DE69701418T2

DE69701418T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Waschen, zur Resuspension, zum Wiedersammeln und zur Lokalisierung von magnetisierbaren Teilchen in der magnetischen Trennungstechnik von Proben

Info

Publication number: DE69701418T2
Application number: DE69701418T
Authority: DE
Inventors: Steven E. Bushnell; Tina K. Garyantes; Howard J. Kirchick; Michael L. Malek
Original assignee: Bayer Corp
Current assignee: Siemens Healthcare Diagnostics Inc
Priority date: 1996-05-10
Filing date: 1997-05-08
Publication date: 2000-07-06
Anticipated expiration: 2017-05-09
Also published as: JPH1096732A; MX9701411A; EP0806665B1; JP4208100B2; CA2199211A1; EP0806665A1; DE69701418D1; US5888835A

Description

Die Erfindung liegt allgemein auf dem Gebiet von biomedizinischen Proben unter Verwendung magnetischer Trenntechniken, und insbesondere betrifft sie ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Fokussieren und Lokalisieren magnetisierbarer Partikel während der Trennung und das Waschen in derartigen Proben.
Heterogene Immunproben erfordern typischerweise das Trennen zu ermittelnder Komponenten, die an komponentenselektive Partikel gebunden sind, von ungebundenen oder freien Komponenten der Probe. Zur Erhöhung des Wirkungsgrads bei diesem Trennvorgang waschen zahlreiche Proben die feste Phase (gebundene Komponente) der Probe nach dem anfänglichen Trennen (der Entfernung oder Absaugen der flüssigen Phase). Einige Chemoluminiszenz-Immunproben verwenden magnetisches Trennung zur Entfernung der ungebundenen Probenkomponenten aus dem Reaktionsbehälter vor Zusätzen eines Reagenzes, das zur Erzeugung von Chemoluminiszenz bzw. des ermittelbaren Signals verwendet wird, welches die vorhandene Menge der gebundenen Komponente anzeigt. Bewirkt wird dies unter Verwenden magnetisierbarer Partikel einschließlich, jedoch ohne hierauf beschränkt zu sein, paramagnetischer Partikel, superparamagnetischer Partikel, ferromagnetischer Partikel und ferrimagnetischer Partikel. Zu ermittelnde bzw. zu testende Probenkomponenten werden an Komponenten spezifischer Stellen auf magnetisierbaren Partikeln im Verlauf der Probenahme gebunden. Die zugeordneten magnetisierbaren Partikel werden an Magneten zum Rückhalten in dem Reaktionsbehälter angezogen, während die flüssige Phase, welche ungebundene Komponenten enthält, aus dem Reaktionsbehälter abgesaugt werden.
Das Waschen der festen Phase nach der anfänglichen Trennung wird bewirkt durch Entnehmen und darauffolgendes Absaugen eines Waschpuffers, während die magnetisierbaren Partikel an den Magneten angezogen werden.
Ein größerer Wirkungsgrad beim Waschen wird durch Bewegen der Reaktionsbehälter entlang einer Magnetanordnung bewirkt, die einen Spalt in der Anordnungsstruktur in der Nähe einer Waschposition aufweist, wodurch die magnetisierbaren Partikel während des Entnehmens des Waschpuffers resuspendiert werden. Dies ist bekannt als Resuspensionswaschen. Nachfolgende Positionen in der Anordnung umfassen Magneten, die es den magnetisierbaren Partikeln erlauben, vor dem Absaugen des Waschpuffers und dem Einleiten des Reagenzes über das Ende der Magnetanordnung hinaus sich wieder anzusammeln.
Eine Konfiguration eines Waschblocks gemäß dem Stand der Technik stellt einen Aluminiumeinsatz in dem Spalt der Magnetanordnung in der Waschposition bereit. Anstatt den Magneten einfach aus der Resuspensionsposition zu entfernen, verhindert der Einsatz, daß ein Reaktionsbehälter in der Magnetanordnung fehlausgerichtet und festgeklemmt wird. Während die Verwendung eines Resuspensionswaschens für Proben adäquat arbeitet, ist es offensichtlich, daß das Bereitstellen eines Aluminiumeinsatzes anstelle eines Magneten in der Waschposition die Proben ungünstig beeinflußt, welche die Resuspension beim Waschen nicht verwenden, sondern durch die Waschposition ohne Resuspension hindurchlaufen. Ein einziges Band aus magnetisierbaren Partikeln, welches normalerweise entlang dem Innern des Reaktionsbehälters gebildet ist, wenn er an der Magnetanordnung während des anfänglichen Trennvorgangs vorbeiläuft, wird in zwei kleinere Bänder auf jeder Seite des Reaktionsbehälters aufgrund der Anziehung durch die Magneten auf jeder Seite des Einsatzes in der Resuspensions- und Waschposition aufgeteilt. Da das Reagenz in den Reaktionsbehälter in einem Strom eingeleitet wird, der dorthin gerichtet ist, wo die magnetisierbaren Partikel vor dem Auftrennen gesammelt werden, führt das Auftrennen des Bands der magnetisierbaren Partikel dazu, daß es dem Strom an der Hauptkonzentration magnetisierbarer Partikel fehlt. Daraus resultiert eine schlechte Resuspension der magnetisierbaren Partikel während der Resuspensionswäsche und bei Zusätzen eines Säurereagenzes, das verwendet wird, um das gebundene Komponentenreagenz bei der Erzeugung eines Chemoluminiszenzsignals zu konditionieren.
Beispielsweise wird auf die US-A-5 466 574 verwiesen, die eine magnetische Trennvorrichtung zum Isolieren zu ermittelnder magnetisch markierter Substanzen von bzw. aus einem nichtmagnetischen Medium unter Verwendung einer magnetischen Trennung mit hohem Gradienten betrifft. Die Substanzen werden in einem nichtmagnetischen Behälter angeordnet, der seinerseits in einer Anordnung von Magneten angeordnet ist. Die Magneten sind als Joch konfiguriert, welches lineare, umschließende mehrfach-polare oder teilweise umschließende mehrfach-polare Konfigurationen magnetischer Polflächen um den Behälter herum bereitstellen kann. Die Magnetpolflächen können unterschiedliche Querschnittsflächen aufweisen, um den Magnetfeldgradienten in Bereichen benachbart zu den kleineren Polflächen zu vergrößern.
Der Stand der Technik ist deshalb nicht in der Lage, einen Waschbereich bereitzustellen, der ein effizientes Waschen magnetisierbarer Partikel während der Waschphase einer magnetischen Trennprobe ermöglicht, ohne die Proben ungünstig zu beeinflussen, die keine Resuspensionswäsche verwenden.
Gemäß einer Ausführungsform schafft die vorliegende Erfindung einen Waschblock in einer Magnetanordnung zur magnetischen Trennung von gebundenen und ungebundenen Komponenten in Reaktionsbehältern, die sich an dem in einem Probengerät befindlichen Waschblock vorbeibewegen, wobei der Waschblock aufweist:
Einen Resuspensionswaschbereich mit mehreren Reaktionsbehälterpositionen, wenn die Behälter sich an der Anordnung vorbeibewegen, wobei der Waschblock an dem Resuspensionswaschbereich enthält:
Eine zentrale Reaktionsbehälterposition, die sich in der Nähe des Waschblocks befindet, mit einem weichmagnetischen Einsatz (im folgenden auch Weichmagneteinsatz genannt) in der Magnetanordnung,
eine erste Reaktionsbehälterposition, die sich vor der zentralen Reaktionsbehälterposition befindet, wobei der Waschblock an der ersten Reaktionsbehälterposition zurechtgeformte Magneten aufweist und ein erster Abschnitt des weichmagnetischen Einsatzes sich in der Nähe von einem der Behälter befindet; und
eine zweite Reaktionsbehälterposition, die sich hinter der zentralen Reaktionsbehälterposition befindet, wobei der Waschblock an der zweiten Reaktionsbehälterposition zurechtgeformte Magneten besitzt und ein zweiter Abschnitt des weichmagnetischen Einsatzes sich in der Nähe von einem der Behälter bindet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform schafft die vorliegende Erfindung eine Magnetanordnung zur magnetischen Trennung von gebundenen und ungebundenen Komponenten in mindestens einem Reaktionsbehälter, der durch sie hindurchtritt, wobei die Magnetanordnung aufweist:
Eine Anfangstrennungsstufe zur Trennung der gebundenen Komponente von der ungebundenen Komponente in dem mindestens einen Reaktionsbehälter;
eine auf die Anfangstrennungsstufe folgende Resuspensionswaschstufe, wobei die Resuspensionswaschstufe selektiv eine Resuspensionswäsche der gebundenen Komponente in dem mindestens einen Reaktionsbehälter ermöglicht und die Resuspensionswaschstufe ferner eine Waschpuffer-Abgabeposition mit einer Waschpuffer-Abgabedüse aufweist, wobei der mindestens eine Reaktionsbehälter sich an der Waschpuffer- Abgabeposition zur Aufnahme eines von der Waschpuffer- Abgabedüse stammenden Waschpuffers befindet; wobei sich ein weichmagnetischer Einsatz an der Waschpuffer-Abgabeposition befindet; und/oder eine Nachwasch-Reaktionsbehälterposition vor sowie eine Nachwasch-Reaktionsbehälterposition nach der Waschpuffer-Abgabeposition, wobei der weichmagnetische Einsatz die Vorwasch- und Nachwaschpositionen überlappt und die Vorwasch- sowie Nachwaschpositionen jeweils Magneten besitzen, die derart zurechtgeformt sind, daß sie den überlappenden weichmagnetischen Einsatz aufnehmen, wobei der weichmagnetische Einsatz vorzugsweise durch kohlenstoffarmen Stahl gebildet wird;
eine Nachfolgetrennungsstufe, die auf die Resuspensionswaschstufe folgt, zur Fokussierung der gebundenen Komponente innerhalb des mindestens einen Reaktionsbehälters und zum Ansaugen der ungebundenen Komponente aus dem Inneren des mindestens einen Reaktionsbehälters; und
eine auf die nachfolgende Trennungsstufe folgende Reagenzmischstufe, wobei die Reagenzmischstufe die Verteilung des Reagenz zur Resuspension der gebundenen Komponente in dem mindestens einen Reaktionsbehälter ermöglicht;
wobei die Anfangstrennungsstufe, die Resuspensionswaschstufe, die nachfolgende Trennungsstufe und die Reagenzmischstufe gemeinsam mehrere nacheinander angeordnete Reaktionsbehälterpositionen innerhalb der Magnetanordnung aufweisen und die Resuspensionswaschstufe eine physikalische Konfiguration einer gebundenen Komponente in dem mindestens einen Reaktionsbehälter in Abwesenheit der selektiv aktivierten Resuspensionswäsche aufrechterhält.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Trennung von Komponenten in einer Probe, die an magnetisierbare Teilchen gebunden sind, von ungebundenen Teilchen mit einer Magnetanordnung, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Bereitstellen der gebundenen und ungebundenen Probenkomponenten in einem Reaktionsbehälter;
Vorbeiführen des Reaktionsbehälters nahe an einer ersten Reihe von hintereinander angeordneten Magnetpaaren in der Magnetanordnung zur Hervorrufung einer anfänglichen Trennung der gebundenen Komponenten von den ungebundenen Komponenten;
Vorbeiführen des Reaktionsbehälters nahe an einer Resuspensionswaschstufe der Magnetanordnung, die teilweise aus einem weichmagnetischen Einsatz besteht, zur selektiven Ermöglichung einer Resuspensionswäsche der gebundenen Komponenten; und
Vorbeiführen des Reaktionsbehälters nahe einer zweiten Reihe von hintereinander angeordneten Magnetpaaren in der Magnetanordnung zur Hervorrufung einer nachfolgenden Trennung der gebundenen Komponenten.
Nachdem der Umfang der vorliegenden Erfindung aufgezeigt worden ist, wird diese nunmehr allgemeiner erläutert.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Verfahren und Vorrichtungen zum Fokussieren oder Lokalisieren magnetisierbarer Partikel während eines Trennvorgangs und Waschvorgangs zur verbesserten Signalerzeugung in Proben zu schaffen, die magnetische Trenntechnik verwenden. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Waschbereich zu schaffen, der eine verbesserte Suspension von Festphasenkomponenten für eine Probe ungeachtet ermöglicht, ob sie einer Resuspensionswäsche unterliegt.
Gelöst werden diese Aufgaben durch Verwenden eines Einsatzes aus weichmagnetischem Material anstelle von Trennmagneten in einer Waschposition in der Anordnung, wobei der Einsatz eine Breite größer als die Breite eines daran vorbeilaufenden Reaktionsbehälters aufweist. Außerdem enden die Magneten der Anordnung sowohl stromauf- wie stromabwärts von der Waschposition an Stellen zwischen dem Reaktionsbehälter zugunsten einer verbesserten Fokussierung von magnetisierbaren Partikeln in dem Pfad eines Reagenzstroms, was zu einer verbesserten Resuspension der magnetisierbaren Partikel durch das Reagenz führt. Der Resuspensionswaschwirkungsgrad wird dadurch verbessert und das Fokussieren magnetisierbarer Partikel wird verbessert, was zu einer effizienteren Resuspension magnetisierbarer Partikel für den Signalerzeugungsabschnitt der Probe führt.
Am Ende der Magnetanordnung wird ein Fokussiermagnet mit einer Flächenabmessung kleiner als eine Behälterbreite in der Anordnung verwendet, um die magnetisierbaren Partikel vollständig zu lokalisieren, bevor sie in dem Pfad eines eingespritzten Säurestroms vorliegen, der verwendet wird, die Reaktion einzuleiten, die zu Chemoluminiszenz führt.
Für diejenigen Proben, die keine Resuspensionswäsche verwenden, führt das Bereitstellen des Weichmagneteinsatzes zum Vermeiden eines Auftrennens des Bands aus magnetisierbaren Partikeln, während das Fokussieren der magnetisierbaren Partikel zu einer verbesserten Chemoluminiszenzreaktion führt.
Für Resuspensionswäsche verwendende Proben ermöglicht der weichmagnetische Einsatz eine Resuspensionswäsche unter Vermeidung eines vorzeitigen Sammelns und Auftrennens magnetisierbarer Partikel aufgrund des Einflusses von Magneten benachbart zu der Waschposition. Wie bei Proben, die keine Resuspensionswäsche verwenden, führt das Fokussieren magnetisierbarer Partikel zu einer verbesserten Chemoluminiszenzreaktion.
Diese Erfindung ist im einzelnen in den anliegenden Ansprüchen ausgeführt. Die vorstehend angeführten sowie weiteren Merkmale lassen sich besser verstehen unter bezug auf die nachfolgende Beschreibung und die anliegenden Zeichnungen; in diesen zeigen:
Fig. 1A eine Aufrißansicht einer Magnetanordnung und einer Abfolge von Reaktionsbehältern, die dort hindurch in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung laufen;
Fig. 1B eine Aufrißansicht einer Magnetanordnung gemäß Fig. 1A, in welcher eine Resuspensionswäsche durchgeführt wird;
Fig. 2 eine Aufrißansicht der Magnetanordnung von Fig. 1A unter Darstellung eines Reaktionsbehältertransportmechanismus;
Fig. 3 eine Aufrißansicht der Magnetanordnung gemäß Fig. 1A von hinten unter Darstellung einer Magnetanordnungstragstruktur;
Fig. 4A eine Seitenaufrißansicht einer Nicht- Resuspensionswaschdüse, die in der Nähe eines Reaktionsbehälters zur Verwendung in der Magnetanordnung gemäß Fig. 1A ausgerichtet ist; und
Fig. 4B eine Seitenaufrißansicht einer Resuspensionswaschdüse, die in der Nähe eines Reaktionsbehälters zur Verwendung in der Magnetanordnung gemäß Fig. 1B ausgerichtet ist.
Um den Wirkungsgrad bei der Trennung gebundener Komponenten von freien Komponenten in Immunproben zu verbessern, waschen zahlreiche Proben die feste Phase (gebundene Komponente) der Probe nach der anfänglichen Trennung (Entfernung der flüssigen Phase und der ungebundenen Komponente). Die vorliegende Erfindung entfaltet ihre Wirkung im Zusammenhang mit einer Chemoluminiszenz-Immunprobe bekannten Typs, die magnetische Trennung einsetzt, um ungebundene Probenkomponenten aus einem Reaktionsbehälter, wie etwa einer Küvette, zu entfernen.
Das vorliegend offenbarte Verfahren und die vorliegende offenbarte Vorrichtung ermöglichen eine Resuspensionswäsche von magnetisierbaren Partikeln mit verbessertem Waschwirkungsgrad, und magnetisierbare Partikel von bzw. aus einem Band werden in einem kleinen Bereich oder einem Punkt fokussiert, was eine effizientere Resuspension magnetisierbarer Partikel für einen Signalerzeugungsabschnitt der Probe ermöglicht.
In der gesamten nachfolgenden Diskussion wird davon ausgegangen, daß die Reaktionsbehälter sich in den Zeichnungen von links nach rechts an einer stationären Magnetanordnung vorbei mit regelmäßigen Zeitintervallen bewegen, obwohl eine kontinuierliche Bewegung nicht ausgeschlossen ist. Mittel, um den Reaktionsbehältern eine seitliche Translation zu erteilen, sind nachfolgend unter bezug auf Fig. 2 erläutert. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform beträgt ein derartiges Intervall ungefähr 15 Sekunden. In der gesamten vorliegenden Beschreibung werden An- bzw. Absaug- und Abgabefunktionen über Mittel ausgeführt, die auf diesem Gebiet der Technik bekannt sind, ohne daß sämtliche Einzelheiten dargestellt sind.
Die Magnetanordnung gemäß Fig. 1A und 1B umfaßt eine Abfolge von Reaktionsbehältern, wie etwa Küvetten 12, von denen jeder bzw. jede Probenkomponenten und magnetisierbare Partikel 14 enthält, die sich anfänglich in einem frei verteilten Zustand innerhalb der jeweiligen Küvette 12 befinden. Die Konzentration der festen Phase (gebundene Komponente) der Probe, die in freier Suspension in der Küvette in der Position B verbleibt, ist geringer als diejenige der ersten Küvette 12 in der Position A aufgrund des anfänglichen Sammelns der festen Phase in der Nähe der Magneten der Anordnung 16 in der Position B. In der Küvette 12 der Position C ist diese Wirkung noch offensichtlicher. Nach Ablauf einer Zeit ist eine Küvette in die Position D vorgerückt, und der Hauptanteil der festen Phase 14 hat sich in der Nähe jeweiliger Magneten der Anordnung 16 angesammelt.
Bezugnahmen auf "Magneten", benachbart zu einer jeweiligen Position, beziehen sich auf ein Paar von Magneten entgegengesetzt ausgerichteter Polarität, die übereinander in der Nähe der jeweiligen Küvettenposition angeordnet sind. Ein Band aus magnetisierbaren Partikeln 14 bildet sich entlang der Verbindung dieser beiden Magneten, wo der Magnetgradient ein Maximum aufweist.
Nicht-Resuspensionswaschvorgänge werden in Positionen F, G und M in der beispielhaften Ausführungsform von Fig. 1A und in Positionen F und M in der Ausführungsform gemäß Fig. 1B bereitgestellt. In diesen Positionen wird flüssige Phase aus der Küvette 12 über Schläuche (15, 17, 19 in Fig. 1A und 15, 19 in Fig. 1B) angesaugt, und Waschpuffer wird über Düsen (30, 32, 34 in Fig. 1A und 30, 34 in Fig. 1B) eingeleitet bzw. erneut eingeleitet. Die Düsen sind vor jeweiligen Schläuchen in den Ansichten gemäß Fig. 1A und 1B positioniert. Insbesondere sind die Düsen in Richtung auf die Vorderseite der jeweiligen Küvette 12 (aus dem Papierblatt in Fig. 1A und 1B heraus) unter einem Winkel angeordnet, um ein Stören des Pellets der festen Phase 14 zu vermeiden, das sich an den jeweiligen Magneten der Anordnung 16 angesammelt hat.
Der Schlauch 21 in der Position N gemäß Fig. 1A und 1B wird verwendet, um flüssige Phase aus der jeweiligen Küvette 12 vor dem Einleiten in Position P von Reagenz über die Düse 36 anzusaugen, wobei das Reagenz eine nachfolgende Chemoluminiszenzreaktion innerhalb eines Luminometers erleichtert. Im Gegensatz zu den Nicht-Resuspensionswaschdüsen (30, 32, 34 in Fig. 1A und 30, 34 in Fig. 1B) sind die Reagenzdispersionsdüsen 36 in Richtung auf das Pellet aus der flüssigen Phase 14 angeordnet, um dieses sorgfältig zu dispergieren bzw. zu verteilen.
In Magnetproben gemäß dem Stand der Technik bleibt ein Teil der flüssigen Phase in der festen Phase 14 vor Einleitung des Reagenzes in der Position P eingesperrt, und zwar selbst nach wiederholten Nicht-Resuspensionswäschen, wie etwa in den Positionen F, G und M in Fig. 1A und in Positionen F und M in Fig. 1B. Diese eingesperrte flüssige Phase begrenzt die Genauigkeit der Probe.
In der Position K von Fig. 1A sind die Magneten der Anordnung 16 in der Nähe der Küvetten 12 in einer unteren Position angeordnet. Dies führt dazu, daß das Festphasenpellet 14 Zeit hat, um sich in einer unteren Position vor der Einleitung des Probereagenzes in der Position P zu sammeln. Wenn das Reagenz am Pellet 14 in der Position P durch die Düse 36 gerichtet wird, wird die feste Phase 14 zentral in dem Reaktionsbehälter 12 angeordnet, wenn die Säure in der Position P aufgetragen wird. Ein derartiges erneutes Positionieren des Pellets erhöht jedoch nicht notwendigerweise die Fähigkeit der Nicht- Resuspensionswaschvorgänge, die feste Phase 14 von der eingesperrten flüssigen Phase zu befreien.
In Fig. 1A wird eine Resuspensionswäsche nicht eingesetzt und die fokussierte oder lokalisierte feste Phase verbleibt damit in der Nähe der jeweiligen Magneten 16, wenn die Küvette 12 durch den Waschblock fortschreitet.
Im Gegensatz hierzu verwendet die Magnetanordnung gemäß Fig. 1B eine Resuspensionswäsche. Die Resuspensionswäsche der festen Phase sieht das Ansaugen der flüssigen Phase, welche die ungebundenen Komponenten der Probe enthält, aus der Küvette 12 in der Position G über den Schlauch 17 vor, während die gebundenen Komponenten durch jeweilige Magneten in der Anordnung 16 an Ort und Stelle gehalten werden. Hierauf folgt ein Wiedereinleiten von Waschpuffer in die Küvette 12 in der Position H durch eine Ausgabedüse 32, die an dem Festphasenpellet 14 unter einem Winkel angeordnet ist, welches Pellet auf der Rückseite der Küvette 12 in der Nähe der Magneten 16 angesammelt wird.
In der Position H sind die Magneten der Anordnung 16 durch einen Weichmagneteinsatz 20 ersetzt. Durch Ausgeben von Waschpuffer auf die magnetisierbaren Partikel über die Düse 32 in Abwesenheit der Magneten in der Anordnung 16 werden die magnetisierbaren Partikel resuspendiert, die einen größeren Oberflächenbereich freilegen, und die flüssige Phase, die während des anfänglichen Sammelvorgangs magnetisierbarer Partikel eingesperrt waren, wird befreit bzw. freigesetzt. Nachdem die feste Phase resuspendiert worden ist, wird sie durch eine nachfolgende Reihe von Magneten in der Anordnung 16 in den Positionen I ff. vor Ansaugen des Waschpuffers und Einleiten des Säurereagenzes in der Position P wieder gesammelt. Weitere Waschstufen zusätzlich zu den dargestellten sind möglich.
Der Waschblock gemäß Fig. 1A und 1B ist mit einem großen Spalt in der Magnetanordnung in der Position H versehen, wodurch die Resuspensionswäsche verbessert wird. Magnetanordnungen gemäß dem Stand der Technik verwenden schmalere Spalten, was zu einem Auftrennen der Bänder aus magnetisierbaren Partikeln aufgrund der anziehenden Kräfte der Anordnungsmagneten auf jeder Seite des schmalen Spalts führt.
Die vorliegende Erfindung vermeidet das Auftrennen des Festphasenmaterials in Bänder auf gegenüberliegenden Seiten der Küvette 12 teilweise durch Bereitstellen eines Fokussiervorgangs für die feste Phase 14 in ein schmaleres Band oder einen Punkt 24. Der Spalt in der Resuspensionswaschposition ist mit einem Einsatz 20 aufgefüllt, der aus Weichmagnetmaterial, wie etwa weichem Kohlenstoffstahl, hergestellt ist. Außerdem werden die Magneten der Anordnung 16 in den Positionen G und I auf jeder Seite der Resuspensionswaschposition der Position H derart zurechtgeformt, daß der Spalt in der Anordnung aus Magneten 16 und dem Einsatz 20 sich in der Nähe eines Bereichs des Reaktionsbehälters 12 erstreckt, die im voraus durch das Festphasenband 14 benachbart zu der Resuspensionswaschposition eingenommen wurde.
Infolge davon wandern magnetisierbare Partikel, die durch die Magneten in den vorausgehenden Positionen in einem linearen Band gesammelt wurden, die jedoch nicht mehr mit Magneten der Gruppierung 16 direkt ausgerichtet sind, entlang den Wänden des Reaktionsbehälters 12 in Richtung auf Abschnitte des Reaktionsbehälterinnern in der Nähe der zurechtgeformten Magneten 16. Beispielsweise in der Position G sind die Magneten 16 auf der rechten Seite zurechtgeformt. Magnetisierbare Partikel, die in dem zurechtgeformten Bereich vorausgehend ausgerichtet wurden, wandern nunmehr zum Zentrum des Behälters 12 über die zurechtgeformten Magneten 16.
Das Bandmuster aus magnetisierbaren Partikeln in dem Reaktionsbehälter in der Resuspensionswaschposition, der Position H, bleibt ungeändert, wenn Resuspensionswäsche nicht stattfindet (Fig. 1A). Bei Resuspensionswäsche (Fig. 1B) ermöglicht der große Weichmagneteinsatz 20 die vollständige Resuspension der festen Phase 14 unbeeinflußt von Magneten in den Positionen G und I. Das Bereitstellen von Magneten, die auf der linken Seite in der Position I stromab von der Resuspensionswaschposition, der Position H zurechtgeformt wurden, dient zur Vermeidung des Einflusses magnetisierbarer Partikel während der Resuspensionswäsche in Fig. 1B.
Die Magneten der Anordnung 16 in der Position I stromab von der Resuspensionswaschposition, der Position H, und dem Weichmagneteinsatz 20 werden ebenfalls in Fig. 1A auf der linken Seite zurechtgeformt. Dies dient zum Fokussieren der festen Phase 14 stromab von der Resuspensionswaschposition, der Position H. Die magnetisierbaren Partikel auf der linken Seite des Reaktionsbehälters 12 sind nicht mehr mit den Magneten 16 in der Position I direkt ausgerichtet. Sie wandern vielmehr in Richtung nach rechts in das Zentrum des Behälters 12. Der resultierende Effekt ist eine Wandlung bzw. Umsetzung der magnetisierbaren Partikel von bzw. aus einem breiten Band 14 in ein kompakteres, zentral angeordnetes Band 26.
Für die Ausführungsform gemäß Fig. 1A spaltet sich das einzige Band aus magnetisierbaren Partikeln in der Position H nicht in zwei Bänder, wie beim Stand der Technik, weil der Weichmagneteinsatz 20 dahingehend wirkt, die Höhe des Feldgradienten in der Resuspensionswaschposition, der Position H, zu minimieren bzw. kurzzuschließen oder zu überbrücken, und weil das Zurechtformen der Magneten der Anordnung 16 in den Positionen G und I die Reichweite der Felder aus diesen in die Resuspensionsposition H reduziert.
In der Position M sind zurechtgeformte Magneten 27 vorgesehen, um das Band aus gesammelten magnetisierbaren Partikeln zusätzlich einzuengen bzw. einzuschnüren. Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden sogar kleinere Magneten 28, FokussierMagneten, in der Position N verwendet, um die magnetisierbaren Partikel in einen noch kleineren Bereich bzw. eine noch kleinere Fläche zu fokussieren, wodurch in der Position P ein kleineres Festphasen-24-Ziel für eine effizientere Resuspension bei Austragung des Reagenzes bereitgestellt wird. Kleinere FokussierMagneten 28 werden gemäß einer bevorzugten Ausführungsform für das anfängliche Sammeln der festen Phase nicht verwendet, weil unter anderem gilt, daß, je größer der Magnetoberflächenbereich ist, desto schneller läuft das Sammeln der magnetisierbaren Partikel ab.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform sind sämtliche Magneten in der Anordnung 16 über die Länge des Waschblocks als Fokussiermagneten 28 vorgesehen, obwohl die Resuspensionswaschposition, die Position H, mit einem Spalt weiterhin versehen ist, wie etwa demjenigen, der durch den Weichmagnetblock 20 von Fig. 1A und 1B bereitgestellt ist. Eine derartige Ausführungsform hat jedoch zur Folge, daß jeder Reaktionsbehälter 12 in der Nähe der Magneten 28 in der Anordnung längere Zeit verbleibt, um einen äquivalenten Einfanggrad aufgrund der kleineren Größe der Magneten in dieser Ausführungsform bereitzustellen.
Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es möglich, ein zusätzliches Fokussieren der magnetisierbaren Partikel durch Verwendung eines weiteren Spalts in der Magnetanordnung 16 vor den Fokussiermagneten 28 in der Position N zu ermöglichen. Beispielsweise kann ein derartiger Spalt in der Position L verwendet werden. Die magnetisierbaren Partikel 14 sind an den Innenwänden des Reaktionsbehälters 12 dabei bereits angesammelt worden. Ein Spalt in der Position L erlaubt es, daß die magnetisierbaren Partikel von der Innenwand freikommen, obwohl sie im wesentlichen lokalisiert bleiben. Das erneute Anziehen durch nachfolgende Fokussiermagnete 38 erfordert keinen übermäßigen Zeitaufwand.
In der in Fig. 2 gezeigten ersten Ausführungsform werden die Reaktionsbehälter 12, welche die suspendierte feste Phase 14 enthalten, entlang der Magnetanordnung 16 durch ein Gelenkförderband 40 seitlich übertragen, das aus einer Abfolge von Reaktionsbehälteraufnahmen 42 besteht. Eine Abfolge frei drehbarer Walzen 44 ist vorgesehen, um das Förderband 40 abzustützen. Zumindest eine derartige Walze 46 ist mechanisch mit einem Motor 48 verbunden, wobei der Motor 48 diese Walze 46 dreht, was wiederum dazu führt, daß das Förderband 40 und die Reaktionsbehälter 12, die darin angeordnet sind, relativ zu der Magnetanordnung 16 übertragen werden.
Die Ansicht der Magnetanordnung in Fig. 3 von hinten zeigt eine erste Ausführungsform einer Stützstruktur 50 für die Magnetanordnung 16. Die Magnetanordnung 16 von Fig. 3 stellt eine umgekehrte Ansicht der Magnetanordnung 16 von Fig. 1A und 1B dar. Die Magneten in der Anordnung sind durch ein leitfähiges Material hinterlegt, wie etwa durch hartes Eisen, Stahl mit geringem Kohlenstoffgehalt, um das Magnetfeld in Richtung auf die Reaktionsbehälter 12 zu fokussieren. Die Stützstruktur 50, welche an das Magnethinterlegungsmaterial 50 angrenzt, ist bevorzugt mit einem magnetisch nicht-reaktiven Material, wie etwa Aluminium oder einer seiner Legierungen, versehen, um unerwünschte Störungen des Magnetfelds zu vermeiden, das innerhalb der Reaktionsbehälter aufgebaut wird. Die Magneten der Anordnung 16 und das Hinterlegungsmaterial sind an der Stützstruktur 50 in unterschiedlicher Weise befestigt, einschließlich der Verwendung von Klebstoff oder mechanischen Befestigungselementen. Die Stützstruktur 50 selbst ist aufgehängt, indem sie mechanisch an einer Wand eines Gehäuses (nicht gezeigt) angebracht ist, und zwar entweder mittels Klebstoff, mechanischen Befestigungselementen oder einer Kombination hieraus.
Gemäß der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform der Stützstruktur ist das Element in drei Abschnitte unterteilt: Einen anfänglichen Abschnitt rechts in Fig. 3, einen zentralen Abschnitt und einen kleinen Abschnitt auf der linken Seite. Letztgenannter bringt die Abstützung für die Fokussiermagneten 24. Gemäß einer alternativen Ausführungsform sind der zentrale Abschnitt und der Endabschnitt derart kombiniert, daß die Stützstruktur aus zwei Abschnitten gebildet ist.
Fig. 3 zeigt außerdem eine rückwärtige Ansicht des Weichmagneteinsatzes 20. Angeordnet in einer zentralen Stelle von diesem befindet sich ein Querschnitt eines mechanischen Befestigungselements 52, wie etwa einer Schraube, die zum Befestigen des Einsatzes 20 an einer Wand des Gehäuses verwendet wird. Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist der Magneteinsatz durch ein jeweiliges Stützelement getragen bzw. abgestützt, wie etwa einen Ständer, oder durch eine Verlängerung des Anordnungsmagnetstützelements 50. Gemäß letztgenannter Alternative bildet das Stützelement 50 deshalb ein durchgehendes Element, wenn der Endabschnitt und der zentrale Abschnitt durchgehend gebildet sind, oder zwei Elemente, wenn die Fokussiermagnete 24 unabhängig getragen sind.
Die Ausrichtung der Waschpufferdüsen, die entlang der Magnetanordnung 16 der vorstehend angeführten Ausführungsform verwendet werden, ist in Fig. 4A und 4B gezeigt. Eine Düse 30, wie etwa diejenige, die zum erneuten Einleiten von Waschpulver in der Position F in Fig. 1A oder 1B verwendet wird, ist in Fig. 4A im Querschnitt gezeigt. Die feste Phase 14 hat sich in der Nähe der Magnetanordnung 16 (abgestützt durch das Stützelement 50) auf der Rückseite des Reaktionsbehälters 12 angesammelt. Die Düse 30 wird relativ zu dem Reaktionsbehälter 12 ausgerichtet, um einen Strom 60 von Waschpuffer aus einem Waschpuffervorratsbehälter 62 über eine Pumpe 64 zur vorderen Innenseite des Reaktionsbehälters 12 bereitzustellen. Dadurch wird ein Verteilen der festen Phase vermieden, die an der Rückseite des Behälters 12 angesammelt wurde.
In Fig. 4B ist die Ausrichtung der Düse 32 derart, wie zur Resuspensionswäsche in der Position H in Fig. 1B verwendet.
Ein Strom 66 aus Waschpuffer aus dem Vorratsbehälter 62 wird über die Pumpe 64 in die feste Phase geleitet, die sich vorausgehend angesammelt hat in der Nähe der Magneten in der Anordnung 16, nunmehr jedoch benachbart zu dem Weichmagneteinsatz 20. Diese feste Phase wird deshalb durch Magneten nicht rückgehalten und kann problemlos in Suspension durch den Strom 66 des Waschpuffers aus der Düse 32 rückgewaschen werden.
Nachdem bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung erläutert wurden, erschließt sich dem Fachmann, daß weitere Ausführungsformen mit diesen Konzepten verwendet werden können.
Obwohl die vorliegende Erfindung im Zusammenhang mit einer Chemoluminiszenz-Immunprobe erläutert wurde, kann sie beispielsweise auf andere Probenumgebungen angewendet werden, in welchen die Trennung gebundener und ungebundener Komponenten durch Magnettrennung erforderlich ist. Die exakte Anzahl von Positionen, in welchen magnetisierbare Partikel Magneten 16 ausgesetzt werden, hängt von der exakten Natur der gewünschten Trennung, der Konfiguration der Magneten 16, den Eigenschaften der magnetisierbaren Partikel und den zugeordneten gebundenen Komponenten und dergleichen ab.
Die Düse 32 ist in Fig. 1A und 1B in zwei Stellen bzw. Stellungen, speziell in der Position H in Fig. 1A und der Position I in Fig. 1B dargestellt. Obwohl als eine einzige Düse mit derselben Bezugsziffer in beiden Figuren gezeigt, kann jede Ausführungsform gemäß Fig. 1A und 1B auch mit einer Düse in der Position G für die Nicht-Resuspensionswäsche vorgesehen sein, und eine weitere Düse in der Position H zur Verwendung in einer Ausführungsform vorgesehen sein, die Resuspensionswäsche vorsieht. Dieselbe Anordnungskonfiguration kann deshalb auch für Proben verwendet werden, die Resuspensionswäsche einerseits verwenden und andererseits nicht verwenden.
Zusätzlich zu der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform können andere Mittel zum Übertragen des Förderbands in Aussicht genommen werden, wie etwa ein Reibungsantrieb, der auf jeder Seite des Förderers in einer oder mehreren Positionen vorgesehen ist.
Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die Reaktionsbehälter 12 entlang der Magnetanordnung 16 durch eine Abfolge jeweiliger Reaktionsbehälterjoche (nicht gezeigt) übertragen, die mit dem jeweiligen Reaktionsbehälter in der Nähe der Oberseite des Behälters verbunden sind.
Bei der Anordnung der Elemente in Fig. 4A und 4B handelt es sich um eine verallgemeinerte Darstellung der Beziehung zwischen den Elementen, die nicht dazu bestimmt ist, eine bevorzugte Auslegung darzustellen. Beispielsweise können die Düsen 30, 32 in Fig. 4A und 4B auch in derselben Relativstellung über einem jeweiligen Reaktionsbehälter 12, jedoch in entgegengesetzten Richtungen winkelmäßig ausgerichtet angeordnet sein, um den jeweiligen Strom 60, 66 in geeigneter Weise zu führen. Die Pumpe und der Vorratsbehälter können außerdem in unterschiedlicher Weise vorgesehen sein, wie dem Fachmann auf diesem Gebiet der Technik bekannt.
Diese sowie weitere Beispiele der vorstehend ausgeführten Erfindung stellen lediglich Beispiele dar, und der tatsächliche Umfang der Erfindung ist aus den folgenden Ansprüchen zu ermitteln.

Claims

1. Waschblock in einer Magnetanordnung zur magnetischen Trennung von gebundenen und ungebundenen Komponenten in Reaktionsbehältern, die sich an dem in einem Probengerät befindlichen Waschblock vorbeibewegen, wobei der Waschblock aufweist:

einen Resuspensionswaschbereich mit vielen Reaktionsbehälterpositionen, wenn die Behälter sich an der Anordnung vorbeibewegen, wobei der Waschblock an dem Resuspensionswaschbereich enthält:

eine zentrale Reaktionsbehälterposition, die sich in der Nähe des Waschblockes befindet, mit einem weichmagnetischen Einsatz in der Magnetanordnung,

eine erste Reaktionsbehälterposition, die sich vor der zentralen Reaktionsbehälterposition befindet, wobei der Waschblock an der ersten Reaktionsbehälterposition zurechtgeformte Magnete aufweist und ein erster Abschnitt des weichmagnetischen Einsatzes sich in der Nähe von einem der Behälter befindet; und

eine zweite Reaktionsbehälterposition, die sich hinter der zentralen Reaktionsbehälterposition befindet, wobei der Waschblock an der zweiten Reaktionsbehälterposition zurechtgeformte Magnete besitzt und ein zweiter Abschnitt des weichmagnetischen Einsatzes sich in der Nähe von einem der Behälter befindet.

2. Waschblock nach Anspruch 1, der ferner aufweist: einen Anfangs-Trennungsbereich mit vielen Reaktionsbehälter-Anfangstrennungspositionen, wenn die Behälter sich an der Anordnung vorbeibewegen, wobei der Anfangstrennungsbereich sich vor dem Resuspensionswaschbereich befindet und wobei jeder der Anfangstrennungspositionen Magnete in der Nähe eines jeweiligen Reaktionsbehälters bereitstellt; und/oder einen nachfolgenden Trennungsbereich mit vielen Reaktionsbehälter-Nachfolgetrennungspositionen, wenn die Behälter sich an der Anordnung vorbeibewegen, wobei sich der nachfolgende Trennungsbereich hinter dem Resuspensionswaschbereich befindet, wobei jede der nachfolgenden Trennungspositionen Magnete in der Nähe eines jeweiligen Behälters bereitstellt; wobei insbesondere mindestens eine der Vielzahl von Reaktionsbehälter-Nachfolgetrennungspositionen ferner mindestens ein fokussierendes Magnetpaar mit einer Größe besitzt, die kleiner ist als die derjenigen Magnete, die sich in der Nähe der Reaktionsbehälter- Anfangstrennungspositionen befinden.

3. Magnetanordnung zur magnetischen Trennung von gebundenen und ungebundenen Komponenten in mindestens einem Reaktionsbehälter, der durch sie hindurchtritt, wobei die Magnetanordnung aufweist:

eine Anfangstrennungsstufe zur Trennung der gebundenen Komponente von der ungebundenen Komponente in dem mindestens einen Reaktionsbehälter;

eine auf die Anfangstrennungsstufe folgende Resuspensionswaschstufe, wobei die Resuspensionswaschstufe selektiv eine Resuspensionswaschung der gebundenen Komponente in dem mindestens einen Reaktionsbehälter ermöglicht und die Resuspensionswaschstufe ferner eine Waschpuffer- Abgabeposition mit einer Waschpuffer-Abgabedüse aufweist, wobei der mindestens eine Reaktionsbehälter sich an der Waschpuffer-Abgabeposition zur Aufnahme eines von der Waschpuffer-Abgabedüse stammenden Waschpuffers befindet;

wobei sich ein weichmagnetischer Einsatz an der Waschpuffer-Abgabeposition befindet; und/oder eine Vorwasch- Reaktionsbehälterposition vor sowie eine Nachwasch- Reaktionsbehälterposition nach der Waschpuffer- Abgabeposition, wobei der weichmagnetische Einsatz die Vorwasch- und Nachwaschpositionen überlappt und die Vor wasch- sowie Nachwaschpositionen jeweils Magnete besitzen, die derart ausgebildet sind, daß sie den überlappenden weichmagnetischen Einsatz unterbringen, wobei der weichmagnetische Einsatz vorzugsweise durch kohlenstoffarmen Stahl gebildet wird;

eine Nachfolgetrennungsstufe, die auf die Resuspensionswaschstufe folgt, zur Fokussierung der gebundenen Komponente innerhalb des mindestens einen Reaktionsbehälters und zum Ansaugen der ungebundenen Komponente aus dem Inneren des mindestens einen Reaktionsbehälters; und

eine auf die nachfolgende Trennungsstufe folgende Reagenzmischstufe, wobei die Reagenzmischstufe die Verteilung des Reagenz zur Resuspension der gebundenen Komponente in dem mindestens einen Reaktionsbehälter ermöglicht;

wobei die Anfangstrennungsstufe, die Resuspensionswaschstufe, die nachfolgende Trennungsstufe und die Reagenzmischstufe gemeinsam viele nacheinander angeordnete, Reaktionsbehälterpositionen innerhalb der magnetischen Anordnung aufweisen und die Resuspensionswaschstufe eine physikalische Konfiguration einer gebundenen Komponente in dem mindestens einen Reaktionsbehälter in Abwesenheit der selektiv aktivierten Resuspensionswaschung aufrechterhält.

4. Magnetische Anordnung nach Anspruch 3, bei der die Anfangstrennungsstufe, die Resuspensionswaschstufe und die nachfolgende Trennungsstufe jeweils mindestens ein Magnetpaar der magnetischen Anordnung in der Nähe von jeweiligen Positionen der Reaktionsbehälterpositionen aufweist.

5. Magnetische Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, bei der die nachfolgende Trennungsstufe ferner mindestens ein Magnetpaar aufweist, das sich in der Nähe einer jeweiligen Position der Reaktionsbehälterpositionen befindet, wobei es eine Größe aufweist, die kleiner ist als die von mindestens einem Magnetpaar der Anfangstrennungsstufe, damit eine Fokussierung der gebundenen Komponenten innerhalb des mindestens einen Reaktionsbehälters an der jeweiligen Position der Reaktionsbehälterpositionen geschaffen wird.

6. Magnetische Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei sie ferner eine sekundäre Resuspensionswaschstufe aufweist, die sich nachfolgend zu und zwischen der Folgetrennungsstufe und der Reagenzmischstufe befindet.

7. Verfahren zur Trennung von Komponenten in einer Probe, die an magnetisierbare Teilchen gebunden sind, von ungebundenen Teilchen mit einer Magnetanordnung, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

Bereitstellen der gebundenen und ungebundenen Probenkomponenten in einem Reaktionsbehälter;

Vorbeiführen des Reaktionsbehälters nahe an einer ersten Reihe von hintereinander angeordneten Magnetpaaren in der Magnetanordnung zur Hervorrufung einer anfänglichen Trennung der gebundenen Komponenten von den ungebundenen Komponenten;

Vorbeiführen des Reaktionsbehälters nahe an einer Resuspensionswaschstufe der Magnetanordnung, die teilweise einen weichmagnetischen Einsatz aufweist, zur selektiven Ermöglichung einer Resuspensionswaschung der gebundenen Komponenten; und

Vorbeiführen des Reaktionsbehälters nahe an einer zweiten Reihe von hintereinander angeordneten Magnetpaaren in der Magnetanordnung zur Hervorrufung einer nachfolgenden Trennung der gebundenen Komponenten.

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem das Vorbeiführen des Reaktionsbehälters nahe an der Resuspensionswaschstufe ferner die folgenden Schritte umfaßt:

Vorbeiführen des Reaktionsbehälters der Reihe nach durch:

eine erste Position mit einem ersten zurechtgeformten Magnetpaar und einem ersten Abschnitt des dazu nahe gelegenen weichmagnetischen Einsatzes;

eine zweite Position mit einem zweiten Abschnitt des nahe dazu gelegenen weichmagnetischen Einsatzes; und durch eine dritte Position mit einem dritten Abschnitt des weichmagnetischen Einsatzes und einem nahe dazu gelegenen zweiten zurechtgeformten magnetischen Paar; sowie optionales Ansaugen der ungebundenen Komponente aus dem Reaktionsbehälter an der ersten Position; und Abgeben eines Waschpuffers in den Reaktionsbehälter an der zweiten Position.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, bei dem das Vorbeiführen des Reaktionsbehälters nahe an einer zweiten Reihe von hintereinander angeordneten Magnetpaaren ferner umfaßt:

Vorbeiführen des Reaktionsbehälters nahe an einer zweiten Reihe von Magnetpaaren, von denen eine Untergruppe mit mindestens einem letzten Magnetpaar in der zweiten Reihe mindestens ein fokussierendes Magnetpaar aufweist, das eine im Verhältnis zu den übrigen Magnetpaaren in der zweiten Reihe geringere Größe besitzt; und

optionales Ansaugen der ungebundenen Komponenten aus dem Reaktionsbehälter, wenn der Reaktionsbehälter sich in der Nähe eines letzten Paares des mindestens einen Fokussiermagnetpaares befindet; und

Vorbeiführen des Reaktionsbehälters nahe an einer Reagenzmischstufe, die sich nachfolgend hinter der zweiten Reihe von sequentiell angeordneten Magnetpaaren in der Magnetanordnung befindet, wobei eine Reagenzpuffer in den Reaktionsbehälter zur Resuspension der gebundenen Komponenten abgegeben wird.