-Gefäßeinheiten sind Mikrotiterplatten 2. Das zweite Beispiel der Zentrifuge 1 ist ähnlich ausgestaltet wie das erste Beispiel, sodass ähnliche Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Diese Teile sind identisch zu denen des ersten Beispiels, wenn keine unterschiedliche Erklärung erfolgt.
  • Diese Zentrifuge 1 umfasst eine Vorderplattform 4, einen Zentrifugenbereich 5 und einen Antriebsbereich 6 (9). Der Zentrifugenbereich 5 umfasst einen Rotor 8, welcher an einer horizontalen Welle 10 montiert ist (9). Der Rotor umfasst einen Gefäßbereich oder eine Plattenablage 11 zum Empfangen einer Mikrotiterplatte 2. Die Plattenablage 11 ist definiert durch eine rechteckige Basiswand 12 und zwei U-Schienen 13. Die Basiswand 12 ist mittels Schenkel 43 mit einem Flansch 44 verbunden, welcher eine zentrale Bohrung 17 definiert, durch welche die Welle 10 sich erstreckt. In dem zweiten Beispiel ist der Abstand zwischen der Basiswand 12 und der Welle 10 viel größer als in dem ersten Beispiel. Mit solch einem Rotor können Reaktions-Gefäßeinheiten zentrifugiert werden, welche eine seitliche Ausdehnung aufweisen, mit nahezu demselben zentrifugalen Effekt in allen Reaktions-Gefäßen. Der Abstand der Plattenablage 11 zu der Rotationsachse 18 ist bevorzugt größer als die seitliche Ausdehnung der Reaktions-Gefäßeinheit, bevorzugt zumindest 1,5 mal oder 2 mal größer als die seitliche Ausdehnung der Reaktions-Gefäßeinheit.
  • Diametral entgegengesetzt zu dem Gefäßbereich oder der Plattenablage 11, ist ein Gegengewicht 45 an den Flanschen 44 mittels weiterer Schenkel 46 fixiert. Eine weitere Plattenablage könnte anstelle eines Gegengewichts 45 bereitgestellt sein, welche ausgestaltet ist zum Empfangen einer Mikrotiterplatte oder eines Mikrotiterplattenträgers zusammen mit einer Mikrotiterplatte, um ein anpassbares Gegengewicht zu der Art von Mikrotiterplatte, welche in der anderen Plattenablage 11 verwendet wird, zu bilden.
  • Die Öffnung 32 in der Vorderseitenwand 25 ist an der Ebene der niedrigsten Position der Plattenablage 11 ausgestaltet, welche die Ladeposition des Rotors 8 ist. Die Vorderplattform 4 ist auf derselben Ebene bereitgestellt als die Basiswand 12 der Plattenablage 11 in der Ladeposition, sodass eine Mikrotiterplatte oder eine Mikrotiterplatte auf einem Mikrotiterplattenträger von der Vorderplattform 4 in die Basiswand 12 oder umgekehrt gleiten kann, wobei die Öffnungen der Reaktions-Gefäße 3 der Mikrotiterplatte 2 zu der Welle 10 gerichtet sind.
  • Die Öffnung 32 in der Vorderseitenwand 25 kann durch eine automatische Tür geschlossen werden (nicht gezeigt).
  • Die Zentrifuge 1 umfasst einen Motor 47 zum Antreiben der Welle 10 und den Lademechanismus 33 wie im ersten Beispiel, wobei der flexible längliche Träger 34 mit seinem freien Ende 36 und dem magnetischen Element 42 leicht über der Ebene der Basisplatte 12 in der Ladeposition des Rotors 8 angeordnet ist zum Laden und Entladen einer Mikrotiterplatte oder einer Mikrotiterplatte auf einem Mikrotiterplattenträger.
  • Diese Zentrifuge ist zum Zentrifugieren einer Mikrotiterplatte 2 ausgestaltet. Da der Abstand zwischen der Mikrotiterplatte und der Welle 10 oder Rotationsachse 18 groß ist, wird ungefähr dieselbe Zentrifugalbeschleunigung auf das Fluid in den unterschiedlichen Reaktions-Gefäßen ausgeübt. Deshalb wird derselbe Zentrifugationseffekt unabhängig davon erzielt, ob das Fluid in einem zentralen Reaktions-Gefäß oder in einem seitlichen Reaktions-Gefäß gelegen ist.
  • Eine Steuereinheit wird bereitgestellt zum Steuern der Geschwindigkeit sowie auch der Beschleunigung des Rotors. Die Geschwindigkeit des Rotors ist im Bereich von 100 RPM zu 3000 RPM. Die Beschleunigung und Entschleunigung des Rotors liegt in dem Bereich von 100-1200 RPM/s. Wenn der Rotor startet, soll er beschleunigt werden, so dass, nach einer Drehung um ungefähr 180°, zumindest eine zentrifugale Beschleunigung von 1 G angewendet werden soll, sodass kein Fluid aus den Reaktions-Gefäßen mit ihren Öffnungen nach unten gerichtet tropft. Mikrotiterplatten, die tiefe Well-Reaktions-Gefäße aufweisen, können so schnell wie möglich beschleunigt werden. Allerdings könnte eine Beschleunigung von Mikrotiterplatten mit niedrigen Wells als Reaktions-Gefäße zu einer Verunreinigung führen durch Spritzen von Fluid von einem Reaktions-Gefäß zu einem Nachbarreaktions-Gefäß aufgrund der Beschleunigung. Die Gefahr von solch einer Spritzverunreinigung hängt von der Füllmenge der Reaktions-Gefäße ab sowie von der Form der Reaktions-Gefäße. Es soll gezeigt werden, dass mit einer Beschleunigung von bis 500 RPM/s bis 1200 RPM/s keine Verunreinigung aufgrund von Spritzen auftaucht.
  • Ein drittes Beispiel einer Zentrifuge 1 (11-12) ist ausgestaltet zum Reinigen und Waschen von Reaktions-Gefäßeinheiten sowie zum Zentrifugieren von Reaktions-Gefäßeinheiten. Die Zentrifuge 1 ist ähnlich ausgestaltet als die des ersten Beispiels. Ähnliche Teile der Zentrifuge sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in dem ersten Beispiel bezeichnet.
  • Die Zentrifuge 1 umfasst eine Vorderplattform 4, einen Zentrifugenbereich 5 und einen Antriebsbereich 6 (12 und 13).
  • Die Vorderplattform 4 ist mit einem Hebelmittel 48 gekoppelt um die Vorderplattform 4 hinauf und hinunter zu bewegen, wobei die Vorderplattform 4 in einer horizontalen Position gehalten wird. Die Öffnung 32 in der Vorderseitenwand 25 ist größer als die in dem ersten Beispiel, so dass sie sowohl die oberste als auch die unterste Position der Plattenablage 11 des Rotors 8 abdeckt. Die Vorderplattform 4 kann durch Hebemittel 48 zwischen der obersten und untersten Position der Basiswand 12 der Plattenablage 11 bewegt werden.
  • In der oberen Position ist die Vorderplattform 4 auf derselben Ebene wie die Basiswand 12, die in der obersten Position der Plattenablage 11 ist, sodass eine Mikrotiterplatte oder eine Mikrotiterplatte auf einem Mikrotiterplattenträger horizontal von der Vorderplatte 4 in die Basiswand 12 oder umgekehrt gleiten kann. In der oberen Position der Vorderplatte 4 wird der Rotor mit einer Mikrotiterplatte geladen oder entladen, welche mit ihren Öffnungen radial auswärts gerichtet ist.
  • In der unteren Position ist die Vorderplattform 4 in derselben Ebene als die Basiswand 12 der Plattenablage 11 in der untersten Position, sodass eine Mikrotiterplatte oder eine Mikrotiterplatte auf einem Mikrotiterplattenträger von der Vorderplatte 4 in die Basiswand 12 oder umgekehrt gleiten kann. In dieser Position ist die Plattenablage geladen oder entladen mit der Mikrotiterplatte, wobei die Öffnungen der Mikrotiterplatte radial nach innen gerichtet sind oder in eine Richtung der Welle 10 gerichtet sind.
  • In der oberen Position kann der Rotor mit einer Mikrotiterplatte zum Reinigen oder Waschen von Reaktions-Gefäßen geladen sein und in der unteren Position kann der Rotor mit einer Mikrotiterplatte zum Zentrifugieren des Inhalts der Reaktions-Gefäße geladen sein. Die Zentrifuge wird deshalb Hybridzentrifuge genannt, weil sie für sowohl Reinigen und Waschen von Mikrotiter-Gefäßen auf der einen Seite und Zentrifugieren des Inhalts der Mikrotiterplatten auf der anderen Seite angepasst ist.
  • Die Zentrifuge 1 umfasst zwei Lademechanismen 33, wobei beide einen flexiblen länglichen Träger 34 und einen Schrittmotor 41 zum Antreiben des entsprechenden flexiblen länglichen Trägers 34 aufweisen. Ferner ist ein Motor 47 bereitgestellt zum Antreiben der Welle 10 zum Drehen des Rotors 8 um die Rotationsachse 18.
  • Ein Dispensbalken 49 (12) wird angrenzend an den oberen Bereich der Öffnung 32 der Vorderseitenwand 25 bereitgestellt. Dieser Dispensbalken 49 umfasst eine Vielzahl von Dispensdüsen 50, welche in einer Linie angeordnet sind. Für jedes Reaktionsgefäß in einer Spalte der Mikrotiterplatte wird eine entsprechende Dispensdüse 50 in dem Dispensbalken 49 bereitgestellt. Der Dispensbalken 49 ist mit einem Speicher von Dispensfluid verbunden, bevorzugt Waschfluid, und einer Pumpe, sodass das Dispensfluid automatisch über die Dispensdüsen 50 in die Reaktionsgefäße dispensiert werden kann. Das Dispensfluid kann den im Speicher geheizt gehalten werden. Das Dispensieren einer geheizten Waschlösung verbessert die Wascheffizienz.
  • Mit dem Lademechanismus 33 kann jede Spalte der Reaktionsgefäße einer Mikrotiterplatte individuell unter dem Dispensbalken 49 zum Dispensieren von Fluid in die Reaktionsgefäße der entsprechenden Spalte angeordnet sein. Mit diesem Dispensbalken, welcher in die Zentrifuge integriert ist, ist es möglich sehr schnell mehrere Waschschritte zu wiederholen, welche einen Reinigungs- oder einen Waschschritt durch Zentrifugation der Mikrotiterplatte und einen Dispensschritt zwischen den individuellen Zentrifugationsschritten umfassen.
  • Die oben beschriebenen Beispiele zeigen Zentrifugen, welche zum Reinigen, Waschen und/oder Zentrifugieren von Mikrotiterplatten ausgestaltet sind. 14 und 15 zeigen ein weiteres Beispiel einer Zentrifuge zum Zentrifugieren von Gel-Karten. Gel-Karten sind Reaktionsgefäßeinheiten, welche eine Vielzahl von Reaktionsgefäßen aufweisen, welche in einer Line nebeneinander angeordnet sind. Solche Gel-Karten haben tiefe Wells.
  • Die Zentrifuge 1 entsprechend 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, aufweist. Jeder Rotor 52 ist individual angetrieben durch einen Motor (nicht gezeigt), wobei die Rotoren 52 unabhängig rotiert werden können.
  • Jede Zentrifugeneinheit umfasst eine Kamera 54 zum Detektieren der Gel-Karten 55, welche in einem entsprechenden Rotor 52 eingestellt wird. Die Kamera 55 umfasst eine Lichtquelle.
  • Zum Aufnehmen eines Bildes, wird die Rotation des Rotors gestoppt und der Inhalt in den Reaktionsgefäßen und der Gel-Karte wird optisch detektiert und analysiert. Die Zentrifugation kann nach einer optischen Detektion und einer optischen Analyse fortfahren und diese Schritte können wieder und wieder wiederholt werden. Somit ist es möglich, den Zentrifugationseffekt des Inhalts in den Reaktionsgefäßen zu überwachen, ohne die Gel-Karten aus den Zentrifugeneinheiten zu entladen.
  • In der bevorzugten Ausführungsform ist die Lichtquelle der Kamera 54 eine stroboskopische Lichtquelle. Die Erzeugung von Blitzlichtern mit solch einer stroboskopischen Lichtquelle ist mit der Rotation des Rotors und der Gel-Karte jeweils synchronisiert, sodass das Blitzlicht exakt an dem Zeitpunkt erzeugt wird, wenn die Gel-Karte in dem Sichtfeld der Kamera 54 ist. In der Ausführungsform, wie in 14 und 15 gezeigt, ist das Sichtfeld der Kamera zum Detektieren der Gel-Karte in der untersten Position angeordnet. Die Verwendung solch einer stroboskopischen Lichtquelle erlaubt es, die Kamera und die Lichtquelle zum Detektieren der Gel-Karte in jeder anderen Rotationsposition anzuordnen, da ein Bild der Gel-Karte aufgenommen werden kann, ohne die Rotation zu stoppen.
  • Die Gel-Karten 55, welche aus einem transparenten Kunststoffmaterial bestehen, sind im Stand der Technik gut bekannt. Bevorzugt werden Gel-Karten verwendet, wobei eine Seite des Reaktionsgefäßes gefärbt ist und die andere Seite des Reaktionsgefäßes aus einem transparenten Material hergestellt ist. Die Farbe auf der gefärbten Seite ist vorzugsweise eine leichte Farbe, so wie beispielsweise weiß oder leicht grau. Diese gefärbte Seite kann durch ein gefärbtes Kunststoffmaterial oder eine gefärbte Beschichtung ausgestaltet sein, welche auf eine Seite der Gel-Karte angewendet wird. Solch eine Gel-Karte wird optisch an der transparenten Seite gescannt, wobei die gefärbte Seite einen gefärbten Hintergrund bereitstellt. Dieser gefärbte Hintergrund erhöht den Kontrast, sodass eine verlässliche optische Detektion möglich ist, sogar wenn die optische Leistung der Lichtquelle eher schwach ist. Solche Gel-Karten werden vorzugsweise für Bluttests verwendet, besonders für Blutgruppenbestimmungen. Rote Agglutinationen von Blut können mit einem hohen Kontrast vor einem leichten Hintergrund detektiert werden, bevorzugt weiß oder grau. Solche Gel-Karten, welche eine gefärbte Seite aufweisen, bilden ein getrenntes erfinderisches Konzept.
  • Das vierte Beispiel zeigt eine Kamera in der Zentrifuge zum Rotieren von Gel-Karten. Solch eine Kamera kann auch in einer Zentrifuge zum Zentrifugieren von Mikrotiterplatten bereitgestellt sein. In solch einer Zentrifuge sind die Kamera und die entsprechende Lichtquelle in dem Gehäuse, welches den Rotor umgibt, gelegen und mit ihrem Sichtfeld so angeordnet, dass das Bild des Bodens aller Reaktionsgefäße aufgenommen wird, wenn die Öffnungen der Reaktionsgefäße zu der Welle des Rotors gerichtet sind.
  • In all den oben beschriebenen Beispielen ist es üblich, dass die Reaktionsgefäßeinheiten, die Reaktionsgefäße aufweisen mit ungeschlossenen Öffnungen, zu der Zentrifuge in ihrer gewöhnlichen Positionen mit den Öffnungen nach oben gerichtet, überreicht werden, sodass die Flüssigkeitsprobe sicher in den Reaktionsgefäßen gehalten wird. Dies macht es leichter, die Zentrifuge in automatische Roboter zu integrieren, welche gewöhnlich Handhabungsmittel zum Handhaben von Reaktionsgefäßeinheiten in ihren gewöhnlichen Positionen umfassen. In dem vierten Beispiel können die Gel-Karten von oben in die Gefäßbereiche des entsprechenden Rotors geladen werden. In dem ersten, zweiten und dritten Beispiel können die Mikrotiterplatten an die Vorderplattform überreicht werden. Die horizontale Rotationsachse macht es leicht, die Reaktionsgefäßeinheiten in ihrer gewöhnlichen Position zu überreichen. Ferner werden in der Zentrifuge entsprechend der oben beschriebenen Beispiele die Reaktionsgefäßeinheiten immer in einer exakt definierten Position gehalten. Es gibt keinen nichtgesteuerten Freiheitsgrad, wie es der Fall in Zentrifugen ist, welche einen Schwingrotor aufweisen. Diese definierte Position erlaubt es, weitere Funktionen in den Zentrifugenbereich zu integrieren, wie beispielsweise eine Kamera (wie oben beschrieben) oder ein Pipettenmittel. Falls ein Bild der Reaktionsgefäße automatisch aufgenommen werden soll, ist es notwendig, dass die Position der Reaktionsgefäße exakt bekannt ist, selbst wenn die Reaktionsgefäße rotieren. Die Zentrifuge entsprechend der vorliegenden Erfindung kann weiter modifiziert sein, wenn die Dispensmittel zum Dispensieren einer Flüssigkeit in die Reaktionsgefäße bereitgestellt sind, wenn die Reaktionsgefäßeinheiten in dem Rotor der Zentrifuge gelegen sind. Zum Beispiel kann die zweite Ausführungsform modifiziert werden, indem der obere Teil der Hüllenwand 24 als ein automatischer Deckel ausgestaltet ist, wobei ein Dispensbalken, welcher mehrere Dispensdüsen umfasst, über dem automatischen Deckel gelegen ist. Dies erlaubt ein Dispensieren von Waschfluid in die Reaktionsgefäße ohne die Reaktionsgefäße von dem Rotor zu entfernen. Die Zentrifugen 1 zum Zentrifugieren von Mikrotiterplatten können mit einem zurückziehbaren Dispensbalken bereitgestellt sein, welcher automatisch in den Bereich zwischen der Plattenablage 11 und der Welle bewegt werden kann, wenn die Plattenablage in ihrer untersten Position ist. Dann ist es möglich, automatisch Reaktionslösungen in die Reaktionsgefäße, welche in dem Rotor 8 gelegen sind, zu dispensieren, welche weiter durch Zentrifugieren des Kontakts der Reaktionsgefäße verarbeitet werden können.
  • Nachfolgend werden einige Beispiele einer Verwendung einer Zentrifuge entsprechend der vorliegenden Erfindung erklärt:
    • Es besteht ein starkes Bedürfnis, den Durchsatz in Blutbanken zur Blutgruppenbestimmung zu verbessern. Gewöhnlicher Weise wird die automatische Blutgruppenbestimmung mittels von Gel-Karten ausgeführt. Solche Geldkarten können leicht optisch gescannt und analysiert werden. Allerdings ist die Anzahl von Reaktionsgefäßen in solchen Gel-Karten begrenzt, da die Reaktionsgefäße in Linie angeordnet sind und nicht in zweidimensionalen Anordnungen, wie es der Fall bei Mikrotiterplatten ist, angeordnet sind.
  • Eine Zentrifuge 1 entsprechend dem zweiten oder dritten Beispiel kann verwendet werden zur Blutgruppenbestimmung mittels Mikrotiterplatten. Die Blutgruppenbestimmung kann durch die folgende Abfolge von Schritten ausgeführt werden:
    1. 1. Eine bestimmte Menge eines Gels wird automatisch in die Reaktionsgefäße einer Mikrotiterplatte durch Dispensmittel gefüllt.
    2. 2. Die Mikrotiterplatte wird auf der Vorderplattform 4 der Zentrifuge 1 platziert. Die Mikrotiterplatte wird in die Plattenablage 11 des Rotors 8 mittels des Lademechanismus 33 geladen. Die Öffnung 32 an der Vorderseitenwand 25 wird geschlossen.
    • 3. Die Mikrotiterplatte wird in dem Rotor, mit ihren Öffnungen jeweils zu der Welle oder der Rotationsachse gerichtet, angeordnet. Durch Rotieren des Rotors 8 wird der Inhalt der Reaktionsgefäße der Mikrotiterplatte zentrifugiert, sodass das Gel frei von Luftblasen wird und sich auf dem Boden der Reaktionsgefäße ablegt, welches sehr gleichmäßig zu der identischen Füllhöhe in jedem Reaktionsgefäß führt.
    • 4. Die Mikrotiterplatte wird entladen aus dem Rotor mittels des Lademechanismus 33 und auf die Vorderplattform 4 geschoben.
    • 5. Probematerial, z.B. eine bekannte Gruppe von roten Blutzellen (RBC) und eine unbekannte Gruppe von roten Blutzellen und entsprechende Reagenzien werden in die Reaktionsgefäße 3, welche das Füllgel tragen, dispensiert.
    • 6. Die Mikrotiterplatte wird automatisch in den Rotor mittels des Lademechanismus 33 geladen, wobei die Öffnung 32 automatisch geöffnet und geschlossen wird.
    • 7. Der innere Raum des Zentrifugenbereichs wird für eine bestimmte Dauer und auf eine bestimmte Temperatur temperiert, so dass der Inhalt der Reaktionsgefäße der Mikrotiterplatte inkubiert wird. Während des Inkubationsschritts, werden zwei unterschiedliche Gruppen von Blutproben agglutinieren und, falls die zwei Blutproben von der gleichen Gruppe sind, reagieren sie nicht.
    • 8. Die Mikrotiterplatte wird zentrifugiert. Falls die Blutproben agglutiniert sind, verbleiben sie an der Oberfläche oder in dem oberen oder radial inneren Bereich des Gels. Falls die Blutproben nicht reagieren, taucht das Blut in das Gel ein und erreicht den unteren oder radial äußeren Bereich des Gels.
    • 9. Die Mikrotiterplatte wird von dem Rotor zu der Vorderplattform mittels des Lademechanismus 33 entladen, wobei die Öffnung 32 automatisch geöffnet wird.
    • 10. Die Mikrotiterplatte wird auf einen optischen Scanner gelegt. Der optische Scanner scannt die Mikrotiterplatte mit dem Sichtfeld von unten und/oder von oben. Nicht reagierende Blutproben werden detektiert als rote Punkte auf dem Boden der Reaktionsgefäße. Das Obere des Gels erscheint klar zu sein. Agglutinierte Blutproben werden ein unterschiedliches Muster zeigen, da agglutinierte RBCs als dispergiertes Muster oben auf dem Gel verbleiben. Es wurde gezeigt, dass mit optischer Detektion mit einem Sichtfeld von oben die Blutgruppen A, B und 0 verlässlich detektiert und unterschieden werden können. Die Verwendung von Mikrotiterplatten zur Blutgruppenbestimmung verbessert den Durchsatz erheblich und reduziert die Kosten in der Gel-basierten Blutgruppenbestimmung durch Miniaturisierung und stärkere Parallelisierung.
  • Dieses Verfahren wird mit der Zentrifuge gemäß dem zweiten oder dritten Beispiel ausgeführt. Solch eine Zentrifuge wird vorzugsweise mit einer Kamera bereitgestellt, sodass es nicht notwendig ist, die Mikrotiterplatte auf einen getrennten Scanner zu bewegen.
  • Zelluläre Assays benötigen auch Waschschritte in einer sehr ähnlichen Weise wie Partikelassays. Zellen können an der Oberfläche der Mikroplatten durch Zentrifugation fixiert werden. Deshalb ist ein Hybridsystem der Zentrifuge entsprechend dem dritten Beispiel, welches Zentrifugation und Waschen in aufeinander folgenden Schritten eines zellulären Assays kombiniert, vorteilhaft. Die Zellenplatte kann auf die Vorderplattform gelegt werden, welche zwischen einer oberen und einer unteren Position bewegt werden kann. In der unteren Ladeposition ist die Platte in die Zentrifuge geladen, so dass die Platte in einer Position ist, in der die Öffnungen der Platte zu der Achse der Zentrifuge gerichtet sind, und Zellen herunterzentrifugieren an den Boden der Platte, wo sie festmachen können. Danach (z.B. nach der Behandlung mit einem Medikament) werden die Zellen in demselben Instrument gewaschen durch Bewegen der Platte zu der oberen Ladeposition der Zentrifuge mit den Öffnungen in die entgegensetzte Richtung der Rotationsachse gerichtet. Das Hybridsystem kombiniert unterschiedliche Schritte eines Arbeitsablaufs in einem Instrument und ist extrem nützlich für eine Automatisierung, die Platz in Robotersystemen spart.
  • Magnetische Partikel können gleichmäßig in einem Reaktionsgefäß verteilt werden. Die magnetischen Kräfte sind viel stärker an den Partikeln in dem unteren Bereich als in dem oberen Bereich des Reaktionsgefäßes. Deshalb kann es angemessen sein, zuerst die Reaktionsgefäße zu zentrifugieren, welche die Partikel enthalten (Zentrifugationsschritt mit den Öffnungen der Reaktionsgefäße nach innen gerichtet) und danach die Partikel in der Zentrifuge zu waschen (Waschschritt mit den Öffnungen der Reaktionsgefäße radial nach außen gerichtet). Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn eine tiefe Well-Mikrotiterplatte verwendet wird, wobei die Reaktionsgefäße eine Höhe von 10 mm oder mehr aufweisen. Mit diesem Verfahren ist es möglich, kleine und leichte Magnete in Kombination mit tiefen Wells zu verwenden zum Waschen von magnetischen Partikeln.
  • Diese Prozedur, welches ein großes Sammelvolumen aufweist, ist wichtig, da die empfindliche Detektion von Virus-Nukleinsäuren in Blutbankuntersuchungen mit hohen Volumen starten.
  • Einige Experimente, die Magnetpartikel 59 verwenden, umfassen auch Magnete, wie beispielsweise Magnetstäbe 57, um die Partikel einzusammeln oder zu halten (17). Ein Beispiel für einen solchen experimentellen Aufbau kann ferner eine Art eines schützenden Hohlraums 58 für den Magnetstab umfassen, um irgendeinen Kontakt des Stabes mit der Probeflüssigkeit/Reagenz/Puffer, usw. 60 zu verhindern. Dadurch kann die Ausbuchtung des schützenden Hohlraums innerhalb der Probeflüssigkeit/Reagenz/ Puffer usw. platziert werden, während der Magnetstab innerhalb des Hohlraums gelegen ist, welcher keinen Kontakt mit der Flüssigkeit hat. Aufgrund der magnetischen Kräfte, welche durch den Hohlraum wirken, werden die Magnetpartikel an den Ausbuchtungen des Hohlraums an der entgegengesetzten Seite des Stabs gehalten.
  • Die Ausbuchtungen der schützenden Hohlräume müssen auf eine Art geformt sein, um in die Probeflüssigkeit einzudringen oder zumindest nahe genug zu sein an den Partikeln, um sie durch die magnetischen Kräfte durch die Hohlraumwand einzusammeln. Ein möglicher schützender Hohlraum könnte z.B. eine negative Kopie des Partikel enthaltenden Reaktionsgefäßes 3 oder der Mikroplatte sein. Der schützende Hohlraum ist komplementär zu der Form des magnetischen Stabs, sodass der Stab eng durch den schützenden Hohlraum abgedeckt werden kann. Falls der schützende Hohlraum in die Platte/das Reaktionsgefäß gelegt wird, welche/s die Partikel enthält und z.B. ein magnetischer Stab in das Gefäß des schützenden Hohlraums gelegt wird, werden die magnetischen Partikel an dem äußeren unteren Teil des schützenden Hohlraums eingesammelt.
  • Diese Einheit umfasst den schützenden Hohlraum und zumindest einen magnetischen Stab, welcher bewegt werden kann, wobei die magnetischen Partikel an der äußeren Fläche des schützenden Hohlraums anhaften.
  • Dieses Verfahren wird verwendet zum Übertragen der Partikel zusammen mit dem Bindungs-Material in eine unterschiedliche Platte für den nächsten experimentellen Schritt, welcher die entsprechende Lösung enthält. Allerdings wird zusammen mit der Übertragung der Partikel eine Restmenge der Flüssigkeit auch von einer Platte zu der anderen übertragen. In Fällen von Experimenten mit mehreren Übertragungsschritten kann die Menge der ungewollten übertragenden Flüssigkeit sich zu einem hohen Prozentsatz aufsummieren. Um dieses Problem zu lösen, kann die Zentrifuge gemäß der Erfindung verwendet werden. Dafür wird der schützende Hohlraum zusammen mit dem magnetischen Stab, welcher die magnetischen Partikel auf der Unterseite des Reaktionsgefäßes hält, in eine neue leere Platte übertragen und in der Zentrifuge gemäß der Erfindung platziert (Zentrifugenschritt mit der Öffnung der Reaktionsgefäße radial nach innen gerichtet).
  • Durch Anwendung der angemessenen Zentrifugationsgeschwindigkeit, wird die Restflüssigkeit 61 von den Partikeln entfernt, während die Partikel an die Unterseite des schützenden Hohlraums aufgrund der magnetischen Kräfte gebunden bleiben. Die entsprechende Geschwindigkeit muss abhängig von den verwendeten Magneten angepasst werden. Nach diesem Schritt kann die Waschplatte ausrangiert werden und der schützende Hohlraum mit den nun trockenen Partikeln kann in die Platte übertragen werden, welche für den nächsten experimentellen Schritt benötigt wird.
  • Ein anderer experimenteller Aufbau, für welcher die Zentrifuge gemäß der Erfindung verwendet werden kann, ist, wenn ein Stabsystem verwendet wird zum Aufnehmen der Zielmoleküle (18a-d).
  • Somit ist ein weiterer Aspekt der Erfindung Stäbe, welche zum Tragen von Reagenzien verwendet werden. Diese Stäbe können im manuellen Betrieb verwendet werden oder mit einem Roboter, welcher einen Greifer aufweist zum Greifen solcher Stäbe.
  • Ein Stabsystem umfasst Stäbe 62, welche magnetisch oder nichtmagnetisch sein können (18a). Die Gestaltung der Stäbe muss in einer Art sein, um einige technische Anforderungen zu erfüllen. Der Durchmesser des Teils des Stabes, welcher in das Reaktionsgefäß 63 platziert wird, muss an den Durchmesser des Reaktionsgefäßes 64 angepasst sein (18b). Die Stäbe können verwendet werden entweder für einzelne Reaktionsgefäße oder für Mikrotiterplatten 65 mit 96, 384 oder mehr Gefäßen. Deshalb muss der Durchmesser des Stabteils kleiner sein als ein Durchmesser der Gefäße, aber soll nicht zu klein sein, um Schwanken des Stabes in dem Gefäß zu verhindern.
  • Ferner soll der Stab keinen Kontakt mit den Wänden des Reaktionsgefäßes haben, da dies zu dem Entfernen von gebundenen Antikörper 66 oder Antigenen 67 an dem Stab führen könnte. Deshalb umfasst der Stab eine Ausbuchtung 68, wobei die Ausbuchtung 68 über dem Stabteil, der in dem Gefäß 63 ist, gelegen ist. Dies verhindert den Stab vom weiteren Eindringen in das Gefäß und vom Berühren des unteren Teils (Wände oder Boden) des Gefäßes. Die Ausbuchtung 68 kann beispielsweise als ein Ring geformt sein oder kann eine oder mehrere kleine Ausbuchtung(en) sein.
  • Der Teil des Stabs, welcher in dem Gefäß 360 platziert ist, kann in irgendeiner Art geformt sein, welche in das Gefäß hineinpasst. Dies kann z.B. zylindrisch oder konisch sein. Ferner um die Fläche dieses Teils des Stabes zu erhöhen, kann sie z.B. kreuzförmig oder sternenförmig sein (18d). Andere Formen wie vertikale Kämme oder Kanten 69 sind auch geeignet, um die Oberfläche des Stabes zu erhöhen.
  • Der Unterbereich des Stabs, welcher in dem Gefäß platziert ist, erlaubt die Immobilisierung von Reagenzien an der Oberfläche des Stabes. Dies kann mittels Oberflächeninteraktionen erreicht werden, wie z.B. Beschichtung oder Kopplung. Alternativ kann der Stab ein magnetisches Element umfassen, so dass Reagenzien über magnetische Partikel auf der Oberfläche der Stäbe immobilisiert werden können. Dieser untere Bereich wird Reaktionsbereich genannt. Dabei ist der Stab aus einem Material hergestellt, welches die Kopplung oder Beschichtung des Stabs mit Reagenzien wie beispielsweise Antikörpern oder Antigenen erlaubt.
  • Die Stäbe für diese Art von Experimenten können z.B. ein magnetisches Element umfassen. Diese magnetischen Stäbe werden dann verwendet zum Aufnehmen von Partikeln, die mit beispielsweise Antikörpern beschichtet sind. Auch die direkte Beschichtung von nichtmagnetischen Stäben mit zum beispielsweise Antikörpern ist möglich.
  • Um den Stab mit einem Antikörper 66 oder einem Antigen 67 zu beschichten, kann seine Oberfläche entsprechend modifiziert sein, welches einem Fachmann gut bekannt ist.
  • Der obere Teil des Stabs 70, welcher über dem Gefäß nach dem Platzieren des Stabes innerhalb des Gefäßes gelegen ist, ist in einer Art gestaltet, welche es ermöglicht, den Stab mit einer (Standard) Pipettenspitze 71 zu übertragen (18c), welche selbst mit einem Pipetten (arm)-Koppelbereich gekoppelt sein kann. Eine bevorzugte Gestaltung umfasst ein Sackloch 72 an der Spitze des Stabes in einer Größe, bei welcher eine (Standard) Pipettenspitze 71 für einige Millimeter hineingelegt werden kann z.B. 1 bis 12 mm. Abhängig von den verwendeten Spitzen (z.B. von 1000 µl bis 1 µl) dringt die Spitze in das Sackloch 72 unterschiedlich tief ein. Beim Platzieren der Spitze 71 innerhalb des Loches durch Druck, sollte der Schaft der Spitze fester an der Pipette selbst haften als die Spitze in dem Loch des Stabes haften sollte. Ansonsten würde die Spitze in dem Stab stecken bleiben.
  • Um den Stab zu übertragen wird bevorzugt, dass das Loch in einer Form eines konischen Sackloches hergestellt ist. Dabei wird durch Platzieren der Spitze in dem Loch eine luftdichte Dichtung dadurch erzeugt werden. Sobald die Pipette in dem Loch platziert ist, kann sie ein Vakuum innerhalb des Loches erzeugen durch Hinaussaugen der Luft mittels gewöhnlicher Verwendung der Pipette. Das Vakuum wird den Stab an der Pipettenspitze halten und kann deshalb übertragen werden z.B. zu dem nächsten Reaktionsgefäß. Um den Stab loszulassen wird die Luft durch den gewöhnlichen Pipettenmechanismus hinausgeblasen, wie Ausblasen irgendeiner Flüssigkeit. Durch Reduzieren des Vakuums wird der Stab dann von der Pipettenspitze losgelassen und kann z.B. in das Reaktionsgefäß hineingleiten bis zu dem Punkt, wo die Ausbuchtung 62 ihn zurückhalten wird.
  • Alternativ kann der Stab auch durch Mittel einer gewöhnlichen Greifvorrichtung gegriffen werden.
  • Allerdings greifen gewöhnliche Greifvorrichtungen Vorrichtungen üblicher Weise längsseitig. Dies kommt zusammen mit dem Platzbedarf für die Greifvorrichtung für jede einzelne Vorrichtung, die gegriffen werden soll. Zum Platzieren der Stäbe in jedem einzelnen Gefäß einer Mikroplatte ist ein gleichzeitiges Greifen von Stäben für jedes Gefäß kaum realisierbar. Entsprechend dem gegenwärtigen Mechanismus durch Verwendung der Pipetten zusammen mit den Spitzen als Greifvorrichtungen können so viele Stäbe in Reaktions-Wells platziert werden wie Pipettenspitzen durch die Pipettenvorrichtung gehalten werden. Auch einzeln ausgewählte Gefäße auf einer Platte können mit dem Stabsystem verwendet werden, während andere unverwendet bleiben.
  • Die Gefäße können mit unterschiedlichen Probeflüssigkeiten gefüllt werden, um ein schnelles Testen von verschiedenen Proben auf einer Platte unter Verwendung von Stäben, die mit demselben oder unterschiedlichen Antikörpern oder Antigenen beschichtet sind, durchzuführen.
  • Nach der Beschichtung der Stäbe oder Einsammeln der beschichteten Partikel, werden die Stäbe dann in dem Reaktionsgefäß platziert, welches die entsprechende Probeflüssigkeit aufweist.
  • Beim Übertragen des Stabs von einem Reaktionsgefäß zu dem nächsten (abhängig von dem Experiment können mehrere Übertragungen erforderlich sein) ist die Übertragung von Restprobeflüssigkeit ungewünscht. Deshalb kann der Stab in einem leeren Reaktionsgefäß platziert werden, welches in die Zentrifuge gemäß der vorliegenden Erfindung gelegt werden kann. Durch einen Zentrifgugationsschritt mit der Öffnung des Reaktionsgefäßes radial nach innen gerichtet, kann die ungewünschte Restflüssigkeit leicht von dem Stab entfernt werden, bevor er in das nächste Reaktionsgefäß übertragen wird.
  • Dadurch kann die Menge von ungewünscht übertragener Restflüssigkeit enorm reduziert werden, welches in verbesserten Reaktionsbedingungen resultiert.
  • Gewöhnliche Greifvorrichtungen greifen Vorrichtungen üblicherweise längsseitig. Dies kommt zusammen mit dem Platzbedarf für die Greifvorrichtung für jede einzelne Vorrichtung, die gegriffen werden soll. Zum Platzieren der Stäbe in jedem einzelnen Gefäß einer Mikroplatte ist ein gleichzeitiges Greifen von Stäben für jedes Gefäß kaum realisierbar. Entsprechend dem gegenwärtigen Mechanismus durch Verwendung der Pipetten zusammen mit den Spitzen als Greifvorrichtungen können so viele Stäbe in Reaktions-Wells platziert werden wie Pipettenspitzen durch die Pipettenvorrichtung gehalten werden. Auch einzeln ausgewählte Gefäße auf einer Platte können mit dem Stabsystem verwendet werden, während andere unverwendet bleiben.
  • Üblich verwendete Pipettenroboter können ein Maximum von 96 StandardPipettenspitzen tragen. Diese Anzahl ist durch die Reaktions-Well-Größe und den Durchmesser der Pipettenspitzen an ihrem oberen Ende, wo sie an die Pipettenvorrichtung gekoppelt sind, beschränkt. Es gibt Pipettenarme, die mehr als 96 Spitzen tragen, z.B. 384, allerdings verwenden diese spezielle Spitzen, welche teuer sind. Um die Stäbe, die hierin offenbart sind, in einer höheren Anzahl als 96 zu handhaben, müssen entweder teure spezielle Spitzen verwendet werden oder da die Gestaltung von diesen Stäben die Handhabung mit normal teuren Standardpipettenspitzen und Standardpipettenköpfen mit 96 Kanälen, auch wenn die Stäbe nur viermal bewegt werden müssen, um eine komplette 384 Gefäßplatte mit 384 Stäben zu füllen. Diese Schritte brauchen jedoch nicht viel Zeit und verlangsamen somit den Experimentprozess nicht in einer bedeutenden Weise. Die Stäbe können in einer schrittartigen Art bewegt werden, um einen Stab in jedes zweite Gefäß einer 384 Platte beispielsweise zu platzieren. Sogar die Handhabung von mehr als 384 Stäben für Platten mit mehr Gefäßen kann realisiert werden und erfordert nur die Anpassung der Stabgröße in Übereinstimmung mit der Gefäßgröße.
  • Die Stäbe, die hierin offenbart sind, können kontrolliert gegriffen werden und losgelassen werden von den Reagenzträgereinheiten mit einem gewöhnlichen Flüssigkeitshandhaber. Irgendein Lipidhandhaber kann verwendet werden. Es gibt keinen Bedarf, um den Flüssigkeitshandhaber mechanisch anzupassen, um diesem zu ermöglichen auch Reagenzträgereinheiten zu handhaben.
  • Vorrichtungen, welche ausgestaltet sind zum Pipettieren irgendeiner Art von Flüssigkeiten, sind dem Fachmann gut bekannt. Diese Arten von Vorrichtungen werden auch Flüssigkeitshandhaber genannt. Die üblichsten Flüssigkeitshandhaber sind Pipetten oder Roboterarme zum Pipettieren von Fluiden.
  • Somit erlauben die Stäbe und ihre praktische Art zum Handhaben von Pipettenspitzen eine schnelle Handhabung von hohen Anzahlen an Stäben, welche leicht ohne zusätzliche Kosten für spezielle Spitzen oder Pipettenvorrichtungen automatisiert werden kann.
  • Amplifikationsreaktionen von Nukleinsäuren erfordern typischer Weise hohe Temperaturen (wie PCR). Sie werden in hohem Durchsatz in Mikrotiterplatten ausgeführt. Um eine Evaporation von einzelnen Reaktionsvolumenplatten zu verhindern, werden Versiegler verwendet, um eine Folie oben auf der Mikrotiterplatte zu fixieren. Es ist kostspielig und schwierig, Plattenversiegler in automatische Laborrobotiksysteme zu integrieren. Anstelle von Folien wurden Mineralöle verwendet, um die Reaktion zu Beginn von PCR abzudecken. Ein Roboter kann das Mineralöl leicht handhaben, aber kleine Quantitäten von wasserhaltigen Lösungen und eine Quantität von Mineralöl könnten schwierig sein, um dispensiert zu werden, um zwei getrennte Phasen (oben Öl) in Mikrotiterplatten mit hoher Leistung zu dispensieren. Ein Zentrifugationsschritt wird benötigt, um die Phasen zu trennen und um 100% sicher zu gehen für alle Reaktionen, dass die Abdeckung erfolgreich ist und kein wasserhaltiges Volumen evaporieren wird. Die Zentrifuge kann leicht in Roboterarbeitsabläufe, wie oben beschrieben, integriert werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1.
    Zentrifuge
    2.
    Mikrotiterplatte
    3.
    Reaktionsgefäß
    4.
    Vorderplattform
    5.
    Zentrifugenbereich
    6.
    Antriebsbereich
    7.
    Rand
    8.
    Rotor
    9.
    Gehäuse
    10.
    Welle
    11.
    Plattenablage
    12.
    Basiswand
    13.
    U-Schiene
    14.
    Basisschaft
    15.
    Seitenschaft
    16.
    Seitenschaft
    17.
    Zentrale Bohrung
    18.
    Rotationsachse
    19.
    Stopper
    20.
    Mikrotiterplattenträger
    21.
    Rand
    22.
    Koppelelement
    23.
    Gehäuse
    24.
    Hüllenwand
    25.
    Vorderseitenwand
    26.
    Rückseitenwand
    27.
    Untere Halbschale
    28.
    Obere Halbschale
    29.
    Flansch
    30.
    Abfluss
    31.
    Träger
    32.
    Öffnung
    33.
    Lademechanismus
    34.
    Flexibler länglicher Träger
    35.
    Innere Wand
    36.
    Freies Ende
    37.
    Oberer Streifen
    38.
    Unterer Streifen
    39.
    Rad
    40.
    Rad
    41.
    Schrittmotor
    42.
    Magnetisches Element
    43.
    Schenkel
    44.
    Flansch
    45.
    Gegengewicht
    46.
    Schenkel
    47.
    Motor
    48.
    Hebemittel
    49.
    Dispensbalken
    50.
    Dispensdüse
    51.
    Zentrifugengehäuse
    52.
    Rotor
    53.
    Deckel
    54.
    Kamera
    55.
    Gel-Karte
    56.
    Rotorraum
    57.
    Magnetstab
    58.
    Schützender Hohlraum
    59.
    Magnetische Partikel
    60.
    Probeflüssigkeit/Reagenz/Puffer usw.
    61.
    Restflüssigkeit, die aus dem Hohlraum/den Partikeln entfernt wird
    62.
    Stab
    63.
    Unterer Teil des Stabs
    64.
    Reaktionsgefäß
    65.
    Mikrotiterplatte
    66.
    Antikörper
    67.
    Antigen
    68.
    Ausbuchtung
    69.
    Kämme/Kanten
    70.
    Oberer Teil des Stabs
    71.
    Schematische Darstellung einer Pipettenspitze
    72.
    Sackloch
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Claims (19)

  1. Zentrifuge zum Reinigen einer Reaktionsgefäßeinheit mit mindestens einer Öffnung, die aufweist: einen Zentrifugenbereich (5), der ein Gehäuse und einen Rotor (8), der in dem Gehäuse angeordnet ist, beinhaltet, wobei der Rotor zum Halten mindestens einer Reaktionsgefäßeinheit (2) konfiguriert ist, deren Öffnung(en) nach außen gerichtet ist/sind; einen Motor zum Rotieren des Rotors (8) um eine horizontale Rotationsachse (18); einen Lademechanismus (33) zum Laden und Entladen der Zentrifuge (1) mit einer Reaktionsgefäßeinheit (2), wobei der Lademechanismus einen Träger (34) zum Ausfahren und Einziehen einer Reaktionsgefäßeinheit (2) und ein Antriebsmittel (40, 41) zum Ausfahren des Trägers (34) in einen ausgefahrenen Zustand und Einziehen des Trägers (34) in einen eingezogenen Zustand umfasst, wobei der Träger (34) sich in dem ausgefahrenen Zustand in den Zentrifugenbereich (5) erstreckt und in dem eingezogenen Zustand aus dem Zentrifugenbereich (5) entfernt ist, sodass der Rotor (8) frei rotieren kann.
  2. Zentrifuge nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse (23) an einem vorderen Ende eine Öffnung (32) zum Laden und Entladen der Zentrifuge (1) mit einer Reaktionsgefäßeinheit (2) umfasst; und wobei das Antriebsmittel (40, 41) des Lademechanismus (33) und die Öffnung (32) jeweils an sich gegenüberliegenden Seiten des Rotors (8) angeordnet sind, wobei sich der Träger (34) in seinem ausgefahrenen Zustand durch den Rotor (8) und die Öffnung (32) erstreckt.
  3. Zentrifuge nach Anspruch 1, wobei ein erstes magnetisches Element an einem freien Ende des Trägers (34) bereitgestellt ist.
  4. Zentrifuge nach Anspruch 3, wobei das erste magnetische Element konfiguriert ist, um mit der Reaktionsgefäßeinheit (2) mittels eines Koppelungselements der Reaktionsgefäßeinheit oder eines Kopplungselements eines Reaktionsgefäßeinheitsträger (20) zu koppeln.
  5. Zentrifuge nach Anspruch 4, wobei ein Stopper (19) an der Rückseite des Rotors (8) bereitgestellt ist.
  6. Zentrifuge nach Anspruch 5, wobei das erste magnetische Element konfiguriert ist, um von der Reaktionsgefäßeinheit (2) gelöst zu werden, wenn die Reaktionsgefäßeinheit (2) an den Stopper (19) anstößt.
  7. Zentrifuge nach Anspruch 5, wobei das erste magnetische Element konfiguriert ist, um von dem Reaktionsgefäßeinheitsträger (20) gelöst zu werden wenn der Reaktionsgefäßeinheitsträger (20), der die Reaktionsgefäßeinheit (2) trägt, an den Stopper (19) anstößt.
  8. Zentrifuge nach Anspruch 5, wobei der Rotor (8) ein zweites magnetisches Element umfasst, das konfiguriert ist, um mit der Reaktionsgefäßeinheit zu koppeln.
  9. Zentrifuge nach Anspruch 8, wobei der Stopper (19) das zweite magnetische Element umfasst.
  10. Zentrifuge nach Anspruch 9, wobei der Stopper (19) konfiguriert ist, um mit der Reaktionsgefäßeinheit (2) zu koppeln, wenn das erste magnetische Element von der Reaktionsgefäßeinheit (2) gelöst wird.
  11. Zentrifuge nach Anspruch 10, wobei der Stopper (19) konfiguriert ist, um mit der Reaktionsgefäßeinheit (2) mittels eines Reaktionsgefäßeinheitsträgers (20) zu koppeln, wenn das erste magnetische Element von der Reaktionsgefäßeinheitsträger (20) gelöst wird.
  12. Zentrifuge nach Anspruch 10, wobei der Träger (34) entlang einer zweiten Achse parallel zu der Rotationsachse (18) des Rotors (8) bewegbar ist, und wobei der Stopper (19) lateral von der zweiten Achse beabstandet ist.
  13. Zentrifuge nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Plattform, die konfiguriert ist, um die Reaktionsgefäßeinheit zu unterstützen, und die parallel zur Rotationsachse (18) des Rotors (8) orientiert ist.
  14. System zum Reinigen einer Reaktionsgefäßeinheit, umfassend: eine Zentrifuge gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13; und zumindest eine Reaktionsgefäßeinheit (2), die eine Vielzahl von Reaktionsgefäßen (3) umfasst, die in einer zweidimensionalen Anordnung angeordnet ist; wobei der Rotor der Zentrifuge die zumindest eine Reaktionsgefäßeinheit (2) mit ihrer / ihren Öffnung(en) nach außen gerichtet hält.
  15. System nach Anspruch 14, wobei die Zentrifuge eine Zentrifuge nach Anspruch 10 ist, und ferner umfassend ein Koppelungselement zum Koppeln der Reaktionsgefäßeinheit (2) mit mindestens einem von dem ersten magnetischen Element und dem zweiten magnetischen Element.
  16. System nach Anspruch 15, wobei das Koppelungselement Teil der Reaktionsgefäßeinheit (2) ist.
  17. System nach Anspruch 15, ferner umfassend einen Reaktionsgefäßeinheitsträger (20), der konfiguriert ist, um die Reaktionsgefäßeinheit (2) zu tragen, wobei das Koppelungselement Teil des Reaktionsgefäßeinheitsträgers (20) ist.
  18. System nach Anspruch 15, wobei das Koppelungselement eine Platte umfasst, die orthogonal zu der Rotationsachse (18) des Rotors (8) orientiert ist.
  19. System nach Anspruch 15, wobei das zweite magnetische Element konfiguriert ist, um mit dem Koppelungselement zu koppeln, um die Reaktionsgefäßeinheit (2) mit ihrer / ihren Öffnung(en) nach außen gerichtet zu halten.
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