DE69732708T2

DE69732708T2 - Magnetischer träger zur fassung von mikrosubstanzen und verfahren zur kontrolle des trägersstandorts

Info

Publication number: DE69732708T2
Application number: DE69732708T
Authority: DE
Inventors: Yoshiro Ota-ku OKAMI; Hideji Inagi-shi TAJIMA
Original assignee: Precision System Science Co Ltd
Current assignee: Precision System Science Co Ltd
Priority date: 1996-06-10
Filing date: 1997-06-09
Publication date: 2006-04-27
Anticipated expiration: 2017-06-10
Also published as: NO320766B1; DE69732708D1; EP0926496A1; JPH09329602A; WO1997047969A1; EP0926496A4; NO985800D0; US20020064866A1; AU3048697A; JP3825501B2; NO985800L; US7071006B2; EP0926496B1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Mikrosubstanzen haltenden Träger, ein System zum Suspendieren von solchen Trägern, eine Vorrichtung zum Manipulieren von solchen Trägern und ein Verfahren zum Steuern der Positionen von solchen Trägern, zur Verwendung beim Messen, Trennen, Pipettieren, Klären, Konzentrieren, Verdünnen, Beobachten, Extrahieren, Rückgewinnen, Vereinzeln usw. durch Übertragen oder Einfangen von Mikrosubstanzen, die beispielsweise in einer Flüssigkeit, einem Gas oder Feststoff suspendiert sind und die nützliche Substanzen wie etwa medizinische Substanzen, Gensubstanzen wie etwa DNA usw. und Immunsubstanzen wie etwa Antikörper sind.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Auf so unterschiedlichen Gebieten wie medizinische Behandlung, Medizin, Chemie, Körperhygiene, Sanitärmaterial, Biologie, Nahrungsmittel usw. ist es bisher erforderlich, eine Position zu steuern, um eine Zielsubstanz von Assays usw. abzutrennen und die reine Zielsubstanz einzufangen.
Beispielsweise gibt es auf dem Gebiet der medizinischen Behandlung so unterschiedliche Assaymethoden wie etwa Chemilumineszenzmethoden (CL-Methoden), beispielsweise einen Enzym-Immunoassay (EIA), der eine Antigen-Antikörper-Reaktion nutzt, einen Chemilumineszenz-Immunoassay (CLIA) im engeren Sinn, wobei eine chemische leuchtende Verbindung zur Markierung als Indikator für den Immunoassay genutzt wird, und einen Chemilumineszenz-Enzymimmunoassay (CLEIA), der in einem Detektiersystem unter Nutzung einer chemischen leuchtenden Verbindung eine Enzymaktivität mit hoher Empfindlichkeit nachweist.
Als Untersuchungsverfahren, die jede der oben beschriebenen Techniken nutzen, sind die folgenden bekannt: das Magnetteilchenverfahren, das Magnetpartikel bzw. -teilchen verwendet, die jeweils eine mit einem Antigen oder einem Antikörper beschichtete Oberfläche haben, das Latexverfahren, das Latex verwendet, der eine mit einem Antigen oder einem Antikörper beschichtete Oberfläche hat, das Perlenverfahren, das sphärische Perlen (nichtmagnetisch) verwendet, die jeweils eine mit einem Antigen oder einem Antikörper beschichtete Oberfläche haben, oder das sogenannte Schlauchbeschichtungsverfahren, das Zellen verwendet, die jeweils eine mit einem Antigen oder einem Antikörper beschichtete Innenwand haben. Wenn man die Effizienz des Einfangens eines Antigens oder eines Antikörpers sowie Produktions- und Betriebskosten berücksichtigt, sind jedoch Verfahren, die Magnetkörper wie etwa magnetische Teilchen oder Perlen verwenden, weit vorteilhafter.
Wenn dabei die Magnetteilchen als solche Mikrosubstanzen halten, so ist die Menge der Mikrosubstanzen, die von den gesamten Magnetteilchen eingefangen werden können, um so größer, je geringer die Größe jedes Magnetteilchens ist, und zwar unter der Bedingung, daß die Gesamtmasse oder das Gesamtvolumen der Magnetteilchen festgelegt ist. Denn eine verringerte Größe der Magnetteilchen resultiert in einer Steigerung des Verhältnisses von Oberfläche zu Volumen. Wenn eine magnetische Ladung pro Magnetteilchen verringert ist und der Einfluß des Magnetfelds auf jedes Magnetteilchen verringert ist, tritt jedoch in diesem Fall mit Sicherheit das Problem auf, daß die Anziehungskraft schwächer wird und die Steuerung des Magnetfelds schwieriger wird.
Wenn andererseits ein Volumen jedes Magnetteilchens größer wird, steigt der Einfluß des Magnetfelds auf jedes Magnetteilchen, die Anziehungskraft wird stärker, und die Steuerung eines Magnetfelds wird leichter. Unter der Bedingung, daß die Gesamtmasse der Magnetteilchen gleich ist, gibt es jedoch das Problem, daß es für das Magnetteilchen schwer ist, Mikrosubstanzen einzufangen, und der Einfangwirkungsgrad von Mikrosubstanzen nimmt ab.
Das Einfangen von Substanzen an Magnetteilchen erfordert ferner per se eine Behandlung wie etwa eine Beschichtung usw. Insbesondere besteht das Problem, daß es in bezug auf die Technik und die Kosten schwierig ist, die Oberfläche eines Magnetteilchens per se fakultativ so zu behandeln, daß der Einfangswirkungsgrad von Mikrosubstanzen gesteigert wird.
Gemäß US 4 612 217 werden magnetische Celluloseträger verwendet, in denen Magnetteilchen willkürlich verteilt und unbeweglich gebunden sind. Die auf solche Ziele wirkende Magnetkraft ist gering.
Gemäß US 4 115 535 sind sowohl magnetische als auch nichtmagnetische Teilchen mit Antigen beschichtet, und bei Anwesenheit bestimmter Antikörper agglutinieren die Partikel. Das Dokument sagt nichts über einen allgemein verwendbaren Träger.
Die Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Trägers und eines Verfahrens zur Steuerung einer Position eines Trägers, der einen hohen Wirkungsgrad hat.
Diese Aufgabe wird durch einen Träger gemäß Patentanspruch 1 bzw. ein Verfahren gemäß Anspruch 11 gelöst.
Es ist ein erstes Ziel der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Träger, der Mikrosubstanzen hält, ein System zum Suspendieren von solchen Trägern, eine Vorrichtung zum Manipulieren von solchen Trägern und ein Verfahren zum Steuern der Positionen von solchen Trägern bereitzustellen.
Es ist ein zweites Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Mikrosubstanzen haltenden Universalträger, ein System zum Suspendieren von solchen Trägern, eine Vorrichtung zum Manipulieren von solchen Trägern und ein Verfahren zum Steuern der Positionen von solchen Trägern bereitzustellen, die verschiedene Substanzen halten können, die von entfernten Kräften nicht direkt beeinflußt und nicht direkt an Magnetteilchen gebunden werden können und die verschiedene fernwirkende Körper halten können, so daß diverse Untersuchungen usw. in bezug auf verschiedene Zielsubstanzen ausgeführt werden können.
Es ist ein drittes Ziel der vorlegenden Erfindung, einen Mikrosubstanzen haltenden Träger, ein System zum Suspendieren von solchen Trägern, eine Vorrichtung zum Manipulieren von solchen Trägern und ein Verfahren zum Steuern von Positionen von solchen Trägern bereitzustellen, wobei ein kostengünstiger Träger, der in bezug auf das Einfangen von Zielsubstanzen überlegen und leicht zu behandeln ist, aber keine fernwirkende Eigenschaft hat, mit fernwirkenden Körpern kombiniert wird, die in bezug auf die Fernbetätigung und Fernsteuerung überlegen sind, ohne daß eine Abhängigkeit von Magnetteilchen besteht, die eine außerordentlich spezielle Oberfläche oder Substanz zum Einfangen von Zielsubstanzen haben, wobei in dem System die Magnetteilchen als solche nicht behandelt werden müssen, die Herstellung kostengünstig ist, das System leicht fernbedienbar ist, ein überlegenes Einfangvermögen hat, effizient und prompt eine hochpräzise Verarbeitung zur Qualitätsbestimmung durchführen kann und auf einfache Weise zu handhaben ist.
Es ist ein viertes Ziel, einen Mikrosubstanzen haltenden Träger, ein System zum Suspendieren von solchen Trägern, eine Vorrichtung zum Manipulieren solcher Träger und ein Verfahren zum Steuern von Positionen solcher Träger bereitzustellen, wobei verschiedene Aktionen sowie komplexe und präzise Steuerungen durch zuverlässige Fernbetätigung ausgeführt werden können.
Es ist ein fünftes Ziel, einen Mikrosubstanzen haltenden Träger, ein System zum Suspendieren von solchen Trägern, eine Vorrichtung zum Manipulieren solcher Träger und ein Verfahren zum Steuern von Positionen solcher Träger bereitzustellen, der chemisch stabil ist, auf Zielsubstanzen für die Untersuchung auf Lebewesen keinen ungünstigen Einfluß hat und zuverlässig ist.
Es ist ein sechstes Ziel, einen Mikrosubstanzen haltenden Träger, ein System zum Suspendieren von solchen Trägern, eine Vorrichtung zum Manipulieren solcher Träger und ein Verfahren zum Steuern von Positionen solcher Träger bereitzustellen, wobei eine Zielsubstanz von den fernwirkenden Körpern wie etwa Magnetteilchen leicht getrennt werden kann, nur die reine Zielsubstanz gesammelt und rückgewonnen wird und die Konzentration geändert werden kann.
Es ist ein siebtes Ziel, einen Mikrosubstanzen haltenden Träger, ein System zum Suspendieren von solchen Trägern, eine Vorrichtung zum Manipulieren solcher Träger und ein Verfahren zum Steuern von Positionen solcher Träger bereitzustellen, wobei eine Vielzahl von Suspensionssystemen ohne Vermischen dieser Systeme behandelt werden kann, ein einheitlicher Zustand hergestellt werden kann und die nutzbaren Substanzen (wie etwa ein Antibiotikum usw.) ohne Kontaminierung zu einem Zielort transportiert werden können.
Es ist ein achtes Ziel, einen Mikrosubstanzen haltenden Träger, ein System zum Suspendieren von solchen Trägern, eine Vorrichtung zum Manipulieren solcher Träger und ein Verfahren zum Steuern von Positionen solcher Träger bereitzustellen, wobei diese Träger effektiv für einen einfachen und raschen Test-Analysevorgang auf nützliche Substanzen, eine Extraktionsanalyse auf Gensubstanzen (DNA usw.) und eine Nachweisanalyse auf Immunsubstanzen verfügbar sind und zur Automatisierung eines klinischen Tests beitragen können.
Es ist ein neuntes Ziel, einen Mikrosubstanzen haltenden Träger, ein System zum Suspendieren von solchen Trägern, eine Vorrichtung zum Manipulieren solcher Träger und ein Verfahren zum Steuern von Positionen solcher Träger bereitzustellen, wobei ein Zusetzen usw. verhindert werden und der Wirkungsgrad der Filtration und Absorption dadurch verbessert werden kann, daß die Träger als zusätzliche Filter- und Absorptionschemikalien genutzt werden, und die Dichte von Trägern durch Anordnung und Richtung des Magnetfelds gesteuert wird.
Es ist ein zehntes Ziel, einen Mikrosubstanzen haltenden Träger, ein System zum Suspendieren von solchen Trägern, eine Vorrichtung zum Manipulieren solcher Träger und ein Verfahren zum Steuern von Positionen solcher Träger bereitzustellen, wobei im Fall einer chemischen Vielstufen-Reaktion eine Zielsubstanz sicher, einfach und automatisch zwischen Reaktionsbehältern überführt werden kann.
Es ist ein elftes Ziel, einen Mikrosubstanzen haltenden Träger, ein System zum Suspendieren von solchen Trägern, eine Vorrichtung zum Manipulieren solcher Träger und ein Verfahren zum Steuern von Positionen solcher Träger bereitzustellen, wobei einfach, schnell und automatisch die effiziente Konzentration eines Antibiotikums durch einen leichten und raschen Test untersucht werden kann durch Absorption der biologisch aktiven Substanz (wie etwa des Antibiotikums) oder eines Testbakteriums (wie etwa eines antibiotischen Testbakteriums: eines Colonbazillus) an den Trägern oder durch Kultivieren derselben in den Trägern.
Es ist ein zwölftes Ziel, einen Mikrosubstanzen haltenden Träger, ein System zum Suspendieren von solchen Trägern, eine Vorrichtung zum Manipulieren solcher Träger und ein Verfahren zum Steuern von Positionen solcher Träger bereitzustellen, wobei Substanzen (wie etwa Eisenspäne, Staub, Umweltverschmutzung, Nahrungsmittelverunreinigung, -zusätze), Mikroorganismen oder Zellen von Pflanzen und Tieren kultiviert, rückgewonnen, konzentriert oder analysiert werden können.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung werden die vorgenannten Ziele erreicht durch Bereitstellen eines Mikrosubstanzen haltenden Trägers, der folgendes aufweist: einen Träger, der einen oder mehrere fernwirkende Körper hält, die imstande sind, in bezug auf ihre Positionen durch eine entfernte Kraft manipuliert zu werden, und eine oder mehrere Mikrosubstanzen, die eine Zielsubstanz eines Assays usw. in den Oberflächen des Trägers enthalten, wobei Positionen von Mikrosubstanzen durch eine Fernmanipulation der fernwirkenden Körper, die gemeinsam mit Mikrosubstanzen in den Oberflächen der Träger gehalten sind, gesteuert werden.
Dabei weisen die Mikrosubstanzen eine Zielsubstanz für einen Assay, einen Test, eine Vervielfachung oder Extraktion usw. auf. Die Mikrosubstanzen sind nicht auf die Zielsubstanz beschränkt, sondern können andere Substanzen wie etwa Markersubstanzen oder intervenierende Substanzen usw. aufweisen.
Die Zielsubstanz oder die intervenierende Substanz oder die sonstige Substanz ist nicht immer auf eine einzige Art beschränkt. Eine Größe der Mikrosubstanz ist nicht immer auf eine feste Größe beschränkt. Sie kann aber beispielsweise ungefähr 0,1 μm bis 1 mm sein. Die Mikrosubstanzen weisen ferner lebende Körper auf, und zwar Mikroorganismen wie Bakterien oder Viren.
Der "fernwirkende Körper" ist der Körper, dessen Position durch eine entfernte Kraft manipuliert werden kann, die von einem Magnetfeld, einem elektronischen Feld, Licht, einem Temperaturgradienten und Druckgradienten, einer Schallwelle usw. erzeugt wird. Beispielsweise werden als die fernwirkenden Körper Magnetteilchen für das Magnetfeld eingesetzt, Ladungsteilchen oder dielektrische Substanzen werden für das elektrische Feld eingesetzt, Teilchen, die eine Luftblase oder ein endothermes Element haben, das imstande ist, durch eine Auftriebskraft aufzusteigen, die in einem erwärmten und ausgedehnten Volumen durch Strahlen oder Wärme erzeugt wird, werden für ein Licht oder Temperaturfeld eingesetzt, oder unter Anlegen einer Überschallwelle oder Druckwelle durch Vibration bewegte Körper werden eingesetzt. Der fernwirkende Körper wird nicht in jedem Fall von einer einzigen Art von Kraft manipuliert. Ein solcher fernwirkender Körper wie etwa eine geladene magnetische Substanz kann durch verschiedene Arten von entfernten Kräften manipuliert werden. Mikroorganismen können als die fernwirkenden Körper eingesetzt werden.
Der "Träger" ist imstande, fernwirkende Körper und Mikrosubstanzen in seinen Oberflächen zu halten. Sie werden durch Fixieren, Adsorption, Adhäsion oder Reaktion mit einer darauf aufgebrachten Reaktionssubstanz gehalten.
Die Größe des fernwirkenden Körpers oder des Trägers ist nicht notwendigerweise festgelegt. Sie ist in derselben Größenordnung wie die Mikrosubstanz, beispielsweise ungefähr 0,1 μm (100 nm) bis ungefähr 1000 μm (10⁶ nm=1 mm).
"Steuern der Position" umfaßt zusätzlich zu der Steuerung der Überführung die Steuerung des Sammelns, Oszillierens, Drehens, Einfangens, der Geschwindigkeit, des Trennens, des Suspendierens oder des Reinigens. Die vorliegende Erfindung sieht sowohl ein überlegenes Fernwirkvermögen als auch ein überlegenes Einfangvermögen vor durch Halten eines fernwirkenden Körpers oder von fernwirkenden Körpern wie etwa Magnetteilchen usw. und Mikrosubstanzen in dem Träger. Daher kann die vorliegende Erfindung den Wirkungsgrad des Assays usw. steigern und kann eine Verarbeitung mit hoher Präzision zur quantitativen Bestimmung mit geringen Kosten rasch und problemlos ausführen. Verschiedene Bewegungen sowie Präzisionssteuerungen und komplexe Steuerungen werden durch Fernwirkbetrieb der vorliegenden Erfindung ausgeführt. Die vorliegende Erfindung stellt die Mikrosubstanzen haltenden Träger, die so nützliche Substanzen wie medizinische Stoffe (Immunsubstanzen usw.) zum Zielort überführen und tragen können, ohne Kontaminierung bereit.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung werden die oben genannten Ziele erreicht durch Bereitstellen eines Mikrosubstanzen haltenden Trägers, wobei der Träger die fernwirkenden Körper und Mikrosubstanzen durch Fixieren in einer Vielzahl von Löchern, Hohlräumen, Konkavitäten oder Konvexitäten, Adsorption oder Adhäsion in der Oberfläche als solche, durch Reaktion mit einer darauf aufgebrachten vorbestimmten Reaktionssubstanz oder durch eine Kombination davon hält.
Dabei umfassen "Löcher, Hohlräume" zusätzlich zu Vertiefungen in Oberflächen solche, die den Träger durchdringen, wie etwa poröse Hohlräume. Ferner kann es sein, daß "Löcher, Hohlräume, Konkavitäten oder Konvexitäten", eine Beschichtung usw. nicht in jedem Fall in den Trägern gebildet sind. Das Fixieren, die Adsorption, Adhäsion oder Reaktion kann nicht nur in den Oberflächen des Trägers, sondern auch in den Oberflächen der Mikrosubstanz oder der fernwirkenden Substanz erfolgen. Beispielsweise kann der Träger in Löchern gehalten sein, die in einem größeren fernwirkenden Körper ausgebildet sind, und die Mikrosubstanzen werden weiter in dem Träger gehalten.
"Fixieren" bedeutet Halten, und zwar hauptsächlich durch eine mechanische Kraft wie etwa Reibung. Es umfaßt beispielsweise die Bedeutung, durch Einsetzen oder Einschieben in Löcher usw. zu halten. Um das Einfangen von Mikrosubstanzen usw. durch Fixieren zu ermöglichen, ist eine Affinität zwischen dem Träger und den Mikrosubstanzen usw. beim Fixieren notwendig. Die Affinität kann hauptsächlich durch die Größe der Mikrosubstanz, das Fernwirkvermögen, die Größe der fernwirkenden Körper oder die Größe von Löchern, Hohlräumen, Konkavitäten oder Konvexitäten bestimmt sein.
"Adsorption" bedeutet die Erscheinung, daß Substanzen in der Gasphase oder Flüssigphase ein Gleichgewicht in einer anderen Konzentration als derjenigen der inneren Phase an der Oberfläche zwischen einer Phase und der anderen damit in Kontakt gelangenden Phase erreichen. Der Begriff Adsorption umfaßt die physikalische Adsorption und die chemische Adsorption. Im vorliegenden Fall wird er in einer solchen weit gefaßten Bedeutung als Adsorption durch verschiedene Reaktionen oder elektromagnetische Kräfte verwendet. Ferner umfaßt die Adsorption durch Reaktion oder eine elektromagnetische Kraft verschiedene Moden wie etwa die Adsorption durch eine elektrostatische Kraft (Coulombsche Kräfte), Magnetkraft oder eine zwischenmolekulare Kraft wie van-der-Waalssche Kräfte, eine Wasserstoffbindung, eine Ionenbindung oder eine kovalente Bindung.
"Reaktion" umfaßt die Agglutination (Verfestigungsreaktion). Die Reaktion kann nur verfestigte Zielsubstanz binden und nichtverfestigte Substanzen ohne Bindung in Flüssigkeit belassen. "Adhäsion" bedeutet Halten durch Nutzung einer Adhäsionskraft von Klebstoffen usw. "Reaktion durch eine vorgegebene, darauf aufgebrachte Reaktionssubstanz" umfaßt beispielsweise eine Antigen-Antikörper-Reaktion. In diesem Fall ist eine Zielsubstanz ein Antigen, das durch diese Reaktion eingefangen wird, und der Träger ist mit einem Antikörper beschichtet, der mit dem Antigen reagiert.
In einem Fall, in dem eine DNA-Substanz eine Zielsubstanz ist, kann die DNA-Substanz mit der Wasserstoffbindungsreaktion durch den mit Grundingredienzen (Adenin ←→ Thymin, Guanin ←→Cytosin) beschichteten Träger, der mit den Grundingredienzien der DNA komplementär ist, eingefangen werden. Die Beschichtung kann an Mikrosubstanzen oder fernwirkenden Körpern anstatt an dem Träger gebildet sein. Ferner sind nicht immer die gesamten Oberflächen mit einer Beschichtung bedeckt. Aus "Kombination damit" folgt, daß das Fixieren und die Absorption gemeinsam existieren können und daß die Absorption beispielsweise an den Oberflächen von Mikrosubstanzen erfolgen kann, die an dem Träger fixiert sind.
In 1(a) (b) sind vergrößerte Mikrosubstanzen haltende Träger beispielhaft verdeutlicht, die unterschiedliche Formen oder undefinierbare Formen haben und von fernwirkenden Körpern und Mikrosubstanzen gehalten sind. 1(a) zeigt einen Mikrosubstanzen haltenden Träger 5, der fernwirkende Körper 3 und Mikrosubstanzen 4 in einer Vielzahl von Löchern 2 des faserförmigen Trägers 1 hält. 1(b) zeigt einen Mikrosubstanzen haltenden Träger 10, der fernwirkende Körper 13 und Mikrosubstanzen 14 in einer Vielzahl von Löchern 12 des sphärischen Trägers 11 hält. Die Gestalt des Trägers kann zusätzlich zu den gezeigten Formen einen Torus usw. aufweisen. Da also ein fernwirkender Körper und Mikrosubstanz auf verschiedene Weise in dem Träger gehalten werden können, können Untersuchungen auf die verschiedensten Substanzen durchgeführt werden.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung werden die vorstehenden Ziele erreicht durch Vorsehen eines Mikrosubstanzen haltenden Trägers, wobei der Träger aus organischen Substanzen wie etwa hochmolekularen Verbindungen gebildet ist, was faserförmige Substanzen wie etwa Cellulose umfaßt. Die vorliegende Erfindung kann verschiedene Steuerungen oder Untersuchungen usw. ausführen, weil je nach dem Zweck der Untersuchungen usw. oder den eingesetzten Arten von Substanzen verschiedene Träger ausgewählt werden können.
Da die Oberflächen von faserförmiger Substanz wie etwa Cellulose eine Vielzahl von Hohlräumen, Konkavitäten, Konvexitäten oder Löchern haben, können die Oberflächen die verschiedensten Substanzen einfangen. Die vorliegende Erfindung hat nicht nur die oben angegebene Wirkung, sondern auch den Effekt, daß es damit möglich ist, sie für ganz verschiedene Zwecke einzusetzen. Da die faserförmige Substanz wie Cellulose usw. chemisch stabil ist, kann sie zum Suspendieren verschiedener Substanzen genutzt werden. Außerdem kann die faserförmige Substanz auf einfache Weise und kostengünstig behandelt werden. Die faserförmige Substanz ist leicht und ist einfach kontrollierbar bzw. steuerbar. Cellulose kann torusartig oder faserartig sowie kugelförmig ausgebildet sein.
Da ferner die Oberflächen von faserförmiger Substanz wie etwa Cellulose usw. Löcher oder Kavitäten usw. haben, braucht die faserförmige Substanz nicht durch Aufbringen einer Beschichtung aus einer vorbestimmten Substanz usw. auf den Träger aufbereitet zu werden, um Zielsubstanzen einzufangen. Faserförmige Substanzen können diese Substanzen leicht einfangen, indem sie mit den fernwirkenden Körpern und Mikrosubstanzen bewegt oder suspendiert werden, und die Mikrosubstanzen haltenden Träger können leicht gebildet werden und haben sowohl Einfangvermögen als auch Fernwirkvermögen.
Somit werden die zuverlässigen, Mikrosubstanzen haltenden Träger ohne weiteres mit geringen Kosten und unter geringem Arbeitsaufwand bereitgestellt. Da die faserförmige Substanz wie etwa Cellulose leicht behandelbar ist, kann eine Behandlung zum Zweck der Verbesserung des Einfangwirkungsgrads ohne weiteres mit geringen Kosten durchgeführt werden.
Bei der vorliegenden Erfindung können ferner Mikrosubstanzen von den Trägern getrennt werden, nachdem sie einmal durch fernwirkende Körper und Mikrosubstanzen daran gehalten sind. Wenn der Träger beispielsweise Cellulose ist, kann der Träger durch Auflösen der Cellulose unter Nutzung eines Enzyms in einem Vorgang der Konzentration von Mikrosubstanzen entfernt werden.
Gemäß einem fünften Aspekt der Erfindung werden die oben angegebenen Ziele erreicht durch Vorsehen eines Mikrosubstanzen haltenden Trägers, wobei die Mikrosubstanzen eine oder mehrere Arten von intervenierenden Substanzen aufweisen, durch welche die Zielsubstanzen oder die fernwirkenden Körper in dem Träger gehalten werden.
Die vorliegende Erfindung ist imstande, die Substanzen in dem Träger zu halten, die nicht direkt mit dem Träger verbunden werden können. Wenn beispielsweise der Träger dazu ausgebildet ist, das Antigen zu binden, und den Antikörper nur schwer binden kann, ist es zweckmäßig, daß der Träger durch den an dem Träger gehaltenen Antikörper das Antigen einfängt. Daher ist die vorliegende Erfindung für die verschiedensten Substanzen anwendbar.
Gemäß einem sechsten Aspekt der Erfindung werden die oben angegebenen Ziele erreicht durch Vorsehen eines Mikrosubstanzen haltenden Trägers, wobei die Mikrosubstanzen Hilfssubstanzen wie etwa Markersubstanzen usw. aufweisen.
Die vorliegende Erfindung erleichtert die Analyse von Untersuchungen usw. und ist imstande, Reaktionen bei Untersuchungen zu beschleunigen oder zu verzögern und verschiedene Verarbeitungen auszuführen. "Hilfssubstanzen" umfassen zusätzlich zu den Markersubstanzen Katalysatorsubstanzen zum Beschleunigen einer Untersuchung usw. Ferner können die Hilfssubstanzen durch Zielsubstanzen usw. indirekt in dem Träger gehalten werden, ohne daß sie direkt an den Träger gebunden sind.
Gemäß einem siebten Aspekt der Erfindung werden die vorgenannten Ziele erreicht durch Vorsehen eines Mikrosubstanzen haltenden Trägers, wobei die fernwirkenden Körper aus magnetischen Substanzen bestehen. Dabei kann die vorliegende Erfindung auf einfache Weise eine zuverlässige und genaue Steuerung ausführen, die durch die Fernwirkbetätigung bei geringen Kosten überlegen ist.
Dabei umfaßt "magnetische Substanz" eine paramagnetische Substanz oder ferromagnetische Substanz, die ein Magnetfeld empfängt. Die magnetischen Substanzen bzw. Magnetkörper umfassen solche mit sphärischer Gestalt und großem Durchmesser oder Mikroteilchen wie Granulat, und der Durchmesser ist nicht notwendigerweise festgelegt. Die Form ist nicht auf die sphärische Gestalt beschränkt. Diese Formen können im Fall eines geladenen Körpers, eines dielektrischen Körpers oder eines transparenten Körpers usw. anwendbar sein, wie nachstehend erläutert wird. Somit kann die vorliegende Erfindung Positionen genau und zuverlässig mit geringen Kosten und ausgezeichnetem Fernwirkvermögen steuern.
Gemäß einem achten Aspekt der Erfindung werden die vorgenannten Ziele erreicht durch Vorsehen eines Mikrosubstanzen haltenden Trägers, wobei die fernwirkenden Körper aus geladenen Körpern oder Substanzen eine unterschiedliche Dielektrizität gegenüber derjenigen des umgebenden suspendierten Systems haben. "Geladener Körper" bedeutet den eine Ladung aufweisenden Körper. Dieser umfaßt beispielsweise einen ferrodielektrischen Körper, der eine spontane dielektrische Polarisation ohne ein elektrisches Feld hat. Die Dielektrizität der fernwirkenden Körper unterscheidet sich von derjenigen des umgebenden Suspensionssystems und ist höher oder niedriger als die der Systeme. Da der geladene Körper mit niedrigerer Dielektrizität eine entgegengesetzte Polarität zu dem höheren hat, bewegt er sich in entgegengesetzter Richtung zu dem elektrischen Feld.
Infolgedessen kann die vorliegende Erfindung eine einfache, zuverlässige und genaue Steuerung von Fernwirkvorgängen ausführen. Ferner ist die vorliegende Erfindung durch Kombination von verschiedenen fernwirkenden Körpern zu unterschiedlichen und einfachen Steuerungsvorgängen imstande.
Gemäß einem neunten Aspekt der Erfindung werden die oben angegebenen Ziele erreicht durch Vorsehen eines Mikrosubstanzen haltenden Trägers, wobei die fernwirkenden Körper Mikroorganismen sind, die Taxien wie Luminotaxis oder Magnotaxis haben. Dabei umfassen beispielsweise "Mikroorganismen mit Magnotaxis" Mikroorganismen wie Zellen oder Bakterien usw., in denen magnetische Substanzen künstlich oder natürlich enthalten sind. Wenn Mikroorganismen eingesetzt werden, ist es erforderlich, daß die anderen Substanzen keinen schädlichen Einfluß auf die Mikroorganismen haben oder umgekehrt die Mikroorganismen die anderen Substanzen nicht beeinflussen. Die vorliegende Erfindung kann ohne weiteres Mikroorganismen einsetzen, ohne Substanzen zu behandeln, und ist imstande, die Mikroorganismen auf komplexe Weise zu bewegen.
Gemäß einem zehnten Aspekt der Erfindung werden die oben genannten Ziele erreicht durch Vorsehen eines Mikrosubstanzen haltenden Trägers, wobei die fernwirkenden Körper ausdehnungsfähige Teilchen sind, deren Volumen sich in Abhängigkeit von Temperatur oder Druck ändert. Beispielsweise kann eine Substanz, die einen hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten hat, ohne weiteres nach oben oder unten durch Expansion oder Kontraktion transferiert werden, und zwar entsprechend einem Anstieg von Temperatur oder Druck des gesamten Suspensionssystems und mit geringem Kostenaufwand. Die ausdehnungsfähigen Teilchen sind solche, die in einem Gas eingeschlossen sind, und können im Vergleich mit der umgebenden Flüssigkeit expandiert oder kontrahiert werden.
Gemäß einem elften Aspekt der Erfindung werden die eingangs genannten Ziele erreicht durch Vorsehen eines Mikrosubstanzen haltenden Trägers, wobei die fernwirkenden Körper aus transparenten oder opaken Substanzen bestehen. Der die fernwirkenden Teilchen usw. in einem gemeinsamen Körper haltende Träger kann veranlaßt werden, bewegt oder eingefangen (Laserfalle) zu werden durch Richten eines Laserstrahls auf transparente Teilchen, die als fernwirkende Teilchen genutzt werden, beispielsweise Polystyrol-Latex oder Silica-Mikroteilchen. Oder der Träger in einem einheitlichen Körper kann veranlaßt werden, nach oben oder unten bewegt zu werden, indem der Laserstrahl auf opake Teilchen gerichtet wird oder auch nicht, um eine Ausdehnung oder Kontraktion durch Wärme zu erreichen.
Gemäß einem zwölften Aspekt der Erfindung werden die eingangs erwähnten Ziele erreicht durch Bereitstellen eines Mikrosubstanzen haltenden Trägers, wobei die fernwirkenden Körper Magnetteilchen sind und die Träger aus Cellulose bestehen.
Die Größe des Trägers ist je nach dem Zweck des Assays usw., der Art oder Größe einer Zielsubstanz, der zu haltenden Magnetteilchen und der Suspensionssysteme bestimmt. Da die vorliegende Erfindung den Mikrosubstanzen haltenden Träger bereitstellen kann, der sowohl ein überlegenes Fernwirkvermögen als auch ein überlegenes Einfangsvermögen hat, kann die vorliegende Erfindung eine Untersuchung effizient, rasch und zuverlässig mit geringen Kosten durchführen.
Gemäß einem dreizehnten Aspekt der Erfindung werden die oben angegebenen Ziele erreicht durch Vorsehen eines Systems zum Suspendieren von Mikrosubstanzen haltenden Trägern, wobei dies eine Suspension aus fernwirkenden Körpern, Mikrosubstanzen und Trägern, die in dem ersten bis zwölften Aspekt der Erfindung beschrieben sind, in einer Flüssigkeit, einem Gas oder einem Feststoff ist. "Feststoff" umfaßt beispielsweise gelartige Substanzen wie Alginsäure, Pasten, Agar-Agar-artige Substanzen usw. Da die vorliegende Erfindung den Mikrosubstanzen haltenden Träger bereitstellt, der sowohl überlegenes Fernwirkvermögen als auch überlegenes Einfangvermögen hat, kann die vorliegende Erfindung den Assay kostengünstig und effizient, rasch und zuverlässig ausführen.
Ferner sind bei der vorliegenden Erfindung die Mikrosubstanzen haltenden Träger imstande, zahlreiche Bewegungen auszuführen und eine präzise und komplexe Steuerung durch sicheren Fernwirkbetrieb zu ermöglichen. Und die vorliegende Erfindung stellt den Mikrosubstanzen haltenden Träger bereit, der so nützliche Substanzen wie medizinische Stoffe (Antikörper usw.) ohne Kontaminierung zum Zielort bewegt und transportiert.
Die vorliegende Erfindung kann die nützlichen Substanzen analysieren und prüfen und kann die Gensubstanz (DNA usw.) extrahieren und analysieren und die Immunsubstanz (Antikörper usw.) nachweisen usw.
Gemäß einem vierzehnten Aspekt der Erfindung werden die oben genannten Ziele erreicht durch Bereitstellen eines Systems zum Suspendieren von Mikrosubstanzen haltenden Trägern, wobei der Träger ein sterilisierter Celluloseträger ist, der eine Vielzahl von Hohlräumen oder Löchern hat, wobei die Fernwirkkörper sterilisierte magnetische Teilchen sind, wobei die Mikrosubstanzen Mikroorganismen, die Ziel eines Assays sind, und ein sterilisiertes reduktives Enzym enthalten, das als Markersubstanz genutzt wird, und wobei die Flüssigkeit ein sterilisiertes flüssiges Kulturmedium ist.
Dabei ist die Größe der Hohlräume oder Löcher ausreichend, so daß es möglich ist, eine Orientierung von magnetischen Teilchen durchzuführen und die Positionen von Mikrosubstanzen haltenden Trägern durch ein Magnetfeld zu steuern. Beispielsweise im Fall des Celluloseträgers von ungefähr 150 μm ist der Lochdurchmesser ungefähr 10 μm. Auch wenn also ein Magnetteilchen klein ist, können die Positionen des Trägers gesteuert werden, solange Löcher einer ausreichenden Größe vorhanden sind, um die Orientierung durch den Empfang des Einflusses des Magnetfelds durchzuführen und die Magnetteilchen zu binden. "Celluloseträger" umfaßt einen solchen aus Cellulose oder aus Celluloseacetat, das aus Cellulose hergestellt ist.
Die vorliegende Erfindung sieht den Mikrosubstanzen haltenden Träger vor, der sowohl Fernwirkvermögen als auch Einfangvermögen hat, chemisch stabil ist, Zielsubstanzen wie etwa Lebewesen für Assays usw. nicht beeinflußt, zuverlässig und imstande ist, je nach den Zielsubstanzen aus einem weiten Bereich ausgewählt zu werden. Ferner kann der Mikrosubstanzen haltende Träger eine nützliche Substanz wie etwa einen medizinischen Stoff (Antibiotikum usw.) ohne Kontaminierung zu einem Zielort überführen und transportieren.
Die vorliegende Erfindung ist wirksam nutzbar für die einfache und rasche Verarbeitung bei der Untersuchung und Analyse von nützlichen Substanzen, bei der Extraktion und Analyse von Gensubstanz (DNA usw.), bei der Untersuchung und Analyse von Immunsubstanz (Antikörper) usw. und kann die automatische Durchführung der klinischen Untersuchung fördern usw.
Ferner können Substanzen und Zellen, die an den Trägern adsorbiert werden können, rückgewonnen und konzentriert werden, indem die Orientierung im Magnetfeld genutzt wird.
Gemäß einem fünfzehnten Aspekt der Erfindung werden die oben genannten Ziele erreicht durch Bereitstellen eines Systems zum Suspendieren von Mikrosubstanzen haltenden Trägern, wobei der Träger ein Celluloseträger mit einer Vielzahl von Hohlräumen oder Löchern ist, wobei die fernwirkenden Körper magnetische Teilchen sind, und wobei Mikrosubstanzen Antibiotika oder gegen Krebs gerichtete Substanzen sind.
Dabei ist die Größe jeder Substanz je nach der Art des Suspensionssystems unterschiedlich. Beispielsweise ist der Träger ein Kügelchen mit einem Durchmesser von ungefähr 100 μm, die Hohlräume oder Löcher haben eine Dimension von ungefähr 10 μm, die Magnetteilchen sind ungefähr 1 μm, und die Konzentration der Träger in Flüssigkeit ist ungefähr 1000 Kügelchen/cm³. Wenn als eine Immunsubstanz Kanamycin eingesetzt wird, ist die Konzentration der Träger ungefähr 1000 Kügelchen/cm³.
Die vorliegende Erfindung bietet nicht nur die oben angegebenen Wirkungen, sondern ist außerdem chemisch stabil, übt auf der Untersuchung unterliegende Zielsubstanzen keinen nachteiligen Einfluß aus, ist zuverlässig und ermöglicht die Wahl geeigneter unterschiedlichster Substanzen je nach den Zielsubstanzen usw.
Ferner kann der Mikrosubstanzen haltende Träger nützliche Substanzen wie medizinische Stoffe (Antibiotika usw.) ohne Kontaminierung zum Zielort überführen und tragen.
Die vorliegende Erfindung ist wirkungsvoll für die einfache und rasche Bearbeitung bei der Untersuchung und Analyse von nützlichen Substanzen, für die Extraktion und Analyse von Genmaterial (DNA usw.) und die Untersuchung und Analyse von Immunsubstanzen (Antikörper) usw. anwendbar und kann zur automatischen Durchführung der klinischen Untersuchung usw. beitragen. Ferner können Substanzen und Zellen, die an den Trägern adsorbiert werden können, rückgewonnen und konzentriert werden, indem die Orientierung im Magnetfeld genutzt wird.
Gemäß einem sechzehnten Aspekt der Erfindung werden die genannten Ziele erreicht durch Vorsehen eines Suspensionssystems für Mikrosubstanzen haltende Träger, wobei die fernwirkenden Körper und die Träger als Hilfschemikalien zum Filtrieren verwendet werden, so daß schwer zu filtrierende Mikrosubstanzen filtriert werden können.
Die vorliegende Erfindung macht die Trennung durch Filtrieren zuverlässiger, erzielt eine geringere Kontaminierung und ist weniger arbeitsaufwendig als ein Filter. Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, schwer zu filtrierende Mikrosubstanzen auf einfache Weise zu filtrieren durch Suspendieren der fernwirkenden Körper und Träger. Die vorliegende Erfindung kann den Wirkungsgrad des Adsorbierens und Filtrierens verbessern unter Nutzung des Trägers als Hilfschemikalien für die Adsorption und Filtration, indem die Orientierung durch das Magnetfeld genutzt, die Dichte der Träger gesteuert und ein Zusetzen usw. vermieden wird. Ferner kann die vorliegende Erfindung chemische Mehrstufenreaktionen ausführen durch automatisches und einfaches Überführen der Träger zwischen Behältern in der richtigen Reihenfolge auf sichere Weise.
Gemäß einem siebzehnten Aspekt der Erfindung werden die obigen Ziele erreicht durch Vorsehen einer Vorrichtung zum Manipulieren von Mikrosubstanzen haltenden Trägern, die folgendes aufweist: einen Behälter, der das Suspensionssystem oder einen Flüssigkeitskanal zum Durchleiten der Suspension aufnimmt, und eine Fernmanipulationseinrichtung, die außerhalb des Behälters oder Flüssigkeitskanals angeordnet ist, um die Fernwirkkörper in dem Behälter oder dem Flüssigkeitskanal fernzumanipulieren.
Dabei ist "der Flüssigkeitskanal" der Kanal, durch den eine Flüssigkeit durchgeleitet wird, und der "Behälter" ist der Behälter, der eine Flüssigkeit aufnimmt. Der Mikrosubstanzen aufweisende Träger kombiniert die fernwirkenden Körper, die ein überlegendes Fernwirkvermögen haben, mit den Trägern, die ein überlegenes Einfangvermögen haben, kann die Eigenschaften des überlegenen Fernwirkvermögens und des überlegenen Einfangvermögens kombinieren und kann effizient und rasch einen Assay usw. hinsichtlich der Menge mit hoher Präzision durchführen.
Ferner ermöglicht die vorliegende Erfindung zahlreiche Bewegungen und präzise und komplexe Steuerungen durch den sicheren Fernwirkvorgang. Außerdem stellt die vorliegende Erfindung die Mikrosubstanzen haltenden Träger bereit, die so nützliche Substanzen wie medizinische Stoffe (Immunsubstanzen usw.) ohne Kontaminierung zum Zielort überführen und tragen können. Die vorliegende Erfindung kann wirkungsvoll für die einfache und rasche Durchführung der Untersuchung und Analyse nützlicher Substanzen, für die Extraktion und Analyse von Genmaterial (DNA usw.) und für die Untersuchung und Analyse von Immunsubstanzen (Antikörper) usw. eingesetzt werden.
Gemäß einem achtzehnten Aspekt der Erfindung werden die eingangs genannten Ziele erreicht durch Bereitstellen einer Vorrichtung zum Manipulieren von Mikrosubstanzen haltenden Trägern, wobei die Fernmanipulationseinrichtung eine Magnetquelle wie etwa ein Permanentmagnet oder ein Elektromagnet ist, der ein Magnetfeld erzeugt, das an die Fernwirkkörper anzulegen ist. Die Vorrichtung kann eine genaue, sichere und effiziente Steuerung ausführen und kann den Träger nicht nur überführen, trennen oder sammeln, sondern ihn auch bewegen oder reinigen.
Gemäß einem neunzehnten Aspekt der Erfindung werden die oben genannten Ziele erreicht durch Vorsehen einer Vorrichtung zum Manipulieren von Mikrosubstanzen haltenden Trägern, wobei die Fernmanipulationseinrichtung aus einer oder mehreren Elektroden besteht, denen Wechsel- oder Gleichspannung zugeführt wird, wenn die Fernwirkkörper Ladungskörper oder dielektrische Körper sind, und die eine steuerbare Wärmequelle oder eine Drucksteuerungseinrichtung ist, wenn die Fernwirkkörper expansionsfähige Teilchen sind, deren Volumen sich in Abhängigkeit von Temperatur oder Druck ändert.
Bei der vorliegenden Erfindung kann die Vorrichtung die Träger nicht nur überführen oder sammeln, sondern kann durch Antreiben der Fernmanipulationseinrichtung die Träger sicher und effizient bewegen oder reinigen. Eine "Wechselspannung", die eine festgelegte hohe Frequenz hat, verhindert die Erzeugung einer Elektrodenreaktion (Elektrolyse).
Bei der vorliegenden Erfindung kann die Vorrichtung für die Elektrophorese von einer Elektrode zu einer anderen Elektrode verwendet werden. Dabei sind zwei Elektroden einander gegenüberliegend so angeordnet, daß der Behälter zwischen den Elektroden angeordnet ist, und die eine Elektrode ist scharf ausgebildet. Ferner ist die Bewegungsrichtung von Trägern bei der Elektrophorese davon abhängig, ob die Dielektrizität des dielektrischen Körpers niedriger oder höher als die der umgebenden Flüssigkeit oder des umgebenden Gases ist.
Ferner kann die vorliegende Erfindung bewirken, daß sich die Träger durch die expansionsfähigen Teilchen hauptsächlich aufwärts und abwärts bewegen. Infolgedessen kann die vorliegende Erfindung die Bewegung der fernwirkenden Körper mit geringen Kosten ohne weiteres steuern. Auch ermöglicht die vorliegende Erfindung viele verschiedene Steuerungen durch die Kombination von verschiedenen Arten von fernwirkenden Körpern.
Gemäß einern zwanzigsten Aspekt der Erfindung werden die oben genannten Ziele erreicht durch Vorsehen einer Vorrichtung zum Manipulieren von Mikrosubstanzen haltenden Trägern, wobei die Fernmanipulationseinrichtung eine optische Quelle wie etwa ein Laserstrahl oder ein Infrarotstrahl usw. ist, wenn die fernwirkenden Körper Mikroorganismen mit Luminotaxis oder transparente oder opake Substanzen sind.
Bei der vorliegenden Erfindung kann die Vorrichtung die Träger nahe zu Brennpunkten ziehen, die eine hohe Energiedichte haben, indem die transparente Substanz mit einem Strahl wie etwa einem Laserstrahl bestrahlt wird, und kann die Träger durch Bewegen des Bestrahlungsstrahls überführen. Außerdem kann bei der vorliegenden Erfindung die Vorrichtung Positionen der Träger auf einfache Weise steuern durch Richten des Laserstrahls usw. auf die opake Substanz unter Abgabe von Wärme, um das Volumen zu vergrößern. Ferner kann die vorliegende Erfindung auf einfache Weise eine komplexe Steuerung der Position von Trägern unter Verwendung von Mikrosubstanzen ohne Arbeitsaufwand für eine Behandlung ausführen.
Gemäß einem einundzwanzigsten Aspekt der Erfindung werden die obigen Ziele erreicht durch Vorsehen einer Vorrichtung zum Manipulieren von Mikrosubstanzen haltenden Trägern, wobei eine Vielzahl von Arten von Fernmanipulationseinrichtungen angeordnet sind. Die vorliegende Erfindung kann zahlreiche und komplexe Steuerungen je nach den eingesetzten Substanzen oder dem Zweck ausführen, indem beispielsweise ein Magnetfeld mit einem elektrischen Feld kombiniert wird usw.
Gemäß einem zweiundzwanzigsten Aspekt der Erfindung werden die oben genannten Ziele erreicht durch Vorsehen eines Verfahrens zum Steuern einer Position eines Mikrosubstanzen haltenden Trägers, das die folgenden Schritte aufweist: Gießen von fernwirkenden Körpern, deren Positionen durch eine entfernte Kraft zu manipulieren sind, von Mikrosubstanzen einschließlich Zielsubstanzen eines Assays usw., wobei die Träger Mikrosubstanzen und die fernwirkenden Körper halten können, in eine Flüssigkeit, ein Gas oder einen Feststoff entsprechend einer vorbestimmten Reihenfolge, Bewegen der Suspension, um Mikrosubstanzen und die fernwirkenden Körper in den Trägern zu halten, Steuern von Positionen der Mikrosubstanzen und die fernwirkenden Körper in ihren Oberflächen haltenden Träger durch Anlegen einer entfernten Kraft an die fernwirkenden Körper.
Dabei ist "eine vorbestimmte Reihenfolge" auf verschiedene Weise je nach den einzusetzenden fernwirkenden Körpern, Mikrosubstanzen oder Trägern oder dem Zweck der Untersuchungsarten bestimmt. Bei der ersten Ausführungsform werden beispielsweise die Magnetteilchen zuletzt zugegossen, weil die Bindung zwischen Magnetteilchen und dem Träger eine Bindung zwischen Bakterien und dem Träger verhindern könnte. "Bewegen" befördert die Gelegenheit zu einem Aufeinandertreffen zwischen Trägern, fernwirkenden Körpern und Mikrosubstanzen und trägt zum Einbringen der Mikrosubstanzen usw. in die Löcher usw. der Träger und zur Unterstützung des Aufbaus der Mikrosubstanzen haltenden Träger bei.
Die vorliegende Erfindung kann auf einfache, zuverlässige und rasche Weise Assays usw. ohne Arbeitskräfte und mit geringen Kosten ausführen, weil Mikrosubstanzen haltende Träger während des Verfahrens in der Suspension gebildet werden können und nicht vorher im Hinblick auf den Aufbau behandelt werden müssen.
Bei der vorliegenden Erfindung haben die Mikrosubstanzen haltenden Träger sowohl überlegenes Fernwirkvermögen als auch überlegenes Einfangvermögen durch die Kombination der Fernwirkkörper, die ein überlegenes Fernwirkvermögen haben, mit den Trägern, die ein überlegenes Einfangvermögen haben, und Assays usw. können effizient und rasch mit hoher Präzision hinsichtlich der quantitativen Bestimmung ausgeführt werden.
Ferner können bei der vorliegenden Erfindung die Mikrosubstanzen haltenden Träger die verschiedensten Bewegungen ausführen und komplexe Steuerungen präzise durchführen. Die vorliegende Erfindung stellt die Mikrosubstanzen haltenden Träger bereit, die so nützliche Substanzen (Immunsubstanzen usw.) wie medizinische Stoffe ohne Kontaminierung zu den Zielorten tragen und überführen können. Die vorliegende Erfindung kann wirksam genutzt werden zur Verarbeitung, Untersuchung und Analyse von nützlichen Substanzen, für die Extraktion und Analyse von Genmaterial (DNA usw.) und für die Untersuchung von Immunsubstanzen (Antikörpern) usw.
Gemäß einem dreiundzwanzigsten Aspekt der Erfindung werden die oben angegebenen Ziele erreicht durch Vorsehen eines Verfahrens zum Steuern von Positionen von Mikrosubstanzen haltenden Trägern, wobei die Fernwirkkörper, Mikrosubstanzen und Träger im zweiten bis zwölften Aspekt beschrieben sind. Die vorliegende Erfindung kann Untersuchungen usw. in bezug auf verschiedene Substanzen in verschiedenen Moden ausführen.
Nach einem vierundzwanzigsten Aspekt der Erfindung werden die oben genannten Ziele erreicht durch Bereitstellen eines Verfahrens zur Steuerung von Positionen von Mikrosubstanzen haltenden Trägern, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Gießen von sterilisiertem reduktivem Enzym, von Mikroorganismen wie Bakterien oder Viren, die eine Zielsubstanz eines Assays usw. sind, und von sterilisierten Celluloseträgern in ein sterilisiertes flüssiges Kulturmedium, Gießen von magnetischen Teilchen in das flüssige Kulturmedium, Bewegen der Flüssigkeit, in der sie suspendiert sind, Steuern von Positionen der Mikroorganismen usw. durch Anlegen oder Entfernen eines Magnetfelds.
Dabei nutzt die vorliegende Erfindung das sterilisierte flüssige Kulturmedium, das sterilisierte reduktive Enzym und die sterilisierten magnetischen Teilchen, um die Anwesenheit von Mikroorganismen zu untersuchen, die Menge von Mikroorganismen zu messen und DNA/RNA aus Mikroorganismen zu extrahieren. Das reduktive Enzym wird zum Nachweis der Existenz von Mikroorganismen genutzt. Beispielsweise erzeugt TTC, das als ein reduktives Enzym eingesetzt wird, eine unlösliche Färbung durch Reduktion.
Gemäß einem fünfundzwanzigsten Aspekt der Erfindung werden die obigen Ziele erreicht durch Vorsehen eines Verfahrens zum Steuern von Positionen von Mikrosubstanzen haltenden Trägern, das die folgenden Schritte aufweist: Gießen von Celluloseträgern, die eine Vielzahl von Hohlräumen oder Löchern haben, magnetischen Teilchen und Mikrosubstanzen wie etwa Antibiotika oder gegen Krebs gerichteten Substanzen, Bewegen der Flüssigkeit, in der sie suspendiert sind, Steuern von Positionen der Mikrosubstanzen haltenden Träger und der fernwirkenden Körper in ihren Oberflächen durch Anlegen eines Magnetfelds an die fernwirkenden Körper oder Entfernen desselben davon.
Zusätzlich zu der obigen Wirkung bietet die vorliegende Erfindung auch den Vorteil, daß sie chemisch stabil ist, auf die Zielsubstanzen für einen Assay keinen nachteiligen Einfluß ausübt, zuverlässig und je nach den Zielsubstanzen auf verschiedene Weise auswählbar ist.
Ferner kann der Mikrosubstanzen haltende Träger die nützlichen Substanzen wie etwa medizinische Stoffe (Antibiotika usw.) ohne Kontaminierung zum Bestimmungsort überführen und tragen. Die vorliegende Erfindung ist wirkungsvoll nutzbar zur einfachen und raschen Durchführung von Untersuchungen und für die Analyse nützlicher Substanzen, für die Extraktion und Analyse von Genmaterial (DNA usw.) sowie Untersuchungen und die Analyse von Immunsubstanzen (Antikörpern) usw. und kann zur automatischen Durchführung der klinischen Untersuchung usw. beitragen.
Substanzen und Zellen, die an den Trägern adsorbierbar sind, können ferner durch Nutzung der Orientierung in einem Magnetfeld rückgewonnen und konzentriert werden.
Gemäß einem sechsundzwanzigsten Aspekt der Erfindung werden die oben genannten Ziele erreicht durch Bereitstellen eines Verfahrens zum Steuern von Positionen von Mikrosubstanzen haltenden Trägern, das die folgenden Schritte aufweist: Gießen von Mikrosubstanzen, die schwer zu filtrieren sind, fernwirkenden Körpern und Trägern in eine Flüssigkeit, Bewegen der Flüssigkeit, in denen sie suspendiert sind, Steuern zum Zweck der Verwendung der fernwirkenden Körper und Träger als Hilfschemikalien für die Filtration durch Anlagen eines Magnetfelds an die Flüssigkeit oder Entfernen desselben davon.
Die vorliegende Erfindung macht eine Trennung durch Filtration zuverlässiger, resultiert in geringerer Kontaminierung und ist weniger arbeitsaufwendig als ein Filter. Die Erfindung ermöglicht es, schwer zu filtrierende Mikrosubstanzen auf einfache Weise und sicher zu filtrieren, indem die fernwirkenden Körper und die Träger in Suspension gebracht werden.
Die vorliegende Erfindung kann den Adsorptions- und Filtrationswirkungsgrad verbessern durch Nutzung der Träger als Hilfschemikalien zum Adsorbieren und Filtrieren unter Nutzung der Orientierung durch ein Magnetfeld, Steuern der Dichte von Trägern und Vermeiden von Zusetzen usw. Ferner kann die vorliegende Erfindung sicher, automatisch und leicht chemische Mehrstufenreaktionen ausführen, indem die Träger in der richtigen Reihenfolge zwischen Behältern überführt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine vergrößerte schematische Darstellung des Mikrosubstanzen haltenden Trägers gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;
2 ist eine vergrößerte schematische Teildarstellung des Mikrosubstanzen haltenden Trägers der ersten Ausführungsform der Erfindung;
3 ist ein Flußdiagramm der ersten Ausführungsform der Erfindung;
4 ist ein Flußdiagramm der zweiten Ausführungsform der Erfindung.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend wird eine erste Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
Die erste Ausführungsform betrifft ein Beispiel der Schnellmessung der MHK (=minimale Hemmkonzentration).
Wie 2 zeigt, verwendet diese Ausführungsform Magnetteilchen 33 als eine Art von fernwirkenden Körpern, deren Positionen durch ein fernwirkendes Magnetfeld manipulierbar sind, Bakterien 34 als Zielsubstanz eines Assays sowie einen sterilisierten Celluloseträger 31, der imstande ist, als Träger die Magnetteilchen 33 und Bakterien 34 in seiner Oberfläche zu halten.
Die mehr als ungefähr 100 CFU/ml (CFU=koloniebildende Einheit) werden im Hinblick auf die Meßgenauigkeit präpariert. Diese Substanzen werden vorher separat präpariert und dann in einer Flüssigkeit suspendiert. Ein sterilisiertes flüssiges Kulturmedium 30 wird als eine Flüssigkeit für die Suspension präpariert, und die Magnetteilchen 33, die Bakterien 34 und die Celluloseträger 31 werden hineingegossen und darin suspendiert.
In dieser Suspensionsflüssigkeit ist ferner sterilisiertes TTC (Tetrazoliumchlorid oder Tetrazoliumbromid usw.) 35 in einer Menge von 0,05 % des flüssigen Kulturmediums suspendiert. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird das flüssige Kulturmedium, beispielsweise ein sterilisiertes (oder biologisch steriles) Kulturmedium (steriles Medium), z. B. Mueller-Hinton-Agar (MH-Agar), Heart Infusion (H.I.) usw., in einem Behälter präpariert.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird der Assay von einem Probenverteiler ausgeführt, der beispielsweise, wie 2 zeigt, folgendes aufweist: eine oder mehrere Muldenplatten 21, die eine Flüssigkeit aufnehmen, eine Pipettenspitze P, die einen vorderen Endbereich 25, der zum Vorderende hin verjüngt ist, einen Reservoirbereich 22 mit größerem Durchmesser als der vordere Endbereich 25, einen Flüssigkeitsdurchtrittsbereich 23, der geringfügig enger als der Reservoirbereich 22 ist, und einen Trennbereich 23a in dem Flüssigkeitsdurchtrittsbereich 23, welcher der Einwirkung eines Magnetfelds unterliegt, hat; eine Probenverteilungseinheit (nicht gezeigt), die eine Düse N hat, die abnehmbar in einen Hohlraum des Reservoirbereichs 22 eingesetzt wird, um negativen oder positiven Druck in die Pipettenspitze P zu leiten, um eine Flüssigkeit in die Pipettensitze P zu ziehen oder daraus abzugeben; einen Magneten (M) 24, der so angeordnet ist, daß er nahe zu dem Flüssigkeitsdurchtrittbereich 23 oder davon weg gebracht werden kann; und eine Steuereinrichtung (in den Zeichnungen nicht gezeigt), um den Betrieb und die Bewegung der Probenverteilungseinheit, das Anbringen und Abnehmen der Pipettenspitze P an der Düse N bzw. davon weg und das Bewegen des Magneten 24 nahe zu der Pipettenspitze P oder davon weg zu steuern.
In 2 zeigt ferner das Bezugszeichen 26 einen Randbereich 26, der der Öffnung des Reservoirbereichs 22 Festigkeit verleiht. Die Probenverteilungseinheit ist an dem oberen Ende der Pipettenspitze P abnehmbar angebracht und mit der Pipettenspitze P verbunden und ist eine zylinderartige Einrichtung zum Ansaugen und Abgeben von Flüssigkeit. Es erübrigt sich zu erwähnen, daß die Gestalt der Pipettenspitze P nicht auf die in der Zeichnung gezeigte Form beschränkt ist. Jede Form kann verwendet werden, solange die Mikrosubstanzen haltenden Träger 40 mit Sicherheit von dem Magneten 24 gesammelt werden. Zum vollständigen Sammeln durch den Magneten wird es bevorzugt, daß der Durchmesser des Magnetabschnitts, der angebracht oder entfernt wird, dünner ausgebildet ist und die Ansaug- oder Abgabegeschwindigkeit so gesteuert wird, daß der Anziehungs-Wirkungsgrad gesteigert wird.
Das von dem Magneten 24 erzeugte Magnetfeld ist hinreichend stark, um die Celluloseträger 31, welche die magnetischen Substanzen 33 und Bakterien 34 halten, an die Wand des Flüssigkeitsdurchtrittsbereichs 23 der Pipettenspitze P anzuziehen, und beeinflußt die Magnetteilchen 33 haltenden Celluloseträger 31 nicht, wenn der Magnet 24 von der Pipettenspitze P am weitesten entfernt ist. Außerdem sind in 2 die Mikrosubstanzen haltenden Träger 40 usw. in der Muldenplatte 21 aus Gründen der Zweckmäßigkeit vergrößert dargestellt.
Als nächstes wird der Ablauf der Vorgänge bei der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
In 3 werden in Schritt S1 das flüssige Kulturmedium, z. B. das sterilisierte Kulturmedium (steriles Medium), etwa Mueller-Hinton-Nährlösung (MH-Nährlösung) usw. in der Muldenplatte 21 aufgenommen. Die Sterilisierung erfolgt in einem Autoklaven für ungefähr 20 Minuten bei einer Temperatur von 120 °C.
In Schritt S2 wird TTC 35, das die reduzierte Substanz und mittels Millipore-Filter sterilisiert ist, als Markersubstanz in das flüssige Kulturmedium 30 gegossen, und zwar 0,05 % (Kapazitätsverhältnis).
Das TTC 35 haftet an Bakterien. Wenn die von dem TTC 35 aufgenommenen Bakterien Sauerstoff aufnehmen, wird durch die Reduktionsfähigkeit der Bakterien Formazan erzeugt, das ein unlöslicher roter Farbstoff ist. Somit kann die Menge an Bakterien durch Messen der roten Farbstoffmenge nachgewiesen werden. Da TTC 35 sich durch Wärme rot färbt, wird TTC 35 mittels Millipore-Filter ohne Wärme sterilisiert.
In Schritt S3 werden 100 CFU/ml (=koloniebildende Einheit) Bakterien 34 in das flüssige Kulturmedium 30 gegossen. Diese Bakterienmenge ist so bestimmt, wie es notwendig ist, um die Meßgenauigkeit oberhalb eines festgelegten Werts zu halten.
In Schritt S4 werden die unter Anwendung von Ethylenoxidgas sterilisierten Celluloseträger (CC) mittels der Pipettenspitze P verteilt. Dabei hat der Celluloseträger 31 eine kugelige Gestalt mit einem Durchmesser von ungefähr 150 μm und eine Vielzahl von Löchern 32, deren Durchmesser ungefähr 10 μm ist, in der Kugel. Das Loch ist ausreichend groß, so daß die darin gehaltenen Magnetteilchen imstande sind, die Orientierung durch das von dem Magneten 24 erzeugte Magnetfeld zu bewirken. Ferner hat der Celluloseträger 31 eine Ladung von 1,16 meq/g. Dabei sind bei der vorliegenden Ausführungsform die Träger imstande, Mikrosubstanzen usw. durch Festlegung in den Löchern 32 und die Coulombsche Kraft der Ladung zu halten. Außerdem wird die Anzahl der Celluloseträger 31 beispielsweise mit 100 Kügelchen/ml bestimmt, so daß 1 CFU Bakterien in jedem Celluloseträger 31 gehalten werden kann.
In Schritt S5 wird in verschiedenen Behältern (Mikroplatten) eine Vielzahl von Lösungen von Antibiotika präpariert, die als Proben dienen und deren Konzentration jeweils 200, 100, 50, 25, 12, 5, 3, 0 γ/ml ist. Die in Schritt S4 erhaltene flüssige Suspension wird von der Pipettenspitze P in jeden Behälter verteilt.
In Schritt S5a wird die in jedem Behälter enthaltene flüssige Suspension für 6 bis 8 h bei einer Temperatur von 37 °C kultiviert. Diese Kultivierung wird durchgeführt, um die Zahl der Bakterien so weit zu erhöhen, daß genügend für eine Messung vorhanden sind. Wenn die ausreichende Menge Bakterien vorher präpariert wird, ist dieser Schritt nicht notwendig. Die Kultivierung wird so durchgeführt, daß ein Millipore-Filter, der Sauerstoff durchläßt, jedoch Dampf nicht durchläßt, auf den Behälter aufgesetzt wird, um den Eintritt verschiedener Arten von Keimen zu verhindern.
In dieser Phase wird ein Mischer angetrieben, um die Bakterien 34 für zwei Minuten zu drehen und zu bewegen. Das Bewegen kann erfolgen, indem eine Überschallwelle zur Einwirkung gebracht oder die Pipettenvorrichtung wiederholt ein Ansaugen und Abgeben ausführt. In diesem Fall wird das Bewegen der verteilten Suspension, also des Kulturmediums 30, mit einer Winkelgeschwindigkeit von 200 bis 300 U/min und einer Amplitude von 2 mm ausgeführt.
In Schritt S6 werden die magnetischen Teilchen 33 von der Pipettenspitze P verteilt. Dabei werden DYNA-Kügelchen M-450/CD3 (Markenname) (4×10⁸ Kügelchen/ml) eingesetzt. Davon werden 10⁵/ml Teilchen zugegossen. In diesem Fall sind magnetische Teilchen in einer Menge von 10³/Kügelchen pro Träger enthalten. Da der Durchmesser der magnetischen Teilchen ungefähr 500 bis 1000 Å und die Größe der Löcher in dem Celluloseträger ungefähr 10 μm ist, ist die Menge der magnetischen Teilchen ausreichend, um die magnetischen Teilchen zu veranlassen, die Orientierung auszuführen und den Einfluß des Magnetfelds aufzunehmen.
In dieser Phase wird ein Mischer für zwei Minuten angetrieben, um die Bakterien 34 zu vermischen. Das Bewegen kann durch Aufbringen einer Überschallwelle erfolgen. Im Fall des Mischers wird das Kulturmedium 30, das eine verteilte flüssige Suspension ist, durch Schwingungen einer Winkelgeschwindigkeit von 200 bis 300 U/min und einer Amplitude von 2 mm für zwei Minuten bewegt. Die magnetischen Teilchen werden verteilt, nachdem die Bakterien in Schritt S6 zugegossen wurden. Denn die magnetischen Teilchen tendieren dazu, an den Trägern zu haften, und es kann erwünscht sein, daß die Bakterien 34 möglichst weitgehend in Trägern gehalten werden. Da ferner die magnetischen Teilchen die Bakterien nicht erheblich beeinflussen sollen, werden die magnetischen Teilchen nur zum Sammeln der Bakterien eingesetzt.
Durch das Bewegen treffen die Celluloseträger 31 auf magnetische Teilchen 33 und Bakterien 34, welche Zielsubstanzen sind, und der Mikrosubstanzen haltende Träger wird durch Fixieren oder Absorption gebildet.
In Schritt S7a wird die Inkubation fortgesetzt. Innerhalb kurzer Zeit wird das flüssige Kulturmedium 30, das eine flüssige Suspension ist, stärker rot gefärbt.
In Schritt S7b wird das Magnetfeld an den Trennbereich 23a in dem Flüssigkeitsdurchtrittsbereich 23 angelegt, indem der Magnet 24 nahe zu dem Flüssigkeitsdurchtrittsbereich 23 der Pipettenspitze P gebracht wird. Damit die Celluloseträger 31, welche die magnetischen Teilchen 33 und Bakterien 34 halten, von dem Magneten 24 angezogen werden, wird dreifaches Pumpen ausgeführt, um die Flüssigkeit durch den Trennbereich 23a hindurchtreten zu lassen.
In Schritt S7b-1 wird mittels 80 % Aceton der Farbstoff extrahiert und die Reinigung durchgeführt. In diesem Fall kann die Farbsubstanz, die in Wasser unlöslich ist, durch Auflösen in Aceton und dreifaches Pumpen extrahiert werden, während sich der Magnet 24 nahe dem Flüssigkeitsdurchtrittsbereich 23 befindet. Wenn ferner das TTC, das in Wasser löslich ist, eingesetzt wird, kann die Farbsubstanz durch Ausreinigen anstatt durch Aceton extrahiert werden.
In Schritt S7b-2 wird der Transmissionsgrad T% gemessen durch Richten eines Strahls einer Wellenlänge von 550 nm in die extrahierte Flüssigkeit.
In Schritt S8 wird die Zunahme der Bakterienmenge für jede Konzentration von Antibiotika nachgewiesen. Die kleinste Konzentration, bei der die Zunahme der Bakterienmenge nicht beobachtet wird, ist der Konzentrationsgrenzwert, der die Zunahme der Bakterien inhibieren kann. Die Bakterienmenge kann in der frühen Phase durch Nachweis des Grenzwerts gemessen werden. Umgekehrt kann diese Methode eine Art, eine Konzentration und eine antibakterielle Wirkung von Antibiotika, die gegen Bakterien wirksam sind, bezeichnen.
Es wird nun das andere Beispiel der Ausführungsform beschrieben. Bei diesem Beispiel wird anstelle der TTC-Markersubstanz ein Leuchtstoff zum Haften an den Bakterien gebracht. Die kleinste Konzentration, welche den Anstieg der Bakterienmenge hemmt, kann durch direkte Messung der Anzahl Bakterien nachgewiesen werden. Diese Messung erfolgt durch Beobachten des angeregten Lichts, dessen Wellenlänge von einer vorbestimmten Einfallswellenlänge von auf die Bakterien, an denen ein Leuchtstoff haftet, gerichtetem Licht verschieden ist. In diesem Fall kann die Messung rasch durchgeführt werden.
Außerdem können chemilumineszente Substanzen, die als Markersubstanz dienen, anstelle von Fluoreszenz an den eingefangenen Bakterien zur Anlagerung gebracht werden. In diesem Fall kann die chemische Lumineszenz (Acridinium) ohne Bestrahlungslicht gemessen werden, indem eine wäßrige Lösung von Wasserstoffperoxid verwendet wird.
Die Mikrosubstanzen sind nicht auf Bakterien oder Viren beschränkt, und die Markersubstanzen sind in den obigen Beispielen nicht immer erforderlich. Außerdem sind die Suspensionssysteme nicht immer auf die oben genannte Flüssigkeit beschränkt. Ferner ist nicht jede angegebene Menge und Anzahl auf den beschriebenen Fall beschränkt. Der Träger ist nicht auf die erwähnten Celluloseträger beschränkt.
Die vorliegende Ausführungsform kann die automatische Untersuchung auf eine wirksame Konzentration von Antibiotika leicht und rasch ausführen, da eine leichte und rasche Untersuchung dadurch möglich ist, daß die bioaktiven Substanzen (Antibiotika usw.) und Mikroorganismen für den Assay (Assay-Mikroorganismen für Antibiotika: Colonbazillen usw.) zum Halten gebracht und gehalten und kultiviert werden.
Nachstehend wird die zweite Ausführungsform beschrieben.
Diese Ausführungsform zeigt den beispielhaften Fall der Extraktion von DNA oder/und RNA aus Bakterien. Diese Ausführungsform umfaßt die Schritte S1 bis S6 mit Ausnahme von Schritt S5 zur Kultivierung von Bakterien usw., Schritt S6 zum Verteilen und Bewegen der magnetischen Teilchen und Schritt S7b zum Einfangen der Träger auf die gleiche Weise wie bei der ersten Ausführungsform.
Die Schritte der nachstehenden Ausführungsform unterscheiden sich von denen der ersten Ausführungsform. In Schritt S7b-1 dieser Ausführungsform wird das an DNA gebundene Protein durch SDS oder Proteinase K denaturiert, um die Auflösung zu erleichtern. Danach wird die DNA aufgelöst und extrahiert durch dreimaliges Pumpen und Reinigen in Phenollösung. Nach Zugabe von EtBr (Ethidiumbromid) wird die extrahierte DNA mit UV-Licht bestrahlt, und DNA oder RNA kann durch die Aufnahme von Fluoreszenz nachgewiesen werden. Ferner kann die DNA durch Beobachten der Fluoreszenz nach dem Fluoro-Flow-Verfahren nachgewiesen werden. Ferner kann die Chemilumineszenz-Methode angewandt werden. DNA kann unter Verwendung eines einzigen DNA-Strangs als Sonde, deren Basensequenz bekannt ist, komplementäres Hybridisieren und Bilden einer Doppelhelix extrahiert werden.
Nachstehend wird die dritte Ausführungsform beschrieben.
Die dritte Ausführungsform verwendet einen Träger, der aus Kugeln aus Cellulose (z.B. Celluloseacetat) mit einem Durchmesser von ungefähr 150 μm gebildet ist. Die Kugel hat eine Vielzahl von Hohlräumen oder Löchern von ungefähr 10 μm in ihrer Oberfläche. Ferner werden die magnetischen Teilchen, die einen Durchmesser von ungefähr 1 μm haben, als fernwirkender Körper eingesetzt. Die Celluloseträger in einer Menge von ungefähr 1000/ml und die magnetischen Teilchen werden in einer Flüssigkeit suspendiert, die ungefähr 1 g/ml Kanamycin als Mikrosubstanzen aufweist. Dann wird durch Bewegen mittels Mischer oder Anlegen einer Überschallwelle eine flüssige Suspension erzeugt. Diese flüssige Suspension wird wie oben erläutert in die Pipette gesaugt. Während des Ansaugens der Flüssigkeit wird das Magnetfeld von dem als eine Magnetquelle verwendeten Magneten angelegt, der nahe zu dem Flüssigkeitsdurchtrittsbereich gebracht wird.
Die magnetische Teilchen haltenden Cellulosekügelchen werden angezogen und setzen sich ab. Die überstehende Flüssigkeit wird beseitigt, und dann wird physiologische Kochsalzlösung zugegossen, um die flüssige Suspension erneut zu erzeugen.
Im nächsten Schritt wird die flüssige Suspension, die magnetische Teilchen haltende Cellulosekügelchen und Kanamycin aufweist, in die Schwanzvene einer Maus injiziert. Dann können die in Trägern gehaltenen magnetischen Teilchen angezogen, überführt und im Wurzelbereich des Schwanzes gesammelt werden, indem ein Magnet in die Nähe gebracht wird.
Eine Überführung und Orientierung des die bezeichneten Substanzen und magnetischen Teilchen haltenden Trägers kann bei Menschen und Tieren durchgeführt werden, das Verfahren kann angewandt werden, um eine Medizin am Punkt einer Erkrankung zu sammeln, um diese Erkrankung wie etwa eine Infektion usw. zu behandeln, und Nebenwirkungen (eine Wirkung an von dem Punkt verschiedenen Stellen) (DDS=Drug Delivery System=Arzneistoffabgabesystem) können vermieden werden. Ferner kann ein Krebs wirkungsvoll behandelt werden durch Überführen und Sammeln der ein Antitumormittel (wie Cis-Platin usw.) haltenden Träger mit einem Magneten.
Die vierte Ausführungsform wird auf der Basis des Ablaufdiagramms von 4 erläutert. Die vorliegende Ausführungsform zeigt das Beispiel, daß der die magnetischen Teilchen, Mikrosubstanzen, die eine Zielsubstanz des Assays usw. aufweisen, haltende Träger bei einem Immunoassay angewandt wird. Die Probenverteilungseinrichtung von 2 und die Pipette oder Einmal-Pipettenspitze, die an dem Verteiler angebracht ist, dient bei dieser Ausführungsform als Kontrolle.
Wie 4 zeigt, ist in diesem Fall der Behälter kassettenartig ausgebildet. Der Behälter hat eine Vielzahl von Gefäßen, in denen Proben oder Reagenzien, die für eine Reaktion oder Verarbeitung erforderlich sind, vorher verteilt werden. Der Flüssigkeitsdurchtrittsbereich, der den Trennbereich der Pipettenspitze P aufweist, der an einer Düse einer Flüssigkeitssaugleitung mit mindestens einer Düse angebracht ist, ist so ausgebildet, daß er imstande ist, die Träger, die an ihrer Innenwand gehaltene Magnetteilchen halten, zu überführen. Der kassettenartige Behälter kann eine Reihe der Gefäße oder ähnlich einer Mikroplatte eine Vielzahl von Reihen haben. Im Fall einer Mikroplatte kann die Flüssigkeitssaugleitung so angeordnet sein, daß sie den Gefäßen entsprechend eine Vielkanalleitung ist.
In 4 zeigt das Bezugszeichen P die Pipettenspitze, die eine vorbestimmte Probenmenge, die eine Zielsubstanz ist, aus einem Hauptbehälter, der eine Blutprobe usw. (nicht gezeigt) aufnimmt, zu einem Probenreaktionsbehälter 51 verteilt und eine unlösliche magnetische Teilchen in Suspension enthaltende Flüssigkeit 53, eine Reinigungsflüssigkeit 55, eine Markerflüssigkeit 56, eine Substratflüssigkeit 57, eine suspendierte Celluloseträger enthaltende Flüssigkeit 58 usw. ansaugt oder abgibt.
Dabei bedeutet der magnetische Teilchen haltende Träger den Träger, der magnetische Teilchen, Mikrosubstanzen einschließlich einer Zielsubstanz des Assays usw. in seiner Oberfläche hält.
Ferner hat der Probenreaktionsbehälter 51 eine Vielzahl von Gefäßen 51A-51I, die spaltenartig, in Reihe hintereinander, schleifenartig oder zickzackförmig angeordnet sind. In dem Gefäß 51A wird die Probe vorher grob verteilt. Im Gefäß 51B wird vorher die Flüssigkeit 58, in der Celluloseträger suspendiert sind, aufgenommen. In dem Gefäß 51C wird vorher eine vorbestimmte Menge der Flüssigkeit 53, in der unlösliche Magnetteilchen suspendiert sind, aufgenommen. In den Gefäßen 51D und 51E wird vorher eine vorbestimmte Menge der Reinigungsflüssigkeit 55 aufgenommen. In dem Gefäß 51F wird vorher eine vorbestimmte Menge der Markerflüssigkeit 56 aufgenommen. In den Gefäßen 51G und 51H wird vorher eine vorbestimmte Menge der Reinigungsflüssigkeit 55 aufgenommen. Außerdem wird in dem Gefäß 51I die Substratflüssigkeit 57 verteilt, und das Gefäß 51I ist so ausgebildet, daß es die Lumineszenz messen kann.
Im Fall des CLIA- und CLEIA-Assays besteht der Probenreaktionsbehälter ferner 51 aus opaken Materialien, um die gegenseitige Beeinflussung durch Lumineszenz zu vermeiden.
Im Fall des EIA-Assays besteht wenigstens der Boden des Behälters 51 aus transparentem Material.
Wenn der Immunoassay unter Verwendung der Probenreaktionsbehälter 51 und der Pipettenspitze P ausgeführt wird, wird in Schritt S11 die vorbestimmte Menge der Probe, die in dem Gefäß 51A grob verteilt ist, zur Mengenbestimmung in die Pipettenspitze P angesaugt.
In Schritt S12 wird die Pipettenspitze P, welche die Probe zieht, überführt, um die Gesamtmenge der gezogenen Probe in das Gefäß 51B abzugeben, in dem die Flüssigkeit 58 mit den darin suspendierten Trägern enthalten ist. Danach wird das Gemisch aus der Probenflüssigkeit und der die Celluloseträger in Suspension enthaltenden Flüssigkeit wiederholt entnommen und abgegeben, und die gesamte oder eine vorbestimmte Menge der Suspensionsflüssigkeit wird in die Pipettenspitze P gezogen.
In Schritt S13 wird die gesamte in die Pipettenspitze P gezogene Suspensionsflüssigkeit überführt und in das Gefäß 51C abgegeben, in dem sich die die magnetische Teilchen in Suspension enthaltende Flüssigkeit 53 befindet. Danach wird das Gemisch aus Probe, Celluloseträgern und unlöslichen magnetischen Teilchen wiederholt angesaugt und abgegeben, um das gleichmäßig bewegte Gemisch aus Probe, Celluloseträgern und magnetischen Teilchen zu erhalten.
Somit werden die Proben und die magnetische Substanz 53 in der Oberfläche der Celluloseträger gehalten. Nach Ablauf der erforderlichen Zeit wird die gesamte oder vorbestimmte Menge des inkubierten Gemischs in die Pipettenspitze P angesaugt. Dann werden die die magnetischen Substanzen und Proben haltenden Träger 52, die in dem Gemisch suspendiert sind, durch die magnetische Kraft des an der Außenseite der Pipettenspitze P angebrachten Magneten 24 an die Innenwand des Flüssigkeitsdurchtrittsbereichs 23 angezogen. Außerdem wird ein unterer Pegel der gezogenen Flüssigkeit so gesteuert, daß er nahe dem oder höher als der niedrigste Teil des Magneten 24 ist, so daß es möglich ist, die gesamten die magnetischen Substanzen haltenden Träger einzufangen.
Dabei sollte die Stärke des Magnetfelds des Magneten in den Bereich fallen, in dem die magnetische Substanzen haltenden Träger angezogen und gehalten und durch zwei oder drei Wiederholungen des Ansaugens und Abgebens freigegeben werden können. Die Stärke des Magnetfelds ist durch die Position des Magneten, den Durchmesser des Flüssigkeitsdurchtrittsbereichs 23, die Art der Suspensionsflüssigkeit sowie Größe, Masse und Materialien usw. des Trägers usw. bestimmt. Nachdem also die magnetische Substanzen 53 haltenden Träger 52 wieder eingesammelt sind, wird das Gemisch ohne die magnetische Substanzen haltenden Träger 52 in das Gefäß 51C abgegeben und entsorgt, und nur der magnetische Substanzen haltende Träger verbleibt in der Pipettenspitze P. Da die magnetische Substanzen haltenden Träger naß sind, werden die Träger dann an der Innenwand der Pipettenspitze P arretiert und gehalten, nachdem das Gemisch abgegeben wurde. Auch wenn also die Pipettenspitze P überführt wird, können die Träger nicht leicht abfallen.
In Schritt S14 wird dann die Pipettenspitze P gemeinsam mit den gesammelten Trägern 52 zum nächsten Gefäß 51D überführt, und die Reinigungsflüssigkeit 55 wird in das Gefäß 51D angesaugt. In diesem Fall wird der Magnet 24 von der Pipettenspitze P wegbewegt, und die Träger 52 werden aus dem festgelegten Zustand freigegeben.
Dann können die magnetische Substanzen haltenden Träger 52 durch Ansaugen und Abgeben der Reinigungsflüssigkeit 55 wirksam gereinigt werden. Nach Abschluß des Ansaugens und Abgebens der Flüssigkeit 55 wird die gesamte im Gefäß 51D enthaltene Reinigungsflüssigkeit 55 langsam in die Pipettenspitze P angesaugt. Dann wird der Magnet 24 erneut nahe zu der Pipettenspitze P gebracht und sammelt die gesamten magnetische Substanzen 53 haltenden Träger, die in der angesaugten Reinigungsflüssigkeit 55 suspendiert sind. Die Reinigungsflüssigkeit 55 ohne die magnetische Substanzen haltenden Träger 52 wird in das Gefäß 51D abgegeben und entsorgt, und nur Träger 52 verbleiben in der Pipettenspitze P.
In Schritt S15 wird die Pipettenspitze P gemeinsam mit den gesammelten Trägern 52 zu dem nächsten Gefäß 51E überführt, und der Reinigungs- und Sammelvorgang wird auf die gleiche Weise wie in bezug auf das Gefäß 51D ausgeführt.
In Schritt S16 wird die von dem Träger 52 angezogene Pipettenspitze P zum nächsten Gefäß 51F überführt. Die Markerflüssigkeit 56 in dem Gefäß 51F wird in die Pipettenspitze P angesaugt.
Dann wird der Magnet 24 von der Pipettenspitze P entfernt und gibt die magnetische Substanzen haltenden Träger 52 aus dem arretierten Zustand frei. Infolgedessen kann die Reaktion zwischen den magnetische Substanzen haltenden Trägern 52 und der Markerflüssigkeit 56 gleichmäßig durchgeführt werden.
Dann wird in Schritt S17 nach Beendigung des Ansaugens und Abgebens die Flüssigkeit für eine erforderliche Zeitdauer inkubiert. Danach wird die gesamte Markerflüssigkeit 56 im Gefäß 51F langsam angesaugt. Dann wird der Magnet 24 wieder in die Nähe der Pipettenspitze P gebracht, und die gesamten in der angesaugten Markerflüssigkeit 56 suspendierten Träger werden arretiert. Die Markerflüssigkeit 56 ohne die Träger 52 wird in das Gefäß 51F abgegeben und entsorgt, und nur die Träger verbleiben in der Pipettenspitze P.
Danach wird in Schritt S18 die obige Pipettenspitze P, in der die magnetische Substanzen haltenden Träger gesammelt sind, zum nächsten Gefäß 51G überführt. Die Reinigungsflüssigkeit im Gefäß 51G wird in die Pipettenspitze P angesaugt. Nach dem Reinigen und Sammeln der magnetische Substanzen haltenden Träger 52 auf die bei dem Gefäß 51D, 51E durchgeführte Weise wird die Reinigungsflüssigkeit 55 im Gefäß 51H entsprechend dem Vorgang bei Gefäß 51G angesaugt, und die magnetische Substanzen haltenden Träger 52 werden gereinigt und gesammelt.
Danach wird in Schritt S19 die Pipettenspitze P zu dem Gefäß 51I überführt. Im Fall eines Verfahrens wie etwa eines CLEIA-Assays, bei dem die Lumineszenz nach dem Vermischen mit der Substratflüssigkeit weiter auftritt und eine bestimmte Zeit zur Stabilisierung der Lumineszenzmenge erforderlich ist, saugt die Pipettenspitze P die im Gefäß enthaltene Substratflüssigkeit 57 vorher an. Dann wird der Magnet 24 von der Pipettenspitze P wegbewegt, und die magnetische Substanzen haltenden Träger werden aus dem Sammelzustand freigegeben. Daher kann die Reaktion zwischen den gesamten magnetische Substanzen haltenden Trägern 52 und der Substratflüssigkeit 57 durch Ansaugen und Abgeben der Substratflüssigkeit 57 gleichmäßig ablaufen.
Nach Beendigung des Ansaugens und Abgebens und der Inkubation über einen erforderlichen Zeitraum wird die Lumineszenzmenge von einer optischen Meßeinheit gemessen.
Die vorliegende Erfindung kann bei einer anderen Assaymethode ebenfalls angewandt werden.
Beispielsweise kann die vorliegende Ausführungsform bei einem EIA-Verfahren usw. angewandt werden.
Außerdem kann die vorliegende Ausführungsform bei einem Assayverfahren oder einer Vorrichtung zur klinischen Untersuchung angewandt werden, wobei Immunsubstanzen, biologische Substanzen oder molekulare Substanzen wie etwa ein Antigen, Antikörper, Protein, Enzym, DNA, Vektor-DNA, m-RNA oder Plasmid, oder eine Markersubstanz zur Bestimmung der Menge oder Eigenschaft, etwa ein Isotop, Enzym, Chemilumineszenz, Fluolumineszenz, elektrochemische Lumineszenz eingesetzt werden.
Ferner kann die vorliegende Ausführungsform beispielsweise bei einem Immunoassay, einer Untersuchung auf eine chemische Reaktion oder bei der Einheit zur Extraktion, Rückgewinnung oder Isolation von DNA usw. verwendet werden.
Die vorliegende Ausführungsform kann sicher (ohne Kreuzkontaminierung) und auf einfache Weise chemische Vielstufenreaktionen ausführen, bei denen eine Überführung zwischen einzelnen Reaktionsbehältern erfolgt.
Nachstehend wird die fünfte Ausführungsform beschrieben.
Die vorliegende Ausführungsform verwendet die dielektrische Körper als fernwirkende Körper haltenden Träger, wobei deren Dielektrizität höher oder niedriger als die der Flüssigkeit, der Mikrosubstanzen oder der Träger ist, anstelle der magnetischen Teilchen.
Beispielsweise ist es wohlbekannt, daß Aluminiumoxid, Silikongummi oder Aceton usw. Substanzen mit hoher spezifischer Dielektrizität sind. Außerdem gibt es die Ferroelektrizität. Ein elektrisches Feld, das zwischen außerhalb des Behälters angebrachten Elektroden erzeugt wird, wird auf die Substanzen zur Einwirkung gebracht, um die Träger unter Nutzung von dielektrischen Substanzen oder aufgeladenen Substanzen fernzumanipulieren.
Gewöhnlich kann im Fall der Zuführung einer hohen Spannung zwischen Elektroden eine Hochfrequenzwelle eines elektrischen Wechselfelds angelegt werden, um die Erzeugung einer Reaktion zwischen Elektroden (Elektrolyse) zu vermeiden. Daher kann der die dielektrischen Substanzen und Mikrosubstanzen haltende Träger bewegt werden unter Nutzung der Wechselwirkung zwischen dem elektrischen Wechselfeld und dem in dem Objekt induzierten elektrischen Dipol.
Wenn in diesem Fall eine der Elektroden scharfkantig ausgebildet ist, können Mikrosubstanzen haltende Träger zu dieser Elektrode hin übertragen werden, weil das elektrische Feld der scharfkantig ausgebildeten Elektroden stärker als das der anderen Elektrode ist. Wenn ferner die Polarität der den Elektroden zugeführten Spannung umgekehrt wird, wird die Polarisierungsrichtung, die in den Mikrosubstanzen haltenden Trägern induziert wird, umgekehrt. Daher ändert sich die Richtung der auf die Träger wirkenden Kraft durch die Umkehrung nicht, und die Elektrophorese ist möglich. Die induzierte Polarität wird in Abhängigkeit davon geändert, ob die Dielektrizität der als fernwirkende Körper verwendeten dielektrischen Substanzen niedriger oder höher ist. Da im Fall der niedrigeren Dielektrizität die die Träger zu der Elektrode mit dem schwachen elektrischen Feld leitende Kraft stärker als die der anderen Elektrode ist, können die Träger im obigen Fall in der umgekehrten Richtung bewegt werden. Die Größe der Löcher der Träger ist hinreichend groß, um die Orientierung der magnetischen Teilchen durchzuführen.
Bei Verwendung des elektrischen Feldes in der Suspensionsflüssigkeit sollte die elektrische Leitfähigkeit der Lösung in einem gewissen Umfang niedriger sein, um zu viel Joulsche Wärme zu vermeiden. Ferner kann die vorliegende Ausführungsform eine Viel zahl von Elektrodenpaaren ebenso wie ein Paar von Elektroden synchron steuern, um die komplexe Bewegung wie etwa eine Drehbewegung auszuführen.
Nachstehend wird die sechste Ausführungsform beschrieben.
Mit dieser Ausführungsform werden sowohl geladene Substanzen als auch magnetische Substanzen, die als fernwirkende Körper genutzt werden, an Trägern gehalten. Die vorliegende Ausführungsform kann komplexe Bewegungen wie Überführen, Drehen oder ortsfest Bleiben durch Anlegen eines elektrischen Felds und/oder eines Magnetfelds steuern.
Durch Oszillieren oder Drehen der fernwirkenden Körper unter Anlegen oder Schwingen des Magnetfelds mittels Solenoid, der als Fernmanipulationseinrichtung dient, oder durch Bewegen von geladenen Substanzen wie etwa mit einer Synchrotronbewegung können die fernwirkenden Körper von den Trägern entfernt werden, die fernwirkenden Körper können dazu gebracht werden, in den Trägern gehalten zu werden, oder sie können die Träger bewegen.
Nachstehend wird die siebte Ausführungsform beschrieben.
Die vorliegende Ausführungsform kann die fernwirkenden Körper wie etwa hochmolekulare Mikroteilchen, die in Flüssigkeit suspendiert sind, so einfangen, daß sie zwischen zwei gegenüberliegenden Laserstrahlen eingeschlossen sind. Ferner kann die vorliegende Ausführungsform eine Änderung des Lichtimpulses zwischen, vor und nach dem Auftreffen der Strahlung auf die transparenten Körper und die fernwirkenden Körper, deren Brechzahl von der des umgebenden Mediums verschieden ist, erzeugen.
Die Änderung des Impulses wird den Mikroteilchen entsprechend der Impulserhaltung erteilt. Infolgedessen wird ein Strahlungsdruck erzeugt. Wenn die Brechzahl der Mikroteilchen höher als die des umgebenden Mediums ist, weisen diese gesamten Kräfte in die Richtung der Laserbrennpunkte und begrenzen die Brownsche Bewegung und können die Mikroteilchen in der Position einfangen, die mit der äußeren Kraft wie etwa der Schwerkraft im Gleichgewicht ist.
Die eingefangenen Mikroteilchen folgen der Bewegung der Brennpunkte des Lasers. Somit kann die vorliegende Ausführungsform eine Beobachtung usw. in bezug auf ein einziges Mikroteilchen ausführen, indem die Mikroteilchen an den Brennpunkten der optischen Einheit eingefangen werden. Ferner sind die verschiedensten Bewegung möglich, wenn die Träger magnetische Teilchen usw. halten.
Nachstehend wird die achte Ausführungsform beschrieben.
Bei dieser Ausführungsform wird erläutert, daß die Substanz, die einen höheren Ausdehnungskoeffizienten als die umgebende Suspensionsflüssigkeit hat, in dem Träger verwendet wird. Wenn diese Substanz verwendet wird, können die Träger durch Erhöhen der Temperatur aufsteigen und können durch Absenken der Temperatur absinken. Eine solche Substanz ist beispielsweise ein Körper, der ein Gas enthält und mit einer elastischen Folie umwickelt ist. Die gleiche Steuerung ist außerdem möglich, indem Licht wie etwa Laserlicht usw. auf opake Substanzen gerichtet wird.
In der vorstehenden Beschreibung wird nur der Fall beschrieben, daß der Träger ein Celluloseträger ist. Die vorliegende Erfindung ist aber nicht auf diesen Fall beschränkt. Als die Magnetquelle können ferner ein elektromagnetischer oder supraleitender Elektromagnet sowie ein Magnet verwendet werden. Der Träger kann ferner zwei oder mehr Arten von Substanzen halten, die als fernwirkende Körper dienen, und kann von zwei oder mehr Fernwirkeinrichtungen gesteuert werden.

5, 10, 40: Mikrosubstanzen haltender Träger
1, 11: Träger
2, 12: Loch, Hohlraum
3, 13: fernwirkender Körper
4, 14: Mikrosubstanz
21: Muldenplatte
22: Reservoirbereich
23: Flüssigkeitsdurchtrittsbereich
24: Magnet (Magnetquelle)
25: vorderer Endbereich
30: flüssiges Kulturmedium (Flüssigkeit)
31: Celluloseträger
32: Loch
33: magnetisches Teilchen (fernwirkender Körper)
34: Bakterien (Mikrosubstanzen)
35: TTC (Markersubstanz)
51: Gefäß
52: magnetische Substanzen haltender Träger (Mikrosubstanzen
: haltender Träger)
53: Suspensionsflüssigkeit für unlösliche magnetische Teilchen
55: Reinigungsflüssigkeit
56: Markerflüssigkeit
57: Substratflüssigkeit
P: Pipettenspitze

Claims

Mikrosubstanzen haltender Träger, der folgendes aufweist: einen oder mehrere Magnetkörper, deren Positionen von einem Magnetfeld manipuliert werden können, wobei der Träger aus Cellulose besteht und eine Vielzahl von Löchern, Hohlräumen oder Konkavitäten an der Oberfläche hat, die ausreichende Größe haben, um die Magnetkörper und die Mikrosubstanzen in den Löchern, Hohlräumen oder Konkavitäten mit einer mechanischen Kraft einzufangen, und die ausreichende Größe haben, um die Durchführung einer Orientierung von magnetischen Teilchen zuzulassen, und der fähig ist, die Magnetkörper und die eine oder die mehreren Mikrosubstanzen zu halten, die eine Zielsubstanz eines Assays enthalten, und sich in Abhängigkeit von der Bewegung der Magnetkörper in dem Zustand des Haltens der Mikrosubstanzen und der Magnetkörper durch eine Fernmanipulation der Magnetkörper zu bewegen.
Mikrosubstanzen haltender Träger nach Anspruch 1, wobei der Träger aus organischen Substanzen wie etwa einer hochmolekularen Verbindung gebildet ist.
Mikrosubstanzen haltender Träger nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei der Träger aus einer faserförmiger Substanz besteht.
Mikrosubstanzen haltender Träger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Mikrosubstanzen eine oder mehrere Arten von intervenierenden Substanzen aufweisen, durch welche die Zielsubstanzen in dem Träger gehalten werden.
Mikrosubstanzen haltender Träger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Mikrosubstanzen Hilfssubstanzen wie etwa Markersubstanzen aufweisen.
System zum Suspendieren von Mikrosubstanzen haltenden Trägern, wobei diese eine Suspension aus Magnetkörpern, Mikrosubstanzen und Trägern, die in den Ansprüchen 1 bis 5 beschrieben sind, in einer Flüssigkeit, einem Gas oder einem Feststoff ist.
System zum Suspendieren von Mikrosubstanzen haltenden Trägern nach Anspruch 6, wobei der Träger ein sterilisierter Celluloseträger ist, der eine Vielzahl von Hohlräumen oder Löchern hat, wobei die Magnetkörper sterilisierte magnetische Teilchen sind, wobei die Mikrosubstanzen Mikroorganismen, die Ziel eines Assays sind, und ein sterilisiertes reduktives Enzym enthalten, das als eine Markersubstanz genutzt wird, und wobei die Flüssigkeit ein sterilisiertes flüssiges Kulturmedium ist.
System zum Suspendieren von Mikrosubstanzen haltenden Trägern nach Anspruch 6, wobei die Mikrosubstanzen Antibiotin oder gegen Krebs gerichtete Substanzen sind.
System zum Suspendieren von Mikrosubstanzen haltenden Trägern nach Anspruch 6, wobei die suspendierten Magnetkörper und die Träger als Hilfschemikalien zum Filtrieren verwendet werden, so daß Mikrosubstanzen, die schwer zu filtrieren sind, filtriert werden können.
Vorrichtung zum Manipulieren von Mikrosubstanzen haltenden Trägern, die Folgendes aufweist: einen Behälter, der ein Suspensionssystem oder einen Flüssigkeitskanal zum Durchleiten der Suspension nach einem der Ansprüche 6 bis 9 aufnimmt, und eine Magnetquelle, die außerhalb des Behälters oder Flüssigkeitskanals angebracht ist, um die Magnetkörper in dem Behälter oder dem Flüssigkeitskanal fernzumanipulieren.
Verfahren zum Steuern einer Position eines Mikrosubstanzen haltenden Trägers, das die folgenden separaten Schritte aufweist: Gießen einer Vielzahl von Magnetkörpern, deren Positionen durch eine Magnetquelle zu manipulieren sind, einer Vielzahl von Mikrosubstanzen, die Zielsubstanzen eines Assays aufweisen, einer Vielzahl von Celluloseträgern, die eine Vielzahl von Löcher, Hohlräumen, Konkavitäten oder Konvexitäten in der Oberfläche haben, in eine Flüssigkeit, ein Gas oder einen Feststoff, Einbringen der Magnetkörper und der Mikrosubstanzen in die Löcher, Hohlräume oder Konkavitäten an der Oberfläche des Trägers mit einer mechanischen Kraft durch Bewegen des Suspensionssystems, Steuern von Positionen der Träger, welche die Mikrosubstanzen und die Magnetkörper an ihren Oberflächen halten, durch Anlegen eines Magnetfelds an die Magnetkörper.
Verfahren zum Steuern von Positionen von Mikrosubstanzen haltenden Trägern nach Anspruch 11, wobei die Magnetkörper, die Mikrosubstanzen und die Träger in den Ansprüchen 2 bis 5 beschrieben sind.
Verfahren zum Steuern von Positionen von Mikrosubstanzen haltenden Trägern nach Anspruch 11, das die folgenden Schritte aufweist: Gießen von sterilisiertem reduktivem Enzym, Mikroorganismen wie etwa Bakterien oder Viren, die eine Zielsubstanz eines Assays sind, und von sterilisierten Celluloseträgern in ein sterilisiertes flüssiges Kulturmedium, Gießen von magnetischen Teilchen in das flüssige Kulturmedium, Bewegen der Flüssigkeit, in der sie suspendiert sind, Steuern von Positionen der Mikroorganismen durch Anlegen oder Entfernen eines Magnetfelds.
Verfahren zum Steuern von Positionen eines Mikrosubstanzen haltenden Trägers nach Anspruch 11, das die folgenden Schritte aufweist: Gießen von Celluloseträgern, die eine Vielzahl von Hohlräumen oder Löchern haben, magnetischen Teilchen und Mikrosubstanzen wie etwa Antibiotika oder gegen Krebs gerichtete Substanzen, Bewegen der Flüssigkeit, in der sie suspendiert sind, Steuern von Positionen der Mikrosubstanzen haltenden Träger und der Magnetkörper in ihren Oberflächen durch Anlegen eines Magnetfelds an die Magnetkörper oder Entfernen desselben davon.
Verfahren zum Steuern von Positionen von Mikrosubstanzen haltenden Trägern nach Anspruch 11, das die folgenden Schritte aufweist: Gießen von Mikrosubstanzen, die schwer zu filtrieren sind, Magnetkörpern und Trägern in eine Flüssigkeit, Bewegen der Flüssigkeit, in der sie suspendiert sind, Steuern zum Zweck der Verwendung der Magnetkörper und Träger als Hilfschemikalien für die Filtration durch Anlegen eines Magnetfelds an die Flüssigkeit oder Entfernen desselben davon.