Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen immuno
logischen Analyse entweder nach dem sogenannten "Sandwich-Ver
fahren" oder dem kompetitiven Verfahren, insbesondere mittels
eines Enzym-Immuno-Assays mit den Merkmalen des Oberbegriffs
des Patentanspruches 1.
Ein derartiges Verfahren ist aus der Zeitschrift "Pharmazie
heute", Band 3, September 1980, S. 37-41, bekannt.
Aufgrund des Fortschritts in der medizinischen Behandlung kön
nen heutzutage äußerst kleine Mengen biologischer Substanzen
in Proben analysiert werden. Das erleichtert die Frühdiagnose
der verschiedensten Krankheiten. So können z. B. bösartige Tu
moren, α-Fetoprotein und karzinoembryonisches Antigen, Störun
gen der Hormonausscheidung, z. B. von Insulin und Thyroxin und
immunologisches Fehlverhalten beispielsweise von Immunglobulin
in einem frühen Stadium diagnostiziert werden. Ferner kann die
Behandlung dieser Störungen und Krankheiten nachträglich zuver
lässig überwacht werden. Darüber hinaus ermöglicht die Messung
von Partialantigenen, wie niedermolekularem Hapten die Erstel
lung von Behandlungsplänen für medizinische Substanzen.
Viele biologische Substanzen werden dadurch immunologisch ana
lysiert, daß eine Antigen-Antikörper-Reaktion (A. A. R.) hervor
gerufen wird, wofür verschiedene Verfahren zur immunologischen
Analyse entwickelt worden sind. So wird beispielsweise das Vor
handensein oder Nichtvorhandensein von durch die A. A. R. hervor
gerufener zusammengeballter, koagulierter Antigen-Antikörper-
Komplexe durch die Agglutinationsmethode, die Präzipitations
methode, durch Nephelometrie usw. festgestellt, um die gewünsch
ten biologischen Substanzen zu bestimmen. Da jedoch bei die
sen bekannten Verfahren die Empfindlichkeit gering ist, muß
eine große Menge des Antigen-Antikörper-Komplexes benutzt wer
den, und es können nur qualitative oder quasi-quantitative
Analysen vorgenommen werden. Um diesen Nachteil zu vermeiden,
sind weitere Verfahren entwickelt worden, von denen bei einem
vorgesehen ist, ein Antigen oder einen Antikörper an feine
Kohlenstoff- oder Kunstharzteilchen zu binden, die dann der
A. A. R. mit den zu bestimmenden biologischen Substanzen unter
worfen werden, wobei die Substanzen im Agglutinationsverfahren
oder mittels Nephelometrie festgestellt werden. Bei einem wei
teren bekannten Verfahren werden Antigen-Antikörper-Komplexe
mit hoher Empfindlichkeit durch die Benutzung von Antigenen
oder Antikörpern festgestellt, die mit Markierungsmaterial,
beispielsweise Radioisotopen, fluoreszierendem Material, lu
mineszierendem Material oder Enzymen markiert sind. Hinsicht
lich der Empfindlichkeit ist das zuerst genannte Verfahren der
zuletzt genannten Methode unterlegen, so daß man neuerdings vor
wiegend das zuletzt genannte Verfahren mit Verwendung hochemp
findlicher Markierungssubstanzen anwendet.
Analytische Methoden unter Verwendung von Markierungssubstanzen
werden in folgende Gruppen unterteilt: Radioimmunotests unter
Verwendung von Radioisotopen als Markierungsmaterial, Fluores
zenzimmunotests unter Verwendung von fluoreszierendem Markie
rungsmaterial und Enzymimmunotests unter Verwendung von Enzymen
als Markierungsmaterial. Hiervon ist insbesondere der Enzym
immunotest weiterentwickelt worden, weil hierfür keine besondere
Einrichtung und kein besonderes Meßverfahren erforderlich ist,
sondern der Test ganz einfach unter Verwendung der üblichen
Kolorimeter durchgeführt werden kann. Bei dem Enzymimmunotest
wird ferner unterschieden nach homogenem Enzymimmunotest und
heterogenem Enzymimmunotest. Bei der homogenen Bestimmung
wird die Schwankung der Aktivität des Markierungsenzyms auf
grund des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins einer immu
nologischen Reaktion unmittelbar gemessen, um die zu analy
sierenden Substanzen festzustellen. Bei der heterogenen Be
stimmung werden unlösliche Träger, wie Glasperlchen oder
Syntheseharzteilchen verwendet, an denen ein Antigen oder
Antikörper fixiert wurde, die mit Enzym markierten Antigene
oder Antikörper, die mit den an den Trägern fixierten Antikör
pern oder Antigenen verbunden sind, und freie, mit Enzym mar
kierte Antigene oder Antikörper, die nicht mit den Antikörpern
oder Antigenen an den Trägern verbunden sind, durch eine Spül
behandlung voneinander getrennt, und dann die Aktivität des
Markierungsenzyms festgestellt, um die Menge der zu analysie
renden Substanzen zu messen. Aus Gründen der Einfachheit wird
das Verfahren zum Trennen des gebundenen Antigens oder Anti
körpers vom freien Antigen oder Antikörper als "B-F-Trennung"
bezeichnet. Die homogene Analyse kann zwar in einfachen Ver
fahren durchgeführt werden, eignet sich aber nur zum Analysie
ren des niedermolekularen Haptens, also beispielsweise von me
dizinischen Substanzen aber nicht zum Analysieren hochmoleku
larer biologischer Substanzen. Im Gegensatz dazu ist die he
terogene Analyse, obwohl sie ein Spülverfahren für die B-F-
Trennung erfordert, für alle Arten von nieder- und hochmole
kularen Substanzen geeignet. Deshalb wird neuerdings im allge
meinen der heterogene Enzymimmunotest angewandt.
Für den heterogenen Enzymimmunotest ist die sogenannte kompe
titive, direkte Methode und die indirekte "Sandwich"-Methode
entwickelt worden. Diese beiden Methoden sollen anhand von Fig.
1 und 2 näher erläutert werden.
In Fig. 1 sind die bei der direkten Methode angewandten, auf
einanderfolgenden Schritte gezeigt. Ein gegebenes Antigen oder
ein gegebener Antikörper, der mit einer Antikörper- oder Anti
gensubstanz 2 einer Probe reagiert, ist im voraus an der Außen
fläche eines unlöslichen Trägers 1 fixiert worden. Zunächst er
folgt die A. A. R. zwischen dem am Träger 1 fixierten Antigen oder
Antikörper und dem Antikörper oder Antigen 2 in der Probe so
wie einem markierten Reagens 3, welches mit den gleichen Mar
kierungssubstanzen zubereitet wurde, wie die zu analysierenden
Antikörper- bzw. Antigensubstanzen 2, nämlich mit einem Enzym.
Dann wird ein Spülverfahren durchgeführt, um die B-F-Trennung
zwischen den durch die A. A. R. an den Träger 1 gebundenen Sub
stanzen 2 und dem markierten Reagens 3 sowie freien Substanzen
2 und dem Reagens 3, die nicht an den Träger 1 gebunden sind,
durchzuführen. Als nächstes wird ein Farbreagens hinzugefügt,
welches selektiv mit dem Markierungsenzym reagiert, und die
Reaktionsflüssigkeit wird kolorimetrisch gemessen, um die Enzym
aktivität des zur Markierung benutzten Enzyms festzustellen.
In Fig. 2 sind die aufeinanderfolgenden Schritte für die Sand
wich-Methode gezeigt. Hier wird ein unlöslicher Träger 5 ver
wendet, an welchem ein Antikörper oder Antigen fixiert ist,
welches mit den in der zu untersuchenden Probe enthaltenen An
tigen- oder Antikörpersubstanzen umsetzbar ist. Zunächst wird
der Träger 5 mit einer Probe 6 gemischt, damit zwischen den
Substanzen der Probe 6 und dem an den Träger 5 fixierten An
tikörper oder Antigen die A. A. R. stattfinden kann. Dann wird
die B-F-Trennung mittels des Spülverfahrens durchgeführt. Da
nach wird ein markiertes Reagens 7 hinzugefügt, um eine A. A. R.
hervorzurufen. Das markierte Reagens wird dadurch zubereitet,
daß es mit einer Enzymsubstanz markiert wird, die selektiv mit
den zu analysierenden Substanzen der Probe 6 umsetzbar ist. An
schließend wird nach erneuter B-F-Trennung ein Farbreagens hin
zugefügt, welches mit dem Markierungsenzym in dem markierten
Reagens 7 umsetzbar ist, und die dadurch erhaltene Prüfflüssig
keit wird einer kolorimetrischen Messung unterzogen, um die
Aktivität des Markierungsenzyms festzustellen.
Wie sich aus der vorstehenden Beschreibung ergibt, muß bei dem
heterogenen Immuntest die B-F-Trennung bei der kompetitiven,
direkten Methode einmal und bei der Sandwich-Methode zweimal
während der Analyse der entsprechenden Probe durchgeführt wer
den. Wenn ein Reaktionsgefäß, in dem die A. A. R. erfolgt, wie
derholt benutzt wird, muß außerdem bei Beendigung der Analyse
jeder Probe und vor Beginn der Analyse der nächsten Probe ein
Wasch- oder Spülvorgang vorgesehen sein. Wenn der Enzymimmuno
test, der mindestens zwei Spülvorgänge, einschließlich der B-F-
Trennung erfordert, automatisiert werden soll, müssen an ver
schiedenen Stellen getrennte Spülvorrichtungen vorgesehen sein.
Dadurch besteht die Gefahr, daß das automatische Analysiergerät
groß, kompliziert im Aufbau und teuer wird. Dieser Nachteil ent
steht auch bei einem automatischen Analysiergerät, mit dem der
Radioimmunotest und der Fluoreszenzimmunotest durchgeführt
wird.
In der offengelegten japanischen Patentanmeldung 74 662/82 ist
ein automatisches Enzymimmunoprüfgerät offenbart, bei dem zur
B-F-Trennung ein Träger, an den ein Antigen-Antikörper-Komplex
gebunden ist, von einem Reaktionsgefäß in ein anderes Reaktions
gefäß transportiert wird. Es liegt auf der Hand, daß eine der
artige Analysiervorrichtung groß ist und eine besondere Ein
richtung für den Transport des Trägers erforderlich macht. Fer
ner ist der Wirkungsgrad der Analyse gering, und es ist unmög
lich, eine Anzahl von Proben rasch zu behandeln. In der offen
gelegten japanischen Patentanmeldung 1 24 254/82 ist ein au
tomatisches Analysiergerät beschrieben, mit dem eine immuno
logische Analyse durchgeführt wird, wobei die B-F-Trennung
durch Drehen eines Drehkörpers erfolgt, an dem Reaktionsgefäße
angeordnet sind, die Träger enthalten. Da bei diesem Analysier
gerät überschüssige Flüssigkeit durch die Zentrifugalkraft in
alle Richtungen abgegeben wird, ist es mühsam, für diese abge
gebene Flüssigkeit zu sorgen. Da außerdem die die Träger ent
haltenden Reaktionsgefäße mehrfach verwendet werden, muß
zwischen aufeinanderfolgenden Analysen eine Spezialbehandlung
erfolgen, damit das Antigen oder der Antikörper von den Trägern
freigegeben wird.
In der eingangs erwähnten Zeitschrift "Pharmazie heute" finden
sich keine Hinweise, wie die Reaktionsgefäße in bezug auf mög
liche Spülstationen gesteuert werden. Aus der US-PS 42 65 855
ist eine Vorrichtung für die immunologische Analyse bekannt,
bei der zwei Waschstationen erforderlich sind. Dort werden die
Reaktionsgefäße auch nicht entlang einer endlosen Reaktionsbahn
zyklisch transportiert.
Bei einem aus der DE-OS 31 42 539 bekannten Verfahren zur immu
nologischen Analyse wird zur Durchführung der zweiten B-F-Tren
nung im sogenannten "Sandwich-Verfahren" eine Düse in das Prüf
gefäß eingebracht, um eine Kugel durch Saugwirkung zu entneh
men. Hierfür ist eine sehr aufwendige und störanfällige Hebe-
und Saugeinrichtung erforderlich.
Aus der DE-OS 30 31 430 ist eine Analysevorrichtung mit einer
endlosen Reaktionsbahn bekannt, doch geht es dort nicht um die
immunologische Analyse und das sich dabei stellende Problem der
mehrmaligen Waschungen zur Durchführung von B-F-Trennungen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße
Verfahren derart weiterzubilden, daß mit möglichst geringem
gerätetechnischen Aufwand eine sichere Ausspülung der nicht
gebundenen Antigene bzw. Antikörper ermöglicht ist.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Patentan
spruch 1 gekennzeichnet.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unter
ansprüchen beschrieben.
Im folgenden ist die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Es zeigt
Fig. 3 ein Schema eines Ausführungsbeispiels eines automa
tischen Analysiergeräts für den Enzymimmunotest;
Fig. 4A bis 4D Ansichten zur Erläuterung des Betriebs des in
Fig. 3 gezeigten Analysiergeräts;
Fig. 5 und 6 Ansichten eines weiteren Ausführungsbeispiels
eines automatischen Analysiergeräts;
Fig. 7A bis 7C Ansichten zur Erläuterung des Betriebs des in
Fig. 6 gezeigten Analysiergeräts;
Fig. 8 bis 10 Ansichten weiterer Ausführungsbeispiele auto
matischer Analysiergeräte.
In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel eines automatischen Ana
lysiergeräts für den Enzymimmunotest sche
matisch dargestellt, mit dem die anhand von Fig. 2 erläuterte
Sandwich-Methode durchgeführt wird. Hier ist eine einzige Re
aktionsbahn vorgesehen, in der die Analyse für eine einzige
Bestimmung erfolgt. Als Reaktionsgefäß dient ein U-förmiges
Röhrchen 11 mit einem großen und einem kleinen Öffnungsbereich
11 a bzw. 11 b. Die U-förmigen Röhrchen 11 sind hier in einer An
zahl von vierundzwanzig längs des Umfanges eines Drehtellers 12
angeordnet, welcher in der durch Pfeil a angedeuteten Richtung
intermittierend mit einer gegebenen Periode von beispielsweise
15 Sekunden gedreht wird, wobei die U-förmigen Röhrchen 11 in
einen in Fig. 4 gezeigten Thermostat 10 eintauchen. Die Sta
tionen, an denen die U-förmigen Röhrchen 11 aufgrund der
schrittweisen Drehbewegungen des Drehtellers 12 anhalten, sind
mit S 1 bis S 24 gekennzeichnet. Bei diesem Ausführungsbeispiel
wird dem an der Station S 1 angeordneten U-förmigen Röhrchen 11
mittels einer Probenabgabevorrichtung 13 aus einer Probenzube
reitungs- oder Probenzustelleinrichtung 14 eine Probe aus dem
jenigen Probenbecher 15 zugeführt, der sich gerade an der Pro
benabsaugstation befindet. Die Probenzustelleinrichtung 14
enthält vierundzwanzig Probenbecher 15, die in gleichmäßigen
Abständen voneinander längs einer Scheibe angeordnet sind, die
synchronisiert mit der Drehbewegung des Drehtellers 12 in der
durch Pfeil b angedeuteten Richtung drehbar ist.
In das an der Station S 3 befindliche U-förmige Röhrchen 11 wird
mittels einer Reagensabgabevorrichtung 16 ein den in den Pro
ben enthaltenen, zu prüfenden Substanzen entsprechendes Enzym
reagens 17 selektiv abgegeben.
In das an der Station S 4 befindliche U-förmige Röhrchen 11
wird mit Hilfe einer Reagensabgabevorrichtung 18 ein Farb
reagens 19 gegossen.
Das U-förmige Röhrchen 11 erhält auch von einer Trägerzufuhrvor
richtung 20 einen Träger 21, z. B. ein Kunstharzteilchen oder
ein Glasperlchen. Der Durchmesser des Trägers 21 ist kleiner
als der Innendurchmesser des großen Öffnungsbereichs 11 a des
U-förmigen Röhrchens 11 aber größer als der Innendurchmesser
des kleinen Öffnungsbereichs 11 b. An der Außenfläche des Trä
gers 21 wurde zuvor ein Antikörper oder Antigen fixiert, wel
ches die A. A. R. mit der Antigen- oder Antikörpersubstanz in
der zu untersuchenden Probe hervorruft. Ferner werden die Trä
ger 21 in der Trägerzufuhrvorrichtung 20 mit einer Pufferlö
sung benetzt. Die Reaktionsflüssigkeit in dem an der Station
S₁₉ befindlichen U-förmigen Röhrchen 11 wird in einen Farb
messer oder Kolorimeter 22 abgesaugt, und an der Station S 20
wird der in dem U-förmigen Röhrchen 11 enthaltene Träger 21
mittels einer Trägerabfuhrvorrichtung 23 entfernt. An der
Station S 22 erhält das U-förmige Röhrchen 11 eine Spülflüssig
keit, z. B. Ionenaustauschwasser, Pufferlösung für die immuno
logische Analyse, physiologische Salzlösung usw. Dem an der
Station S 24 angeordneten U-förmigen Röhrchen 11 wird mittels
einer Pufferlösungsabgabevorrichtung 25 selektiv eine Puffer
lösung 26 zugeführt. An den Stationen S 2 bis S 5 kann an die
kleinen Öffnungsbereiche 11 b der U-förmigen Röhrchen 11 eine
Pumpe 27 für Umwälzluft lösbar angeschlossen werden, und an
den Stationen S 22 und S 23 kann zur Abfuhr eine Pumpe 28 lösbar
an die kleinen Öffnungsbereiche 11 b der U-förmigen Röhrchen 11
angeschlossen werden.
Der Betrieb des in Fig. 3 gezeigten automatischen Analysierge
räts soll anhand von Fig. 4A bis 4D näher erläutert werden.
Während einer ersten Umdrehung des Drehtellers 12 wird an der
Station S 17 ein mit Pufferlösung benetzter Träger 21 dem U-
förmigen Röhrchen 11 durch dessen großen Öffnungsbereich 11 a
zugeführt, wie Fig. 4A zeigt. An der Station S 22 wird danach
mittels einer für den Spülvorgang vorgesehenen Pumpe 24 inter
mittierend Spülflüssigkeit durch den großen Öffnungsbereich
11 a wie eine Dusche in das U-förmige Röhrchen 11 eingesprüht
und gleichzeitig durch den kleinen Öffnungsbereich 11 b mit
tels der zur Abfuhr vorgesehenen Pumpe 28 Spülflüssigkeit aus
dem Röhrchen 11 abgesaugt. Etwa noch verbliebene Spülflüssig
keit wird an der Station S 23 mittels der Pumpe 28 aus dem Röhr
chen 11 entfernt. So wird das U-förmige Röhrchen 11 gesäubert
und gleichzeitig die am Träger 21 haftende Pufferlösung ent
fernt. Das gewährleistet, daß die von der Pufferlösungsabgabe
vorrichtung 25 zuzuführende Menge an Pufferlösung 26 einen
gleichbleibenden Wert hat. Wie Fig. 4B zeigt, wird dann an
der Station S 24 eine gegebene Menge Pufferlösung 26 durch den
großen Öffnungsbereich 11 a mittels der Pufferlösungsabgabevor
richtung 25 in das U-förmige Röhrchen 11 eingefüllt. An der
Station S 1 wird eine gegebene Menge einer Probe mittels der
Probenabgabevorrichtung 13 aus dem an der Probenabsaugstation
der Probenzustellvorrichtung 14 befindlichen Probenbecher 15
durch den großen Öffnungsbereich 11 a in das Röhrchen 11 abge
geben. An den Stationen S 2, S 3, S 4 und S 5 erhält das U-förmige
Röhrchen 11 durch seinen kleinen Öffnungsbereich 11 b mittels
der Pumpe 27 Luftströme, die die Pufferlösung und die Probe im
Röhrchen 11 aufrühren. Auf diese Weise erfolgt eine erste A. A. R.
Nach einmaliger Betätigung für die jeweiligen U-förmigen Röhr
chen wird sowohl die Trägerzufuhrvorrichtung 20 als auch die
Pufferlösungsabgabevorrichtung 25, die Probenabgabevorrichtung
13 und die Probenzustelleinrichtung 14 stillgesetzt.
Während einer zweiten Umdrehung des Drehtellers 12 wird an
der Station S 22 die im Röhrchen 11 enthaltene Flüssigkeit
mittels der Pumpe 28 durch den kleinen Öffnungsbereich 11 b
abgesaugt und gleichzeitig intermittierend Spülflüssigkeit
mittels der Pumpe 24 durch den großen Öffnungsbereich 11 a in
das Röhrchen eingefüllt. Die im Röhrchen verbliebene Spülflüs
sigkeit wird an den Stationen S 22 und S 23 abgeführt, wie Fig.
4B zeigt. Durch diese vollständige Spülung des U-förmigen Röhr
chens 11 und des darin enthaltenen Trägers 21 wird eine erste
B-F-Trennung erzielt. Dann wird an der Station S 3 in das U-
förmige Röhrchen 11 durch den großen Öffnungsbereich 11 a mit
tels der Reagensabgabevorrichtung 16 eine gegebene Menge des
mit Enzym markierten Reagens 17 eingefüllt, wie Fig. 4C zeigt.
Das Reagens und der Träger werden an den Stationen S 3, S 4 und
S 5 mit Hilfe von durch den kleinen Öffnungsbereich 11 b durch
die Pumpe 27 zugeführten Luftströmen so stark gerührt, daß
eine zweite A. A. R. stattfindet.
Während einer dritten Umdrehung des Drehtellers 12 wird an den
Stationen S 22 und S 23 das U-förmige Röhrchen 11 und der Träger
mittels der Pumpe 24 für den Spülvorgang und mittels der Pumpe
28 für die Abfuhr gespült, um eine zweite B-F-Trennung zu er
zielen. Wie Fig. 4D zeigt, wird dann mittels der Reagensabga
bevorrichtung 18 eine gegebene Menge Farbreagens 19, d. h. ein
Enzymsubstratreagens in das U-förmige Röhrchen 11 abgegeben.
Mittels der Pumpe 27, die Luft zuführt, wird das Farbreagens
und der Träger aufgewirbelt, damit das Farbreagens 19 mit dem
der Markierung dienenden Enzym des an den Träger 21 gebundenen,
mit Enzym markierten Reagens 17 umgesetzt werden kann.
Bei einer vierten Umdrehung des Drehtellers 12 wird die im U-
förmigen Röhrchen 11 enthaltene Reaktionsflüssigkeit an der
Station S 19 in den Kolorimeter 22 abgesaugt und einer Farb
messung unterzogen. Wie Fig. 4D zeigt, gehört zu dem Kolorime
ter 22 eine Strömungszelle 22 a, durch die die Reaktionsflüssig
keit fließt, und eine Lichtquelle 22 b sowie ein Detektor 22 c,
die an entsprechenden Seiten der Strömungszelle 22 a angeordnet
sind. Von der Lichtquelle 22 b ausgehendes Licht wird durch ei
nen Interferenzfilter 22 d in die Strömungszelle 22 a projiziert
und das von der Strömungszelle 22 a durchgelassene Licht vom
Detektor 22 c mittels eines Lichtleiters 22 e empfangen.
An der Station S 20 wird der Träger 21 durch den großen
Öffnungsbereich 11 a mittels der Trägerabfuhrvorrichtung 23
aus dem Röhrchen 11 abgesaugt. An der Station S 22 erhält das
Röhrchen 11 durch seinen großen Öffnungsbereich 11 a Spülflüs
sigkeit wie aus einer Dusche, und diese Spülflüssigkeit wird
durch den kleinen Öffnungsbereich 11 b abgesaugt. Die in dem
Röhrchen verbliebene Spülflüssigkeit wird dann an der Sta
tion S 23 abgeführt. Auf diese Weise ist das U-förmige Röhr
chen 11 für die nächste Zufuhr eines Trägers vorbereitet.
Da bei diesem Ausführungsbeispiel das U-förmige, der Reak
tion dienende Röhrchen 11 wiederholt durch die Spülvorrich
tung mit der dem Spülen dienenden Pumpe 24 und der zur Ab
fuhr vorgesehenen Pumpe 28 hindurchgeführt wird, um eine
wiederholte Spülung einschließlich B-F-Trennung durchzu
führen, erhält das ganze Analysiergerät geringe Größe und
einen einfachen Aufbau.
Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines automati
schen Analysiergeräts zum Durchführen des Enzymimmunotests ge
mäß der Erfindung. Für die dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig.
3 entsprechenden Teile sind die gleichen Bezugszeichen verwen
det. Bei diesem Ausführungsbeispiel erhält das U-förmige Röhr
chen 11 vor der Zufuhr eines Trägers 21 an der Station S 16 mit
tels einer zweiten Pufferlösungsabgabevorrichtung 31 eine ge
gebene Menge einer Pufferlösung 32. Im übrigen entspricht der
Aufbau und Betrieb dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel ge
mäß Fig. 3. Wenn die Pufferlösung 32 zuvor in das Röhrchen 11
abgegeben worden ist, kann der Träger 21 an der Station S 17 dem
Röhrchen mit minimaler Stoßwirkung zugeführt werden. Es sei
noch erwähnt, daß es nicht nötig ist, die abgegebene Menge
Pufferlösung 32 exakt zu steuern, da an der Station S 22 eine
Spülung des U-förmigen Röhrchens 11 und des Trägers 21 vor
genommen wird.
Fig. 6 zeigt schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel ei
nes automatischen Analysiergeräts gemäß der Erfindung, mit dem
der Enzymimmunotest gemäß der kompetitiven oder direkten Me
thode durchgeführt wird. Auch hier sind dem Ausführungsbeispiel
gemäß Fig. 3 entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszei
chen versehen. Bei diesem Ausführungsbeispiel fehlt die Abgabe
des Farbreagens an der Station S 4 und das Mischen an der Sta
tion S 5. An der Station S 3 wird anstelle des mit Enzym markier
ten Reagens eine gegebene Menge eines Farbreagens 36 mit Hilfe
einer Reagensabgabevorrichtung 35 zugeführt, und an der Sta
tion S 24 wird anstelle der Pufferlösung ein mit Enzym markier
tes Reagens 38 mittels einer Abgabevorrichtung 37 für mit En
zym markiertes Reagens abgegeben. Dies mit Enzym markierte
Reagens 38 wird so vorbereitet, daß die gleiche Substanz wie
die in der zu analysierenden Probe mit Enzym markiert wird. Im
übrigen entspricht der Aufbau dieses Analysiergeräts dem des
in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiels.
Die Arbeitsweise des in Fig. 6 gezeigten automatischen Analy
siergeräts für den Enzymimmunotest soll im einzelnen unter Be
zugnahme auf Fig. 7A bis 7C erläutert werden.
Während der ersten Umdrehung des Drehtellers 12 wird an der
Station S 17 ein mit Pufferlösung benetzter Träger 21 mittels
der Trägerzufuhrvorrichtung 20 in das U-förmige Röhrchen 11 ge
geben, wie Fig. 7A zeigt. Danach wird an der Station S 22 mit
tels der Pumpe 24 Spülflüssigkeit wie eine Dusche intermittie
rend in das Röhrchen 11 gefüllt, und die im Röhrchen 11 ver
bliebene Spülflüssigkeit wird an der Station S 23 mittels der
Pumpe 28 durch den kleinen Öffnungsbereich 11 b des Röhrchens
abgesaugt. Wie Fig. 7B zeigt, wird danach an der Station S 24
eine gegebene Menge des mit Enzym markierten Reagens 38 mit
tels der Reagensabgabevorrichtung 37 durch den großen Öffnungs
bereich 11 a in das Röhrchen 11 abgegeben, und an der Station
S 1 wird dann eine gegebene Menge einer Probe aus einem Proben
becher 15 der Probenzustelleinrichtung 14 in das U-förmige
Röhrchen 11 gefüllt. An den Stationen S 2 bis S 4 bläst die
Pumpe 27 Luftströme vom kleinen Öffnungsbereich 11 b zum großen
Öffnungsbereich 11 a durch das Röhrchen 11, um den Träger 21,
das mit Enzym markierte Reagens 38 und die Probe miteinander
zu vermischen, damit die A. A. R. stattfinden kann. Die Träger
zufuhrvorrichtung 20, die Reagensabgabevorrichtung 37, die
Probenabgabevorrichtung 13 und die Probenzustelleinrichtung
14 werden stillgesetzt, nachdem sie einmal für die jeweiligen
U-förmigen Röhrchen in Betrieb gesetzt worden sind.
Während einer zweiten Umdrehung des Drehtellers 12 wird an der
Station S 22 die Reaktionsflüssigkeit aus dem U-förmigen Röhr
chen 11 mittels der Pumpe 28 abgesaugt und gleichzeitig Spül
flüssigkeit in das Röhrchen 11 eingegossen. Die im Röhrchen 11
verbliebene Spülflüssigkeit wird mittels der Pumpe 28 an den
Stationen S 22 und S 23 abgesaugt, um eine B-F-Trennung zu er
zielen.
Wie Fig. 7C zeigt, wird dann an der Station S 3 eine gegebene
Menge des Farbreagens 36 mittels der Reagensabgabevorrichtung
35 in das U-förmige Röhrchen 11 abgegeben. An den Stationen
S 3 und S 4 werden mit Hilfe der Pumpe 27 Luftströme durch das
Röhrchen geleitet, um den Träger 21 und das Farbreagens 36 auf
zurühren, damit die Reaktion erfolgen kann.
Bei einer dritten Umdrehung des Drehtellers 12 wird an der Sta
tion S 19 die umgesetzte Flüssigkeit aus dem U-förmigen Röhrchen
11 in die Strömungszelle des Kolorimeters 22 gesaugt und einer
Farbmessung unterzogen. Danach wird an der Station S 20 der im
Röhrchen 11 enthaltene Träger 21 durch den großen Öffnungsbe
reich 11 a mittels der Trägerabfuhrvorrichtung 23 entfernt. An
der Station S 22 erhält das U-förmige Röhrchen 11 mittels der
Pumpe 24 intermittierend eine Spülflüssigkeitsdusche, und
gleichzeitig wird die Spülflüssigkeit mittels der Pumpe 28
durch den kleinen Öffnungsbereich 11 b abgeführt. Die im Röhr
chen 11 verbliebene Spülflüssigkeit wird mittels der Pumpe 28
an der Station S 23 entfernt. So wird das U-förmige Röhrchen 11
zur Vorbereitung der Analyse einer weiteren Probe wirksam ge
spült.
Auch bei diesem Ausführungsbeispiel besteht die Reaktionsbahn
aus einer Endlosbahn, und die U-förmigen Röhrchen 11 werden
wiederholt durch die Spüleinrichtung geleitet, die zum Spülen
die Pumpe 24 und zur Abfuhr die Pumpe 28 aufweist. Hierdurch
wird mehrmals ein Spülvorgang einschließlich der B-F-Trennung
durchgeführt. Das Analysiergerät kann also klein, einfach und
preisgünstig gestaltet sein.
Bei den in Fig. 3, 5 und 6 gezeigten Ausführungsbeispielen
entspricht die Anzahl der Probenbecher 15 in der Probenzustell
einrichtung 14 der Anzahl der vom Drehteller 12 abgestützten
U-förmigen Röhrchen 11. Wenn also eine größere Anzahl von Pro
ben analysiert werden soll als die Anzahl der in der Proben
zustelleinrichtung 14 enthaltenen Probenbecher, muß nach Be
endigung der Analyse der in der Probenzustelleinrichtung ent
haltenen Proben ein neuer Satz Proben in die Probenzustellein
richtung 14 eingegeben werden. Das erfordert eine mühselige
und zeitraubende Arbeit von seiten der Bedienungsperson.
In Fig. 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines automa
tischen Analysiergeräts für den Enzymimmunotest gemäß der Er
findung gezeigt, bei dem die zuvor erwähnten Nachteile nicht
auftreten. Dies Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem
in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel lediglich in der Trä
gerzufuhrstation und im Aufbau der Probenzustelleinrichtung 41.
Im einzelnen wird ein Träger 21 von der Trägerzufuhrvorrich
tung 20 dem U-förmigen Röhrchen 11 an einer Station S 21 zwischen
der Trägerabgabestation S 20 und der Spülstation S 22 zugeführt.
Die Probenzustelleinrichtung 41 kann eine Anzahl von Gestel
len 43 enthalten, die jeweils eine Anzahl von Probenbechern
42 abstützen und der Reihe nach längs einer im wesentlichen
U-förmigen Bahn transportiert werden, wobei aufeinanderfolgende
Probenbecher 42 an der Probenabsaugstation vorbei weiterge
schaltet werden.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird nach Abgabe der Proben
in die U-förmigen Röhrchen 11 auf dem Drehteller 12 der Trans
port der Gestelle 43 in der Probenzustelleinrichtung 41 einmal
unterbrochen. Wie schon im Zusammenhang mit Fig. 3 erläutert,
erfolgt während mehrerer Umdrehungen des Drehtellers 12 zwei
mal eine B-F-Trennung, wird die Prüfflüssigkeit in den Kolo
rimeter 22 gesaugt, um eine Farbmessung vorzunehmen, der Trä
ger 21 aus dem U-förmigen Röhrchen 11 entfernt und ein neuer
Träger 21 in das Röhrchen 11 fallen gelassen und das Spülen
sowie die Abgabe von Pufferlösung 26. Danach beginnt der Trans
port der Gestelle 43 in der Probenzustelleinrichtung 41 erneut,
und es werden der Reihe nach vierundzwanzig Proben in aufein
anderfolgende vierundzwanzig U-förmige Röhrchen 11 auf dem
Drehteller 12 eingefüllt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel kann eine größere Anzahl von
Probenbechern 42 in die Probenzustelleinrichtung 41 eingesetzt
werden als es der Anzahl U-förmiger Röhrchen 11 entspricht. Das
ermöglicht eine erhebliche Einsparung an Arbeit seitens der Be
dienungsperson beim Einsetzen von Proben in die Probenzustell
einrichtung 41. Da die Trägerzufuhrstation S 21 zwischen der
Trägerabfuhrstation S 20 und der Spülstation S 22 vorgesehen
ist, kann gleichzeitig mit dem Spülen von Trägern 21 das Spü
len der zum Analysieren von Proben benutzten U-förmigen Röhr
chen vorgenommen werden. Das erhöht die Bearbeitungsgeschwin
digkeit im Vergleich zu den vorhergehenden Ausführungsbeispie
len.
In Fig. 9 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines automa
tischen Analysiergeräts für den Enzymimmunotest gemäß der Er
findung gezeigt, bei dem die Sandwich-Methode angewandt wird.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine Anzahl von Reaktions
gefäßen 51 in Form von Teströhrchen in gleichmäßigen Abständen
längs eines Endlosriemens 52 angeordnet, der mit gegebener
Teilung in einer vertikalen Ebene mittels eines Paares von
Antriebsrollen 53 A und 53 B intermittierend in Umdrehung ver
setzt wird.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein Träger, an dem ein ge
gebener Antikörper oder ein gegebenes Antigen fixiert ist, ei
nem Röhrchen 51 mittels einer Trägerzufuhrvorrichtung 54 zuge
führt. Als nächstes erhält das Röhrchen 51 mittels einer Puf
ferlösungsabgabevorrichtung 55 eine gegebene Menge einer Puf
ferlösung 56. Dann wird eine gegebene Menge einer in einem
Probenbecher 58 enthaltenen Probe mittels einer Probenabgabe
vorrichtung 57 in das Röhrchen 51 abgegeben, um die erste A. A. R.
auszulösen, während das Röhrchen 51 in einen Thermostaten 59
eingetaucht ist. Die Trägerzufuhrvorrichtung 54, die Puffer
lösungsabgabevorrichtung 55 und die Probenabgabevorrichtung
57 werden stillgesetzt, wenn die angegebene Anzahl von Verfah
rensschritten entsprechend der Anzahl von Reaktionsröhrchen
oder Proben beendet ist. Am Ende des Thermostaten 59 wird das
Röhrchen 51 und der Träger 50 mittels einer Spülvorrichtung
60 gespült, um eine erste B-F-Trennung zu erzielen. Danach
wird das Röhrchen 51 umgekippt, während der Träger 50 im Röhr
chen verbleibt. Hierzu ist längs der Bewegungsbahn des Reak
tionsröhrchens ein Glied 61 angeordnet, welches verhindert,
daß der Träger 50 aus dem Röhrchen 51 herausfällt. Das Glied
61 kann beispielsweise in Form eines Siebes vorgesehen sein.
Während eines zweiten Umlaufs des Endlosriemens 52 wird mit
tels einer Reagensabgabevorrichtung 62 eine gegebene Menge ei
nes mit Enzym markierten Reagens 63 in das Röhrchen 51 ge
füllt, um eine zweite A. A. R. auszulösen, während das Röhrchen
51 durch den Thermostaten 59 hindurch transportiert wird. Da
nach werden Träger 50 und Röhrchen 51 mittels der Spülvor
richtung 60 gespült, um eine zweite B-F-Trennung zu erhalten.
Bei einem dritten Umlauf des Endlosriemens 52 erhält das Röhr
chen 51 mit Hilfe einer zweiten Reagensabgabevorrichtung 64
eine gegebene Menge eines Farbreagens 63. Wenn eine gegebene
Reaktion beendet ist, wird die Prüfflüssigkeit aus dem Reak
tionsröhrchen in einen Kolorimeter 66 abgesaugt und einer
Farbmessung unterzogen. Anschließend wird das Röhrchen 51
mittels der Spülvorrichtung 60 erneut gewaschen, und dann kann
der Träger 50 durch ein Schwenkgatter 68 aus dem Röhrchen 51
in einen Abfallbehälter 67 für Träger fallen.
Bei diesem Ausführungsbeispiel verläuft die endlose Reaktions
bahn in einer vertikalen Ebene, und die Vielzahl von Spülvor
gängen einschließlich der B-F-Trennung wird mittels einer ein
zigen Spülvorrichtung 60 durchgeführt. Das ermöglicht die Kon
struktion einer kleinen Vorrichtung, die einen einfachen Auf
bau hat und geringe Kosten verursacht.
In Fig. 10 ist noch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines
automatischen Analysiergeräts gemäß der Erfindung schematisch
gezeigt, mit dem drei Untersuchungen oder Bestimmungen an ent
sprechenden Proben mittels der Sandwich-Methode vorgenommen
werden. Auf einem intermittierend in Richtung eines Pfeiles a
drehbaren Drehteller 71 sind konzentrisch drei Reihen von Reak
tionsgefäßen angeordnet, die jeweils vierundzwanzig Röhrchen
72 als Reaktionsgefäße enthalten. Wie Fig. 10 zeigt, sind die
Röhrchen 72 radial angeordnet. Die aufeinanderfolgenden Unter
suchungsschritte an den entsprechenden Röhrchen 72 sind die
gleichen wie schon im Zusammenhang mit Fig. 3 erläutert, so
daß hier nur kurz darauf hingewiesen wird. An einer Station S 17
werden in drei Röhrchen 72 A, 72 B und 72 C, die jeweils zu ei
ner Reihe gehören, mittels Trägerzufuhrvorrichtungen 73 A, 73 B
bzw. 73 C drei Träger eingegeben. An einer Station S 22 werden
dann die Reaktionsgefäße mit den darin enthaltenen Trägern
mittels einer Spülvorrichtung 74 gespült, die eine Zufuhr- und
Absaugeinrichtung für Spülflüssigkeit aufweist. Danach werden
an einer Station S 24 mittels einer Pufferlösungsabgabevorrich
tung 75 gegebene Mengen einer Pufferlösung 76 in drei Röhrchen
72 A, 72 B und 72 C abgegeben. An einer Station S 1 erhalten die
drei Röhrchen 72 A, 72 B und 72 C gegebene Mengen einer Probe aus
einem in einer Probenzustelleinrichtung 78 enthaltenen Proben
becher 79, um eine erste A. A. R. zu erhalten. Es sei noch er
wähnt, daß gegebene Antikörper oder Antigene entsprechend den
in einer zu untersuchenden Probe enthaltenen Substanzen an den
Trägern fixiert sind.
Während einer zweiten Umdrehung des Drehtellers 71 werden die
Reaktionsgefäße und Träger an der Station S 22 mittels der Spül
vorrichtung 74 gespült, um eine erste B-F-Trennung zu errei
chen. Danach werden an der Station S 3 mit Enzym markierte Rea
genzien 81 A, 81 B und 81 C entsprechend den drei vorzunehmenden
Bestimmungen mittels Reagensabgabevorrichtungen 80 A , 80 B bzw.
80 C in die Röhrchen 72 A, 72 B bzw. 72 C abgegeben, damit eine
zweite A. A. R. stattfinden kann.
Bei einer dritten Umdrehung des Drehtellers 71 werden die Reak
tionsgefäße und Träger mittels der Spülvorrichtung 74 an der
Station S 22 gespült, um die zweite B-F-Trennung durchzuführen.
Danach werden in die Röhrchen 72 A, 72 B und 72 C mittels einer
zweiten Reagensabgabevorrichtung 82 gegebene Mengen eines Farb
reagens 83 eingefüllt. Die in den Röhrchen 72 A, 72 B und 72 C
enthaltenen Prüfflüssigkeiten werden dann zur Farbmessung in
Kolorimeter 84 A, 84 B bzw. 84 C abgesaugt. Schließlich werden an
einer Station S 20, die in den Röhrchen 72 A, 72 B und 72 C ver
bliebenen Träger mittels einer Trägerabfuhrvorrichtung 85 ent
fernt, und dann werden die Röhrchen 72 A, 72 B und 72 C an der
Station S 22 mittels der Spülvorrichtung 74 zur Vorbereitung der
Analyse weiterer Proben gespült.
Da bei diesem Ausführungsbeispiel gleichzeitig eine Vielzahl
von Untersuchungen an entsprechenden Proben vorgenommen wer
den kann, hat das Analysiergerät eine hohe Verarbeitungskapazi
tät. Ferner werden die Reaktionsgefäße wiederholt an der Wasch
station S 22 schrittweise vorbeitransportiert, so daß nur eine
einzige Spülvorrichtung 74 für mehrere Spülvorgänge einschließ
lich der B-F-Trennung nötig ist. Das macht das Analysiergerät
klein und einfach bei hoher Bearbeitungskapazität.