DK168578B1 - Engangsanalyseapparat til brug ved kemiske, immunokemiske og mikroorganismeanalyser - Google Patents

Description

DK 168578 B1 Nærværende opfindelse angår et apparat til brug ved eksponering af en prøve, der skal testes mod en eller flere testreaktanter, og mere specielt angår nærværende opfindelse et apparat til analysering af fluidumprøver for tilstedeværelsen af 5 et stof eller for en kvantitativ del af et stof indeholdt i prøven, som kan tilpasses til mikroorganismeidentifikation, enzymatisk analyse, kemisk detektering af komponenter i prøven, immunologisk detektering af antigen/antistof, kvantitativ analyse af reaktanter inklusive antigen/antistof immunologiske 10 reaktioner og prøvninger for immobiliseret antigen.

Den almindelige fremgangsmåde til detektering og identificering af mikroorganismer involverer opsamling af en prøve og inokulering af en del af denne prøve i et fast substrat, som understøtter væksten af mikroorganismer. Efter inkubering bli-15 ver kulturen undersøgt for vækst. Rene kolonier bliver overført til en serie af testmidler med henblik på identifikation. Blandede kulturer kan kræve et yderligere isoleringstrin, hvis rene kolonier ikke er tilgængelige. Den almindelige tidsramme for bekræftet identifikation af mikroorganismer fra patient-20 prøver varierer fra 48 til 72 timer.

Andre typer af kemiske analyser anvender indføringen af en prøve i et eller flere testkar, der indeholder forskellige reaktive materialer, efterfulgt af observering af reaktionen af den flydende prøve med materialerne.

25 Nærværende opfindelse er rettet imod tilvejebringelsen af et let anvendeligt engangsapparat, hvori en væskeprøve eller en tilberedt kraftsuppe indeholdende en mikroorganisme kan indføres i et eller flere testkar med et minimum af håndterings-trin. På et udpeget tidspunkt kan væskeprøven i et bestemt kar 30 flyttes til et eller flere yderligere kar med henblik på et eller flere yderligere detekteringstrin.

US. patent nr. 4.207.394 er rettet mod et kassetteapparat til brug ved analyseringen af prøver for tilstedeværelsen af mi- DK 168578 B1 2 kroorganismer. Denne analyseringsindretning er imidlertid kompleks og er ikke fuldstændig uafhængig. Apparatet inkluderer en kassette, som indeholder en bugtet strømningskanal, der har en række filtre og en detekteringscelle anbragt efter hvert 5 filter. Strømningskanalen i hver kassette indeholder et dyrkningsmedium, som er frysetørret og i høj grad er selektivt i den måde, hvorpå det fremmer væksten af en type mikroorganismer, men ikke andre. En blanding af prøven og vand strømmer fra et fordelingskar ind i strømningskanalen i hver kassette, 10 hvor det genhydrerer dyrkningsmediet deri og strømmer videre gennem filtrene. Hvert filter fjerner en kendt del af mikroorganismerne fra blandingen af prøve, vand og medium og udfører derved en seriefortynding. Efter inkubering benyttes en detekteringscelle til at observere væksten af en hvilken som helst 15 mikroorganisme deri, som bliver manifesteret ved en ændring i de lysoverførende egenskaber ved blandingerne i cellerne.

Andre mikrotitreringsapparater og engangsinokuleringsindret-ninger og kassetter er beskrevet i US patenterne nr. 4.154.795, 4.090.920, 4.318.994, 4.018.652 og 4.028.151. De 20 kendte apparater beskrevet i de ovenfor nævnte patenter afviger væsentligt fra engangsapparatet ifølge opfindelsen med tyngdefyldte, selvpipetterende kassetter ved brugsletheden og eliminering af ekstraredskaber og fyldningsudstyr.

Formålet med opfindelsen er at anvise et forbedret apparat og 25 fremgangsmåde til indføring af en prøve i et eller flere testkar.

Et andet formål med opfindelsen er at anvise et apparat, som er selvfyldende ved hjælp af tyngden.

Endnu et formål med opfindelsen er at anvise et selvfyldende 30 apparat, som er engangsegnet, komplet og billigt.

Endnu et formål med opfindelsen er at anvise et enkelt apparat og en enkel fremgangsmåde til genhydrering af et eller flere DK 168578 B1 3 testkar med en alikvot af en væskeprøve ved tyngdefyldning.

Et yderligere formål med opfindelsen er at anvise et selvfyldende apparat, som har flere testkar, der er isoleret fra hinanden på en sådan måde, at det forhindrer tværforurening.

5 Et andet formål med opfindelsen er at anvise et selvfyldende apparat, som har flere testkar, der er isoleret fra hinanden, men som kan være indbyrdes forbundne i en ønsket form med henblik på gennemføring af en serie tests ved at flytte en prøve fra et testkar til et andet.

10 Et yderligere formål med opfindelsen er at muliggøre indføring på et udpeget tidspunkt af en væskeprøve i et nærmere angivet kar eller nærmere angivet sæt af kar.

Endnu et formål med opfindelsen er at muliggøre flytning af en reaktionsblanding i et kar eller sæt af kar til et yderligere 15 område eller områder efter forud angiven inkuberingsperiode eller perioder.

Et andet formål med nærværende opfindelse er at anvise et apparat, som muliggør, at analysen kan fremskride hurtigt uden nogen forurening af omgivelserne og uden noget behov for nogen 20 yderligere hjælperedskaber til at gennemføre analysen.

Disse formål opnås ved apparatet af den i krav 1 angivne art.

Generelt er der i overensstemmelse med den mest enkle udformning af nærværende opfindelse tilvejebragt et i hovedsagen stift selvpipetterende apparat med mange kar til brug ved ke-25 miske, immunokemiske og mikroorganismeanalyser. Apparatet har en i hovedsagen stiv, i hovedsagen plan ramme, som i drifts-stillingen har en forside, en bagside, en topkant og en bundkant. Et antal testkar er fordelt i apparatet mellem forsiden og bagsiden, sædvanligvis i en lineær række. Et fyldningskam-30 mer er placeret i apparatet. Fyldningskammeret er i væskefor- DK 168578 B1 4 bindelse med hvert af testkarrene gennem en fyldningskanal. En dokningsport er tilvejebragt i apparatet, som er tilpasset til optagning af et reservoir indeholdende en væskeprøve. Dok-ningsporten er anbragt på en perifer overflade af apparatet.

5 Dokningsport en er i væskeforbindelse med fyldningsfordelings -kammeret gennem en fyldningsport og fyldningskanalen anbragt i apparatet. Med apparatet i dets driftsstilling er testkarrene, fyldningskanalen, fyldnings fordelingskammeret og fyldningsporten anbragt i et niveau under overfladen af væsken i reservoi-10 ret.

Apparatet har et udluftningsstyresystem, der også er i fluidumforbindelse med testkarrene, og som består af et eller flere udluftnings fordelingskamre og/eller ventiler til et udluftningsfordelingskammer og/eller et eller flere udluftningshul-15 ler eller andre passager til den omgivende atmosfære. Disse udluftningshuller er, hvis de findes, temporært lukket med en folie eller andre midler. Med apparatet i dets driftsstilling er udluftnings fordelingskammeret og/eller udluftningshulleme i udluftnings s tyre sy s ternet anbragt højere end overfladen af væ-20 sken i reservoiret. Testkarrene bliver forbundet med dele af fyldningsfordelingskammeret og udluftnings styresystemet i overensstemmelse med fyldnings sekvensen. Reservoiret bliver også forbundet med udluftningsstyresystemet gennem en udluftningsport og en udluftningskanal. Væskeprøven i reservoiret 25 strømmer derfor ned til fyldningsfordelingskammeret ved tyngdevirkningen og fylder testkamrene, der bliver udluftet til reservoiret eller til den omgivende atmosfære.

Andre testkar bliver derefter sommetider fyldt ved, at man udlufter dem til reservoiret, til den omgivende luft eller til 30 et andet testkar i et højere niveau. Det yderligere testkar kan fyldes med væske fra et andet testkar eller fra fyldnings-fordelingskammeret.

Testkarrene indeholder passende reagenser, som kan indvirke på hinanden med henblik på at bibringe en synlig eller på anden ^__ DK 168578 B1 5 måde detekterbar ændring i prøven eller forberede prøven til efterfølgende kar eller forberede en opløsning, der skal benyttes til testen. Synlige resultater kan ses gennem et klart vindue i karret. Karrene kan have et klart vindue til at be-5 tragte resultaterne, to klare overflader til fotoanalyser eller på anden måde være udformet svarende til passende analyser. Reagenserne i karrene er tørre, viskose eller fastholdt fra at strømme gennem apparatet ved hjælp af et trækpapir, en pakning eller andre midler, der tillader blanding med prøven.

10 Opfindelsen forklares nærmere under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser et frontbillede af et komplet engangsmultitest-karapparat ifølge en udformning af nærværende opfindelse vi-s ende indtagningsf ordelingskammerindretningen, 15 fig. 2 apparatet i fig. 1 set fra bagsiden visende udluftningsf ordel ingskammerindre tningen, fig. 3 engangsapparatet vist i fig. 1 og 2 set fra enden, fig. 4 et frontbillede af en yderligere udførelsesform for engangsapparatet ifølge opfindelsen, 20 fig. 5 et frontbillede af endnu en udførelsesform for engangsapparatet ifølge opfindelsen, fig. 6 et frontbillede af endnu en udførelsesform for engangsapparatet ifølge opfindelsen visende en sekventiel række af testkar, hvori prøven kan flyttes fra et første testkar til en 25 række af testkar, fig. 7 snit langs linien 7-7 i fig. 6, fig. 8 et eksploderet, delvis gennembrudt billede af laminarkonstruktionen i fig. 7, og DK 168578 B1 6 fig. 9 endnu en udførelsesform for engangsapparatet ifølge opfindelsen set forfra og visende forskellige rækker af kar, der er egnet til sekventiel håndtering af en prøve.

Som vist i fig. 1, 2 og 3 består engangsmultikammer-selvpipet-5 teringsapparatet ifølge opfindelsen af en ramme 11 fremstillet af en fast blok af acrylplast eller andet egnet materiale. Som vist i fig. 1 er et fyldnings fordelingskammer sy stem 13 udformet i overfladen af rammen ved forarbejdning af riller eller på en anden egnet måde. Fyldningsfordelingskammersystemet 13 10 inkluderer et fyldningsfordelingskammer 15 og en række fyldningskanaler 17, der leder fra fyldningsfordelingskammeret 15 til hver af en række testkamre 19. Som vist i fig. 2 er et udluftningsfordelingskammersystem 21 udformet på en lignende måde på bagsiden af rammen 11. Udluftningsfordelingskammersy-15 stemet 21 inkluderer et udluftningsfordelingskammer 23 og en serie udluftningskanaler 25, der leder fra testkamrene 19 til udluftningsfordelingskammeret 23. Fyldningsfordelingskammersystemet 15 og udluftningsfordelingskammersystemet 21 er forarbejdet eller på anden måde udformet i de modstående sider af 20 rammen 11. Testkamrene 19 er boret eller på anden måde udformet i rammen. Efter at rammen er blevet udformet med fyldningsfordelingskammersystemet 13 på den ene side og udluftningsfordelingskammersystemet 15 på den anden side, og testkamrene 19 er blevet udboret deri, bliver kassetten gjort 25 færdig ved, at man limer eller på anden måde fastgør en bøjelig eller stiv plade 26 af transparent plast eller andet egnet materiale på forsiden og bagsiden af rammen.

En dokningsport 27 er udformet i en perifer overflade, som kan være en kant eller en plan overflade af rammen 11. Doknings-30 porten 27 er tilpasset til at optage en prøvebeholder eller -flaske 29. Som vist i fig. 1 og 2 omfatter dokningsporten 27 en hætte af skruetypen, som er fastgjort til periferien af rammen 11. Skruehætten optager gevindet af en prøveflaske 29, når man ønsker at benytte kassetten ifølge opfindelsen. En 35 fyldningskanal 31 er udboret eller på anden måde udformet i DK 168578 B1 7 rammen 11 og leder fra en fyldningsport 32 med henblik på at danne en fluidumforbindelseskanal til fyldningsfordelingskammersystemet 13. En udluftningskanal 33 er også udboret eller på anden måde udformet i rammen 11 og fører til en udluft-5 ningsport 34 med henblik på at danne en fluidumforbindelseskanal til udluftningsf ordel ingskammersys ternet 21.

I brug er en beholder 29, såsom en prøveflaske, indeholdende en prøve af inokuleret serum eller en anden fluidumprøve skruet ind i en dermed tilpasset forbindelse med dokningsporten 10 27. Apparatet bliver orienteret i en lodret stilling og bliver placeret i et stativ til inkubering af podestoffet. Testkarrene 19 bliver forsynet med et antal tørre kemikalier, såsom frysetørrede carbohydratmedier, førend man forsegler testkarrene, som reagerer med forskellige mikroorganismer eller andre 15 analysanter af interesse. Et farveskifte i en række testkar markerer de reaktanter, som reagerer med mikroorganismen for at tilvejebringe identifikation af mikroorganismen.

Tyngdekraften bliver benyttet til at flytte fluidumprøven uden noget behov for en tryk- eller vakuumkilde. Forbindelsen mel-20 lem udluftningskanalerne 25 og udluftningsfordelingskammeret 23 i udluftnings sys ternet 21 er altid beliggende højere end overfladen af fluidumet i beholderen 29, når apparatet er anbragt i sin driftsstilling. Sædvanligvis er hele udluftnings-fordelingskammeret beliggende højere end overfladen af fluidu-25 met, skønt sektioner af udluftningsfordelingskammeret 23 mellem forbindelsen mellem udluftningskanalerne 25 og udluftningsfordelingskammeret kunne ligge lavere end overfladen af fluidumet. Som vist i fig. 1, 2, 3, 4 og 5 er udluftningsporten 34 i udluftningsfordelingskammersystemet 21 også beliggen-30 de højere end overfladen af væskeprøven i prøveflasken, når apparatet er vendt om i driftsstillingen. For andre udførelsesformer for apparatet, hvor udluftningsporten 34 ville være beliggende lavere end overfladen af væskeprøven, såsom vist i fig. 5 og 9, kan et udluftningsforlængerrør 35 være tilveje-35 bragt for at flytte udluftningsporten 34 op over væskeniveau- DK 168578 B1 8 et, selv om dette er valgfrit, eftersom luft, der bliver forskudt ved indtrædningen af væske i testkarrene, ville boble gennem væsken i beholderen. Luft i systemet udluftes gennem udluftningsfordelingskammeret 23 og gennem udluftningskanaler-5 ne 33 ind i serumprøveflasken.

Fyldningsfordelingskammeret 15 kan være anbragt ved ethvert punkt lavere end fyldningsporten 32. Placeringen af udluftningsfordelingskammeret 23 oven over overfladen af væsken i beholderen sikrer, at alle testkarrene vil blive fyldt og ikke 10 vil blive afskåret af væske fra et andet testkammer. Udluftningsfordelingskammeret 23 i udluftningsfordelingskammersystemet 21 er anbragt højere end overfladen af væsken i beholderen, når apparatet er anbragt i driftsstillingen. En sådan placering af udluftningsfordelingskammeret 23 sikrer, at alle 15 testkarrene vil blive fyldt og ikke blive afskåret af væske fra et andet testkar. Strømning af væske sker fra beholderen i fyldningsfordelingskammersysternet 13 ind i testkarrene 19, ud af testkarrene 19 og ind i udluftningsfordelingskammersystemet 21 og ud af udluftningsfordelingskammersystemet 21 gennem ud-20 luftningskanalen 33 og tilbage til serumprøveflasken.

Det selvpipetterende engangsmultikarapparat ifølge nærværende opfindelse tilvejebringer en engangskassette til afgivning af små mængder (omkring 100 mikroliter) af fluidum til en række kar fra en kilde. Tyngdekraften bliver benyttet til at flytte 25 væsken uden behov for tilvejebringelse af en trykkilde eller en vakuumkilde. Som vist i fig. 1 ligger udluftningsporten 34 for udluftningsfordelingskammersystemet 21, når apparatet er anbragt i driftsstillingen ved enden af udluftningskanalen 33 højere end indløbsåbningen ved enden af fyldningskanalen 31, 30 som står i forbindelse med fyldningsfordelingskammersystemet 13.

Som vist i fig. 4, 5 og 6, som er yderligere udførelsesformer for engangsapparatet ifølge opfindelsen, kan fyldningsfordelingskammeret og udluftningsfordelingskammeret være anbragt på DK 168578 B1 9 samme side af rammen 11. I hver af disse udførelsesformer er fyldnings fordelingskammeret 15 anbragt neden under testkarrene og fyldningsporten. Som vist i fig. 4, 5 og 6 er udformningen af det selvpipetterende engangs-multikarapparat ifølge opfin-5 delsen tilpasset til mange variationer, uden at man derved afviger fra opfindelsens idé. Det skulle være underforstået, at andre variationer også er inkluderet i opfindelsens idé. F.eks. kunne rammen være fremstillet kurveformet eller cylinderformet, selv om apparaterne vist på tegningen er tegnet som 10 plane rammer. Rammen kunne også være foldet om enten en lodret eller vandret akse. Krumning eller foldning af rammen ville tilvejebringe et apparat, som ville være egnet til selvopretning i en stående driftsstilling.

Som vist i fig. 6, 7 og 8 kan rammen i engangsapparatet ifølge 15 opfindelsen være fremstillet ved laminering af flere lag. Som vist i fig. 6 er en reagensbeholder 41 tilvejebragt i rammen med henblik på afgivning af et sekundært reagens til forud valgte testkar med henblik på observation af virkningen af reagenset med prøven. En beholder i rammen kunne også være pri-20 mærbeholderen, hvorved man undgik dette behov for dokningspor-ten 27 i beholderen 29. Den dirigerende kreds til fordeling af prøven gennem fyldningsf ordelerkammersystemet 13 og udluft-ningsfordelerkammersystemet 21 med fordeling af reagenset i reagenskarrene 31 er vist i fig. 8-13. Enhver ønsket bevægel-25 sesrute for prøven gennem en serie testkar kan tilvejebringes ved, at man ændrer laminarkonstruktionen vist i fig. 8-13.

Lamineringer kan tilføjes for at muliggøre brugen af specifikke kar. Udvalgte kar kan forblive synlige, og udvalgte kar kan blive fyldt. Tidsreguleret fluidumreaktion kan gennemføres un-30 der anvendelse af en eller flere opstillinger; tre muligheder inkluderer stigekanalindretning, liposomteknologi eller brugen af opløselige krystaller. Oprindeligt fyldte kar kan få lov til at blive flyttet til hosliggende kar ved ventilering gennem et gennemboret udluftningshul eller ved ventilanbringelse.

35 Ventileringshuller kan gentætnes ved anvendelse af aftagelig DK 168578 B1 10 tape eller et andet egnet materiale. De laminare lag vist i fig. 7 kan være fremstillet af plademateriale eller kan være støbt, så det resulterer i færre lag med samme resultat.

Som vist i fig. 9 er mangfoldigheden af håndteringen af det 5 selvpipetterende multikarapparat ifølge opfindelsen vist. Ap-paratet i fig. 9 er forberedt ved bearbejdning eller anden udformning af fyldningsfordelingskammersystemet 15, fyldningskanalerne 17, fyldningskanalen 31, udluftningsfordelingskammeret 23, udluftningskanalerne 25, udluftningskanalen 33 og de pri-10 mære testkar 19 i en egnet ramme 11. Desuden er sekundære testkar 20 og et tertiært testkar 22 udformet i rammen 11. Hjælpeudluftningskanaler 24 leder fra testkarrene 20 til et afsluttende udluftningshul 28 nær ved toppen af rammen. En udluftningskanal 24a fører fra testkammeret 22 til et afslutten-15 de udluftningshul 28a. Når apparatet er gjort færdigt ved fastgørelsen af en bøjelig plade 26 til rammen li, er udluftningshullerne 28 og 28a i udluftningskanalerne 24 lukkede.

I brug fylder fluidumprøven i prøveflasken 29 først testkamrene 19, som er i tilbageløbsforbindelse med prøveflasken gennem 20 udluftningsfordelerkammersystemet 21. Testkarrene 20 og 22 vil ikke blive fyldt på grund af modtryk fremstillet ved blokering af hjælpeudluftningskanalerne 24 og 24a ved udluftningshullerne 28 og 28a. Når den bøjelig plade 26 bliver gennemboret ved udluftningshullet 28 med en passende genstand, såsom spidsen 25 af en blyant, bliver udluftningskanalen 24 åben mod det omgivende tryk, og fluidumprøven vil bevæge sig fremad fra test-karrene 19 til testkarrene 20. Når den bøjelige plade 26 er gennemstukket ved udluftningshullet 28a, bliver udluftningskanalen 24a åben mod det omgivende tryk, og fluidumprøven vil 30 fortsætte fra testkarret 20 til testkarret 22. Naturligvis kan mange kombinationer af et, to, tre eller flere testkarudform-ninger være udtænkt til det enkelte testapparat afhængigt af de kemiske reaktioner eller håndteringer, der kræves for fluidumprøven .

Claims (9)

1. Selvpipetterende multikarapparat til brug ved kemiske, im-munokemiske og mikroorganismeanalyser, kendetegnet 5 ved, at det omfatter en ramme (11) , som i driftsstillingen har en krop og en periferi og et i kroppen anbragt antal testkar (19) samt et fyldningsfordelingskammer (15), der er anbragt i rammen, og som er i fluidumforbindelse med hvert af testkarrene, og et udluftnings fordelingskammer (23), der er anbragt i 10 rammen i en position oven over fyldningsfordelingskammeret (15) og oven over testkarrene (19), hvor udluftningsfordelingskammeret er i fluidumforbindelse med hvert af testkarrene (19), og en dokningsport (27) til optagning af en beholder (29) , der indeholder en fluidumprøve, hvilken dokningsport er 15 anbragt på periferien af rammen og er i fluidumforbindelse med fyldningsfordelingskammeret (15) og med udluftningsfordelings-kammeret (23).

2. Apparat ifølge krav 1, kendetegnet ved, at dok-ningsporten (27) er anbragt i en mellemstilling mellem fyld- 20 ningsfordelingskammeret (15) og udluftningsfordelingskammeret (23) .

3. Apparat ifølge krav 1, kendetegnet ved en beholder (29) , der indeholder en fluidumprøve, og som er fastgjort til dokningsporten (27) .

4. Apparat ifølge krav 3, kendetegnet ved, at flui dumprøven har et topniveau, og hvor udluft nings fordelingskammeret (23) er anbragt i en position højere end topniveauet for fluidumprøven, når apparatet er anbragt i sin driftsstilling.

5. Apparat ifølge krav l, kendetegnet ved reagen-30 ser, som er anbragt i testkarrene (19).

6. Apparat ifølge krav l, kendetegnet ved, at for- DK 168578 Bl 12 udbestemte grupper af testkar (19, 20, 22) er koblet i række ved hjælp af indbyrdes forbindende kanaler (17).

7. Apparat ifølge krav 6, kendetegnet ved, at en hjælpeudluftningskanal (24) er i fluidumforbindelse med i det 5 mindste ét af testkarrene (20) i en af disse grupper, og hvor hjælpekanalen (24) er isoleret fra udluftningsfordelingskammeret (23), og hjælpekanalen (24) fører til et udluftningssted (28) , hvorhos der findes midler (26) til at blotte udluftningsporten (28) over for det omgivende tryk eller over for en 10 fluidumforbindelse med udluftningsfordelingskammeret.

8. Apparat ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det er foldet omkring en vandret eller lodret akse.

9. Apparat ifølge krav 9, kendetegnet ved, at det er formet i kurveform. 15