FI121600B - Biologisten komponenttien rikastusyksikkö ja rikastusmenetelmä - Google Patents

Description

BIOLOGISTEN KOMPONENTTIEN RIKASTUSYKSIKKÖ JA RIKASTUSMENETELMÄ KEKSINNÖN KOHDE

5 Keksinnön kohteena on rikastaminen (engl. enrichment) ja biologisten komponenttien rikastusyksikkö partikkeleiden ja/tai muun kiintokantajan avulla tapahtuvaan biologisen komponentin eristykseen, puhdistukseen ja/tai määritykseen. Keksinnön mukaisella laitteella voidaan myös kasvattaa bakteereja ja soluja. Biologisten komponenttien rikastusyksiköllä tarkoitetaan bakteerien, virusten, proteiinien ja nukleiinihappojen 10 kasvatukseen, eristykseen, puhdistukseen, rikastukseen ja määritykseen soveltuvaa laitteistoa. Keksinnön kohteena on myös konsentroiminen (engl. concentration) ja laite biologisten komponenttien konsentroiminen nestemäisessä näytteestä liuoksessa olevien partikkeleiden avulla niin, että näyte konsentroidaan suuresta liuostilavuudesta pieneen liuostilavuuteen. Tässä yhteydessä rikastamista ja konsentroimista voidaan käsitellä 15 vastaavanlaisina toimenpiteinä näytteen saamiseksi suuresta tilavuudesta pieneen tilavuuteen.

KEKSINNÖN TAUSTA

20 Seuraavassa on selostettu keksinnön alaan liittyviä käsitteitä ja tarkennettu mitä niillä tarkoitetaan.

Biologisten komponenttien rikastusyksiköllä tarkoitetaan bakteerien, virusten, proteiinien ja nukleiinihappojen kasvatukseen, eristykseen, puhdistukseen, rikastukseen ja määritykseen 25 soveltuvaa laitteistoa.

Partikkeleilla tai magneettipartikkeleilla tarkoitetaan kaikkia sellaisia kappaleita, joita voidaan liikuttaa, suoraan tai kytkemällä magnetoitavaan materiaaliin, magnetismin avulla. Tunnettuja magneetin avulla siirrettäviä partikkeleita on paljon erilaisia ja sovellukset, 30 joissa niitä käytetään vaihtelevat myös paljon. Esimerkiksi mikrobiologiassa käytettävien partikkelien koko on yleensä 0,01 -100 pm, tavallisimmin 0,05 -10 pm. Tällaisia partikkeleita ovat esimerkiksi ferromagneettista, paramagneettista tai superparamagneettista materiaalia sisältävät partikkelit. Partikkelit voivat olla myös itsessään magneettisia, jolloin niitä voidaan liikuttaa minkä tahansa ferromagneettisen 35 kappaleen avulla.

2

Partikkelien käsittelyyn tarkoitetussa magneettityökalussa tai laitteessa on magnetismia hyväksi käyttävä elin, josta on seuraavassa käytetty nimitystä magneetti. Se voi olla kestomagneetti tai sähkömagneetti, joka vetää magnetoitavia tai magneettisia partikkeleita puoleensa. Magneetti on tavallisesti edullisimmin pyöreä tankomagneetti. Se voi olla myös 5 muun muotoinen kappale. Magneetti voi myös olla muodostettu yhdestä tai useammasta kappaleesta, kuten magneeteista tai ferromagneettisista kappaleista.

Magneetin päällä on oltava suojakalvo tai pinnoite, joka suojaa magneettia haitallisilta olosuhteilta ja mahdollistaa partikkelien käsittelyn, kuten sitomisen ja vapauttamisen.

10 Suojakalvon rakenne voi vaihdella suuresti ja se voi olla esimerkiksi joustavasta tai venyvästä materiaalista oleva ohut kalvo tai vaikka kovamuovia oleva suoja.

Yleisesti partikkeleita käytetään kiintokantajana sitomaan erilaisia biologisia komponentteja kuten esimerkiksi nukleiinihappoja, proteiineja, bakteereja tai soluja. Esimerkiksi 15 patogeenisten bakteerien tehokas rikastaminen suuresta näytetilavuudesta pieneen on kriittinen tekijä koska se vaikuttaa suoraan bakteerien määrityksen herkkyyteen ja analyysiaikaan.

Tällä hetkellä ei ole olemassa riittävän tehokasta tapaa konsentroida biologisia 20 komponentteja partikkeleiden avulla suuresta tilavuudesta pieneen tilavuuteen.

TEKNIIKAN TASO

Haluttaessa kerätä suuresta näytetilavuudesta biologisia komponentteja sekä konsentroida 25 kerätyt biologiset komponentit merkittävästi pienempään tilavuuteen kohdataan paljon ongelmia. Nykyisin käytetään erilaisia filttereitä ja suodattimia, joiden läpi näytettä voidaan ajaa. Filttereiden tai suodattimien käytössä on erityisen suuria ongelmia silloin, kun haluttu biologinen komponentti on näytteessä, joka sisältää erittäin paljon partikulaarisia epäpuhtauksia. Filtterit ja suodattimet tukkeutuvat helposti.

30

Magneettipartikkelit ovat kiinnostava vaihtoehto käsitellä ongelmallisia biologisia näytemateriaaleja, koska magneettipartikkelit voidaan erottaa muusta näytteestä erilleen magneettikentän avulla. Suuren näytetilavuuden käsitelyssä on magneettipartikkeleitakin käyttäessä isoja ongelmia. I.D. Odgen et ai (Letters in Applied Microbiology, 2000, 31, 338 35 - 341) totesivat 10ml:n tilavuuden olevan magneettipartikkelien käsittelyssä perinteisellä ulkopuolisella magneetilla toteutettuna suurin mahdollinen käytettävä näytetilavuus. He eristivät tutkimuksessaan Escherichia co//0157 -bakteereja spesifisillä vasta-aineilla 3 päällystetyillä magneettipartikkeleilla. He totesivat magneettipartikkelien eristykseen käytettävien laitteiden olevan pullonkaula hyödyntää suurempia näytetilavuuksia elintarvikediagnostisissa sovelluksissa.

5 Matrix MicroScience Ltd. Yrityksen Pathatrix-systeemissä vasta-aineilla päällystettyjä magneettipartikkelita kierrätetään elintarvikenäytteiden homogenisointipussista letkupumpun avulla homogenisointipussin ulkopuolella olevan magneetin ohi. Magneetti on letkupumppuun kytketyn näytteen kierrätysletkun taitteessa, johon magneettipartikkelit ja partikkelien pinnalle kerätyt bakteerit sitoutuvat. Kun letkupumpulla on kierrätetty näytettä 10 riittävän ajan, lopetetaan näytteen kierrätys letkussa. Menetelmä edellyttää paljon käsityötä, jotta lopulta magneettipartikkelit saadaan siirrettyä letkun sisältä haluttuun putkeen. Menetelmä on työläs ja useiden näytteiden samanaikainen käsittely vaatii suuren tilan ja paljon oheislaitteita.

15 On olemassa useita patenttijulkaisuja, joissa kuvataan magneettipartikkelien käyttöä suurten näytetilavuuksien käsittelyssä. Monissa näistä patenttijulkaisuista käsitellään nestevirtauksien hyväksikäyttöä magneettipartikkelien liikuttamiseksi näyteastian/letkun/pipetinkärjen ulkopuolella olevan magneetin ohitse: US 5,647,994 (Tuunanen et ai.), US 5,834,197 (Parton), US 6,143,577 (Bisconte Sconte De Saint 20 Julien), US 6,159,689 (Parton), ja US 6,723,237 (Tajima). Myös menetelmiä magneettipartikkelien keräämiseksi näyteastiasta pois ja konsentroimista pieniin liuostilavuuksiin erityisiä magneettityökaluja käyttämällä on kuvattu useissa julkaisuissa, kuten: US 6,065,605 (Korpela et ai.), US 6,020,211 (Tuunanen), US 5,942,124 (Tuunanen) ja W02005037440 (Korpela et ai ). Patenttihakemuksessa W02005037440 on myös 25 kuvattu erityinen reaktoriyksikkö esimerkiksi bakteerien kasvatukseen, magneettipartikkelien keräykseen ja konsentrointiin näytteestä.

Hakemusjulkaisussa WO 87/05536 (Schröder) kuvataan muovisuojan sisällä liikuteltavan kestomagneetin käyttöä ferromagneettisen materiaalin keräämiseksi niitä sisältävästä 30 liuoksesta. Magneetin ollessa ala-asennossa ferromagneettinen materiaali keräytyy magneettiyksikön kärkiosaan. Julkaisussa kuvataan näin kerätyn ferromagneettisen materiaalin siirtäminen ja materiaalin vapauttaminen kärkiosastaan toisessa astiassa olevaan liuokseen. Ferromagneettisen materiaalin vapauttaminen kuvataan suoritettavaksi muovisuojan muotoilun avulla, joka estää materiaalia liikkumasta magneettia liikutettaessa 35 ylöspäin.

4

Patenttijulkaisussa US 5,837,144 (Bienhaus et ai.) kuvataan menetelmä, partikkelien keräämistä erityisen muovisuojalla varustetun magneetin avulla. Tässä julkaisussa kuvataan partikkelien sitominen liuoksesta, joka johdetaan astiasta pois erilaisin järjestelyin. Magneettia liikuttamalla voidaan partikkelit saada vapautumaan suojakalvon 5 päältä.

Julkaisussa US 5,942,124 (Tuunanen) kuvataan laite, jolla partikkelit voidaan konsentroida aivan magneettiyksikön kärkiosaan. Julkaisussa US 6,020,211 (Tuunanen) kuvataan edellisessä julkaisussa kuvattua laitetta käytettäväksi yhdessä suuren nk. perinteisen 10 magneettiteknologian kanssa. Julkaisussa US 6,065,605 (Korpela et ai.) jatketaan edelleen julkaisussa US 5,942,124 (Tuunanen) kuvatun ratkaisun soveltamista suurehkojen tilavuuksien käsittelyyn. Julkaisussa kuvataan menetelmä, jossa partikkelit on ensin kerätty erityisellä ison magneetin sisältävällä magneettiyksiköllä. Tämän jälkeen käytetään julkaisussa US 5,942,124 (Tuunanen) kuvattua magneettiyksikköä siirtämään 15 partikkelipelletti eteenpäin pienempiin astioihin. Julkaisussa US 6,207,463 (Tuunanen) samaten sovelletaan edellä kuvattua magneettiyksikköä, jolla voidaan kerätä partikkeleita aivan laitteen kärkiosaan.

Varsinkin julkaisuissa US 5,942,124 (Tuunanen), US 6,020,211 (Tuunanen), US 6,065,605 20 (Korpela et ai.), US 6,207,463 (Tuunanen) ja EP 0787296 (Tuunanen) kuvatut menetelmät, joilla partikkeleita on tarkoitus kerätä erittäin pienellä magneetilla ovat epäkäytännöllisiä. Pienen magneetin käyttö magneettityökalussa kerättäessä partikkeleita suuresta liuostilavuudesta on hidasta ja tehotonta.

25 Missään julkaisussa ei ole kuvattu ratkaisua hyvin erilaisten näyteastioiden käyttömahdollisuuteen bakteerien/solujen kasvatuksessa, partikkelien keräykseen suuresta näytetilavuudesta, partikkelien tehokkaaseen pesuun eikä konsentrointiin. Haluttaessa kerätä suuresta tilavuudesta vähälukuisia biologisia komponentteja, esimerkiksi niiden määritystä varten tarvitaan tehokas/voimakas menetelmä keräämään 30 magneettipartikkelit näytteestä. Toisaalta kerätyt magneettipartikkelit pitää pystyä konsentroimaan pieneen tilavuuteen. Missään julkaisussa ei kuvata keksinnön mukaista ratkaisua viedä partikkelit samalla suojakalvolla suuresta tilavuudesta erittäin pieneen astiaan, jossa biologiset komponentit voidaan määrittää erilaisilla määritysmenetelmillä.

35 KEKSINNÖN TARKOITUS

5

Keksinnön tarkoituksena on myös aikaansaada biologisten komponenttien rikastusyksikkö, joka on tunnettuja laitteita parempi ja tehokkaampi. Edelleen keksinnön tarkoituksena on edellä esitettyjen, tekniikan tason mukaisten ratkaisujen epäkohtien poistaminen.

5 KEKSINNÖN MUKAISEN RIKASTUSYKSIKÖN TUNNUSMERKIT

Keksinnön mukaisessa rikastusyksikössä on erityinen läpivientirakenne tai holkki, jota käyttämällä erilaisista näyteastioista voidaan saada muodostettua toiminnallinen yksikkö biologisen komponentin sitomiseksi ja eristämiseksi kiintokantajan avulla 10 näytemateriaalista erilleen. Läpivientirakenne voi olla erityisellä lukitusmekanismilla kiinnitettävissä näyteastiaan tai se voi yksinkertaisesti olla asetettuna näyteastian päälle. Silloin kun näyteastia on sellainen, ettei astia pysy helposti pystyssä voidaan läpivientirakenteen avulla näyteastia kiinnittää erityiseen telineeseen ja näin tukea näyteastiaa tehokkaasti. Keksinnön mukainen läpivientirakenne ja teline voivat olla yhtä ja 15 samaa rakennetta tai läpivientirakenne voi olla kiinnitettävissä telineeseen. Esimerkiksi elintarvikenäytteiden homogenisointipussit, vesinäytteiden pussit ja veripussit ovat näyteastioita, jotka voidaan hyvin tukea keksinnön mukaisella menetelmällä. Keksinnön mukaisella läpivientirakenteella saadaan muodostettua aukko erilaisten liuosten ja partikulaaristen materiaalinen lisäämiseksi näytteen joukkoon. Näytemateriaali on myös 20 mahdollista lisätä näytepussiin keksinnössä kuvatun läpivientirakenteen kautta.

Läpivientirakenne toimii myös hyvänä roiskeiden, haihtumisen ja ristikontaminaatioiden vähentäjänä, joka on erittäin tärkeä asia erityisesti menetelmää käytettäessä diagnostisissa tai analyyttisissä sovelluksissa.

25 Läpivientirakenteessa voi olla yksi tai useampi erillinen aukko ja aukot voidaan tarpeen mukaan sulkea esimerkiksi tulpalla, kalvolla, filtterillä tai muulla sopivalla rakenteella. Keksinnön mukaisen läpivientirakenteen kautta voidaan näyteastiassa olevaan näytteeseen tuoda erilaisia laitteita esimerkiksi ilmastuksen ja sekoituksen järjestämiseksi. Keksinnön mukainen läpivientirakenne toimii myös väylänä sopivan kiintokantajan 30 viemiseksi näyteastiaan ja kiintokantajan siirtämiseksi pois näyteastiasta. Jos käytettävät kiintokantajat ovat partikkeleita, jotka ovat itsessään magneettisia tai saatettavissa magneettisiksi, läpivientirakenne toimii myös magneettityökalun seisotustelineenä sen kerätessä partikkeleita näytteestä. Kiintokantaja voi olla myös osa magneettityökalua tai muuta työkalua, jossa on sopivasti järjestetty alue, jolla haluttu biologinen komponentti 35 kerätään pois liuoksesta. Työkalu voi olla rakenne, jossa on esimerkiksi vasta-aineita tai muita affiniteetti -ligandeja kiinnitettynä rakenteen pinnalle keräämään yhtä tai useampaa 6 haluttua biologista komponenttia näytteestä. Yksi keksinnön mukainen sovellusmuoto on pinnoitettu sauva tai dip-stick tyyppinen ratkaisu.

Läpivientirakenne voi olla edullisesti järjestetty niin, että useita läpivientirakenteita on 5 kiinteänä osana tai kiinnitettävissä yhteiseen telineeseen. Tällainen teline voi olla myös osa automaattista laitetta. Myös läpivientirakenteen kautta järjestettävään ilmastukseen ja sekoitukseen liittyvät laitteet tai komponentit voivat olla osa automaattista laitetta.

Keksinnön mukainen rikastusyksikkö on bakteerien ja erilaisten solujen kasvatukseen 10 soveltuva laitteisto, jolla voidaan myös eristää, puhdistaa, rikastaa ja määrittää erilaisia biologisia komponentteja suurikokoisista näytteistä. Biologiset komponentit voivat olla esimerkiksi proteiineja, peptidejä, nukleiinihappoja, viruksia, bakteereja, hiivoja, loisia, parasiitteja, soluja, soluorganelleja, allergeeneja, toksiineja tai hormoneja. Biologiset komponentit voidaan sitoa partikkelien tai erityisten sauvojen pinnalle ja kyseisiin pintoihin 15 sidottuina niitä voidaan pestä, konsentroida ja niiden läsnäolo ja/tai määrä voidaan kvantitaatiivisesti määrittää. Keksintöä voidaan soveltaa erityisesti elintarvikediagnostiikan alueella patogeenisten bakteerien rikastukseen elintarvikenäytteistä ja muita sovelluskohteita ovat esimerkiksi solujen, parasiittien, soluorganellien, virusten, toksiinien, allergeenien, proteiinien ja nukleiinihappojen eristys, puhdistaminen ja määrittäminen.

20

Rikastusyksikön avulla voidaan suuresta tilavuudesta kerätä haluttu biologinen komponentti merkittävästi pienempään ja tarvittaessa määrittää komponentin pitoisuus näytteessä.

25 Keksinnön mukaiselle rikastusyksikölle on tunnusomaista se, että välineistö sisältää erityisen läpivientirakenteen, johon partikkelien käsittelyssä käytettävää magneettityökalu voidaan asettaa partikkelien keräyksen ajaksi. Läpivientirakennetta käytetään sopivan näyteastian päällä tai sen yhteydessä. Läpivientirakenteella on useita käyttötarkoituksia, joista tärkeimmät ovat näytteen haihtumisen estäminen, eri näytteiden 30 ristikontaminaatioiden poistaminen, liuosten ja partikkelien lisäysaukko, näytteiden lisäysaukko, näytteiden roiskeiden estäminen, magneettityökalun pidike, muiden oheislaitteiden pidike ja varsinkin toksisten ja patogeenisten näytteiden tapauksessa läpivientirakennetta voidaan hyödyntää näytteen hävityksen helpottamisessa. Läpivientirakenteella voi olla erityinen jäykkä kansimainen rakenne, jossa voi olla sopivasti 35 aukkoja yhtä tai useampaa magneettityökalua varten. Läpivientirakenteessa voi olla aukkoja myös näytteen ilmastukseen ja/tai sekoitukseen tarvittaville laitteistoille.

7 Läpivientirakenteen voi muodostaa myös rakennelma, jossa kansi on itsenäisesti pystyssä pysyvä rakenne ja johon näyteastia voidaan asettaa.

Läpivientirakenne voi muodostua myös useammasta kuin yhdestä kappaleesta. Sama 5 läpivientirakenne voi myös toimia useiden eri näyteastioiden kanssa. Tässä tapauksessa läpivientirakenne toimii erottamassa näytteet tehokkaasti toisistaan. Läpivientirakenteen alapuolella voi olla erityisiä kohoumia tai syvänteitä, joilla voidaan vaikuttaa esimerkiksi eri näyteosastojen rajoittamiseen ja magneettityökalun käsittelyn helpottamiseen. Läpivientirakenteen voi muodostaa sopiva rengas-, putki-, holkki- tai muu tukirakenne 10 yhdessä näyteastian kanssa. Läpivientirakenne voi olla kiinteästi ja erityisellä lukitusmekanismilla liitetty näyteastiaan tai läpivientirakenne voi olla ilman erityistä lukitusmekanismia näyteastiaan yhteydessä. Läpivientirakenteen materiaali voi olla esimerkiksi muovia, lasia, alumiinia tai muuta ferromagneettista tai ei-ferromagneettista materiaalia. Edullisesti läpivientirakenteen materiaali on autoklavoitavaa muovimateriaalia 15 kuten esimerkiksi polypropeenia tai alumiinia.

Näyteastiana voi toimia erilaiset putket, näytelevyt, dekantterilasit, homogenisointipussit (engl. Stomacher bag) tai muut astiat. Näyteastiassa voi olla useille eri näytteille omat suljetut osastonsa. Näyteastiaan voidaan läpivientirakenteen avulla tuoda 20 magneettityökalu, ilmastukseen tarvittavat välineet, sekoituksen järjestelyyn tarvittavat välineet ja muita välineitä. Samaan näytteeseen voidaan tuoda yksi tai useampi magneettityökalu tarpeen mukaan. Näyteastiassa olevan näytteen sekoitus voidaan myös järjestää ulkopuolisen sekoittajan avulla tai magneettityökalulla voidaan sekoittaa näytettä. Näyteastian ollessa pussi, kuten esimerkiksi elintarvikenäytteiden homogenisointipussi, on 25 edullista järjestää läpivientirakenne erityisen putki-/holkkijärjestelyn avulla. Pussi ei pysy itsestään hyvin pystyssä eikä siihen näin myöskään voida liittää läpivientirakennetta ja laskea magneettityökalua keräämään partikkeleita pussista.

Eräs keksinnön mukainen läpivientiratkaisu edellyttää näyteastian, pussin, kiinnittämistä 30 putki-/holkkijärjestelyn ympärille. Putki-/holkkijärjestely voi olla kiinteä osa erityistä telinettä, joka kannattaa pussia. Putki-/holkkijärjestely voi myös olla erillinen kappale ja tarpeen mukaan jopa kertakäyttöinen kulutustavara. Erityisesti diagnostisissa sovelluksissa kertakäyttöisyys on tärkeä asia. Tällaisella järjestelyllä saadaan luotua stabiili ja riittävän jäykkä järjestely magneettityökalun ja mahdollisesti muiden ilmastukseen/sekoituksen 35 järjestelyyn liittyvien välineiden läpivientiin pussin.

8

Erään sovellutusmuodon mukaan aiemmin selitetty läpivientirakenteen funktio voidaan saavuttaa kokonaan pussin ulkopuolisten rakenteiden avulla. Tässä tapauksessa erityiset rakenteet voivat tukea pussia ja rakenteissa voi olla erityinen tarra tai muu kiinnitysosa, jolla pussin ulkosivuilta kiinnitetään pussi rakenteisiin kiinni. Rakenteiden ollessa 5 liikuteltavia voidaan pussia aukaista ja sulkea haluttaessa. Rakenteet voivat olla sellaisia, että niitä voidaan muotoilla tarvittaessa lisää tai niissä on alunperin esimuotoiltuja alueita esimerkiksi magneettityökalun laskemiseksi paussin päälle tai erilaisten oheislaitteiden viemiseksi pussiin. Tässä ratkaisussa voidaan säästää kulutustarvikkeissa, koska rakenteiden ollessa pussin ulkopuolella ne eivät kontaminoidu eikä niitä tarvitse vaihtaa 10 pussia vaihdettaessa toiseen.

Edellä kuvatuissa rakenteissa voi olla myös erityisiä kertakäyttöisiä rakenteita, joiden tarkoitus on esimerkiksi antaa lisätukea esimerkiksi magneettityökalua seisotettaessa pussissa partikkelien keräyksen aikana. Pussin tapauksessa sekoitus voidaan myös 15 järjestää pussia ulkopuolelta sopivasti painamalla tai puristamalla. Magneettityökalun avulla voidaan pussissa olevaa näytettä sekoittaa myös tehokkaasti, koska pussi sallii toistuvan liikutuksen edestakaisin.

Magneettityökalulla kerätään näyteastiassa olevaan näytteeseen lisätyt 20 magneettipartikkelit ja siirretään pois näyteastiasta erilaisia jatkokäsittelyjä varten.

Magneettityökalulla voidaan myös sekoittaa näytettä tarpeen mukaan. Magneettityökalu on magneetin, kesto- tai sähkömagneetin, sisältävä väline, jossa magneetti viedään näytteeseen ja magneettivoimalla kerätään näytteessä olevat magneettipartikkelit magneetin ympärille. Magneettipartikkelit voivat myös olla valmiiksi kiinnitettyinä 25 suojakalvon pinnalle. Magneetti voi olla suojattu erilaisilla kiinteillä pinnoitteilla kuten esimerkiksi epoksipolymeeri tai teflon. Magneetin suojana voi myös olla elastomeerisestä, venyvästä, materiaalista valmistettu suojakalvo. Myös ei-elastomeerisestä materiaalista kuten esimerkiksi polypropeenistä voidaan valmistaa magneetin suoja. Metallinen magneetin suoja on myös mahdollinen.

30

Magneettityökalu voi olla yksinkertaisesti väline, jossa on käsikahva, mekanismi liikuttaa kestomagneettia, lukitusmekanismi kestomagneetin asemoinnille ja vaihdettava magneetin suojakärki. Magneettityökalu voi olla erimallinen ja -kokoinen. Magneetti voi olla tankomainen, pallo, levymäinen tai epämääräisen mallinen erilaisten tarpeiden mukaan.

35 Magneetti voi olla rakentunut useista kestomagneeteista ja ferromagneettisen materiaalin yhdistelmistä. Magneetissa voi olla erisuuntiin magnetoituja magneetteja tai useita erilaisia magneettikenttäratkaisuja sisältäviä magneetteja.

9

Keksinnön mukaisen magneettityökalun yksi keskeinen tekninen ominaisuus on se, että magneettikentän voimakkuutta ja kohdistusta suhteessa magneettia ympäröivään suojakalvoon voidaan säädellä. Tämä voidaan toteuttaa liikuttelemalla magneettia 5 ferromagneettisessa putkessa siten, että se voi olla kokonaan putken sisällä, jolloin magneetin teho on mitätön tai olematon, tai se voi olla osittain tai kokonaan putken ulkopuolella, jolloin magneetin teho ja keräyspinta ovat suhteessa magneetin ulkonevaan osaan. Putki voi olla tehty raudasta tai muusta sopivasta materiaalista, jonka magneettiset ominaisuudet ovat sopivia estämään magneettivuota pääsemästä putken läpi. Magneetin 10 tehoa voidaan säädellä muuttamalla magneetin paikkaa ferromagneettisen putken suhteen siten, että osa magneetista on putken sisällä. Vaihtoehtoisesti magneettia voidaan pitää paikallaan ja ferromagneettista putkea liikutetaan suhteessa magneettiin. Magneetti on kiinnitetty tankoon, joka voi olla ferromagneettinen tai ei ole ferromagneettinen, ja jonka avulla magneettia voidaan liikuttaa ferromagneettisessa putkessa.

15

Magneetin suojakalvo voi olla sopivasti muotoiltu suojaamaan erikokoisia ja erimallisia magneetteja. Suojakalvossa voi olla myös erityisiä alueita, joilla magneettipartikkeleita kerätään halutusti esimerkiksi aivan suojakalvon alaosaan. Magneetin suojakalvon kiinnitys magneettityökaluun voidaan toteuttaa sovittamalla suojakalvo ja magneettityökalu 20 niin sopivasti toistensa suhteen, että suoja voidaan painaa/työntää kiinni magneettityökaluun. Magneetin suojakalvo voidaan kiinnittää työkaluun myös erityisen lukitusmekanismin avulla. Magneetin suojakalvo voidaan suunnitella myös niin, että samalla suojalla voidaan suojata useita erillisiä magneetteja. Magneetin suojakalvon ollessa elastomeeristä materiaalia voidaan suojana käyttää lähtötilanteessa jopa tasaista 25 elastomeeristä kalvoa, joka venytetään magneettityökalun avulla magneetin ympärille sopivaksi suojakalvoksi. Magneetin suojakalvo voi olla myös esimuotoiltu elastomeerinen suoja, jota voidaan tarpeen mukaan venyttää sopivasti magneetin avulla ohuemmaksi kalvoksi magneetin ympärille. Magneettityökalussa voi olla erilaisia holkki-/putkijärjestelmiä, joilla elastomeeristä suojaa voidaan venyttää, pitää venytyksessä tai 30 poistaa venytystä. Ferromagneettinen holkki voi myös toimia tässä tarkoituksessa.

Suojakalvo voi olla venymätöntä materiaalia kuten esimerkiksi polypropyleeniä, polypropeenia, polystyreeniä, polykarbonaattia, polysulfonia ja polyetyleeniä. Suojakalvo voi olla myös ei-ferromagneettista metallia tai ferromagneettista metallia. Suojakalvo voi 35 olla myös venyvää elastomeeristä materiaalia kuten esimerkiksi silikonikumia, fluoroelastomeeriä, polykloropreenia, polyuretaania tai klorosulfonoitua polyetyleeniä. Suojakalvo voi myös olla käsitelty erityisillä aineilla ja näin saada suojakalvon 10 ominaisuuksia muutettua. Suojakalvo voi näin olla pinnoitettu esimerkiksi teflonilla (PTFE, Polytetrafluoroethylene). Erityisen tärkeää on voida valita suojamateriaali ja mahdollinen lisäkäsittely siten, että lopputulos mahdollistaa keksinnön mukaisen toiminnan jopa erittäin voimakkaiden tai syövyttävien kemikaalien kanssa. Suojakalvo voi myös olla muotoiltu 5 siten, että se mahdollistaa useiden erillisten magneettiyksiköiden suojauksen, esimerkiksi 8, 12 tai 96 kanavaisissa laitteissa. Suojakalvon muoto voi olla joko putkimainen, levymäinen tai epäsäännöllisesti muotoiltu. Erityisen monia mahdollisuuksia on elastomeeristä suojakalvoa käytettäessä, koska tällöin sisällä oleva magneetti ja ferromagneettinen putki voivat myös muotoilla suojakalvoa.

10

Eräs edullinen vaihtoehto suojakalvolle on tasainen tai levymäinen, venyvää materiaalia oleva suojakalvo. Tällainen suojakalvo voi olla yksittäinen ja erityisessä kehyksessä oleva, venyvä kalvo. Kehyksen tarkoituksena on helpottaa suojakalvon käyttöä sekä aikaansaada kalvolle venytykseen sopivia ominaisuuksia. Toinen vaihtoehto on rullamainen 15 sovellusmuoto, jolloin suojakalvon vaihto voidaan tehdä yksinkertaisesti rullaamalla uutta suojakalvoa rullalta. Tähänkin vaihtoehtoon voi sisältyä kehyksen, erityisen tuen tai kannattimen käyttäminen silloin, kun suojakalvoa venytetään varsinaisen käytön aikana. Tällaisen, yhdestä levystä muodostuvan suojakalvon käyttäminen on erittäin suositeltava vaihtoehto silloin, kun halutaan vähentää materiaalin kulutusta eristys- ja 20 puhdistustapahtumissa. Levymäisen suojakalvon käyttäminen on myös taloudellisesti halvempaa kuin muottityökaluilla valmistettujen muotoiltujen ja isokokoisten suojakalvojen käyttäminen.

Magneettityökalun avulla voidaan suuresta näytetilavuudesta kerätä magneettipartikkelit ja 25 siirtää ne olennaisesti pienempään tilavuuteen tai suoraan esimerkiksi kasvatusmaljalle. Haluttaessa konsentroida magneettipartikkelit erittäin pieneen tilavuuteen on tarpeen käyttää erityistä konsentrointiyksikköä. Konsentrointiyksikkö on suunniteltu niin, että magneettityökalun suojakalvo ja konsentrointiin käytettävät astiat ovat keskenään hyvin yhteensopivia, jolloin astiassa oleva liuos saadaan nousemaan haluttuun korkeuteen 30 asettamalla suojakalvo astian pohjalle. Astiassa ja suojakalvossa voi olla sopivia ohjainlaitteita tai ohjureita, joilla hoidetaan suojan keskitys suhteessa astiaan. Ei ole suotavaa, että suojakalvo osuisi astian sisäseinämiin ja partikkelit irtoaisivat suojakalvon pinnalta. Suojakalvon keskittäminen voidaan järjestellä myös astian sisäseinämissä tai suojakalvon ulkoseinämissä olevilla kohoumilla/painaumilla. Tällöin hyväksytään suojan 35 hallittu kosketus astian seinämiin, jonka avulla keskittäminen hoidetaan.

11

Keksinnön mukaisessa rikastusyksikössä näyteastia voi sisältää osastoja yhdelle tai useammalle näytteelle ja osastot voidaan eristää toisistaan erityisten ulkonemien/painaumien avulla.

5 Magneettityökalussa voi olla yksi tai useampi magneetti ja magneettien yhteydessä voi olla ferromagneettista materiaalia. Magneettien magnetointisuunta voi vaihdella ja samassa magneettityökalussa olevissa eri magneeteissa voi olla eri suuntiin magnetoidut magneetit. Magneetti voi olla suurikokoinen ja voimakas kestomagneetti, joka on suojakalvon sisäpuolella. Kestomagneettia voidaan liikutella ja näin saada aikaan magneettikenttä 10 haluttuun kohtaan suojakalvon ulkopuolella ja myös poistaa magneettikenttä.

Ferromagneettisen hoikin avulla voidaan myös kontrolloida suojakalvon sisäpuolella olevan magneetin magneettikenttää. Kun magneetti on ferromagneettisen hoikin sisäpuolella, niin magneetilla ei ole ferromagneetin ulkopuolella merkittävän suuruista magneettikenttää. Liikuttelemalla magneettia ja ferromagneettista hoikkia sopivasti 15 toistensa suhteen voidaan suojakalvon ulkopuolella olevaa magneettikenttää kontrolloida. Magneetti voi myös olla sähkömagneetti tai ferromagneettinen kappale, johon on ulkopuolelta indusoitu magneettikenttä.

Erään edullisen sovellutusmuodon mukaan magneettityökalussa ei ole irroitettavaa 20 suojakalvoa, vaan magneetti on sopivasti suojapinnoitettu. Tällainen pinnoitus suojaa magneettia ruostumiselta ja kestää erilaisia pesu- ja dekontaminaatiokäsittelyjä. Kaikkien magneettityökalujen tarkoituksena on kerätä tehokkaasti suuresta näytetilavuudesta biologinen komponentti suojakalvon pinnalle, siirtää biologinen komponentti suojakalvon pinnalla pois näytteestä ja konsentroida biologinen komponentti pienempään tilavuuteen. 25

Erityisen tehokas konsentrointi saavutetaan keksinnön erään sovellutusmuodon mukaisella rikastusyksiköllä, jossa magneettityökalun suojakalvon ja konsentrointiastian yhteensopivuus on erittäin hyvä. Tällaisessa tapauksessa konsentrointiastiassa olevan liuosmäärän ei tarvitse olla suuri haluttaessa saada liuospinta nousemaan suojakalvon 30 pinnalla olevien partikkelien yläpuolelle. Kun suojakalvo viedään liuokseen, syrjäyttää suojakalvo liuoksen ja syrjäytetty liuos nousee suojakalvon ja konsentrointiastian välisessä tilassa ylöspäin. Sopivasti optimoimalla konsentrointiastian ja suojakalvon muodot sekä astiassa käytettävä liuosmäärä saadaan liuospinta nousemaan haluttuun korkeuteen. Partikkelit voidaan vapauttaa nyt suojakalvon pinnalta poistamalla magneettikenttä 35 suojakalvon ympäriltä. Partikkelien irtoamista liuokseen voidaan nopeuttaa ja tehostaa liikuttamalla suojakalvoa liuoksessa. Tämän jälkeen suojakalvo poistetaan liuoksesta ja liuos palautuu alkuperäiseen tilaansa konsentrointiastian pohjalle. Partikkeleita voidaan 12 tarpeen mukaan homogenisoida liuoksessa. Haluttaessa konsentroida partikkeleita vielä lisää voidaan liuoksessa olevat partikkelit kerätä pienellä magneetilla ja siirtää toiseen astiaan, jossa on vielä vähemmän liuosta.

5 Edullisesti pieni magneetti on magneettityökalun suojakalvon aivan kärkiosassa, jolloin partikkelit on fyysisesti mahdollista viedä pieneen tilavuuteen. Haluttaessa siirtää partikkelit erittäin pienessä astiassa olevaan liuokseen voidaan käyttää erittäin pientä ja kapeaa suojakalvoa. Tähän tarkoitukseen voidaan käyttää toista suojakalvoa ja erilaista magneettityökalua. Tällainen tilanne voidaan myös saavuttaa samalla magneettityökalulla 10 ja samalla suojakalvolla, jolla kalastettiin partikkeleita isosta tilavuudesta. Tässä tapauksessa suojakalvon alaosa on muotoiltu sopivasti kapeaksi, jotta päästään viemään partikkelit pieneen astiaan kuten esimerkiksi PCR-putkeen, 96-mikrolevyn tai 384-levyn kuoppaan. Erityisen sopiva ratkaisu tällaisen sovelluksen toteuttamiseen on nk. hybridimagneettityökalu, jossa on suhteellisen pitkä suojakalvoja vähintään kaksi 15 magneettia saman suojakalvon sisällä. Ensimmäinen magneetti on suurikokoinen ja sen tarkoituksena on kerätä tehokkaasti partikkeleita suuresta tilavuudesta suojakalvon pinnalle. Tämän magneetin magnetointisuunta on edullisesti suojakalvon pituusakselia vastasuoraan oleva, jolloin magneetti kerää partikkeleita suurelle alalle suojakalvon pinnalle. Tämän magneetin sijainti on magneettityökalun keski-tai yläosassa. Toinen 20 magneetti on pienikokoinen ja sen paikka on magneettityökalun alaosassa aivan suojakärjen kärjessä. Magneetin muoto voi olla erilainen riippuen siitä millainen muotoilu on suojakalvon kärjessä. Tämän magneetin magnetointisuunta voi vaihdella, mutta sen tarkoituksena on kerätä partikkeleita aivan suojakalvon kärkialueelle. Kerättäessä partikkelit aivan suojakalvon kärkiosaan voidaan suorittaa lisäkonsentrointivaiheet 25 tehokkaasti.

Suojakalvon kärki voi olla sopivasti muotoiltu niin, että se mahtuu erittäin pienten astioiden sisälle. Suojakalvon kärkiosa voi olla erityisen pitkä ja kapea sekä siinä voi olla erilaisia muotoiluja. Suojakalvon kärjessä voi tarvittaessa olla pyöreä, terävä, kartio tai tasainen 30 muoto. Jos suojakalvo on ei-elastomeerisestä materiaalista valmistettu, niin edellä mainitut muotoilut ovat valmiina suojakalvossa. Elastomeerista materiaalia käytettäessä suojakalvossa voidaan kärkimuotoiluun vaikuttaa esimerkiksi suojakalvon sisällä olevalla magneetilla ja muilla rakenteilla. Magneetilla voidaan venyttää suojakalvoa sisältäpäin ja suojakalvon venyessä se myös muotoutuu magneetissa olevaan muotoon. Elastomeerista 35 valmistetussa suojakalvossa voi olla sopiva esimuotoilu ja venytyksellä voidaan aikaansaada lisämuotoilua tarvittaessa. Tässä kuvatut magneettityökalut ja suojakalvot voivat olla manuaalisia tai ne voivat olla osa automatisoitua laitteistoa. Magneettiratkaisut 13 voivat olla yksittäisiä, jos halutaan käsitellä yksi näyte kerrallaan. Magneettiratkaisut voivat olla myös esimerkiksi 8,12, 24, 28 tai 96 kerrannaisia, jos halutaan samanaikaisesti käsitellä useampia näytteitä. Myös suojakalvot voivat olla joko yksittäisiä tai ne voivat sisältää kohdat usealle eri magneettityökalulle.

5

Erään keksinnön mukaisessa rikastusmenetelmässä käytettävän kiintokantajatyypin muodostaa spesifisellä affiniteetti-ligandilla pinnoitettu rakenne, joka ei ole partikulaarinen. Keksinnön mukainen kiintokantaja on esimerkiksi magneetti, joka on kiinni esimerkiksi ferromagneettisessa tangossa tai muussa rakenteessa. Rakenne, jossa magneetti on 10 kiinni, on esimerkiksi jäykkä, joustava lankamainen rakenne, tai muu vastaava tukirakenne. Rakenne, jossa magneetti on kiinni voi myös olla magneetti. Myös esimerkiksi tankomainen sauva, joka on pinnoitettu esimerkiksi vasta-aineelle tai partikkelilla on keksinnön mukainen kiintokantaja.

15 Eräs edullinen sovellusmuoto on magneetti, joka on suojakalvon sisällä ja suojakalvon päällä on magneettipartikkeleita suurella alueella keräämässä näytteestä haluttua biologista komponenttia. Partikkelit on kerätty magneetin avulla suojakalvon pinnalle ennen suojakalvon vientiä näytteeseen. Valmiiksi kiinnitettyjen partikkelien avulla partikkelien jääminen näytteeseen on lähes täydellisesti poistettu. Tällaisia tanko-ja 20 lankarakenteita voidaan keksinnön mukaisesti käsitellä keksinnössä kuvatun läpivientirakenteen avulla.

Keksinnön mukaisen rikastusyksikön eräs erityisen käytännöllinen ja tehokas sovellusmuoto on laitteisto, jossa läpivientirakenne on yhteistoiminnassa sellaisen 25 näyteastian kanssa, jossa on useita osastoja näytteille. Näytteet voidaan annostella osastoihin läpivientirakenteessa olevien aukkojen kautta. Samojen aukkojen kautta voidaan lisätä myös partikkelit, joiden avulla halutaan kerätä yksi tai useampi biologinen komponentti näytteestä. Läpivientirakenne sopivasti eristää erilliset näytteet toisistaan ja samalla toimii ristikontaminaatioiden estäjänä näytteiden välillä. Näytteitä voidaan huoletta 30 sekoittaa esimerkiksi laboratorioravistelijassa läpivientirakenteen ollessa näyteastian päällä ikään kuin tulppana. Läpivientirakenteen päälle voidaan laskea magneettityökalut ja partikkelien keräys näytteestä tapahtuu pitämällä magneettityökalun magneettia keräysasennossa. Koska magneettityökalut viedään näytteeseen läpivientirakenteen aukkojen kautta, voidaan magneettityökalut myös jättää läpivientirakenteen päälle 35 keräämään partikkeleita näytteestä. Läpivientikappaleet voidaan kehittää sellaisiksi, joissa magneettityökalut pysyvät tukevasti paikallaan vaikka näyteastiaa samanaikaisesti sekoitetaan ravistelijassa. Sekoitus tehostaa ja nopeuttaa partikkelien keräystä 14 magneettityökalussa olevan suojakalvon pinnalle. Kun magneettityökalulla on kerätty partikkelit näytteestä, voidaan partikkelit pestä, konsentroida ja/tai viedä sopivaan määritykseen.

5 Keksinnön kohteena on myös biologisten komponenttien rikastusmenetelmä partikkeleiden ja/tai muun kiintokantajan avulla tapahtuvaan biologisen komponentin eristykseen, puhdistukseen ja/tai määritykseen. Keksinnön tarkoituksena on myös aikaansaada rikastusmenetelmä, jolla ei ole edellä esitettyjä ongelmia.

10 Biologisten komponenttien rikastusmenetelmällä tarkoitetaan bakteerien, virusten, proteiinien ja nukleiinihappojen kasvatukseen, eristykseen, puhdistukseen, rikastukseen ja määritykseen soveltuvaa menetelmää.

KEKSINNÖN MUKAINEN MENETELMÄ 15

Kun käsiteltävä näytetilavuus kasvaa on suuri haaste pystyä käsittelemään näytemateriaalia helposti ja tehokkaasti. Haluttaessa kalastaa suuresta tilavuudesta pieni määrä biologisia komponentteja pitää pystyä tehokkaasti sitomaan halutut komponentit kiintokantajan kuten esimerkiksi partikkelien pinnalle, erottaa partikkelit muusta näytteestä 20 erilleen ja lopuksi pesujen kautta konsentroida partikkelit sekä eristetty komponentti haluttuun liuokseen. Biologiset komponentit voivat olla esimerkiksi bakteereja, hiivoja, homeita, viruksia, parasiittejä, soluja, soluorganellejä, proteiineja, peptidejä, toksiineja, nukleiinihappoja, hormoneja, polysakkarideja, allergeeneja tai erilaisia hapteeneita.

25 KEKSINNÖN MUKAISEN MENETELMÄN TUNNUSMERKIT

Keksinnön mukaisella biologisten komponenttien rikastusmenetelmällä voidaan eristää ja konsentroida suuresta näytetilavuudesta harvalukuisia biologisia komponentteja. Keksinnön mukaisella rikastusmenetelmällä voidaan myös kasvattaa soluja. Yhdessä 30 keksinnön mukaisen menetelmän sovelluksessa kasvatetaan bakteereja, eristetään bakteerit, pestään bakteerit, konsentroidaan bakteerit ja viedään bakteerit kasvatusmajalle ja/tai muuhun määritysmenetelmään kuten erilaisiin nukleiinihappojen monistusmenetelmiin (esimerkiksi NASBA, Real-Time PCR ja LCR). Olennaista keksinnön mukaiselle rikastusmenetelmälle on sen laaja sovelluskenttä.

Keksinnön mukaista rikastusmenetelmää käytettäessä esimerkiksi bakteerien tai solujen kasvatuksessa saadaan näyteastiaan järjestettyä liuoksen sekoitus tarvittaessa usealla eri 35 15 tavalla. Näyteastia ja läpivientirakenne voivat olla asetettuna erityisen laboratoriosekoittajan päälle. Jos näyteastia on periksi antavaa materiaalia, niin näyteastiaa sopivasti puristelemalla voidaan näyte saada tehokkaasti sekoitettua. Läpivientirakenteen kautta voidaan viedä erityinen sekoittaja näytteeseen tai 5 läpivientirakenteen kautta vietyä sauvaa/kiintokantajaa/magneettityökalua voidaan käyttää sekoituksessa. Erityisesti silloin, kun näyteastia on periksi antavaa materiaalia, kuten esimerkiksi homogenisointipussi, voidaan magneettityökalun tai muun sauvamaisen rakenteen avulla sekoittaa näytettä samalla kun magneettityökalu on kiinni pussissa.

10 Keksinnön mukaisessa rikastusmenetelmässä voidaan näyteastian lämmitys järjestää asettamalla näyteastia laboratorioissa yleisesti käytettäviin lämpökaappeihin tai vesihauteelle. Ilmastus voidaan järjestää esimerkiksi kompressorin avulla letkun kautta näytettä kuplittamalla.

15 Keksinnön mukaisen menetelmän avulla voidaan suuresta tilavuudesta kerätä haluttu biologinen komponentti merkittävästi pienempään ja tarvittaessa määrittää komponentin pitoisuus näytteessä.

Käyttämällä erilaisia kiintokantajia voidaan keksinnön mukaista menetelmää soveltaa 20 useilla eri alueilla. Kiintokantaja voi olla erikokoisia partikkeleita ja erikokoisia partikkeleita voi olla samassa näytteessä. Partikkeli voi olla pyöreä, tankomainen tai epämääräisen mallinen kappale. Partikkeli voi olla magneetti, magnetoitavaa ja/tai ei-magnetoitavaa materiaalia. Partikkelissa voi myös olla erityinen alue, jossa on ferromagneettista tai magneettista materiaalia. Edellä mainitun materiaalin funktio on saada muuten 25 magneettikentässä liikkumaton partikkeli magneeteilla käsiteltäväksi. Partikkelien halkaisija yleensä rajoittuu 50 nm - 5 cm välille. Osa näytteeseen laitettavista partikkeleista voi kerätä haluttua biologista komponenttia, kun taas toisten partikkelien tehtävänä voi olla kerätä muita partikkeleita ympärillensä tai muodostaa aggregaatteja muiden partikkelien kanssa. Spesifinen affiniteetti-ligandi, kuten esimerkiksi vasta-aine, voi olla leimattu 30 esimerkiksi biotiinilla. Tällainen leimattu tai leimaamaton vasta-aine voi olla vapaasti näytteessä ja sitoutua spesifisesti biologisen komponentin kanssa. Näytteessä oleva kiintokantaja voi olla pinnoitettu niin, että se sitoutuu joko suoraan biologiseen komponenttiin tai biologiseen komponenttiin sitoutuneeseen affiniteetti-ligandiin.

35 Erilaiset vaihtoehdot ovat edullisia tilanteissa, joissa halutaan esimerkiksi käyttää partikkeleita, jotka eivät sedimentoidu nopeasti eivätkä ole magnetoitavissa tai ovat erittäin heikosti magnetoitavissa. Haluttaessa käyttää magneettikenttää avuksi kiintokantajan 16 käsittelyssä voidaan mukaan lisätä suurempia tai enemmän magnetiittia sisältäviä partikkeleita. Näiden tehokkaammin magneettikentällä kontrolloitavien ja liikuteltavien partikkelien avustuksella voidaan saada edelliset ei-magnetoituvat partikkelit käsiteltyä magneettien avulla.

5

Keksinnön mukaisessa rikastusmenetelmässä käytettävissä partikkeleissa voi olla affiniteettiligandeja, entsyymejä, vasta-aineita, bakteereja, soluja tai soluorganelleja. Haluttujen komponenttien sitoutuminen voidaan myös saada aikaan valitsemalla käytettävien mikropartikkelien pinta-ominaisuudet ja puskurien kompositio sopivasti 10 edulliseksi sitomaan haluttuja komponentteja näytteistä. Esimerkkeinä ovat ioninvaihto-, hydrofobinen- ja käänteisfaasikromatografia. Näissä esimerkiksi proteiinien sitoutuminen ja vapauttaminen mikropartikkelien pinnalta suoritetaan sopivasti valittujen puskurien ja liuosten avulla. Erittäin tärkeitä tekijöitä ovat tällöin esimerkiksi suolapitoisuus ja pH.

15 Affiniteettiligandi voi olla esimerkiksi yksi- tai kaksisäikeinen nukleotidisekvenssi, kuten esimerkiksi DNA (Deoxyribonucleic Acid), RNA, mRNA tai cDNA (Complementary DNA), tai PNA (Peptide Nucleic Acid), proteiini, peptidi, polysakkaridi, oligosakkaridi, pienimolekyylinen yhdiste tai lektiini. Affiniteetiligandi voi olla myös jokin seuraavista: Ovomucoid, ProteinA, Aminophenyl boronic acid, Procion red, Phosphoryl ethanolamine,

20 Protein G, Phenyl alanine, Proteamine, Pepstatin, Dextran sulfate, EDTA

(Ethylenediaminetetraacetic Acid), PEG (Polyethylene Glycol), N-acetyl-glucosamine, Gelatin, Glutathione, Heparin, Iminodiacetic acid, NTA (Nitrilotriacetic Acid), Lentil lectin, Lysine, NAD (Nicotinamide Adenine Dinucleotide), Aminobenzamidine, Acriflavine, AMP, Aprotinin, Avidin, Streptavidin, Bovine serum albumin (BSA), Biotin, Concanavalin A 25 (ConA) ja Cibacron Blue.

Affiniteettiligandin immobilisointi partikkeleihin voi myös tarkoittaa sitä, että ligandi on kiinnitetty partikkeleiden pintaan tai että se on vangittu "häkkimäisen" partikkelin sisään, kuitenkin niin, että ympäröivä liuos pääsee kosketukseen sen kanssa. Affiniteettiligandin 30 kiinnittäminen partikkeleihin voidaan tehdä kovalenttisen sidoksen avulla, esimerkiksi kantajassa olevien amino- tai hydroksiryhmien avulla. Vaihtoehtoisesti sitominen voidaan aikaansaada bioaffiniteettiparin, esimerkiksi biotiini/streptavidiini -parin avulla. Erään tavan mukaan immobilisoitava entsyymi tuotetaan rekombinantti-DNA-teknologialla esimerkiksi Escherichia coli bakteerissa ja entsyymiin on tehty erityinen affiniteettihäntä. Tämä 35 affiniteettihäntä sitoutuu mikropartikkeleihin, joihin on sopivasti kiinnitetty kyseiseen affiniteettihäntään voimakkaasti sitoutuva komponentti. Affiniteettihäntä voi olla pienimolekyylinen yhdiste tai proteiini.

17

Erilaisia magneettityökaluja voidaan käyttää keksinnön mukaisessa rikastusmenetelmässä eristämään suuressa näytetilavuudessa olevat partikkelit pois näyteastiasta ja tehokkaasti konsentroida partikkelit pienempään liuostilavuuteen.

5

Erään keksinnön mukaisen rikastusmenetelmän mukaan partikkelit viedään suojakalvon pinnalla suoraan kasvatusmaljalle. Partikkelit voidaan jakaa yhdelle tai useammalle maljalle. Käytettäessä pitkää pituusakseliansa kohtisuoraan magnetoitua kestomagneettia voidaan partikkelit jakaa kätevästi kahdelle eri kasvatusmaljalle. Kasvatusmaljalla 10 partikkelit voidaan levittää koko kasvatusmaljan pinnalle käyttämällä samaa suojakalvoa partikkelien levittimenä. Tällä säästytään steriilien levityssauvojen käyttämisestä partikkelien levitykseen.

Elastomeerisen suojakalvon käyttäminen on erityisen hellävarainen ja luotettava tapa 15 levittää partikkeleita kasvatusmaljan pinnalla rikkomatta agarin pintaa. Elastomeerinen silikonikumi on myös erityisen hyvä materiaali mikrobiologiseen työskentelyyn, koska silikonikumi kestää korkeita lämpötiloja kuten esimerkiksi autoklavoinnin (+120 °C).

Immunomääritykset voidaan suorittaa myös partikkelien pinnalle kerätystä biologisesta 20 komponentista suoraan, jolloin partikkeli toimii samalla immunomäärityksen kiintokantajana. Tällöin partikkeliin sidotut komponentit inkuboidaan anti-komponentti vasta-aineen kanssa, joka voi olla leimattu sopivasti. Muodostunut anti-komponentti vasta-aine ja partikkeli-komponentti -kompleksi pestään puhtaaksi sitoutumattomasta anti-komponentti vasta-aineesta. Lisäämällä sopivasti leimattua anti-anti-komponentti vasta-25 ainetta tai anti-leima vasta-ainetta voidaan määritystä jatkaa erilaisiin kromogeenisiin, fluoresenssi- tai luminesenssimäärityksiin. Toisaalta biologinen komponentti voidaan irrottaa/uuttaa pois partikkelin pinnasta ja jatkaa määritystä esimerkiksi käyttämällä mikrotiitterilevyn kuoppaan sidottuja vasta-aineita immunomäärityksen kiintokantajana.

30 Myös nefelometriset määritysmenetelmät soveltuvat käytettäväksi keksinnön mukaisessa menetelmässä. Jos partikkelien avulla eristetty, pesty ja konsentroitu biologinen komponentti sisältää nukleiinihappoa (DNA, RNA, mRNA, plasmidi DNA) voidaan partikkelit viedä joko suoraan amplifikaatioreaktioon tai nukleiinihappo voidaan eristää ja puhdistaa ennen amplifikaatioreaktioon vientiä. Esimerkiksi patogeenisten virusten, 35 bakteerien tai parasiittien kerääminen näytteestä vasta-aineen avulla partikkelien pinnalle ja partikkelien vieminen suoraan määritykseen on tärkeä keksinnössä kuvatun menetelmän tärkeä sovellus. Partikkelit voidaan valita niin, etteivät ne inhiboi 18 nukleiinihappojen monistusreaktioissa (esimerkiksi PCR, RT-PCR, Real-time PCR, Strand displacement amplification, LCR ja Multiplex PCR) käytettäviä entsyymejä. Myös DNA-DNA hybrisisaatiota, Rolling circle amplification, Q-beta replicase, DNA fingerprint, Restriction fragment-basede genotyping ja AFLP menetelmiä voidaan käyttää keksinnössä 5 kuvatun menetelmän detektiossa.

Keksinnön mukainen rikastusmenetelmä on erityisen käyttökelpoinen yhdistettynä sellaisiin määritysmenetelmiin, jotka ovat erittäin herkkiä kuten esimerkiksi nukleiinihappojen amplifikaatiomenetelmät. Keksinnön mukaisella rikastusmenetelmällä 10 voidaan rikastaa suuresta näytetilavuudesta harvalukuisia biologisia komponentteja ja konsentroida komponentit pieneen tilavuuteen erittäin puhtaana. Näytteestä tulevat epäpuhtaudet ja inhibiittorit estävät tai heikentävät esimerkiksi PCR-reaktioita. PCR-menetelmä on erittäin herkkä, mutta ainoastaan silloin menetelmän herkkyyttä voidaan hyödyntää kun näytteen laatu on hyvä. Näytteen laadulla tarkoitetaan ampiifioitavan 15 näytteen/komponentin läsnäoloa ja puhtautta. Kaupallisia PCR-menetelmiä on paljon, mutta näytteen esikäsittelyyn ja konsentrointiin soveltuvia menetelmiä ei ole kehitetty suhteeessa yhtä tehokkaiksi. Keksinnön mukaisella rikastusmenetelmällä voidaan olemassa olevia nukleiinihappojen amplifikaatiomenetelmiä hyödyntää nykyistä huomattavasti tehokkaammin ja luotettavammin.

20

Yleisesti partikkeleita käytetään kiintokantajina biologisissa puhdistusprosesseissa sitomaan erilaisia biomolekyylejä, soluorganelleja, bakteereja tai soluja. Partikkeleilla ja erityisesti magneettipartikkelien käyttöön perustuvilla puhdistusmenetelmillä voidaan prosessoida monissa tapauksissa kompleksisia biologisia näytteitä ilman näytteiden 25 sentrifugointitarvetta. Magnetismi ei ole biologisen materiaalin yleinen ominaisuus, jolloin magneettipartikkelien käyttö on erinomainen puhdistusteknologia kyseisten materiaalien kanssa.

Puhdistusprosessien kirjo on valtava koska partikkelit voidaan pinnoittaa mitä erilaisimpia 30 sitomisominaisuuksia sisältävillä molekyyleillä tai yhdisteillä. Magneettipartikkeleiden käyttö biologisissa prosesseissa on jatkuvasti lisääntymässä, johtuen eristyksien helppoudesta ja nopeudesta.

35 Keksinnön mukaiset partikkelit voivat olla magnetoitavia partikkeleita, magneettipartikkeleita tai ei-magnetisoituvia partikkeleita. Keksinnön mukaiset partikkelit voivat olla muutamista nanometereistä useisiin senttimetreihin halkaisijaltaan olevia 19 kappaleita. Magneettipartikkeli viittaa yleensä materiaaliin, joka sisältää ytimen, joka koostuu paramagneettisesta tai superparamagneettisesta materiaalista ja ydintä ympäröivästä polymeeristä. Polymeerin ulkopinnalle voidaan valmistaa pinnoite, joka kykenee muodostamaan kompleksin kiinnostuksen kohteena (puhdistettavan tai 5 eristettävän) olevan materiaalin kanssa. Polymeeri voi olla esimerkiksi polystyreeniä, selluloosaa, agaroosia tai silikaa. Para- tai superparamagneettisilla partikkeleilla ei ole magneettista kenttää vaan ne muodostavat magneettisen dipolin ulkopuolisen magneettikentän läsnäollessa.

10 Magneettipartikkelilla tässä yhteydessä tarkoitetaan myös ferromagneettista materiaalia sisältäviä partikkeleita. Magneettipartikkelit voivat olla erikokoisia ja edullisesti ne ovat 0,5 - 100 pm halkaisijaltaan. Magneettipartikkelit voivat olla myös yhdistelmä ei-magneettisia partikkeleita ja magneettipartikkeleita. Magneettipartikkeleita voidaan liikuttaa magnetismin avulla. Biologisissa prosesseissa käytettävät mikropartikkelit ovat kooltaan yleensä 0,01 -15 100 pm, tavallisimmin 0,05 - 50 pm. Tunnettuja ei-magnetisoituvia mikropartikkeleita ovat esimerkiksi kromatografisissa puhdistuksissa käytetyt kiintokantajat, kuten esimerkiksi agaroosista valmistetut partikkelit ja agglutinaatioon perustuvissa pikatesteissä käytettävät lateksipartikkelit.

20 Esimerkiksi vasta-aineilla pinnoitettujen partikkelien pinnalle sitoutuneet mikrobit tai solut voidaan siirtää suoraan suojakalvon/pinnoitteen päällä kasvualustalle ja siellä tapahtuva levitys tapahtuu edullisesti keksinnön mukaisella menetelmällä liikuttelemalla suojakalvoa pitkin kasvualustan agar-pintaa. Partikkelit ja niihin sitoutuneet mikrobit tai solut irrotetaan suojakalvon päältä mekaanisesti hieromalla ja sivelemällä suojakalvoa pitkin kasvualustan 25 agar-pintaa. Mekaaninen hieronta on tehokas ja luotettava tapa saada siirretyksi kaikki suojakalvon pinnalle kerätyt partikkelit kasvatusmaljalle.

Keksinnön mukaisella rikastusmenetelmällä ja keksinnön mukaiseen rikastusyksikköön kuuluvilla laitteilla, kuten magneettityökaluila, suojakalvolla, läpivientirakenteella ja 30 käytettävillä astioilla voidaan konsentroida erittäin tehokkaasti biologista komponenttia sisältävä, tilavuudeltaan suuri näyte. Keksinnön mukaisen rikastusmenetelmän ja rikastusyksikön avulla saavutetaan ratkaisu, joka on optimaalinen käytettäväksi laajasti biologisen komponentin keräämiseksi partikkelien avulla suuresta näytetilavuudesta, epäpuhtauksien pesemiseen pois partikkelipelletistä ja biologisen komponentin 35 konsentroimiseen pieneen tilavuuteen/pinnalle esimerkiksi määritystä varten. Erityisesti keksinnön mukainen rikastusmenetelmä ja rikastusyksikkö auttavat harvalukuisten biologisten komponenttien rikastamiseen isosta tilavuudesta pieneen.

20

Keksinnön mukaista rikastusyksikköa ja rikastusmenetelmää on mahdollista käyttää suurten näytetilavuuksien käsittelyssä ja haluttaessa konsentroida biologinen komponentti pieneen tilavuuteen tai esimerkiksi kasvatusmaljan agar-pinnalle.

5

Keksinnön mukainen rikastusmenetelmä ja rikastusyksikkö mahdollistavat seuraavat ratkaisut ja ominaisuudet: 1, Solujen ja bakteerien kasvatuksen.

2. Biologisen komponentin rikastamisen suuresta nestemäärästä.

10 3. Suuren määrän biologista komponenttia käsittelyyn.

4. Läpivientirakenteen soveltuvuus erilaisten näyteastioiden kanssa.

5. Läpivientirakenteen toimiminen näyteastian kanssa bakteerien /solujen kasvatuksessa, näytteiden ristikontaminaatioiden estämisessä, näytteen haihtumisen vähentämisessä, liuosten/partikkelien annosteluväylänä, 15 toimimisessa partikkelien inkubointipaikkana sekä magnettityökalun seisotuspaikkana partikkelien keräyksessä.

6. Pussien ja astioiden, jotka eivät itse pysy muodossaan, tukeminen ja käyttö läpivientirakenteen avulla 7. Läpivientirakenteen käyttö magneettityökalun kanssa.

20 8. Läpivientirakenteen käyttö ilmastuksen ja sekoituksen järjestelemisessä näytteeseen.

9. Partikkelien ja magneettien käyttö biologisten komponenttien keräämisessä.

10. Yhden tai useamman biologisen komponentin samanikäinen kerääminen näytteestä.

25 11. Partikkelien konsentroiminen pieneen tilavuuteen.

12. Partikkelien siirtäminen suojakalvoa hyväksikäyttämällä pinnoille kuten esimerkiksi kasvatusmaljan agar-pinnalle.

13. Partikkelien käsittelyn jäykkää suojakalvoa käytettäessä.

14. Partikkelien käsittelyn venyvää, elastomeerista suojakalvoa käytettäessä.

30 15. Partikkelien käsittelyn pinnoitettua magneettia käytettäessä.

16. Partikkelien pesu-ja konsentrointiyksikkö.

17. Suojakalvon kärkimuotoilu siirrettäessä partikkeleita erittäin pieniin astioihin.

18. Biologisen komponentin vieminen määritykseen partikkelin kanssa.

19. Biologisen komponentin esikäsittely kuten esimerkiksi nukleiinihapon 35 puhdistaminen ennen määritystä.

21 20. Partikkeleihin sidotun biologisen komponentin määrittäminen majauksella, immunomäärityksellä, PCR, Real-time PCR, NASBA, LCR tai muilla määritysmenetelmillä 21. Partikkelien vapauttaminen pieneen nestemäärään.

5 22. Tehokas sekoittaminen.

KEKSINNÖN KÄYTTÖSOVELLUKSET

Keksinnön mukainen rikastusmenetelmä soveltuu käytettäväksi hyvin erilaisissa 10 sovelluksissa kuten esimerkiksi proteiinien puhdistuksessa ja fraktioinnissa, plasmidi DNA:n puhdistuksessa, GMO näytteiden tutkimuksessa, genomisen DNA.n puhdistuksessa, patogeenisten bakteerien rikastuksessa ja määrityksessä, bakteerien, hiivojen ja solujen kasvatuksessa, solujen eristyksessä ja fraktioinnissa, virusten/faagien rikastuksessa, loisten ja parasiittien rikastuksessa, soluorganellien eristyksessä ja 15 puhdistuksessa, toksiinien ja myrkkyjen rikastuksessa ja määrityksessä, allergeenien ja hormonien eristyksessä ja määrityksessä.

Solujen kasvattamisessa ja eristämisessä kuvattua menetelmää voidaan käyttää myös laajasti hyväksi. Kiinnostavia soluja ovat muiden muassa kantasolut, B-lymfosyytit, T-20 lymfosyytit, endoteeliset solut, granylosyytit, Langerhansinsolut, leukosyytit, monosyytit, makrofagit, myeloid cells, NK solut (engl. Natural Killer Cells), retikulosyytit, trophoblasts, syöpäsolut, transfektoidut solut ja hybridoomasolut. Solujen eristämisessä voidaan käyttää yleisesti tunnettuja menetelmiä kuten esimerkiksi suoraa tai käänteistä solujen eristämistapaa. Ensin mainitussa, suorassa eristämistavassa, halutut solut kerätään 25 erilleen näytteestä sitomalla ne partikkelien pintaan esimerkiksi spesifisiä vasta-aineita hyväksikäyttämällä. Epäsuorassa menetelmässä haluttuja soluja ei sidota partikkeleihin kiinni vaan kaikki muut näytteessä olevat solut. Halutut solut jäävät tässä tapauksessa liuokseen.

30 Bakteerien, virusten, parasiittien, hiivojen ja monien muiden yksi tai monisoluisten eliöiden kasvattamiseen, eristämiseen, puhdistamiseen ja/tai rikastamiseen keksinnön mukainen menetelmä soveltuu hyvin. Erityisen tärkeä sovellusalue on patogeenisten bakteerien, kuten esim. Salmonella, Listeria, Campylobacter, E. coli 0157 ja Clostridium, virusten, parasiittien, alkueläinten tai muiden pieneliöiden rikastaminen isosta näytetilavuudesta.

35 Keksinnön mukaista laitetta ja menetelmää voidaan hyödyntää myös näillä sovellusalueilla.

22

Nukleiinihappojen puhdistuksessa on hyvin erilaisia tarpeita genomisen DNA:n, plasmidi DNA:n, totaali RNA:n ja mRNA:n puhdistukseen. Tämän keksinnön mukaisella rikastusmenetelmällä voidaan suurista näytemääristä eristää nukleiinihappoja tehokkaasti hyödyntämällä näyteastian läpivientirakenteita, sekoituksia ja mekaanista partikkelipelletin 5 hierontaa puhdistuksissa.

Keksinnön mukaisen rikastusmenetelmän avulla voidaan ketjuttaa viljely/kasvatus, eristys-ja puhdistustapahtumia erilaisten tarpeiden mukaan. Voidaan esimerkiksi ensin kasvattaa sopivissa olosuhteissa halutut solut ja rikastaa solut kasvatuksen jälkeen. Tämän jälkeen 10 soluista voidaan eristää esimerkiksi soluorganellit erilleen. Soluorganellit voidaan puhdistaa ja prosesssi voi jatkua esimerkiksi DNA:n tai proteiinin puhdistamiseen. Prosessin aikana voidaan vaihdella erilaisilla päällystyksillä ja ominaisuuksilla varustettuja mikropartikkeleita tarpeiden mukaan. Viimeinen vaihe voi esimerkiksi olla puhdistetun tuotteen konsentroiminen haluttuun tilavuuteen, tuotteen amplifikaatio ja detektio.

15

SOVELLUTUSESIMERKIT

Keksintöä selostetaan seuraavassa esimerkkien avulla viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa 20

KUVIOLUETTELO

Kuvio 1 esittää kaavallisesti sivulta päin nähtynä erästä keksinnön mukaista rikastusyksikköä.

25 Kuviot 2a-2j esittävät kaaviollisesti sivulta päin nähtynä kuvion 1 rikastusyksikön toimintavaiheita.

Kuviot 3a-3b esittävät kaaviollisesti rikastusyksikön sekoitusvaiheita.

Kuvio 4 esittää sivulta päin nähtynä useasta keräysyksiköstä muodostettua kokonaisuutta.

30 Kuviot 5a-5f esittävät kaaviollisesti sivulta päin nähtynä automaattisen rikastusyksikön toimintaa.

Kuviot 6a-6b esittävät kaaviollisesti sivulta päin nähtynä näytteen sekoittamista pussissa magneettityökalun avulla.

Kuvio 7 esittää perspektiivikuvana erästä keksinnön mukaista automaattista 35 rikastuslaitetta.

Kuviot 8a-8j esittävät kaaviollisesti sivulta päin nähtynä partikkelien pesu- ja konsentrointiyksikön toimintavaiheita.

23

Kuviot 9a-9e esittävät kaaviollisesti sivulta päin nähtynä elastomeerisen suojakalvon ja ferromagneettisen hoikin käyttövaiheita magneettityökalussa.

Kuviot 10a-10f esittävät kaaviollisesti sivulta päin nähtynä ei-elastomeerisen suojakalvon ja ferromagneettisen hoikin käyttövaiheita magneettityökalussa.

5 Kuviot 11-14 esittävät kaaviollisesti keksinnön mukaisen rikastusmenetelmän erilaisia partikkelivaihtoehtoja.

Kuviot 15a-15c esittävät kaaviollisesti magneettikappaleen erästä käyttötapaa keksinnön mukaisessa rikastusmenetelmässä.

Kuviot 16a-16c esittävät kaaviollisesti magneettikappaleen erästä toista käyttötapaa 10 keksinnön mukaisessa rikastusmenetelmässä.

Kuviot 17-19 esittävät kaaviollisesti rikastusyksikön läpivientirakennetta eri suunnista nähtynä.

Kuvio 20 esittää kuviosta 19 pitkin viivaa A-A otettua leikkausta.

Kuvio 21 esittää näyteastiaa päältä päin nähtynä.

15 Kuvio 22 esittää kaaviollisesti sivulta päin nähtynä näyteastiaa ja kantta.

Kuvio 23 esittää kuvion 22 näyteastiaa ja kantta, johon on asetettu magneettityökaluja.

Kuvio 24 esittää kaaviollisesti toiselta sivulta päin nähtynä näyteastiaa osittain leikattuna ja kantta, johon on asetettu magneettityökaluja.

20 Kuvio 25 esittää elastomeerisen suojakalvon käyttöä partikkelien levitykseen kasvatusmaljalle.

Kuvio 26 esittää ei-elastomeerisen suojakalvon käyttöä partikkelien levitykseen kasvatusmaljalle

Kuviot 27-29 esittävät kaaviollisesti sivulta päin nähtynä suojakalvon erilaisia 25 kärkirakenteita.

Kuviot 30a-30c esittävät kaaviollisesti sivulta päin nähtynä magneettityökalun elastomeerisen suojakalvon kärkirakenteen toimintaa.

PIIRUSTUSTEN KUVIOIDEN YKSITYISKOHTAINEN SELOSTUS

30 1 Pussi, kansi, teline, magneettityökalu ja holkkiratkaisu

Kuviossa 1 on esitetty eräs keksinnön mukainen rikastusyksikkö 50, johon kuuluu pussi 1, teline 4, magneettityökalu 7 ja läpivientirakenne 5. Pussi 1, jossa on näyte 2 ja partikkeleita 35 3 on asetettu telineeseen 4 erityisen läpivientirakenteen 5 avulla. Läpivientirakenne 5 on kiinnitetty telineeseen 4 erityisen lukitussysteemin 6 avulla. Läpivientirakenteen 5 ja telineen 4 muodostama rakenne toimii magneettityökalun 7 kannattimena, kun 24 magneettityökalua 7 käytetään keräämään partikkeleita 3 pussissa 1 olevasta näytteestä 2. Läpivientirakenne 5 voi muodostua useasta erillisestä holkkimaisesta tai putkimaisesta rakenteesta ja läpivientirakenteessa 5 voi olla useita erillisiä aukkoja pussiin. Läpivientirakenteen 5 kautta voidaan erikseen tai samanaikaisesti magneettityökalun 7 5 kanssa viedä pussissa 1 olevaan näytteeseen 2 esimerkiksi ilmastukseen liittyvä letku tai muu rakennelma. Läpivientirakenteen 5 kautta voidaan myös lisätä erilaisia liuoksia tai partikkeleita näytteeseen 2. Myös näytteen 2 sekoitus voidaan järjestää viemällä läpivientirakenteen 5 kautta erityinen sekoittaja näytteeseen 2.

io Pussi 1 on kiinnitetty yläosastaan läpivientirakenteen 5 ympärille sulkijalla 8, jonka avulla pussin 1 suuaukko saadaan tiiviisti suljettua ja kiristettyä läpivientirakenteen 5 ympärille. Pussin 1 ympärillä voi tarpeen mukaan olla erityisiä rakenteita 9, joiden tarkoituksena on antaa pussille 1 lisätukea, pitää pussia 1 sopivassa muodossa, toimia pussissa 1 olevan näytteen 2 sekoittamisessa ja/tai helpottaa pussin 1 käsittelyä. Yhden sovellustavan 15 mukaan rakenteessa 9 on erityinen tarra, jolla rakenne voi kiinnittyä pussin ulkosivulle. Kiinnittymällä pussiin ulkoapäin voidaan pussin suuaukko sulkea ja avata yksinkertaisesti liikuttamalla rakenteita 9. Rakenteet 9 voivat olla kiinteä osa telinettä 4 tai rakenteet voivat olla irrallisia tai osa muuta laitteistoa kuten esimerkiksi pussin 1 sekoitusmekanismia. Rakenteet 9 voivat muodostaa myös erityisen kaukalorakenteen, johon pussi 1 voidaan 20 asettaa. Kaukalorakenteessa voi olla esimerkiksi vettä tai kaukalorakenne voi olla osa vesihaudetta, jolla pussia 1 voidaan lämmittää/jäähdyttää.

Magneettityökalussa 7 voi olla eri tavoin magnetoitu kestomagneetti 10 kiinnitettynä tankoon 11. Kestomagneetteja 10 voi olla useita ja ne voivat olla kiinnitettynä toisiinsa 25 magneettivoimalla tai magneettien välissä voi olla ferromagneettista materiaalia tai ei-ferromagneettista materiaalia. Magneetti 10 voi olla myös sähkömagneetti. Magneettia 10 ympäröi suojakalvo 12, joka voi olla valmistettu elastomeerisestä materiaalista tai ei-elastomeerisestä materiaalista. Magneettityökalussa 7 voi olla mekanismeja 13, joilla liikutetaan esimerkiksi kestomagneettia 10, muita rakenteita kuten esimerkiksi 30 ferromagneettisia holkkeja, kytketään sähkömagneetti 10 päälle/pois tai irrotetaan suojakalvo 12 magneetin 10 ympäriltä. Magneettityökalussa 7 voi myös olla erityisiä muotoiluja, joilla helpotetaan magneettityökalun 7 käyttöä kuten esimerkiksi ergonominen kahvarakenne kädelle. Teline 4 voi olla sijoitettu lämpökaappiin ja/tai teline 7 voi olla sekoittajassa, jolloin pussissa 1 olevaa näytettä 2 voidaan tarpeen mukaan sopivasti 35 lämmittää ja sekoittaa. Kuviossa 1 esitetty pussi 1 voi olla esimerkiksi elintarvikenäytteiden homogenisointiin tarkoitettu homogenisointipussi. Pussi 1 voi olla eri mallinen ja se voi olla valmistettu esimerkiksi erilaisista muovimateriaaleista.

25 2 Magneettipartikkelien keräys ja siirto pussista

Kuvioiden 2a-2j esittämässä kuvasarjassa on esitetty magneettipartikkelien 3 keräys ja 5 siirto pussista 1. Kuvasarjassa 2a-2j partikkelien 3 eristys ja rikastus tehdään magneettityökalulla 7 pussissa 1 olevasta näytteestä 2 keksinnön mukaisella välineistöllä. Kuviossa 2a pussi 1 asetetaan telineelle 4. Pussissa 1 on näyte 2 ja partikkelit 3. Kuviossa 2b telineeseen 4 tuodaan ja lukitaan holkki 5 telineessä olevaan lukitussysteemiin 6. Kuviossa 2c pussin 1 suuaukko 14 painetaan hoikin 5 ympärille. Kuviossa 2d pussin 1 10 suuaukko 14 suljetaan hoikin 5 ympärille tiiviisti sulkijan 8 avulla. Kuviossa 2e magneettityökalu 7 viedään hoikin 5 läpi pussissa 1 olevaan näytteeseen 2. Magneettityökalussa 7 oleva magneetti 10 on ala-asennossa ja magneettikenttä kohdistuu magneetin 10 suojakalvon 12 ympärillä oleviin partikkeleihin 3. Magneettityökalu 7 voidaan jättää lepäämään paikallensa telineeseen 4 kiinnitettyyn hoikkiin 5 halutun pituiseksi ajaksi. 15 Kuviossa 2f magneettityökalu 7 kerää magneetin 10 magneettivoimalla partikkeleita 3 näytteestä 2 magneetin 10 suojakalvon 12 ympärille.

Kuviossa 2g magneettityökalu 7 nostetaan ylös telineessä 4 olevan hoikin 5 läpi. Pussissa 1 olevassa näytteessä 2 olleet partikkelit 3 ovat kerätty magneetin 10 suojakalvon 12 20 ympärille pelletiksi ja näytteeseen 2 ei ole jäänyt. Kuviossa 2h magneettityökalulla 7 kerätyt partikkelit 3 on viety putkeen 15 olevaan liuokseen 16. Putkessa 15 olevan nesteen 17 pinta on noussut magneettityökalun 7 kärjen tuonnin ansiosta tasolle 16 ja magneetti 10 on nestepinnan tason 16 alapuolella. Kuviossa 2i magneettityökalussa 7 oleva magneetti 10 on liikutettu ylä-asentoonsa ja magneettivoima poistettu suojakalvon 12 ympärillä 25 olevien partikkelien 3 kohdalta. Yhden suoritustavan mukaan magneettityökalussa oleva tanko 11 voi olla liikkunut magneetin 10 kanssa samansuuntaisesti ylä-asentoonsa. Putkessa 15 olevan liuoksen 17 pinta 16 on sopivasti järjestetty jäävän magneetin 10 alapuolelle. Magneettityökalun 7 liikuttamisella liuoksessa 15 partikkelit 3 homogenisoidaan pois suojakalvon 12 pinnalta liuokseen 17. Kuviossa 2j esitetään tilanne 30 kun magneettityökalu 7 on viety pois putkesta 15 ja liuoksen 17 pinta on laskenut normaaliin tasoonsa. Partikkelit 3 on siirretty pois pussista 1 ja konsentroitu putkessa 15 olevaan pieneen liuostilavuuteen 17.

3 Näytteen sekoitus pussissa 35

Kuvioissa 3a ja 3b on esitetty näytteen 2 sekoitus pussissa 1. Kuviossa 3a teline 4 on edestä katsottuna ja pussi 1 on telineessä 4 läpivientirakenteen 5 ympärille kiristettynä 26 sulkijan 8 avulla. Magneettityökalu 7 on asetettu paikallensa hoikkiin 5 ja magneettityökalun 7 magneetti 10 on näytteessä 2. Pussin 1 ympärillä ovat rakenteet 9a ja 9b, jotka liikkuvat vasemmalle telineen 4 pysyessä paikallansa. Rakenne 9a painaa pussin vasenta sivua sisäänpäin ja rakenne 9b antaa periksi eli liikkuu oikealle. Kuviossa 3b 5 rakenteiden 9a ja 9b liikesuunnat vaihtuvat päinvastaisiksi kuin kuviossa 3a on esitetty. Toistamalla kuvioissa 3a ja 3b esitettyjen rakenteiden 9a sekä 9b liikkeitä saadaan pussissa 1 oleva näyte 2 ja partikkelit 3 sekoitettua tehokkaasti. Rakenteiden 9a ja 9b liikkeet voivat olla myös vastakkaiset eli rakenteet 9 ikään kuin pumppaavat pussin seinämiä kummaltakin puolelta sisään-ja ulospäin samanaikaisesti. Tässä tapauksessa 10 pussissa 1 olevan nesteen 2 nestepinnan korkeutta voidaan muutella huomattavan paljon. Vaihtelemalla erilaisia sekoitustapoja ja sekoitusnopeuksia voidaan löytää erilaisille näytteille optimaaliset sekoitustavat. Tässä kuvattua sekoitusta voidaan käyttää myös silloin kun magneettityökalu 7 ei ole mukana systeemissä eli esimerkiksi bakteerien kasvatuksessa sekä partikkelien ja näytteen inkuboinnissa. Magneettityökalun 7 ollessa 15 mukana kuvattu sekoitustapa nopeuttaa ja tehostaa partikkelien keräystä näytteestä magneetin 10 ympärille.

4 Useasta keräysyksiköstä muodostuva kokonaisuus 20 Kuviossa 4 on esitetty useasta keräysyksiköstä muodostuva kokonaisuus, jossa on useista pusseista 1 ja magneettityökaluista 7 muodostettu yksikkö. Pussit 1 on kiinnitetty kaikille pusseille 1 yhteiseen telineeseen 4. Rakenteet 9 voivat olla tukemassa pusseja 1 ja/tai ne voivat sekoittaa pusseja 1. Rakenteiden 9 hoitaessa pussien 1 sekoitusta voi kaikilla rakenteilla 9 on yhteinen moottori. Kuviossa 4 esitetty yksikkö voi olla sijoitettuna 25 lämpökaappiin ja/tai ravistelijan päälle. Kuviossa 4 esitetty yksikkö voi olla osa kokonaisuutta, jossa on lämmityselementtejä, sekoitusjärjestely ja kokonaisuus voi muodostaa itsenäisen laitteiston.

5 Esimerkki automaattisesta laitteesta 30

Kuvioiden 5a-5f esittämässä kuvasarjassa on esitetty kaaviollisesti automaattisen laitteen 18 toiminta. Kuviossa 5a on automaattinen laite 18, jossa on liitin 19 ja työtaso 20, ja joka on tarkoitettu bakteerien, hiivojen tai solujen kasvatukseen. Laitteella 18 voidaan puhdistaa myös erilaisia biologisia komponentteja (esimerkiksi viruksia, bakteereja, soluja, 35 nukleiinihappoja ja proteiineja) erilaisista näytteistä. Samalla laitteella voidaan käsitellä myös partikkeleita, jotka ovat magneettisia tai ovat magnetoitavissa eri tavoin. Partikkelien tarkoituksena on kerätä suuresta tilavuudesta pussista 1 olevasta näytteestä 2 biologisia 27 komponentteja kuten esimerkiksi bakteereita pinnalleen ja siirtää bakteerit partikkeleihin sitoutuneena pois pussista 1. Avonainen pussi 1, jossa näyte 2 on asetettu telineeseen 4 ja rakenne 9 on tukemassa sekä pitämässä pussia 1 pystyssä. Teline 4 ja rakenne 9 on laitteen työtasolla 20. Teline 4 voi olla irrotettava tai kiinteä osa laitetta 18.

5

Kuviossa 5b pussiin 1 on laitettu holkki-ilmastusyksikkö 21, joka on kiinnitetty telineeseen 4. Holkki-ilmastusyksikkö 21 voi olla yhtenäinen kappale tai se voi rakentua useasta eri kappaleesta. Holkki-ilmastusyksikkö 21 sisältää erityisen läpivientirakenteen 5 ja ilmastusyksikön, jossa on vastaliitin 23 ja kuplitusreiät 22 alaosassaan. Jos ilmastusta ei io tarvita voidaan holkki-ilmastusyksikkö 21 korvata läpivientirakenteella, jonka tarkoituksena on toimia magneettityökalun läpivientinä pussiin 1 sekä pussin 1 kiinnitykseen. Kuviossa 5c on pussin 1 suuaukko suljettu holkki-ilmastusyksikön 21 ympärille sulkijan 8 avulla. Sulkija 8 on kiinnitetty telineeseen 4 ja näin pussi 1 on myös kannateltu tukevasti.

Kuviossa 5d pussi 1 ja holkki-ilmastusyksikkö 21 on siirretty telineessä 4 työtasolla 20 15 laitteen 18 takareunaa kohti. Holkki-ilmastusyksikön 21 vastaliitin 23 on kytketty laitteessa 18 olevaan liittimeen 19. Liittimen 19 tarkoituksena on johtaa esimerkiksi ilmaa tai muuta kaasua holkki-ilmastusyksikön 21 kautta pussissa 1 olevaan näytteeseen 2.

Kuviossa 5e laitteen 18 työtasolle 20 on tuotu partikkelien pesu-ja konsentrointiyksikkö 24. 20 Partikkelien pesu- ja konsentrointiyksikön 24 avulla partikkeleita voidaan pestä ja konsentroida magneettityökalun 7 avulla. Partikkelien pesu-ja konsentrointiyksikössä voi olla eri määrä erilaisia ja erikokoisia aukkoja 25, joissa on sopivia nesteitä kuten esimerkiksi pesupuskureita. Partikkelit voidaan sopivan määrän pesuja ja konsentrointivaiheita lopuksi siirtää astiaan 26, joka on pesu- ja konsentrointiyksikön 25 reunimmaisin astia laitteen 18 etureunalla. Astiasta 26 voidaan partikkelit viedä seuraaviin sovelluksiin ja/tai määritykseen kuten esimerkiksi immunomääritykseen, nukleiinihappojen monistukseen (esimerkiksi PCR, RT-PCR, LCR ja NASBA). Partikkelien pesu-ja konsentrointiyksikkö 24 voi olla yhtä kappaletta tai muodostua useista erillisistä kappaleista kuten esimerkiksi putkista. Erään edullisen sovellutusmuodon mukaan 30 mukaisesti partikkelien pesu-ja konsentrointiyksikkö 24 on yhtenäinen kappale, jossa on valmiiksi annostellut nesteet ja partikkelit sekä astioiden suuaukot ovat suljettu säilytyksen ajaksi.

Kuviossa 5f laitteessa 18 käsivarrella 29 kiinni oleva magneettityökalu 7 on viety pussin 1 35 sisälle niin, että suojakalvolla 12 suojatut magneetit 10 on näytteessä 2.

Magneettityökalussa 7 magneettiratkaisussa voi olla erilaisia tankoja 28 ja holkkeja 27. Kuviossa 5f esitetyt nuolet osoittavat niitä liikeratoja, joita laitteella voidaan tehdä 28 magneettityökalun 7 liikuttelemiseksi pussin 1 ja partikkelien pesu- ja konsentrointiyksikön 24 välillä. Käsivarressa 29 on kisko 30, jota pitkin magneettityökalu 7 voi liikkua vasemmalle ja oikealle.

5 6 Pussin sekoittaminen

Kuvioissa 6a ja 6b on esitetty esimerkki pussin 1 sekoittamisesta keksinnön mukaisessa rikastusmenetelmässä. Kuviossa 6a nähdään näytteen 2 sekoitustapa silloin kun pussi 1 on periksi antavasta materiaalista valmistettu kuten esimerkiksi ohuesta muovista oleva 10 elintarvikenäytteiden homogenisointipussi. Kuviossa 6a pussi 1 on tuettu rakenteilla 9 laitteen 18 työtasolle 20 ja pussi 1 on kiinnitetty läpivientirakenteen 5 ympärille sulkijalla 8. Magneettityökalua 7 kannattelee laitteessa 18 oleva käsivarsi 29. Käsivarressa 29 on kisko 30, jota pitkin magneettityökalu 7 voi liikkua vasemmalle ja oikealle. Kuviossa 6a on esitetty tapaus, jossa magneettityökalua 7 on liikutettu vasemmalle pussissa 1 ja pussin 15 materiaali joustaa sopivasti. Kuviossa 6b esitetään tapaus, jossa magneettityökalu 7 on liikutettu pussissa 1 oikealle. Toistamalla kuvioissa 6a ja 6b esitettyjä liikkeitä voidaan magneettityökalun 7 avulla sekoittaa pussissa olevaa näytettä 2 tehokkaasti.

Sekoituksessa ei tarvitse käyttää magneettityökalua 7 vaan se voidaan korvata sopivasti erilaisilla tankorakennelmilla. Magneettityökalua voidaan käyttää silloin kun halutaan 20 kerätä partikkeleita näytteestä 2 tai pelkästään sekoittaa pussissa 1 olevaa näytettä 2.

7 Automaattinen laite

Kuviossa 7 on esitetty keksinnön erään sovellutusmuodon mukainen automaattinen 25 rikastuslaite 18, jolla voidaan kasvattaa erilaisia soluja ja/tai suorittaa partikkelien eristystä, pesuja sekä konsentrointia. Kuviossa 7 on esitetty automaattinen laite 18, jossa on useita magneettityökaluja 7 kiinnitettynä käsivarsiin 29. Laitteessa 18 on liitimiä 19 holkki- ja ilmastointiyksiköille 21. Laitteen 18 työtasolla 20 on partikkelien pesu-ja konsentrointiyksikköjä 24 ja pusseja 1 asetettuna telinerakennelmiin 32. Laitteen 18 30 työtaso 20 on katettu seinämällä 44.

8 Magneettipartikkelien konsentrointi

Kuvioiden 8a-8j esittämässä kuvasarjassa on esitetty partikkelien 3 pesu- ja 35 konsentrointimenetelmä esimerkiksi pussissa 1 olevasta näytteestä 2. Kuviossa 8a olevaan pussiin 1 on tuotu magneettityökalu 7, jossa on magneetit 10a ja 10b suojakalvon 12 ympäröimänä. Magneetti 10a on pituussuuntaansa vastaan kohtisuoraan magnetoitu 29 kestomagneetti, joka kerää partikkeleita suurelle alueelle suojakalvon 12 ympärille. Magneetti 10b on aivan magneettityökalun 7 kärjessä sijaitseva magneettia 10a pienikokoisempi magneetti ja edullisesti magnetoitu niin, että magneetti 10b kerää partikkeleita 3 aivan suojakalvon 12 kärkiosaan. Kuviossa 8b kuvataan tilannetta, jossa 5 magneettityökalu 7 on ollut jonkin aikaa näytteessä 2 keräämässä partikkeleita 3 suojakalvon 12 ympärille. Magneettityökalua 7 on voitu liikuttaa näytteessä 2 nopeuttamaan partikkelien 3 keräystä näytteestä 2. Pussia 1 on voitu myös sekoittaa esimerkiksi ravistelijassa tai pussin 1 seinämiä on voitu puristella ja näin saada aikaan sekoitus näytteessä 2. Magneetti 10a on kerännyt partikkelit suurelle alueelle suojakalvon 10 12 ympärille. Isokokoisen ja tehokkaan magneetin 10a tehtävä on toimia keräämään partikkeleita tehokkaasti ja nopeasti suuresta tilavuudesta. Pienikokoisen magneetin 10b varsinainen tehtävä on partikkelien 3 konsentroiminen pieneen tilavuuteen.

Kuviossa 8c esitetään tilanne, jossa magneettityökalu 7 ja suojakalvon 12 ympärille kerätyt 15 partikkelit 3 on siirretty pois pussissa 1 olevasta näytteestä 2. Magneettityökalu 7 viedään astiaan 15, joka voi olla osa erityistä partikkelien pesu-ja konsentrointiyksikköä. Astiassa 15 on liuosta 17 ja liuoksen pinta 16 on alhaalla astiassa 15. Kuviossa 8d magneettityökalu 7 on viety astian 15 pohjaan, jolloin magneettityökalun 7 kärkiosa syrjäyttää liuosta 17 ja liuoksen pinta 16 nousee ylöspäin. Astian 15 ja magneettityökalun 7 suojakalvon 12 20 keskinäinen muotoilu on edullisesti sellainen, että ne toimivat keskenään erittäin yhteensopivana parina. Tällaisessa tapauksessa saadaan pienikin liuosmäärä nousemaan ylöspäin pitkän matkaa astian 15 ja suojakalvon 12 välisessä tilassa 31. Tärkeää partikkelien 3 pesujen ja konsentroinnin onnistumiseksi on se, että liuoksen 17 pinta 16 nousee magneetin 10a keräämien partikkelien 3 yläpuolelle. Kuviossa 8e 25 magneettityökalun 7 magneetit 10 on siirretty pois partikkelien 3 läheisyydestä.

Magneetteja ei välttämättä tarvitse siirtää fyysisesti pois jos muulla tavoin poistetaan magneettikenttä partikkelien 3 läheisyydeltä kuten ferromagneettisen hoikin avulla tai käyttämällä sähkömagneettia. Partikkelit 3 voidaan nyt homogenisoida liuokseen 17 suojakalvon 12 pinnalta. Partikkelien 3 homogenisointia voidaan nopeuttaa liikuttelemalla 30 suojakalvoa astiassa 15.

Kuviossa 8f suojakalvo 12 on siirretty pois astiasta 15 ja partikkelit 3 ovat resuspensoitu liuokseen 2. Kuviossa 8g magneettityökalun 7 kärki, jossa on magneetti 10b suojakalvon 12 kärjen sisäpuolella, tuodaan liuokseen 2. Partikkelit 3 kerääntyvät magneetin 10b 35 läheisyyteen suojakalvon 12 ympärille. Magneetti 10a ei ole liuoksessa 2 vaan huomattavasti liuoksen 2 pinnan 16 yläpuolella eli partikkelit eivät keräänny magneetin 10a ympärille. Kuviossa 8h magneettityökalu 7 on siirretty pois isosta astiasta 15 pienempään 30 astiaan 32. Partikkelit 3 ovat kerääntyneet aivan suojakalvon 12 kärkeen magneetin 10b ympärille. Kuviossa 8i magneettikenttä on poistettu suojakalvon 12 sisältä ja partikkelit voidaan resuspensoida liuokseen 2 sopivasti suojakalvoa 12 liikuttelemalla liuoksessa 2. Kuviossa 8j suojakalvo 12 on poistettu astiassa 32 olevasta liuoksesta ja partikkelit 3 ovat 5 konsentroitu liuokseen 2.

9 Elastomeerisen suojakalvon ja ferromagneettisen hoikin käyttö magneettityökalussa

Kuvasarjassa 9a-9e on kuvattu elastomeerisen suojakalvon ja ferromagneettisen hoikin 10 käyttöä magneettityökalussa ja erilaisia tapoja sitoa partikkeleita 3 eri kohtiin elastomeerisestä materiaalista valmistettua suojakalvoa 12. Kuvasarjassa 9a-9e esitetään elastomeerisestä materiaalista valmistetun suojakalvon 12 käyttöä partikkelien 3 käsittelyssä ferromagneettisen hoikin 27 kanssa. Kuviossa 9a magneetit 10a ja 10b ovat elastomeerisen suojakalvon 12 sisäpuolella ja ferromagneettisen hoikin 27 sisällä.

15 Magneettien 10 ollessa ferromagneettisen hoikin 27 sisäpuolella suojakalvon 12 ulkopuolella ei ole merkittävää magneettikenttää. Suojakalvo 12 on kiinnitettynä magneettityökalun 7 runkorakenteeseen 33 ja magneetteja liikutetaan tangon 11 avulla. Tangon 34 avulla magneetti 10b on kiinnitetty magneettiin 10a. Kuviossa 9b magneetti 10b on liikutettu ulos ferromagneettisen hoikin 27 sisältä ja magneetti 10b venyttää suojakalvoa 20 12. Suojakalvon 12 ympärille magneetin 10b läheisyyteen kohdistuu magneettikenttä, joka vetää puoleensa partikkeleita 3 suojakalvon 12 ympärille. Magneetti 10b on pienikokoinen ja se voi olla magnetoitu eri suuntiin. Magneetti 10a on ferromagneettisen hoikin 27 sisäpuolella.

25 Kuviossa 9c magneetteja 10 on liikutettu yhä enemmän alaspäin niin, että myös magneetti 10a on tullut ulos ferromagneettisen hoikin sisältä ja sen magneettikenttä vetää puolensa partikkeleita 3. Magneetti 10a on edullisesti pituusakseliansa kohtisuoraan magnetoitu, jolloin partikkelit 3 kerääntyvät suojakalvon 12 ympärille koko matkalle magneetin pituuden suhteen. Suojakalvo 12 on venynyt entisestään pidemmäksi magneetin 10b venyttämänä. 30 Kuviossa 9d esitetään tilanne, jossa magneetit ovat pysyneet paikoillansa, mutta suojakalvon 12 sisäpuolella olevaa ferromagneettista hoikkia 27 on liikutettu alaspäin magneetin 10a ympärille. Partikkelit 3 eivät enää pysy kiinni magneettivoiman avulla suojakalvon 12 pinnalla magneetin 10a läheisyydessä. Magneetti 10b on edelleen ferromagneettisen hoikin 27 ulkopuolella ja voi näin ollen vetää partikkeleita 3 puoleensa 35 suojakalvon 12 pinnalle. Kuviossa 9e magneettia 10b on liikutettu ylöspäin niin, että magneetti on ferromagneettisen hoikin 27 sisäpuolella. Suojakalvon 12 ulkopuolelle ei 31 kohdistu merkittävää magneettikenttää eivätkä partikkelit 3 pysy suojakalvon 12 pinnalla kiinni.

10 Ei-elastomeerisen suojakalvon ja ferromagneettisen hoikin käyttö 5

Kuviossa 10a-10f on esitetty ei-elastomeerisen suojakalvon 12 ja ferromagneettisen hoikin 27 käyttöä partikkelien 3 käsittelyssä, siirtelyssä ja konsentroinnissa. Kuviossa 10a partikkelit 3 ovat kerääntyneet suojakalvon 12 ympärille sekä magneetin 10a ja 10b läheisyyteen. Ferromagneettinen holkki 27 on ylä-asennossa ja magneetit 10 10 ferromagneettisen hoikin 27 ulkopuolella. Suojakalvo 12 on syrjäyttänyt astiassa 15a olevaa liuosta ja nostanut liuoksen 2 liuospinnan 16 suojakalvon 12 pinnalla olevien partikkelien 3 yli. Astia 15a ja suojakalvo 12 on muotoiltu erittäin hyvin yhteensopiviksi, jolloin pienenkin määrän liuosta liuospinta 16 voidaan saada nousemaan korkealle astian 15a ja suojakalvon 12 välisessä tilassa 31. Kuviossa 10b suojakalvo 12 on paikallaan, 15 mutta ferromagneettinen holkki 27 on liikkunut alaspäin ja magneetit 10 ylöspäin ferromagneettisen hoikin sisäpuolelle. Suojakalvon 12 ulkopuolelle ei kohdistu magneettivoimia ja partikkelit 3 voidaan irrottaa suojakalvon 12 pinnalta ympäröivään liuokseen 2. Suojakalvoa 12 voidaan liikutella sopivasti astiassa 15a partikkelien 3 irrottamisen tehostamiseksi.

20

Kuviossa 10c esitetään tilanne, jossa suojakalvo 12 on siirretty kokonaan pois astiasta 15a ja liuospinta 16 on palautunut normaalille tasollensa. Partikkelit 3 on resuspensoitu liuokseen 2. Kuviossa 10d liuokseen 2 on tuotu suojakalvo 12, jonka sisällä ferromagneettinen holkki 27 pitää sisällänsä magneettia 10a mutta ei magneettia 10b.

25 Magneetti 10b on aivan suojakalvon 12 kärjen läheisyydessä ja vetää puoleensa partikkeleita 3 suojakalvon 12 ympärille. Magneetti 10a on ferromagneettisen hoikin 27 sisällä eikä näin ollen pysty vetämään puoleensa partikkeleita 3. Tämä tilanne on suotuisa silloin, kun halutaan keskittää partikkelit 3 pienelle alueelle suojakalvon 12 kärjen ympärille. Kuviossa 10e suojakalvo 12 ja sen kärkeen kerätyt partikkelit 3 on siirretty pois 30 astiasta 15a ja siirretty pienempään astiaan 15b. Suojakalvon 12 kärkiosa yksistään on liuoksessa 2 ja astiassa 15b olevan liuoksen nestepinta 16 on partikkelien 3 yläpuolella. Kuviossa 10f magneetti 10b on liikutettu ylös ferromagneettisen hoikin 27 sisälle ja suojakalvon 12 ympärillä olleet partikkelit 3 on resuspensoitu liuokseen 2.

35 11-14 Erilaisia vaihtoehtoja kiintokantajiksi (engl. solid-phase) 32

Kuvioissa 11 -14 on esitetty erilaisia vaihtoehtoja kiintokantajiksi ja partikkelivaihtoehtoja keksinnön mukaisen menetelmän toteuttamiseksi. Kuviossa 11 on kuvattu pieniä (esimerkiksi 50nm-100pm) magneettipartikkeleita 3a, jotka voivat olla päällystettyjä sopivalla spesifisellä pinnoitteella kuten esimerkiksi vasta-aineilla, faagiproteiineilla tai 5 lektiineillä. Magneettipartikkelit 3a keräävät näytteestä haluttuja biologisia komponentteja pinnallensa. Näytteeseen lisätään suurikokoinen (esimerkiksi 1mm-20mm) magneetti 3b, joka kerää pinnallensa näytteessä olevat pienemmät magneettipartikkelit 3a yksinkertaisesti magneettivoimansa avulla. Magneetti 3b voi olla erimuotoinen kuten esimerkiksi sylinteri, pallo tai kartio. Magneetti 3b voi olla valmistettu myös 10 ferromagneettisesta materiaalista, joka indusoidaan magneetiksi. Muodostunut kompleksi 3ab voidaan poimia näytteestä keksinnön mukaisilla magneettityökaluilla tai yksinkertaisesti metallisauvalla.

Kuviossa 12 on kuvattu ei-magneettisia eikä magnetoitavissa olevia partikkeleita 3c, jotka 15 voivat olla päällystettyjä sopivalla spesifisellä pinnoitteella kuten esimerkiksi vasta-aineilla, faagiproteiineilla tai lektiineillä. Partikkelit 3c keräävät näytteestä haluttuja biologisia komponentteja pinnallensa. Näytteeseen lisätään magneettipartikkeleita 3a, jotka muodostavat kompleksin 3ac partikkelien 3c kanssa. Partikkelit 3a ja 3c voivat muodostaa kompleksin usealla eri tavoilla. Magneettipartikkelin 3a pinnoitteen (esimerkiksi vasta-aine) 20 tunnistaessa partikkelin 3c pinnalla olevia rakenteita tai samoja biologisia komponentteja, joita partikkelit 3c spesifisesti sitovat pinnallensa näytteestä. Partikkelien 3a muodostaessa partikkelien 3c kanssa kompleksin 3ac saa aikaan kyseisen kompleksin käsittelyn keksinnön mukaisten magneettityökalujen avulla.

25 Kuviossa 13 on kuvattu ei-magneettisia eikä magnetoitavissa olevia partikkeleita 3c, jotka voivat olla päällystettyjä sopivalla spesifisellä pinnoitteella kuten esimerkiksi vasta-aineilla, faagiproteiineilla tai lektiineillä. Partikkelit 3c keräävät näytteestä haluttuja biologisia komponentteja pinnallensa. Näytteeseen lisätään yksi tai useampi isokokoinen magneetti 3b ja näytteeseen muodostuu kompleksi 3bc. Kompleksi 3bc voidaan muodostaa usealla 30 eri tavoilla. Magneetin 3b pinnoitteen (esimerkiksi vasta-aine) tunnistaessa partikkelin 3c pinnalla olevia rakenteita tai samoja biologisia komponentteja, joita partikkelit 3c spesifisesti sitovat pinnallensa näytteestä. Magneetin 3b muodostaessa partikkelien 3c kanssa kompleksin 3bc magneetti saa aikaan kyseisen kompleksin käsittelyn keksinnön mukaisten magneettityökalujen avulla.

35

Kuviossa 14 näytteeseen on lisätty sekä ei-magneettisia partikkeleita 3c että magneettisia partikkeleita 3a, jotka muodostavat komplekseja 3ac näytteessä. Lisättäessä näytteeseen 33 magneetti 3b kerääntyvät kompleksit 3ac magneetin 3b pinnalle magneettipartikkelien 3a avustuksella. Lopputuloksena muodostuu kompleksi 3abc, jota voidaan käsitellä keksinnön mukaisten magneettityökalujen avulla.

5 15 Ison magneettikappaleen käyttö pienien magneettipartikkelien ja magneettityökalun kanssa

Kuvasarjassa 15a-15c on esitetty ison magneettikappaleen käyttö pienien magneettipartikkelien ja magneettityökalun kanssa. Kuviossa 15a on iso astia 15a, jossa 10 olevassa näytteessä 2 on magneettipartikkeleita 3a. Näytteeseen 2 lisätään yksi tai useampi magneetti 3b. Kuviossa 15b kuvataan magneetin 3b keränneen näytteestä 2 magneettipartikkelit 3a pinnalleen ja muodostaneen kompleksi 3ab. Näytteeseen tuodaan keksinnön mukainen magneettityökalu 7, joka tässä tapauksessa voi olla esimerkiksi ferromagneettinen kappale 7. Ferromagneettinen kappale 7 voi olla pinnoitettu sopivasti tai 15 sen ympärillä voi olla vaihdettava suojakalvo. Kuviossa 15c esitetään pienikokoinen astia 15b, jossa olevaan liuokseen 2 on siirretty magneettityökalun 7 avulla kompleksi 3ab.

16 Ison magneettikappaleen käyttö pienien magneettipartikkelien ja magneettityökalun kanssa 20

Kuvasarjassa 15a-15c on esitetty Ison magneettikappaleen käyttö pienien magneettipartikkelien ja magneettityökalun kanssa. Kuviossa 16a esitetään isokokoisessa astiassa 15a olevassa näytteessä 2 olevat magneettipartikkelit 3a. Näytteeseen tuodaan magneettityökalussa 7 kiinteästi oleva magneetti 3b. Kuviossa 16b magneetti 3b on 25 kerännyt pinnalleen magneettipartikkelit 3a näytteestä 2. Kuviossa 16c magneettityökalulla 7 on kompleksi 3ab siirretty pois isosta astiasta 15a pienessä astiassa 15b olevaan liuokseen 2. Magneetti 3b voi olla erimallinen ja erikokoinen eikä sen liittämiseen magneettityökaluun 7 tarvita muuta magneettia vaan se voidaan esimerkiksi upottaa työkalun ei-ferromagneettiseen runkoon. Yhden edullisen vaihtoehdon mukaan 30 magneettipartikkelit 3a ovat valmiiksi kiinnitettynä magneettiin 3b ennen magneetin 3b viemistä astiaan 15a.

17-20 Läpivientirakenne, jossa on paikat useille erillisille magneettityökaluille 35 Kuvioissa 17-19 on esitetty eri suunnista nähtynä keksinnön mukaisen rikastusyksikön läpivientirakenne 5, jossa on paikat useille erillisille magneettityökaluille. Kuviossa 17 on esitetty läpivientirakenteen 5 sivukuva, jossa harjanne 35 kuvaa aluetta, jonka päälle 34 keksinnön mukaisessa rikastusyksikössä käytettävät magneettityökalut 7 asetetaan. Kuviossa 18 on läpivientirakenne 5 ylhäältä päin nähtynä. Läpivientirakenteen 5 harjanteessa 35 on numeroidut aukot 36 magneettityökaluille 7. Kuviossa 19 on läpivientirakenne 5 alhaalta päin nähtynä. Läpivientirakenteen aukkojen 36 väleissä voi 5 olla erilaisia painaumia tai harjanteita 37 erottamaan näyteastian osastoja toisistaan. Kuviossa 20 on esitetty läpivientirakenne 5 leikattuna kuviosta 19 magneettityökalujen aukkojen 36 kohdalta pitkin viivaa A-A. Kuviossa 20 näkyy myös näyteastian tila 38.

21-24 Kansi ja näyteastia, jossa on paikat useille erillisille magneettityökaluille 10

Kuviossa 21 on esitetty päältä päin nähtynä näyteastia 39, jossa on 8 kappaletta näyteosastoja 40.

Kuviossa 22 on sivulta päin nähtynä kuviossa 14 kuvattu läpivientirakenne 5 ja näyteastia 15 39 yhdessä niin, että läpivientirakenne 5 on asetettu näyteastian 39 päälle. Kannessa 5 on paikat useille erillisille magneettityökaluille 7. Läpivientirakenne 5 on mahdollista lukita näyteastiaan 39 kiinni erilaisilla lukitusmekanismeilla 41.

Kuviossa 23 on esitetty sivulta päin nähtynä tilanne, jossa magneettityökalut 7 ovat 20 läpivientirakenteen 5 ja näyteastian 39 yhteydessä. Tällöin kullekin näyteostolle 40 tulee yksi magneettityökalu 7 ja magneettityökalut 7 lepäävät läpivientirakenteen 5 päällä.

Kuviossa 24 on esitetty kuvion 23 laitteisto toiselta sivulta päin nähtynä ja näyteastia 39 osittain leikattuna. Kuviosta 24 nähdään läpivientirakenne 5 ja näyteastia 39 tilanteessa, 25 jossa kaikki 8 kappaletta magneettityökaluja on asetettu läpivientirakenteen 5 päälle. Koska kuviossa 24 näyteastia 39 on osittain leikattuna, niin kuviosta nähdään magneettityökalujen 7 suojakalvolla 12 suojatut magneetit 10, jotka keräävät partikkeleita näyteosastoista 40. Magneettityökalut 7, läpivientirakenne 5, näyteastia 1 ja käytettävien näytteiden tilavuudet ovat kaikki sopivasti mitoitettu keskenään, jotta partikkeleiden keräys 30 olisi mahdollisimman tehokasta näyteosastoissa 40 olevista näytteistä.

25 Partikkelien siirto magneettityöalun elastomeerisen suojakalvon pinnalta suoraan kasvatusmaljalle 35 Kuviossa 25 on esitetty elastomeerisestä materiaalista valmistetun suojakalvon 12 käyttämistä partikkelien 3 siirtämiseen esimerkiksi kasvatusmaljan 42 agar-pinnalle 43. Keksinnön mukaisen menetelmän avulla partikkeleilla 3 on voitu ensin kerätä esimerkiksi 35 bakteereja näytteestä ja partikkelit 3 sekä niiden pinnalla olevat bakteerit voidaan tämän jälkeen siirtää suoraan suojakalvon 12 päällä kasvatusmaljalle 42. Bakteereita voidaan tämän jälkeen kasvattaa kasvatusmaljalla halutun aikaa. Magneettityökalun 7 magneetin ollessa kytketty pois päältä tai liikutettu sopivasti pois partikkelien 3 läheisyydestä voidaan 5 partikkelit 3 vapauttaa suojakalvon 12 päältä. Partikkelien 3 irrottamiseen ei tarvita liuosta vaan keksinnön mukaisella menetelmällä partikkelit vapautetaan kasvatusmaljan 42 pinnalle suojakalvoa 12 liikuttelemalla.

Elastomeerisen suojakalvon 12 ollessa erittäin taipuisaa ja pehmeää materiaalia, kuten 10 esimerkiksi silikonikumia, voidaan partikkelit 3 irrottaa suojakalvon 12 päältä kasvatusmaljalle 42 hellävaraisesti rikkomatta agar-pintaa 43. Elastomeerinen suojakalvo 12 taipuu ja myötäilee magneettityökalulla 7 tehtäviä liikkeitä, joita tehdään kasvatusmaljan pinnalla 43 irrotettaessa partikkeleita suojakalvon 12 pinnalta. Suojakalvolla 12 voidaan myös tarvittaessa siirtää partikkeleita 3 kasvatusmaljalta toiselle tai astioihin kun kytketään 15 magneettikenttä sopivasti päälle suojakalvon sisäpuolella. Suojakalvo 12 voi olla erimallinen ja erikokoinen sekä suojakalvossa 12 voi olla tarpeen mukaan erikoismuotoiluja.

26 Partikkelien siirto magneettityöalun ei-elastomeerisen suojakalvon pinnalta suoraan 20 kasvatusmaljalle

Kuviossa 26 on esitetty partikkelien 3 siirto magneettityöalun 7 ei-elastomeerisen suojakalvon 12 pinnalta suoraan kasvatusmaljalle 42. Kuviossa 26 on magneettityökalun 7 ei-elastomeerisestä materiaalista valmistetun suojakalvon 12 pinnalla partikkeleita 3.

25 Magneettityökalun 7 magneetti on siirretty pois partikkelien 3 läheisyydestä tai muulla tavoin magneettivoima on kytketty pois partikkelien 3 läheisyydestä. Partikkelit 3 voidaan irrottaa erilaisille pinnoille kuten esimerkiksi kasvatusmaljan 42 agar-pinnalle 43. Liikuteltaessa suojakalvoa 12 kasvatusmaljan 42 pinnalla 43 saadaan partikkelit irrotettua suojakalvon 12 pinnalta. Käytettäessä ei-elastomeerisestä materiaalista valmistettua 30 suojakalvoa 12 partikkelien 3 levitykseen pinnalle on tärkeää pitää suojakalvo 12 sopivassa kulmassa pinnan suhteen ja suojakalvon liikkeet pinnalla kannattaa tehdä kevyesti.

Kuvioin 25 laitteisto voidaan käsittää rikastuslaitteiston 50 osaksi 50b niin, että se 35 muodostaa rikastuslaitteiston 50 jälkimmäisen osan ja esimerkiksi kuvion 1 laitteisto käsittää rikastuslaitteiston 50 alkuosan 50a. Kuvion 26 laitteisto on vaihtoehto kuvion 25 laitteistolle.

36

Keksinnön mukaan tällainen rikastus- tai konsentrointilaite voi konsentroida kuvion 1 suuresta nestetilavuudesta 1 magneettityökalulla 7 suoraan kuvion 25 tai kuvion 26 kasvatusmaljan 42 pinnalle 43 erittäin pieneen tilavuuteen. Tällöin yhdellä työvaiheella 5 aikaansaadaan erittäin tehokas konsentrointi· tai rikastussuhde.

27-29 Suojakalvon kärkirakenne

Kuvioissa 27-29 on esitetty erilaisia suojakalvon 12 kärjen malleja. Kuviossa 27 on esitetty 10 pyöreä suojakalvon 12 kärki. Kuviossa 28 suojakalvon 12 kärki on tasainen ja kuviossa 29 suojakalvon 12 kärki on terävä. Näitä kuvia vastaavat magneetit suojakalvon 12 sisällä voivat myös olla muotoiltuja suojakalvon 12 muotoja vastaaviksi. Kaikissa näiden kuvien tapauksissa on esitetty pidennetty ja kärkimuotoiltu osa, jolla pyritään edesauttamaan partikkelien konsentrointia erilaisiin pieniin astiatyyppeihin ja/tai partikkelien levitystä 15 erilaisille pinnoille.

30 Suojakalvon kärki

Kuvasarjassa 30a-30c on esitetty suojakalvon 12 kärjen toimintaa eri tilanteissa. Kuviossa 20 30a nähdään elastomeerisen suojakalvon 12 sisällä olevat magneetit 10a ja 10b ja suojakalvo 12 on kiinni magneettivälineen runkorakenteessa 33. Magneetteja 10a ja 10b liikutetaan tangon 11 avulla ja magneetti 10b on liitetty magneettiin 10a tangon 34 avulla. Kuviossa 30a suojakalvon 12 kärkirakenne ei ole erityisen kapea eikä edullinen partikkelien konsentroimiseen pieniin astioihin. Kuviossa 30b esitetään tilanne, jossa 25 tangolla 11 on liikutettu magneettia 10b suojakalvoa 12 vastaan ja venytetty suojakalvoa 12. Kuviossa 30c magneetilla 10b on venytetty asuojakalvoa 12 vielä lisää ja kuvasta todetaan suojakalvon 12 rakenteen mukailevan magneetin 10b muotoa. Elastomeerisen suojakalvon avulla voidaan toteuttaa ratkaisuja, joissa tarvitaan pienikokoista ja halutun mallista suojakalvon muotoilua partikkelien konsentroimiseen.

30 ESIMERKKI 1:

Keksinnön mukaisen menetelmän käyttö Salmonella-bakteerin määrittämisessä elintarvikenäytteistä 35 Näytteet (25 g tai 25 ml) homogenisoitiin 225 ml:ssa tuoretta kasvatusmediumia (puskuroitu peptonivesi) filtterillisissä homogenisointipusseissa (BagPage® 400 ml, 37

Interscience). Näytteet homogenisoitiin homogenisointipusseissa, jonka jälkeen homogenisointipussien suut suljettiin ja ne asetettiin telineessä (Wire basket, Bochem) lämpökaapissa olevaan laboratorioravistelijaan (Unimax 1010, Heidolph). Homogenisointipusseja sekoitettiin 5h 30min (300 rpm, +41°C ±1.0°C).

5 Näyteastian kansi asetettiin näyteastian (tuotenumero, Innovative Microplate Inc.) päälle. Näyteastiassa on osastot 8 näytteelle ja näyteastian kannessa vastaavasti paikat (aukot) kahdeksalle PickPen 1-M (Bio-Nobile Oy) magneettityökalulle. 20 pl anti-salmonella vasta-aineilla päällystettyjä magneettipartikkeleita pipetoitiin näyteastian kannen aukkojen kautta 10 näyteastian osastoihin.

Lämpökaapissa oleva laboratorioravistelija pysäytettiin, kun homogenisointipusseja oli sekoitettu 5h 30min. Teline, johon homogenisointipussit oli sijoitettu, otettiin pois ravistelijasta ja siirrettiin laboratorion työpöydälle. Homogenisointipussit avattiin ja 15 pusseista otettiin 10 ml:n näyte kustakin ja ne annosteltiin näyteastian kannen aukkojen kautta näyteastian osastoihin. Kuhunkin näyteastian osastoon annosteltiin yksi 10 ml:n näyte. Tämän jälkeen näyteastia, jonka päällä oli näyteastian kansi, asetettiin lämpökaapissa olevaan laboratorioravistelijaan. Näytteitä inkuboitiin sekoituksessa magneettipartikkelien kanssa 50 minuuttia (300 rpm, +41°C ±1,0 °C). Näyteastian 20 osastoissa olevat magneettipartikkelit keräsivät tässä vaiheessa näytteessä olevia Salmonella -bakteereja pinnalleen.

Inkuboinnin jälkeen ravistelija pysäytettiin ja PickPen 1-M työkalut, joihin oli asetettu silikonikumiset suojakalvot magneetin suojaksi, asetettiin näyteastian kannen päälle.

25 PickPen 1-M:n magneetti oli lukittu magneettipartikkelien keräysasentoon eli magneetti oli ulkona. Kun kaikki PickPen 1-M työkalut olivat asetettu paikoillensa, jatkettiin näytteiden sekoittamista samoilla asetuksilla 10 minuuttia. Sekoituksen aikana magneettipartikkelit kerääntyivät PickPen 1-M:n silikonikärjen ympärille kärjen sisällä olevan magneetin magneettikentän vaikutuksesta.

30

Ravistelija pysäytettiin ja näyteastia, näyteastian kansi ja PickPen 1-M siirrettiin yhtenä kokonaisuutena ravistelijasta pois laboratoriopöydän päälle. Tämän jälkeen PickPen 1-M magneettityökalut nostettiin pois näyteastian kannen päältä yksi kerrallaan. Kullekin yksittäiselle näytteelle oli varattu kaksi Salmonellalle selektiivistä kasvatusmaljaa: Xylose 35 lysine deoxycholate (XLD) ja Rambach -maljat. PickPen 1-M silikonikumisen suojakalvon päälle kerätyt magneettipartikkelit, joihin Salmonella-bakteerit olivat sidotut, levitettiin suoraan kasvatusmaljoille silikonikärjen avulla. Juuri ennen magneettipartikkelien 38 levittämistä kasvatusmaljojen pinnalle PickPen 1-M:n magneetti siirrettiin magneettipartikkelien vapautusasentoon eli magneetti lukittiin ylä-asentoon.

Magneettipartikkeleihin ei enää kohdistunut magneettikenttää ja ne voitiin mekaanisesti levittää kasvatusmaljojen pinnalle. Sopivasti silikonikärkeä kääntämällä 5 magneettipartikkelit kyettiin jakamaan kahdelle eri kasvatusmaljalle. Silikonikumi on taipuisaa ja joustavaa materiaalia, joka ei riko agaroosimaljojen pintaa vaan toimii erinomaisena levittimenä magneettipartikkeleille ja niihin sitoutuneille Salmonella-bakteereille.

10 ESIMERKKI 2:

Magneettipartikkeli-Salmonella-kompleksin maljausmenetelmä:

Magneettipartikkeli-Salmonella-kompleksin maljaus suoritetaan niin, että menetelmässä on 15 seuraavat vaiheet: 1. Pipetoidaan 150 μΙ PBS (pH 7,4) 0,05 % Tween 20-liuosta kahdelle Salmonella-selektiiviselle agar-maljalle: XLD- ja Rambach-agar-maljalle. PBS-liuoksen tarkoituksena on helpottaa magneettipartikkeleiden levitystä maljojen pinnalle.

20 2. Nostetaan PickPen 1-M varovasti PickPen-kansi-astia-kompleksista koskettamatta PickPen-kannen seinämiä. Vapautetaan PickPen 1-M:n magneetti ylä-asentoon.

Magneetin vapauttaminen poistaa magneettikentän PickPen 1-M:n silikonikärjen ympäriltä, jolloin magneettikenttä ei enää vaikuta magneettipartikkeleihin. Tämä 25 mahdollistaa magneettipartikkeleiden siirron esimerkiksi sopivalle kasvatusmaljalle

PickPen 1-M:n pehmeän ja joustavan silikonikärjen avulla.

3. Jaetaan PickPenin kärkeen keräytyneet magneettipartikkelit kahdelle maljalle (XLD ja Rambach) PickPenin joustavan silikonikärjen avulla. Magneettipartikkelit muodostavat 30 kaksi erillistä pellettiä PickPen 1-M:n silikonikärjen pinnalla, koska PickPen 1-M:ssä on käytössä pituusakselia vastasuoraan magnetoitu NeFeB -kestomagneetti. Tämä on edullinen tilanne, kun halutaan jakaa näytteestä kerätyt magneettipartikkelit mahdollisimman tarkasti ja yksinkertaisesti kahdelle eri selektiiviselle kasvatusmaljalle.

35 4. Sekoitetaan magneettipartikkelit XLD-maljalla PBS-liuoksen joukkoon ja levitä liuos

PickPen 1-M:n silikonikärjen avulla tasaisesti maljan toiselle puoliskolle. Jatka magneettipartikkeleiden levitystä maljan toiselle puhtaalle puoliskolle.

39 5. Levitetään magneettipartikkelit kohdan 4 mukaan Rambach-maljalle käyttämällä samaa PickPen 1-M:n silikonikärkeä. Lopuksi poistetaan kärki PickPen 1-M:stä ja laitetaan maljat inkubaattoriin lämpötilaan +37 °C ± 1 °C 16 tunniksi. Kasvatusmaljat 5 tutkitaan tämän jälkeen ja lasketaan Salmonella-pesäkkeet.

ESIMERKKI 3:

Keksinnön mukaisen rikastusmenetelmän ja standardin ISO 6579 mukaisen menetelmän 10 vertailu

Kehitettyä menetelmää verrattiin alalla voimassa olevaan ISO -standardiin (ISO 6579: 2002 Microbiology of food and animal feeding stuffs. Horizontal method for the detection of Salmonella spp ). ISO 6579 -standardi määrittää miten ihmiselle ja eläimelle tarkoitetut 15 ruoka-aineet tulisi testata salmonellan varalta. Ruoka-aine-näytteisiin (25 g) lisättiin eri määriä Salmonella-bakteereita puskuroidun peptoniveden lisäyksen jälkeen.

TAULUKKO 1:

Esimerkki 3:n tulokset 20

Taulukossa 1 esitetään esimerkki 3:n tulokset ja verrataan keksinnön mukaista rikastusmenetelmää standardin ISO 6579 mukaiseen menetelmään. Taulukon 1 tuloksista voidaan nähdä, että keksinnön mukaisella menetelmällä saatiin samanlaiset tulokset kuin voimassa olevalla ISO -menetelmällä. Positiivisen tai negatiivisen tuloksen saaminen 25 kehitetyllä menetelmällä kesti ainoastaan 22,5 tuntia, kun saman tuloksen saaminen ISO -menetelmällä kesti 58 - 74 tuntia inkubaatioajoista riippuen.

40

Taulukko 1. Keksinnön mukaisen menetelmän ja ISO 6579 -menetelmän vertailua ruokanäytteillä, joihin on lisätty Salmonella-bakteereja.

.. . ' . „ . . „ . ; Keksinnön mukainen |Cn.,70 Näyte Salmonellakanta Solua/25 g, menetelmä IS(J6579

Kokonaisaika = 22,5 h Kokonaisaika = 58 - 74 h

j j RVS MKTTN

| XLD Rambach Tulos XLD XLD Tulos

Rambach ' Rambach ! 69 7 ! !

Kanaa ja vihanneksia -’ i + + + + + + | 232,5 i + + i + + + + ------ ---- ------ S. Blockley --- . , . .

I 69,7 + + 1 + i + i + +

Juusto-peruna-laatikko ! ,-------! + + + ++ + _ ! 232,5 + + . 1 1

Kinkku + | + + + + 1 + 1 . „ 53,6 : + ! + '+ + + + ------ --------- --j S. Infantis ---- J i , 16 1 + + + + + +

Soseutettua kanaa ja papuja j , - ’ + ' + +'+ +; + i 53,6 : 8

Tomaatti-pepperoni-pasta -- ] + + + + + + 26.8 i + + + + + + ------- . S. Enteritid.s χ----. + i + + + + , +

Kalaa sitruunakastikkeessa — : + + + + + I + _ ; 26,8 _ ___ ;

Lohi (Atlanti) " " j -------- ----- -------- S Virchow--1 „ . ; 1,3 ! - - - - ! - , -

Kala I i- + + + +! + ____ __ _ ; 4^ ___ i

Simpukka ------ + + ; + + + + „ „ , , 16,8 + + + + + + -- ------- ----- ------ S Senftenberg — — &5 + +,+ + + +

Savulohi i r--------- 1 + + + + + + 16.8 ; + I + 0,3 . . ’ T .

rapu ! - I - i - - . - ' - -------- --- ----- - S. Montevideo ------- il; 1

Anjovisvaahto (anjovis + kerma) —J . . | 5 XLD = Ksyloosi-lysiini-dekarboksylaasi-agar

Rambach = Rambach-agar RVS = Rappaport-Vassiliadis-elatusaine MKTTN = Muller-Kauffmann tetrationaatti-novobiosiini -elatusaine ISO 6579:2002 = Microbiology of food and animal feeding stuffs - Horizontal method for 10 the detection of Salmonella spp 41

VIITENUMEROLUETTELO

1 Pussi 2 Nestemäinen näyte 5 3 Partikkeli 4 Teline 5 Läpivientirakenne 6 Lukitussysteemi 7 Magneettityökalu 10 8 Sulkija 9 Rakenne 10 Magneetti 11 Tanko 12 Suojakalvo 15 13 Mekanismi 14 Suuaukko 15 Putki 16 Liuospinta 17 Liuos 20 18 Laite 19 Liitin 20 Työtaso 21 Holkki-ilmastusyksikkö 22 Kuplitusreikä 25 23 Vastaliitin 24 Partikkelien pesu-ja konsentrointiyksikkö 25 Aukko 26 Astia 27 Holkki 30 28 Tanko 29 Käsivarsi 30 Kisko 31 Astian ja suojakalvon välinen tila 32 Telinerakennelma 35 33 Runkorakenne 34 Tanko 35 Harjanne 42 36 Aukko 37 Painauma tai harjanne 38 Näyteastian tila 39 Näyteastia 5 40 Näyteosasto 41 Lukitusmekanismi 42 Kasvatusmalja 43 Agar-pinta 44 Seinämä 10 50 Rikastusyksikkö 50a Rikastusyksikön alkuosa 50b Rikastusyksikkö jälkimmäinen osa

Claims (11)

43

1. Biologisten komponenttien rikastusyksikkö (50) nestemäisessä näytteessä (2) olevien partikkeleiden (3) ja/tai muiden kiintokantajien avulla tapahtuvaan biologisen komponentin 5 eristykseen, puhdistukseen ja/tai määritykseen, johon rikastusyksikköön kuuluu ainakin yksi näyteastia (1, 32, 39), siirtotyökalu (7) ja astia (15, 24, 43), johon rikastettu näyte on siirrettävissä, tunnettu siitä, että rikastusyksikköön (50) kuuluu pesu- ja konsentrointiyksikkö (15, 24) ja/tai kasvatusmalja (43), sellainen näyteastia (1,32,39), kuten kiinteä astia (32,39) tai pussi (1), jossa olevan 10 nestemäisen näytteen (2) tilavuus on olennaisesti suurempi kuin pesu- ja konsentrointiyksikön (15, 24) astioiden tilavuus, näyteastian (1) yhteydessä oleva läpivientirakenne (5), kuten yhdestä tai useammasta osasta koostuva holkki (21,27) tai kansi, jossa on yksi tai useampi aukko (25, 36), jolloin näyteastia (1, 15, 26, 32, 39) on näytepussi (1), kuten elintarvikenäytteen 15 homogenisointipussi, vesinäytteen pussi tai veripussi, ja että läpivientirakenteen (5) yhteydessä on teline (4), johon näytepussi (1) on kiinnitettävissä, että rikastusyksikkö (50) muodostaa toiminnallisen yksikön biologisen menetelmän toteuttamista varten, kuten komponentin monistamiseksi, sitomiseksi, eristämiseksi, puhdistamiseksi, rikastamiseksi solun kasvattamista tai muuta menetelmää varten, 20. ja että pesu- ja konsentrointiyksikön (15, 24) avulla näyteastiasta (1, 32, 39) kerätty biologinen komponentti on rikastettavissa olennaisesti pienempään tilavuuteen ja/tai kasvatusmaljan pinnalle (43).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen rikastusyksikkö, tunnettu siitä, että 25 läpivientirakenteessa (5) on yksi tai useampi aukko (25, 36) näytteen (2), kiintokantajan, erilaisten liuosten tai partikulaaristen materiaalien viemiseksi yhteen tai useampaan näyteastiaan (1, 15, 26, 32, 39) ja/tai niiden siirtämiseksi pois näyteastiasta.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen rikastusyksikkö, tunnettu siitä, että 30 läpivientirakenteen (5) aukkoon (25, 36) on sijoitettavissa näyteastiassa (1, 15, 26, 32, 39) olevaan näytteeseen (2) tarkoitettu toimilaite, kuten magneettityökalu (7), pinnoitettu sauva tai muu työkalu partikkelien (3) tai biologisen komponentin keräämiseksi pois liuoksesta (17), ilmastuslaite tai sekoituslaite.

4. Patenttivaatimuksen 1,2 tai 3 mukainen rikastusyksikkö, tunnettu siitä, että läpivientirakenne (5) on suljettavissa tai tiivistettävissä työkalulla, tulpalla, kalvolla, filtterillä 44 tai muulla sopivalla rakenteella (8), joka estää tai vähentää roiskeita, haihtumista ja ristikontaminaatioita.

5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukainen rikastusyksikkö, tunnettu siitä, että 5 läpivientirakenne (4) on lukittavissa näyteastiaan (1, 15, 26, 32, 39) lukitusmekanismilla (41).

6. Jonkin patenttivaatimuksista 1 mukainen rikastusyksikkö, tunnettu siitä, että läpivientirakenteen (5) yhteydessä on pussia (1) sen ulkopuolelta tukeva tai sekoitusta 10 varten puristava tai heiluttava tukirakenne (9).

7. Jonkin patenttivaatimuksista 1 mukainen rikastusyksikkö, tunnettu siitä, että läpivientirakenteen (5) yhteydessä on magneettityökalu (7), pinnoitettu sauva tai muu työkalu pussissa (1) olevan liuoksen (17) edestakaista sekoitusta varten 15

8. Biologisten komponenttien rikastusmenetelmä partikkeleiden ja/tai muun kiintokantajan avulla tapahtuvaan biologisen komponentin eristykseen, puhdistukseen ja/tai määritykseen, tunnettu siitä, että rikastusmenetelmä toteutetaan rikastusyksikön (50) avulla, johon kuuluu yksi tai useampi näyteastia (1, 32, 39), pesu-ja konsentrointiyksikkö 20 (15, 24) ja läpivientirakenne (5), jossa on yksi tai useampi aukko (25, 36) näytteen (2), erilaisten liuosten, materiaalien tai toimilaitteen, kuten magneettityökalun (7), pinnoitetun sauvan tai muun viemiseksi aukon kautta, johon menetelmään kuuluu yksi tai useampi seuraavista vaiheista: partikkeleita (3), kuten vasta-aineilla päällystettyjä magneettipartikkeleita pipetoidaan 25 läpivientirakenteen (5) aukkojen kautta näyteastioihin (1, 32, 39), näyte (2) annostellaan läpivientirakenteen (5) aukkojen (25, 36) kautta näyteastioihin (1, 32, 39) tai näyte (2) on annosteltu näyteastioihin (1, 32, 39) ennen partikkeleiden (3) lisäystä, jolloin näyteastia (1, 15, 26, 32, 39) on näytepussi (1), kuten elintarvikenäytteen homogenisointipussi, vesinäytteen pussi tai veripussi, ja 30 läpivientirakenteen (5) yhteydessä on teline (4), johon näytepussi (1) on kiinnitettävissä, näytteessä (2) olevat biologisten komponenttien, kuten bakteerien annetaan keräytyä partikkeleiden (3) pinnalle, partikkelit (3) kerätään läpivientirakenteen (5) aukkoon (25, 36) sijoitetulla työkalun (7), 35 kuten magneettityökalun avulla, jonka magneetin (10) suojaksi on asetettu suojakalvo (12), 45 työkalu (7), kuten magneettityökalu poistetaan yhdestä tai useammasta näyteastiasta (1,32, 39) - työkalun (7), kuten magneettityökalun pinnalle sidottua biologista komponenttia käsitellään pesu-ja konsentrointiyksikössä (15, 24), jolloin liuostilavuutta samalla 5 pienennetään ja biologiset komponentit vapautetaan merkittävästi yhdessä tai useammassa näyteastiassa olevaa näytetilavuutta pienempään tilavuuteen - tai työkalun (7) suojakalvon (12) päälle kerätyt partikkelit (3) levitetään ainakin yhdelle kasvatusmaljalle (42)

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen rikastusmenetelmä, tunnettu siitä, että rikastusmenetelmässä magneettityökalun (7) suojakalvon (12) päälle kerätyt partikkelit (3) levitetään yhdelle tai kahdelle kasvatusmaljalle (42) tai muuhun astiaan siten, että suojakalvoa sivellään kasvatusmaljan tai astian pintaan, 15 ja silloin kun kerätyt partikkelit (3) levitetään kahdelle kasvatusmaljalle (42), niin kummankin kasvatusmaljan pintaan sivellään vain suojakalvon (12) toista puolta.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen rikastusmenetelmä, tunnettu siitä, että magneettityökalun (7) suojakalvo (12) on valmistettu elastomeerisestä materiaalista 20 kuten esimerkiksi silikonikumista.

11. Patenttivaatimuksen 9 mukainen rikastusmenetelmä, tunnettu siitä, että magneettityökalun (7) suojakalvo (12) on valmistettu ei-elastomeerisestä materiaalista 46