DE4128698A1 - Analysesystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Analysesystem zur automati­ schen Durchführung von Analysen, die eine spezifische Bindungsreaktion unter Beteiligung eines in einem Reakti­ onsgefäß trägerfixierten Bindungspartners und einen Waschschritt zur Durchführung einer Bound-Free-Trennung umfassen.

Immunologische Bestimmungen haben in der medizinischen Analytik eine große Bedeutung. Sie basieren auf der hoch­ spezifischen Bindungsreaktion zwischen immunologischen Bindungspartnern, beispielsweise einem Antigen und dem­ entsprechenden Antikörper und sind außerordentlich selek­ tiv und empfindlich. Gelegentlich werden auch andere spezifische bioaffine Wechselwirkungen verwendet, wie Lektin-Zucker, eine Wirkstoff-Rezeptorwechselwirkung und die spezifische Bindung zwischen Biotin und Streptavidin. Im folgenden wird ohne Beschränkung der Allgemeinheit auf immunologische Bindungsreaktionen stellvertretend auch für die anderen spezifischen bioaffinen Wechselwirkungen Bezug genommen.

Gemeinsam ist allen derartigen Verfahren, daß die Ana­ lysereaktion schließlich zu einer physikalisch nachweis­ baren Veränderung einer für die Analyse charakteristi­ schen Meßgröße führt. Verschiedene immunologische Ana­ lyseverfahren unterscheiden sich hinsichtlich dieser Meß­ größe. In den meisten Fällen führt die Reaktion zu einer Farbänderung der Lösung, welche photometrisch nachgewie­ sen wird. Daneben sind jedoch auch andere Meßgrößen (bei­ spielsweise Fluoreszenz, Lumineszenz und elektrische Spannungen oder Ströme) vorgeschlagen worden und teil­ weise in praktischem Gebrauch.

Heterogene immunologische Analyseverfahren erfordern sehr häufig eine Trennung zwischen einem gebundenen und einem freien Reaktionsbestandteil. Diese Trennung ("Bound-Free- Trennung") wird meist dadurch bewirkt, daß ein Bindungs­ partner in einem Reaktionsgefäß trägerfixiert ist, wobei der Träger entweder die Wand des Reaktionsgefäßes selbst (sogenannte "coated tubes") ist oder Kugeln aus einem inerten Kunststoff als Träger verwendet werden, die sich in dem Reaktionsgefäß befinden. Die Bound-Free-Trennung erfordert ein intensives Waschen des Trägers, um sicher­ zustellen, daß der freie Reaktionspartner vollständig von dem Träger entfernt ist. Ein anderes Charakteristikum heterogener immunologischer Tests sind lange Inkubations-Zeiten, die durch die Festphasen-Reaktion verursacht wer­ den. Außerdem sind in der Regel zwei zeitlich getrennte Reaktionsstufen mit jeweils spezifisch definierter Reak­ tionszeit erforderlich.

Geräte zur Durchführung heterogener immunologischer Ana­ lysen müssen erheblich schwierigere Anforderungen als konventionelle Analysegeräte erfüllen. Dies gilt insbe­ sondere, wenn mehrere Analyten (Testparameter) parallel bestimmt werden sollen. Für jeden Parameter müssen die Proben und die für die unterschiedlichen Verfahrensstufen erforderlichen flüssigen Reagenzien jeweils derartig zeitlich koordiniert in die Reaktionsgefäße transferiert werden, daß die jeweiligen Inkubationszeiten eingehalten werden. Auch die Messung der jeweiligen Meßgröße am Ende der Analyse muß zeitlich koordiniert erfolgen.

Da die manuelle Durchführung immunologischer Tests schwierig und zeitaufwendig ist, wurden bereits eine Vielzahl von Analysesystemen zur automatischen Durchfüh­ rung solcher Analysen vorgeschlagen. Solche Systeme be­ stehen üblicherweise aus Analysegeräten in Verbindung mit passenden Trägern (z. B. coated tubes) für den trägerfi­ xierten Bindungspartner und weiteren für die Reaktion erforderlichen Reagenzien und/oder Hilfsmitteln.

Um den genannten Anforderungen zu genügen, haben die Analysegeräte zur Durchführung heterogener immunologi­ scher Analysen eine technisch aufwendige Konstruktion. Insbesondere benötigen sie ein leistungsfähiges "liquid­ handling-System" zum Transferieren (Zuführen und/oder Ab­ saugen) der jeweils für die Reaktion erforderlichen Flüs­ sigkeiten. Es weist im allgemeinen einen Dilutor mit Mehrweg-Ventil und mehrere Dosier-Absaug-Rohre auf, die vielfach als (Flüssigkeits-)Transfernadeln bezeichnet werden. Sie dienen zur Proben-Reagenzdosierung, zur Ent­ nahme der photometrisch oder mit anderen Methoden zu ver­ messenden Lösung am Ende der Reaktion sowie zum Waschen der Reaktionsgefäße. Weiterhin sind komplexe Schlauchver­ bindungen und eine Waschstation erforderlich, in der die Transfernadeln immer wieder gewaschen werden, um eine ge­ genseitige Beeinflussung der Reaktionen durch übertragene Restmengen der Flüssigkeiten ("Verschleppung") zu verhin­ dern. Zur Durchführung der Bound-Free-Trennung werden Waschnadeln in die Reaktionsgefäße eingeführt, die die Innenseite des Gefäßes intensiv spülen und die Waschflüs­ sigkeit absaugen.

Die Proben und die Reagenzien werden üblicherweise in entsprechenden Gefäßen bereitgehalten. Um sie jeweils zum richtigen Zeitpunkt an der richtigen Stelle zur Verfügung zu haben und in die passenden Reaktionsgefäße zu transfe­ rieren befinden sich die Gefäße vielfach auf beweglichen Tabletts oder Rotoren. Die Transfernadeln sind häufig an Schwenkträgern schwenkbar befestigt, damit sie in ver­ schiedene Positionen über den Tabletts bzw. Rotoren mit den Gefäßen gebracht werden können. Infolgedessen sind präzise Antriebe für die einzelnen Rotoren und für die Schwenkvorrichtungen der Transfernadeln erforderlich. Beispiele solcher Geräte sind in der DE-A-34 02 304 und in der EP-A-04 08 804 beschrieben, wobei die letztge­ nannte Ausführungsform bereits einen in Relation zu früheren Geräten verhältnismäßig einfachen Aufbau hat.

Dieser hohe gerätetechnische Aufwand stellt insbesondere für Anwendungsfälle, bei denen verhältnismäßig kleine Analyseserien selektiv und vollautomatisch durchgeführt werden sollen, eine große Belastung dar. Infolgedessen werden solche kleinen Serien meist manuell durchgeführt. Dies führt nicht nur zu erhöhten Kosten, sondern erhöht auch das Fehlerrisiko.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfach aufgebautes und deshalb kostengünstig herstellbares Ana­ lysesystem für die vollautomatische und selektive Analyse heterogener immunologischer Bestimmungen zur Verfügung zu stellen.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäß mit einem Analysesystem erreicht, bei dem auf einem einzigen horizontalen schrittweise rotierbaren Rotor Aufnahmen (Sitze) sowohl für die Probengefäße, als auch für die Reagenzgefäße und die Reaktionsgefäße vorgesehen sind, deren Transferöff­ nungen auf einem Kreis um die Rotorachse liegen. Dabei ist am Umfang des Rotors eine Waschstation angeordnet, die eine Bewegungseinrichtung für eine über dem Kreis der Transferöffnungen positionierte Waschnadel aufweist. Außerdem ist am Umfang des Rotors eine Pipettierstation angeordnet, die ein mittels einer Bewegungseinrichtung bewegliches Pipettenspitzen-Anschlußrohr aufweist, wel­ ches mit Volumenänderungsmitteln (beispielsweise einem Balg oder einer Kolben-Zylindereinrichtung) verbunden ist. Weiterhin weist der Rotor Aufnahmen für Pipetten­ spitzen auf, die so positioniert sind, daß das Anschluß­ rohr der Pipettierstation zur automatischen Verbindung mit einer Pipettenspitze auf diese abgesenkt werden kann und es sind Pipettenspitzen-Abnahmemittel vorhanden, um die Verbindung der Pipettenspitzen mit dem Anschlußrohr automatisch zu lösen. Die Positionen der Transferöffnun­ gen der Gefäße und die Bewegungswege der Bewegungsein­ richtung (und somit des Pipettenspitzen-Anschlußrohres) der Pipettierstation sind so aufeinander abgestimmt, daß die Transferöffnungen der Gefäße mittels des Rotoran­ triebs und der Bewegungseinrichtung zum Flüssigkeits­ transfer unter die an das Anschlußrohr angeschlossene Pipettenspitze gebracht werden können.

Pipettoren mit auswechselbaren Pipettenspitzen sind für andere Anwendungszwecke gebräuchlich. Die Pipettenspitzen sind üblicherweise Einmalartikel (Disposables). Sie wer­ den in verschiedenen Formen und Größen hergestellt und haben jeweils eine dünne Ansaugöffnung am unteren Ende, eine Anschlußöffnung am oberen Ende und im übrigen ein geschlossenes Volumen.

Solche Pipettenspitzen werden üblicherweise mit Handpi­ pettoren verwendet, die in einem Handgriff manuell oder elektromechanisch veränderbare Volumenänderungsmittel (meist einen in einem Zylinder beweglichen Kolben, gele­ gentlich auch einen Balg) enthalten. Aus dem Handgriff ragt ein Anschlußrohr heraus, dessen Ende leicht konisch zusammenläuft und auf den Durchmesser der Anschlußöffnung der Pipettenspitzen derartig abgestimmt ist, daß eine aufgesteckte Pipettenspitze in einem elastischen Paßsitz auf dem Anschlußrohr sitzt. Material und Formgebung der Pipettenspitzen sind so gewählt, daß sie sich im Bereich der Anschlußöffnung beim Aufstecken auf das Anschlußrohr geringfügig deformieren.

Derartig kommerziell erhältliche Pipettenspitzen sind auch für die Erfindung verwendbar, wobei vorzugsweise verschiedene Pipettenspitzentypen zum Pipettieren der Proben, zum Pipettieren der Reagenzien und unter Umstän­ den auch für die photometrische, fluorometrische oder luminometrische Messung verwendet werden können. Dabei trägt der Rotor eine Vielzahl von Pipettenspitzen, die nacheinander wahlweise und vollautomatisch auf das Pipet­ tenspitzenanschlußrohr der Pipettierstation aufgesteckt und, nachdem der jeweils erforderliche Flüssigkeitstrans­ fer erfolgt ist, mit Hilfe der Pipettenspitzen-Abnahme­ einrichtung wieder gelöst und in eine der Aufnahmen in dem Rotor oder in eine spezielle Abfallaufnahme abgelegt werden können. Die Erfindung ermöglicht es, mit einem extrem einfach aufgebauten Gerät, welches nur einen Rotor und eine Pipettierstation mit einem einzigen vertikal beweglichen Anschlußrohr aufweist, die kompliziertesten heterogenen immunologischen Analysen durchzuführen. Dar­ über hinaus ist keine Transfernadel-Waschstation erfor­ derlich. Die Verschleppung von Proben oder Reagenzien ist vollständig ausgeschlossen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher er­ läutert; es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungs­ gemäßen Analysesystems;

Fig. 2 einen Schnitt durch eine Ausführungsform einer speziellen Pipettenspitze für eine optische Messung;

Fig. 3 eine alternative Ausführungsform eines für die Erfindung geeigneten Gerätes teilweise im Schnitt und teilweise in Seitenansicht.

Das in Fig. 1 dargestellte Analysegerät 1 weist einen horizontalen Rotor 2 auf, der (beispielsweise mit Hilfe eines Schrittschaltmotors) in eine Vielzahl von definier­ ten Drehpositionen gebracht werden kann. Am Umfang des Rotors 2 ist eine Pipettierstation 3 und eine Waschsta­ tion 4 angeordnet.

Auf dem Rotor 2 sind Reagenzgefäße 5, Probengefäße 6 und Reaktionsgefäße 7 jeweils so positioniert, daß ihre Flüssigkeitstransferöffnungen 5a, 6a, 7a auf dem gleichen Kreis (Transferkreis) um die Achse 8 des Rotors 2 liegen. Zur Positionierung der Gefäße 5, 6, 7 dienen Aufnahmen 5b, 6b, 7b, welche zweckmäßigerweise durch Vertiefungen bzw. Löcher in der Oberfläche des Rotors gebildet werden, die an die Formgebung des jeweiligen Gefäßes angepaßt sind.

Ebenfalls auf dem gleichen Transferkreis um die Achse 8 des Rotors 2 befinden sich die Anschlußöffnungen 10a, 11a der Probenpipettenspitzen 10 und der Reagenzpipettenspit­ zen 11. Dabei ist für jedes Probengefäß 6 und für jedes Reagenzgefäß jeweils eine Pipettenspitze 10 bzw. 11 vorgesehen. Beide Pipettenspitzentypen können unter­ schiedlich geformt und auf den jeweiligen Anwendungszweck angepaßt sein. Beispielsweise hat die Reagenzpipetten­ spitze 11 im Regelfall ein größeres Volumen als die Probenpipettenspitze 10. Die Anschlußöffnungen 10a und 11a sind jedoch so gestaltet, daß sie wahlweise an das gleiche Anschlußrohr 13 der Pipettierstation 3 ange­ schlossen werden können.

Die Aufnahmen 10b, 11b für die Pipettenspitzen 10 und 11 werden durch an die Formgebung der Pipettenspitzen ange­ paßte Vertiefungen oder Löcher in dem Rotor bzw. einem mit dem Rotor 2 drehfest verbundenen Element gebildet. Im dargestellten Fall weisen die Reagenzgefäße 5 Vertiefun­ gen als Aufnahmen 11b für die Pipettenspitzen 11 auf.

Die Reagenzgefäße 5 haben außer der Transferöffnung 5a eine Einfüllöffnung 14. Vorteilhafterweise haben sie eine Einrichtung 15 zur Konstanthaltung des Höhenstandes der Reagenzflüssigkeit, beispielsweise durch Formgebung nach Art eines "Chickenfeeder".

In einer hier nicht dargestellten weiteren Ausführungs­ form kann der Rotor in mehrere Segmente unterteilt sein, in welche unterschiedliche Rotoreinsätze wahlweise aus­ wechselbar eingesetzt werden können. Jeder der Rotorein­ sätze weist jeweils eine oder mehrere Aufnahmen für Proben-, Reaktions- oder Reagenzgefäße auf. Die Rotorein­ sätze sitzen dabei drehfest in einem Rotoreinsatzträger, an dem der Rotorantrieb angreift. Der Vorteil der Segmen­ tierung in auswechselbare Rotoreinsätze besteht in der freien Konfigurierbarkeit des Rotors bezüglich der Zahl der Reagenz-, Proben- und Reaktionsgefäße. Außerdem las­ sen sich die herausnehmbaren Rotoreinsätze einfach reini­ gen.

Das Pipettenspitzen-Anschlußrohr 13 ist in der Pipettier­ station 3 an einem Querarm 16 befestigt, der an einem Vertikalrohr 17 befestigt und vertikal beweglich ist. Der Querarm 16, das Vertikalrohr 17 und der im einzelnen nicht dargestellte elektrische Antrieb für die Vertikal­ bewegung werden insgesamt als Vertikalbewegungseinrich­ tung 18 bezeichnet. Einzelheiten müssen hierzu nicht erläutert werden, da derartige Vertikalbewegungseinrich­ tungen bekannt sind. Die Vertikalbewegungseinrichtung muß im Rahmen der Erfindung so steuerbar sein, daß das Pipet­ tenspitzenanschlußrohr 13 zur automatischen Verbindung mit einer darunter angeordneten Pipettenspitze 10, 11 in deren Anschlußöffnung 10a, 11a abgesenkt werden kann. Im Innern des Querarmes 16 verläuft ein flexibles, aber volumenkonstantes Rohr, das das Pipettenspitzenanschluß­ rohr 13 mit einer zweckmäßigerweise innerhalb des Verti­ kalrohres 17 angeordneten Kolbenzylindereinrichtung ver­ bindet, die als Volumenänderungsmittel dient. Durch Be­ wegung des Kolbens in dem Zylinder kann Flüssigkeit innerhalb einer an das Anschlußrohr 13 angeschlossenen Pipettenspitze 10, 11 angesaugt bzw. aus dieser ausge­ stoßen werden.

Die Verbindung zwischen einer Pipettenspitze 10, 11 und dem Anschlußrohr 13 läßt sich mit elektromechanischen Pipettenspitzen-Abnahmemitteln 20 automatisch lösen. In der Figur dargestellt ist ein aus dem Querarm 16 hervor­ springender Finger 19, der mit einem Vorsprung 19a hinter den oberen Rand einer auf dem Rohr 13 sitzenden Pipette greift und diese nach unten von dem Rohr 13 abstreift. Die entsprechende Bewegung des Fingers 19 läßt sich bei­ spielsweise elektromechanisch oder pneumatisch realisie­ ren.

Die Waschstation 4 weist ebenfalls eine Vertikalbewe­ gungseinrichtung 28 für die Waschnadel 23 auf, die aus einem Querarm 26, einem Vertikalrohr 27 und einem nicht dargestellten Vertikalantrieb besteht. Die Waschnadel 23 ist konventionell ausgebildet und ermöglicht es, das Innere eines Reaktionsgefäßes 7 durch Besprühen der Innenwände und wiederholtes Absaugen der Waschflüssigkeit gründlich zu waschen, wenn sie in eines der Reaktionsge­ fäße 7 eingetaucht ist.

Bevorzugt läßt sich die Waschnadel 23 mit Hilfe eines nicht dargestellten Schwingungsantriebs in Oszillation versetzen, um eine Flüssigkeit, in die sie eingetaucht ist, zu durchmischen. In diesem Fall muß die Waschnadel gereinigt werden. Dies ist einfach möglich, indem sie in ein auf dem Transferkreis angeordnetes leeres Gefäß abge­ senkt wird, welches durch die Waschnadel selbst gefüllt wird. Nach kurzem Oszillieren der Waschnadel wird es wie­ der leergesaugt. Dieser Vorgang kann gegebenenfalls mehr­ fach wiederholt werden, um die Verschleppung unter der erforderlichen Grenze zu halten.

Eine optische Meßstation 30 dient zur photometrischen, fluorometrischen oder luminometrischen Auswertung einer durch die Analysereaktion verursachten optisch meßbaren Änderung. Sie ist ebenfalls am Umfang des Rotors 2 ange­ ordnet und besteht im dargestellten Fall einer photome­ trischen Messung aus einem in der Figur nicht erkennbaren unter dem Rotor 2 positionierten Lichtsender und dem Emp­ fänger 31 auf der Außenseite des Rotors 2. Der photome­ trische Lichtstrahl 2 verläuft so, daß ein Reaktionsgefäß 7, welches sich in der durch den Pfeil 32 bezeichneten Meßposition befindet, durchstrahlt wird. Bei der darge­ stellten Ausführungsform wird deshalb die Meßgröße unmit­ telbar an der in den Reaktionsgefäßen 7 enthaltenen Flüs­ sigkeit bestimmt.

Der Rotor 2 und die Stationen 3, 4, 30 sind in üblicher Weise auf einem Gerätechassis 34 montiert, das in einem Gehäuse 35 die erforderlichen Antriebe, die Elektronik, ein Netzteil und die üblichen Komponenten für die Steue­ rung und die Ergebnisausgabe enthält. Dargestellt sind der Einfachheit halber lediglich eine Tastatur 36a, 36b und Anschlüsse 37a, 37b und 37c für Peripheriegeräte, wie beispielsweise einen Drucker, ein Display zur Ausgabe der Meßwerte und dergleichen. Eine Gerätehaube 38 schützt das Gerät vor Umwelteinflüssen und erleichtert die Temperie­ rung.

Die Reaktionsgefäße 7 sind bevorzugt coated tubes, die innenseitig mit einem trägerfixierten Bindungspartner, beispielsweise einem Antikörper oder Streptavidin be­ schichtet sind. Das Rotorsegment, welches die Reaktions­ gefäße 7 enthält, ist mittels Peltier-Elementen tempe­ rierbar.

Zur Durchführung einer Analyse wird zunächst der Rotor mit den Probengefäßen 6, die die zu analysierenden Proben enthalten, den Probeneinmalspitzen 10, den Reagenzgefäßen 5 mit den erforderlichen flüssigen Reagenzien, den Rea­ genzeinmalspitzen 11 und den Reaktionsgefäßen 7 bestückt.

Für jede Probendosierung wird der Rotor 2 in eine Drehpo­ sition gebracht, bei der sich das Anschlußrohr 13 genau über einer Probenpipettenspitze 10 befindet. Das Rohr 13 wird in die Anschlußöffnung 10a abgesenkt, um Pipetten­ spitze 10 und Rohr 13 miteinander zu verbinden. Danach bewegt die Vertikalbewegungseinrichtung 18 das Rohr 13 mit der Pipettenspitze 10 nach oben und der Rotor 2 wird in eine Position gebracht, in der sich das Probengefäß 6 mit der gewünschten Probe unter der Pipettenspitze befin­ det. Die Pipettenspitze wird in das Probengefäß 6 abge­ senkt, Probe angesaugt und die Pipettenspitze wird wieder herausgezogen. Der Rotor 2 wird in eine Drehposition ge­ bracht, in der ein Reaktionsgefäß 7 unter dem Rohr 13 ist und die Probenflüssigkeit wird zweckmäßigerweise nach Ab­ senken in den Bereich der Transferöffnung 7a in das Rea­ genzgefäß 7 ausgestoßen. Schließlich wird die gleiche Aufnahme 10b, aus der die Probenpipettenspitze 10 entnom­ men wurde, wieder unter das Rohr 13 gedreht. Die Pipet­ tenspitze wird in die Aufnahme 10b abgesenkt und mittels der Pipettenspitzen-Abnahmemittel von dem Rohr 13 abge­ streift.

Als nächstes ist die Zugabe eines flüssigen Reagenz, also die Reagenzdosierung erforderlich. Sie verläuft analog wie die Probendosierung, wobei selbstverständlich eine Reagenzpipettenspitze unter das Pipettenspitzenanschluß­ rohr 13 gebracht, mit diesem verbunden, in die Transfer­ öffnung 5a des entsprechenden Reagenzgefäßes 5 abgesenkt und das Reagenz angesaugt wird. Nach dem Ausstoßen des Reagenzes in das entsprechende Reaktionsgefäß 7 wird die Reagenzpipettenspitze 11a wieder in die Aufnahme 11b, aus der sie entnommen wurde, zurückgestellt.

Danach erfolgt die Inkubation, die für die erste Reakti­ onsstufe erforderlich ist. Im Falle eines Zwei-Schritt- Sandwich-Testes, wie er in der EP-A-04 08 804 beschrieben ist, kann dies beispielsweise die spezifische Bindungsre­ aktion zwischen einem in der Probe enthaltenen zu bestim­ menden Antigen Ag und einem an das Reaktionsgefäß 7 fi­ xierten Antikörper Akb zur Bildung eines trägerfixierten Komplexes Akb-Ag sein. Als flüssiges Reagenz wird in diesem Fall lediglich eine Pufferlösung zudosiert. Wäh­ rend der Dauer der heterogenen Reaktionen können zweckmä­ ßigerweise Dosierschritte, die für andere Analysen erfor­ derlich sind, durchgeführt werden.

Nach Ablauf der erforderlichen Inkubationszeit wird das Reaktionsgefäß 7 unter die Waschnadel 23 gedreht, diese bis in den Bodenbereich des Reaktionsgefäßes 7 abgesenkt, die darin befindliche Reaktionslösung abgesaugt und in üblicher Weise das Reaktionsgefäß 7 gewaschen.

Nach dem Waschen kann eine zweite Reagenzdosierung erfol­ gen, die genau analog der ersten Reagenzdosierung, jedoch mit einem anderen Reagenz aus einem anderen Reagenzgefäß 5, abläuft. Da dabei eine andere Reagenzpipettenspitze 11a verwendet wird, besteht keinerlei Risiko, daß ein Reagenz in ein anderes verschleppt wird. Im Beispielsfall kann als zweites Reagenz ein Konjugat eines für das Anti­ gen spezifischen Antikörpers mit einem Markierungsenzym (AkE) zudosiert werden.

Bei der zweiten Inkubation bildet sich ein Sandwich-Kom­ plex Akb-Ag-AkE, der an der Gefäßwand gebunden ist. Nach erneutem Absaugen und Waschen zur Entfernung von über­ schüssigem AkE von dem festphasengebundenen Sandwich-Kom­ plex (Bound-Free-Trennung) wird ein farbbildendes Sub­ strat als drittes Reagenz aus dem dritten Reagenzgefäß 5 zugeführt. Sein Farbumschlag ist für die Konzentration des Markierungsenzyms E und somit für die Konzentration des Analyt-Antigens Ag charakteristisch. Vor der Photo­ metrierung kann eine Durchmischung mit Hilfe der schwin­ genden Waschnadel 23 erfolgen. Danach wird das Reaktions­ gefäß 7 in die Meßposition 32 gebracht und der Farbum­ schlag photometrisch vermessen.

Einzelheiten der jeweiligen Analysereaktion sind für die Erfindung nicht wesentlich. Charakteristisch ist vielmehr der einfache Aufbau des Gerätes, der dennoch sehr flexi­ bel die vollautomatische Durchführung unterschiedlichster mehrstufiger Analyseverfahren erlaubt. Dabei sind fol­ gende Punkte hervorzuheben:

• - Da für jede Probe und jedes Reagenz eine gesonderte Pipettenspitze verwendet wird, sind Analyseverfäl­ schungen durch Verschleppung beim Proben- oder Rea­ genztransfer vollständig ausgeschlossen.
• - Durch Verwendung spezieller Pipetten für unterschied­ liche Aufgaben kann das jeweilige Dosiervolumen flexi­ bel angepaßt werden. So können beispielsweise auch für verschiedene Reagenzien verschiedene Typen von Pipet­ tenspitzen verwendet werden.
• - Bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform, bei der die Transferöffnungen 5a der Reagenzgefäße 5, die Transferöffnungen 6a der Probengefäße 6 und die Trans­ feröffnungen 7a der Reaktionsgefäße 7 sowie die An­ schlußöffnungen 10a, 10b der verschiedenen Pipetten­ spitzen 10, 11 auf dem gleichen Kreis (Transferkreis) um die Rotorachse 8 liegen, sind lediglich drei An­ triebe, nämlich der Drehantrieb für den Motor und zwei Vertikalantriebe für die Pipettierstation 3 und die Waschstation 4, erforderlich.
• - Die Ansteuerung des Rotors 2 und der Stationen 3, 4 erfolgt programmgesteuert mit Hilfe eines Mikroprozes­ sors. Das Programm läßt sich leicht auf die Anforde­ rungen verschiedenster Analysen einstellen. Außerdem ist es möglich, die Schrittfolge so zu optimieren, daß während der Inkubationszeit jeweils Dosierungen an an­ deren Reaktionsgefäßen 7 durchgeführt werden.

Obwohl die dargestellte Anordnung mit einem einzigen Transferkreis besonders einfach ist, kann es für etwas größere Analysezahlen zweckmäßig sein, beispielsweise die Pipettenspitzen auf einem gesonderten Kreis anzuordnen. In diesem Fall ist selbstverständlich eine Horizontalbe­ wegung des Pipettenspitzenanschlußrohrs 13 erforderlich.

Die Meßstation 30 kann grundsätzlich in konventioneller Weise mit einer Absaugnadel versehen sein, die ähnlich der Waschnadel 23 in die Reaktionsgefäße eintaucht und die zu analysierende Flüssigkeit z. B. durch eine Durch­ flußküvette absaugt, wenn die physikalisch nachweisbare Veränderung der Analyseflüssigkeit am Ende der Reaktion gemessen werden soll. Da eine solche Absaugnadel jedoch in verschiedene Reaktionsgefäße mit unterschiedlichen Reaktionslösungen eintauchen müßte, wäre eine Waschsta­ tion für die Absaugnadel erforderlich.

Um den hiermit verbundenen konstruktiven Aufwand zu ver­ meiden, wird vorzugsweise eine Meßstation verwendet, die ohne eine Absaugnadel auskommt. Ein erstes Beispiel ist die in Fig. 1 gezeigte Photometrie-Meßstation 30, bei der der Lichtstrahl des Photometers die Reaktionsgefäße unmittelbar durchdringt.

Eine Alternative hierzu ist in Fig. 2 stark schemati­ siert dargestellt. Es handelt sich um eine spezielle Meß­ pipettenspitze 41, die alternativ zu den Probenpipetten­ spitzen 10 und den Reagenzpipettenspitzen 11 mit dem Pipettenspitzenanschlußrohr 13 verbunden werden kann. Sie hat einen Küvettenbereich 42, der gute optische Eigen­ schaften für die photometrische Messung aufweist. In der Figur ist der Lichtstrahl 43 eines Photometers angedeu­ tet, der von einem Lichtsender 44 ausgeht und auf einen Meßempfänger 45 trifft.

Ein Vorteil dieser Alternative ist darin zu sehen, daß die Meßpipettenspitze in Material und Formgebung spezi­ fisch auf die Meßaufgaben ausgerichtet sein kann, während die Reaktionsgefäße primär zur Durchführung der Reaktio­ nen dienen und eine Bindungspartner-Beschichtung auf der Wand tragen, so daß sie sich vielfach weniger gut als op­ tische Meßgefäße eignen.

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der eine Einfüllöffnung 48 der Meßstation 30 auf dem Kreis der Transferöffnungen (5a bis 7a in Fig. 1) liegt, so daß sie ohne zusätzliche Horizontalbewegung von der Pipettierstation 18 erreicht werden kann. Für diese Do­ sierung werden zweckmäßig zusätzliche Pipettenspitzen verwendet, die als Meßtransferpipettenspitzen 49 bezeich­ net werden. Die Pipettierung erfolgt in diesem Fall zweckmäßigerweise durch eine Öffnung 50 in dem Rotor 2. Selbstverständlich weist der Rotor in diesem Fall nicht dargestellte Aufnahmen für die Pipettenspitzen 49 auf.

Für die Meßeinrichtung 30 wird in diesem Fall bevorzugt eine Durchflußküvette 51 verwendet, wobei der andeutungs­ weise dargestellte photometrische Strahlengang 52 vor­ zugsweise im unteren Bereich der Küvette verläuft, um Störungen durch Luftblasen zu vermeiden. Nach der Photo­ metrierung wird die Analyseflüssigkeit über das Rohr 53 nach Öffnen des Ventils 54 abgesaugt.

Claims (8)

1. Analysesystem zur automatischen Durchführung von Ana­ lysen, die eine spezifische Bindungsreaktion unter Beteiligung eines in einem Reaktionsgefäß trägerfi­ xierten Bindungspartners und einen Waschschritt zur Durchführung einer Bound-Free-Trennung umfassen,
mit Probengefäßen (6) zum Bereithalten der zu analysierenden Proben, Reagenzgefäßen (5) zum Bereit­ halten der Reagenzien und Reaktionsgefäßen (7), die den trägerfixierten Bindungspartner enthalten, welche jeweils Transferöffnungen (5a, 6a, 7a) zum Entnehmen bzw. zum Zuführen von Flüssigkeiten während der Ana­ lyse aufweisen,
und mit einer Meßstation (30) zur Messung einer für die Analyse charakteristischen Meßgröße,
bei welchem
Aufnahmen (5b, 6b, 7b) für die Probengefäße (6), die Reagenzgefäße (5) und die Reaktionsgefäße (7) auf einem einzigen Rotor (2) vorgesehen sind,
am Umfang des Rotors eine Waschstation (4) angeordnet ist, die eine Bewegungseinrichtung (28) für eine Waschnadel (23) aufweist,
am Umfang des Rotors (2) eine Pipettierstation (3) angeordnet ist, die eine Bewegungseinrichtung (18) für ein Pipettenspitzen-Anschlußrohr (13) aufweist, welches mit Volumenänderungsmitteln verbunden ist, der Rotor (2) Aufnahmen (10b, 11b) für Pipettenspit­ zen (10, 11) aufweist,
die Positionen der Aufnahmen (10b, 11b) für die Pipet­ tenspitzen (10, 11) auf dem Rotor (2), die Positionen der Transferöffnungen (5a, 6a, 7a) der Gefäße (5, 6, 7) und die Bewegungswege der Bewegungseinrichtung (18) der Pipettierstation (3) so aufeinander abgestimmt sind, daß das Anschlußrohr (13) der Pipettierstation (3) zur automatischen Verbindung mit einer Pipetten­ spitze (10, 11) auf diese abgesenkt werden kann und die Transferöffnungen (5a, 6a, 7a) der Gefäße (5, 6, 7) zum Flüssigkeitstransfer unter die mit dem Anschluß­ rohr (13) verbundene Pipettenspitze (10, 11) bewegt werden können, und
Pipettenspitzenabnahmemittel (20) vorhanden sind, um die Verbindung der Pipettenspitze (10, 11) mit dem An­ schlußrohr (13) automatisch zu lösen.

2. Analysesystem nach Anspruch 1, bei welchem die Trans­ feröffnungen (5a, 6a, 7a) der Probengefäße (6) der Reagenzgefäße (5) und der Reaktionsgefäße (7) und die Aufnahmen (10b, 11b) für die Pipettenspitzen auf dem gleichen Kreis um die Achse (8) des Rotors (2) liegen und die Bewegungseinrichtungen (18, 28) der Pipettier­ station (3) und der Waschstation (4) Vertikalbewe­ gungseinrichtungen sind.

3. Analysesystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei welchem verschiedene Pipettenspitzen (10a, 11a) wahl­ weise mit dem Anschlußrohr (13) der Pipettierstation (3) verbindbar sind.

4. Analysesystem nach Anspruch 3, bei welchem zur Be­ stimmung der Meßgröße spezielle Meßpipettenspitzen (41) vorgesehen sind.

5. Analysesystem nach einem der Ansprüche 2 oder 3, bei welchem die Meßstation (3′) eine Einfüllöffnung (48) aufweist, die auf dem Kreis der Transferöffnungen liegt, so daß die Reaktionslösung mittels der Pipet­ tenspitzen (49) aus den Reaktionsgefäßen (7) in die Meßstation (31) transferiert werden kann.

6. Analysesystem nach Anspruch 5, bei welchem die Ein­ füllöffnung (48) mit einem Durchflußmeßgefäß (51) verbunden ist.

7. Analysesystem nach Anspruch 1, bei welchem die Meß­ station (30) am Umfang des Rotors (2) angeordnet ist, und die Meßgröße unmittelbar an der in den Reaktions­ gefäßen (7) enthaltenen Flüssigkeit gemessen wird.

8. Analysesystem nach Anspruch 1, bei welchem die Rea­ genzgefäße (5) eine Regulierungsvorrichtung (15) zur Konstanthaltung des Höhenstandes der Reagenzflüssig­ keit aufweisen.