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Die Erfindung betrifft einen Verschlußfolien-Öffner, insbesondere
für Testbecher, die in einem Analyzer verwendet werden, z.B. für
den Nachweis und die Bestimmung einer sehr kleinen Menge einer
physiologisch wirksamen Substanz in einer Testflüssigkeit,
insbesondere in einem Enzym-Immunoassay (EIA).
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Enzym-Immunoassays, in denen ein Enzym als ein Markierungsstoff
eines kombinierten Produkts einer Reaktion eines Antigens oder
eines Antikörpers verwendet wird, wurden in jüngster Zeit forciert
als immunologische Verfahren für den Nachweis und die
Bestimmung sehr kleiner Menge einer physiologisch wirksamen
Substanz entwickelt.
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Enzym-Immunoassays umfassen zahlreiche Verfahren, wie die
Sandwich-Methode, die Konkurrenz-Methode, die z.B. bekannt gemacht
wurde in "Clinical Chemistry", Vol. 22, No. 8, 1243-1255 (1976). In
einem regelmäßig angewandten Verfahren, einer Konkurrenz-
Methode, wird ein Konjugat, mit dem ein Enzym als Markierungsstoff
kombiniert ist, in Kontakt gebracht mit einem Antigen oder einem
Antikörper, die auf einem unlöslichen Träger fixiert sind, um eine
Reaktion des Antigens oder Antikörpers auszulösen und einen
Komplex zu bilden. Mit diesem Komplex wird sodann ein Substrat in
Kontakt gebracht, das ein aktives Enzym aufnimmt und eine optisch
erkennbare Änderung bewirkt (z.B. die Intensität der Fluoreszenz).
Durch das Auftreten einer optischen Änderung kann die Menge der
Antikörper oder Antigene in einer Testflüssigkeitsprobe gemessen
werden.
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Da diese Operationen in der Regel für mehrere Zellen ausgeführt
werden, wurde eine Vorrichtung mit mehreren Zellen, wie eine
Multititerplatte, geschaffen und in der Praxis verwendet.
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Das vorstehend beschriebene Verfahren, in dem eine solche
Multititerplatte verwendet wird, eignet sich für die Durchführung
von Messungen an der gleichen Prüfposition oder einer gewissen Zahl
einer vorbestimmten Art von Prüfpositionen. Dieses Verfahren
erfordert jedoch Vorbereitungen mit intensivem Arbeitsaufwand,
bevor praktische Messungen durchgeführt werden können,
insbesondere wenn sich die Prüfpositionen für jede Probe nach den
Erfordernissen ändern. Unter diesen Umständen wird das folgende
System zur Verbesserung der praktischen Durchführbarkeit und
Wirksamkeit des Enzym-Immunoassays vorgeschlagen.
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In diesem System wird ein spezieller Antikörper (oder Antigen)
entsprechend den vorbestimmten Prüfpositionen auf der Oberfläche von
Kügelchen gebunden, die als unlösliche Träger dienen, wobei die
Träger in einen becherförmigen Behälter gebracht werden, dessen
obere Öffnung dichtend verschlossen ist. Mehrere Gruppen solcher
Testbecher werden zuvor für mehrere Prüfpositionen vorbereitet.
Wenn eine Analyse durchgeführt werden soll, wird aus den
Testbechergruppen derjenige Testbecher ausgewählt, der einer
Prüfposition entspricht, die für eine Substanzprobe benötigt wird,
und diese auf einem Träger aufgenommen und zum Analyzer gebracht.
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Ein solches System kann sehr wirksam eingesetzt werden,
insbesondere in einem Analyzer, in dem die Messungen
vollautomatisch ausgeführt werden können.
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Mit der vorliegenden Erfindung wird ein Verschlußfolien-Öffner
geschaffen, der sich für den Einsatz in einem System eignet, in dem
die voranstehend beschriebenen Testbecher verwendet werden.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Schaffung
eines Verschlußfolien-Öffners für das herkömmliche Öffnen der
dichtenden Verschlußfolie eines Testbechers des bereits
beschriebenen Typs in einem Schritt vor dem Schritt (den
Schritten), in welchem die Messungen durchgeführt werden.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung
eines Verschlußfolien-Öffners, in welchem die Möglichkeit einer
nachteiligen Beeinträchtigung der in dem Testbecher anschließend
durchgeführten Messung durch die zerissenen Folie herabgesetzt
oder eliminiert werden kann, so daß in einer Bestimmung einer
sehr kleinen Menge einer Substanz kein Fehler auftreten kann.
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Unter Bezugnahme auf den Stand der Technik, wird in GB 1113468
die Spitze 5 direkt sowohl durch die Deckel als auch durch die
Bodenöffnung der Dose geführt.
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Im US 1962415 geht die Spitze zwar nicht durch den Boden des
Behälters, doch gibt die Beschreibung keine Auskunft darüber, daß
die Spitze nicht die Inhaltstoffe des Behälters berühren soll.
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FR 2427958 betrifft keine Vorrichtung mit einer Spindel, sondern
lediglich eine Verschlußkappe, deren Innenfläche mit einer den
dichtenden Verschluß durchdringenden Ausbuchtung versehen ist.
Diese Beschreibung betrifft einen Verschluß für eine Tube, die
Nahrungsmittel enhält, z.B. eine Mayonaisetube, wobei die Erfindung
einen Verschluß schafft, der in seiner einen Richtung die Tube
dichtend verschließt und jedoch beim Aufsetzen auf die Tube in der
umgekehrten Richtung die Tube durchbohrt.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Kombination mit einer
oder mehreren Bechern mit einem dichtendem Verschluß
geschaffen, der ein ansonsten offenes Oberteil abschließt, sowie
eine Vorrichtung zum Öffnen dieses dichtenden Verschlusses, der
das ansonsten offene Oberteil des Bechers verschließt, wobei
dieser Becher eine reaktionsauslösende Substanz enthält und die
Vorrichtung eine Spindel mit einer spitz zulaufenden Spitze
aufweist, die von weniger als sieben flachen pyramidal zulaufenden
Seiten begrenzt ist, und ein Bereich der Spindel hinter der spitz
zulaufenden Spitze so bemessen und geformt ist, daß er genau in
das Oberteil des Bechers paßt, sowie eine Auslösevorrichtung, um
eine relative Bewegung zwischen der Spindel und dem Becher zu
erzeugen, so daß die Spitze der Spindel den dichtenden Verschluß
durchbohrt und die Spindel die Teile des durchbohrten dichtenden
Verschlusses an die Wand oder Wände des Bechers drängt, wobei
die Auslösevorrichtung die relative Bewegung mit einem Abstand
zwischen der Spitze der Spindel und dem Material in dem Becher
zum Halten bringt.
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Die Vorrichtung weist bevorzugt Transportmittel für die Bewegung
der Spindel und/oder des Bechers zu und von einer Position auf, in
der die Spindel mit dem Becher in einer Linie ausgerichtet ist.
Jedes der Oberteile des Bechers und des Bereichs hinter der spitz
zulaufenden Spitze der Spindel weist bevorzugt einen
kreisförmigen Querschnitt auf. Die Vorrichtung weist bevorzugt
mehrere Spindeln jeweils für die Öffnung der Dichtung eines
jeweiligen Bechers auf.
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In bevorzugten Aspekten der Kombination zeichnet sich die
Vorrichtung dadurch aus, daß sie stationäre Befestigungsmittel
aufweist und daß die Transportmittel den dichtend verschlossenen
Becher hinter und unterhalb der Befestigungsmittel halten und
bewegen und daß die herabhängende, vertikal orientierte,
zylindrische, hin- und herbewegliche Spindel an den
Befestigungsmitteln angebracht ist und daß die Auslösevorrichtung
an dem Befestigungsmittel befestigt und im Eingriff mit der
Spindel zu ihrem selektiven Antrieb nach unten verbunden ist.
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Eine weitere bevorzugte Form der Kombination ist gekennzeichnet
durch mehrere Spindeln in einer Reihenanordnung, herabhängend und
vertikal orientiert an einer Anschlagplatte befestigt, sowie
dadurch, daß die Auslösevorrichtung im Eingriff mit der
Anschlagplatte für den Antrieb der Spindel nach unten angeordnet
ist.
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Das zu einer vierseitigen Pyramide geformte untere Ende des
Kegelteils teilt die Folie in vier gleiche Zungen und preßt sie gegen
die Innenfläche des Testbechers, wodurch jegliche Bildung
unregelmäßiger
Segmente vermieden wird. Die Folie neigt zu einem
unregelmäßigen Reißen, wenn das untere Ende des Lochers eine
einfache konische Konfiguration aufweist oder über mehr als sechs
flache Seitenflächen verfügt, die an ihren unteren Enden
zusammenlaufen.
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In einer bereits erwähnten Analyse, wird in den Testbecher eine
Substanz, z.B. für die Durchführung einer immunologischen
Reaktion, gebracht, die einen auf den Oberflächen von
Kunstharzkügelchen fixierten, speziellen Antikörper (oder ein
Antigen) aufweist, sowie einen markierten Antikörper (oder ein
Antigen als ein Konjugat). Diese Kügelchen können magnetische
Körper enthalten, so daß sie in den Testbechern durch ein äußeres
magnetisches Wechselfeld in Vibration versetzt werden können.
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Der Testbecher verfügt in der Regel über ein nur geringes
Fassungsvermögen von nicht mehr als einigen Millilitern und wird
aus einem lichtdurchlässigen oder lichtundurchlässigen Kunstharz
hergestellt, wobei das letztere wegen der Abschirmung von
Streulicht besonders bevorzugt wird.
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Die dichtende Verschlußfolie verfügt vorzugsweise über ein
ausreichend hohes Dichtungsvermögen und über eine solche
Sprödigkeit, daß sie von einem scharfen Werkzeug leicht zerrissen
werden kann. Die Folie kann eine Metallfolie sein, wie
beispielsweise Aluminium oder ein mit Aluminium beschichteter
Plastikfilm, wobei sich der Werkstoff oder die Folie auf diese
nicht beschränkt. Die Folie wird in der Regel wärmeversiegelt oder
mit der Außenkante des oberen Rands des Testbechers verbunden
Das Kegelteil zum Zerreißen der Folie kann aus Metall, aus einem
keramischen Werkstoff oder einem harten Kunstharz hergestellt
werden.
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Zum besseren Verständnis der Erfindung und zur Darlegung ihres
Einsatzes wird anhand eines Beispiels auf die beigefügten
Zeichnungen Bezug genommen. Es zeigen:
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Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Enzym-Immun-
Analyzers, in dem ein erfindungsgemäßer Verschlußfolien-Öffner
eingebaut ist,
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Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer Testplatte, auf der
Testbecher gehalten werden, und ein Transportmechanismus dafür,
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Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der Konstruktion des
Verschlußfolien-Öffners,
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Fig. 4(a), 4(b) und 4(c) eine schrittweise Darstellung des Öffnens
einer Verschlußfolie durch ein kegelförmiges Teil,
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Fig. 5 eine perspektivische Ansicht der Konstruktion des
erfindungsgemäßen Verschlußfolien-Öffners mit Mehrfachspindel.
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Die Erfindung wird nachstehend an einem Beispiel eines Enzym-
Immuno-Analyzers beschrieben, in welchem der in den Zeichnungen
dargestellte Verschlußfolien-Öffner eingebaut ist.
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Fig. 1 zeigt mit dem Bezugszeichen 1 einen Transportweg, auf dem
eine Testplatte 7 mit den nachfolgend beschriebenen, in einer
Reihe angeordneten und von ihr gehaltenen Testbechern in
Pfeilrichtung transportiert wird. Von vorn nach hinten sind in der
erwähnten Reihenfolge des Transportwegs über dem Transportweg
ein Verschlußfolien-Öffner 2, ein Probenflüssigkeitsinjektor 3, ein
B/F-Separator 4, ein Substratinjektor 5 und ein Photometer 6
angeordnet.
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Der Probenflüssigkeitsinjektor 3, der B/F-Separator 4, der
Substratinjektor 5 und das Photometer 6 werden jeweils zur
Injektion einer vorbestimmten Menge einer Probenflüssigkeit in die
geöffnete Reaktionszelle eines Testbechers eingesetzt, wonach das
Innere der Reaktionszelle gewaschen wird, d.h. ein freier
Antikörper-Reaktionskomplex, der nicht auf den Oberflächen der
Kügelchen in der Reaktionszelle gebunden ist, von ihren
Innenwänden entfernt wird, oder es wird das Innere der Zelle einer
B/F-Separation unterzogen, in die B/F-separierte Reaktionszelle
ein Substrat injiziert, das ein aktives Enzym aufnimmt, welches
als eine Anzeige auf dem Antikörper-Reaktionskomplex benutzt
wird, um darin eine nachweisbare Änderung hevorzurufen, und die
in dem Substrat auftretende Änderung bestimmt.
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Der vorangenannte Testbecher 8 weist entsprechend Fig. 3 und Fig.
4 einen offenen becherförmigen Gefäßkörper 8a auf, der mehrere
Kügelchen 8b enthält, und eine dichtende Verschlußfolie 8d, die
eine obere Öffnung 8c des Gefäßkörpers dichtend verschließt. Zuvor
wurde auf den Kügelchen 8b ein spezieller Antikörper (oder
Antigen) gebunden.
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Das Testtablett oder die Testplatte 7 ist mit mehreren Löchern
versehen, die entsprechend Fig. 2 mehrere ausgewählte Testbecher
8 aufnehmen. Die Testplatte 7 wird entsprechend Fig. 2 auf dem
Transportweg zwischen dessen Seitenplatten 9 durch einen
Schrittantrieb befördert, der eine Exzenterscheibe 10, eine
Transportschiene 11 und eine an der Transportschiene angebrachte
Sperrklinke 12 aufweist, sowie Sperrzähne 13, die in einer
Seitenwand der Testplatte 7 ausgebildet sind und in die
Sperrklinke eingreifen. Mit einem solchen Antrieb wird die
Testplatte schrittweise oder intermittierend nacheinander zu den
Positionen unterhalb der in Fig. 1 gezeigten Einrichtungen
befördert.
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Der Verschlußfolien-Öffner 2 weist eine Spindel 21 auf, die von
einem unteren Teil 20b eines fest angeordneten Rahmens 20 für
eine vertikale Hin- und Herbewegung gehalten wird, einen
Pneumatikzylinder 22 mit einem nach unten verlängerten Stößel 23
im Eingriff mit einem angeflanschten Oberteil 21a der Spindel,
sowie eine Rückstellfeder 24, die die Spindel nach oben drückt, um
den Eingriff zwischen Oberteil 21a und Stößel 23 aufrecht zu
halten. Durch Luftzuführung von einer Quelle (nicht gezeigt) in den
Zylinder 22 wird der Stößel 23 nach unten bewegt, so daß die
dichtende Verschlußfolie 8d eines unter der Spindel angeordneten
Testbechers durch ihre scharfe untere Spitze 21b durchstoßen
wird. Das Bezugszeichen 22a bezeichnet eine zum Zylinder 22
verlaufende Luftzuführungsleitung, wobei 22b ein Halter zur
Befestigung des Zylinders am oberen Rahmenteil 20a darstellt.
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Die untere Spitze 21b der Spindel weist vier flache Seitenflächen
auf, die an ihren unteren Enden zu einer Pyramidenform zulaufen.
Die Länge der Spitze ist entsprechend Fig. 4c um einen
ausreichenden Betrag kürzer also die Höhe des Testbechers 8, so
daß auch bei einer maximalen Abwärtsbewegung der Spindel 21 in
den Testbecher das scharfe durchbohrende Ende der Spitze 21e die
Kügelchen 8b in dem Testbecher nicht berührt.
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Der Durchmesser der Basis oder der Grundfläche 21c der Spindel ist
etwas kleiner als der der oberen Öffnung 8c des Testbechers.
Beispielsweise beträgt der Durchmesser der Grundfläche 21c 9,3 mm,
während der Durchmesser der äußeren Öffnung 8c 10 mm beträgt.
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Wird eine Verschlußfolie von der voranstehend beschriebenen
Vorrichtung geöffnet, so wird sie entsprechend Fig. 4 in der Mitte
durch die Abwärtsbewegung der Spindel 21 durchbohrt und in vier
dreieckige, zungenähnliche Segmente geteilt, die nach unten
gebogen und gegen die Innenfläche des Testbechers (Fig. 4c)
gedrückt werden. Dadurch bleibt die obere Öffnung des Testbechers
nach dem Herausziehen der Spindel unversperrt, wobei das
Zurückhalten der Segmente am oberen Rand des Testbechers
verhindert, daß sie irgendwelche injizierten Proben absorbieren
oder die Genauigkeit einer durchgeführten Messung beeinträchtigen.
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Obgleich in Fig. 1 und Fig. 3 lediglich ein einzelner
Verschlußfolien-Öffner gezeigt wird, könnte entsprechend Fig. 5
eine Querreihe von beispielsweise fünf derartigen Öffnern
kombiniert werden, um gleichzeitig mehrere Verschlußfolien der
Testbecher in dem Zubringertablett von Fig. 2 zu durchbohren. In
Fig. 5 sind fünf federbetätigte Öffnerspindeln 121an einer
Anschlagplatte 121a befestigt, die mit Hilfe des Stößels 123 auf-
und abbewegt wird, der mit einem doppeltwirkenden
Pneumatikzylinder verbunden 122 ist. Der Pneumatikzylinder wird
über einen Geschwindigkeitsregler 122a gesteuert, der ein Paar
Luftdruckschläuche aufweist, die mit einem elektromagnetischen
Ventil (nicht gezeigt) verbunden sind. Die Federn 124 können
teilweise oder ganz weggelassen werden.