FI76370B - Foerfarande och anordning foer separering av bakterier fraon ett bakterier innehaollande vaetskeprov. - Google Patents

Description

76370 1 Menetelmä ja laite bakteerien erottamiseksi bakteereita sisältävästä nestemäisestä näytteestä Förfarande och anordning för separering av 5 bakterier frln ett bakterier innehällande vätskeprov 10 Esillä oleva keksintö kohdistuu menetelmään bakteerien erottamiseksi bakteereita sisältävästä nestemäisestä näytteestä.

Erityisesti keksintö koskee menetelmää bakteerien erottamiseksi bakteereita sisältävästä nesteestä gradienttierotusperiaatteella, joka on si-15 nänsä tunnettu.

Julkaisussa "Encyclopedia of Chemical Technology", Kirk-Othmer, 3. painos, sidos 5, s. 214-218 on esitetty sentrifugaali- tai gradient-tierotuksen yleisiä periaatteita tunnettujen sentrifugaali- tai gradient-20 tierotussentrifugien yhteydessä. Näillä tunnetuilla sentrifugeilla on sylinterinmuotoiset tai kulhomaiset sentrifugisäiliöt.

Monissa erilaisissa tapauksissa toivotaan voitavan erottaa bakteereita bakteereita sisältävästä nestemäisestä näytteestä niin, että näytteen 25 bakteerisisältö voidaan määrittää bakteerien erottamisen jälkeen näytteestä yksinkertaisesti laskemalla näytteestä erotettu bakteerimäärä optisella mittauslaitteella, joka on sinänsä tunnettu. Nestemäinen näyte voi olla orgaanista alkuperää. Näyte voi näin ollen olla verinäyte tai virtsanäyte tai kiinteän näytteen suspensio tai liuos, joka on orgaanisen 30 komponentin vesiliuos tai alkoholisuspensio, kudos- tai ruoka-ainenäyte. Hyvin tärkeä esimerkki bakteereita sisältävästä nestenäytteestä on mai-tonäyte. Kuten voidaan ymmärtää, alkuperäisen nestenäytteen bakteerisi-sältömittausta itse asiassa määrää bakteerelden erotustarkkuus nestenäytteestä. Siksi on äärimmäisen tärkeätä, että voidaan suorittaa täsmällinen 35 ja hyvin tarkka erotus, jossa bakteerit yksinomaisesti erotetaan neste-näytteestä samalla, kun muut hiukkaset, kuten rasvapallot, verisolut tms. jäävät nestenäytteeseen.

76370 2 Ί Siksi keksinnön kohteena on esittää yllämainitunlainen menetelmä, jossa mahdollistetaan täsmällinen ja hyvin tarkka bakteerien erotuksen suorittaminen bakteereita sisältävästä nestenäytteestä, joka sulkee pois toisten hiukkasten erotuksen nestenäytteestä.

5 Tämän keksinnön kohteena on lisäksi esittää menetelmä, joka mahdollistaa erotuksen suorittamisen automaattisesti ja korkealla nopeudella.

Tämän keksinnön mukainen menetelmä bakteerien erottamiseksi bakteereita 10 sisältävästä nestenäytteestä on tunnettu siitä, että se suoritetaan kul-homaisella sentrifugisäiliöllä, jonka yläosassa on aukko, joka on ra-dlaalisesti sisäänpäin ulottuvan reunaosan määräämä, ja että menetelmä sisältää seuraavat peräkkäiset vaiheet: 15 (a) sentrifugisäiliön pyörittäminen korkealla pyörimisnopeudella, (b) komponenttimäärän, jonka korkea tiheys on korkeampi kuin bakteerien, sisäänvieminen sentrifugisäiliöön, 20 (c) komponenttimäärän, jonka alhainen tiheys on alhaisempi kuin baktee rien, sisäänvieminen sentrifugisäiliöön, kahden komponentin gradientti-erotuskerroksen muodostamiseksi sentrifugisäiliöön, (d) nestenäytteen, jonka tiheys on alhaisempi kuin alhaisen tiheyden 25 omaava komponentti, jatkuvan virtaamisen järjestäminen sentrifugisäiliöön, jolloin bakteerit laskeutuvat jakopintaan korkean ja alhaisen tiheyden omaavien komponenttien väliin kahden komponentin muodostamaan gradienttierotuskerrokseen, jolloin nestenäyte erottuu sentrifugisäiliön yläosassa olevan aukon läpi, 30 (e) huuhteluaineen sisäänvieminen sentrifugisäiliöön, jolloin huuhtelu-aine poistetaan sentrifugisäiliön yläaukosta, (f) sentrifugisäiliön hidastaminen ja pyörittäminen pienellä pyörimis-35 nopeudella, 3 76370 1 (g) imupipetin aktivoiminen ja siirtäminen ensimmäisestä asemasta, jos sa sen kärki on kauempana sentrifugisäiliön ulkoseinän sisäpinnasta, toiseen asemaan, jossa sen kärki on järjestetty mainitun sisäpinnan läheisyyteen nestemäisen aineen imemiseksi sentrifugisäiliöstä samalla, 5 kun tuodaan siirtoliuosmäärä sentrifugisäiliöön ilman slirtoliuoksen poistamista sentrifugisäiliSn yläosassa olevan aukon läpi, ja (h) imupipetin palauttaminen ensimmäiseen asemaansa.

10 Tämän keksinnön mukaisesti kahden komponentin muodostaman gradienttiero-tuskerroksen korkean tiheyden ja alhaisen tiheyden omaavat komponentit tuodaan peräkkäin sentrifugisäiliöön samalla, kun sentrifugisäiliötä pyöritetään kaksivaihteisen moottorin avulla sen korkealla pyörimisnopeudella. Nestenäyte tuodaan jatkuvaan virtaukseen ja siksi menetelmä bakteerien 15 erottamiseksi bakteereita sisältävästä nestenäytteestä voidaan periaatteessa suorittaa jatkuvana erotusprosessina. Tuomalla huuhteluainetta sentrifugisäiliöön itse erotusprosessin suorittamisen jälkeen kaikki aineet, jotka tarttuvat kahden komponentin muodostamaan gradienttierotus-kerrokseen, kuten rasvapallot tai vastaavat, huuhtoutuvat pois ja poistu-20 vat sentrifugisäiliön yläosassa olevasta aukosta. Kahden komponentin muodostaman gradienttierotuskerroksen poisto, joka kerros sisältää alkuperäisestä nestenäytteestä erotetut bakteerit, suoritetaan imupipetin avulla, joka on siirrettävissä ensimmäisestä asemasta toiseen asemaan, jonka kärki ulottuu sentrifugisäiliöön samalla, kun sentrifugisäiliö huuhdellaan 25 siirtonesteen avulla.

Tämän keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaisesti menetelmä sisältää lisäksi seuraavat peräkkäiset vaiheet vaiheiden (a)-(h) jälkeen: 30 (l) pienen siirtonestemäärän sisäänvieminen sentrifugisäiliöön poistamat ta liuosta sentrifugisäiliön yläosassa olevan aukon läpi, (j) sentrifugisäiliön kiihdyttäminen ja pyörittäminen sen korkealla pyörimisnopeudella, ja 35 (k) vaiheiden (f)-(h) toistaminen.

4 76370 1 Tuomalla vielä yksi mainittu nestemäärä sentrifugisäiliöön ja kiihdyttämällä sentrifugisäiliö sen korkeaan pyörimisnopeuteen, kaikki aineet, siis mitkä vain komponentit kahden komponentin muodostamasta gradienttierotus-kerroksesta tai siellä olevat bakteerit huuhtoutuvat pois sentrifugisäi-5 liöistä, ja siirtyvät siis, kun vaiheet (f)-(h) toistetaan, mittaussäi-liöön.

Sentrifugisäiliön täydellistä huuhtelemista varten on edullista suorittaa seuraavat peräkkäiset vaiheet vaiheiden (a)-(k) jälkeen: 10 (l) sentrifugisäiliön kiihdyttäminen ja pyörittäminen sen korkealla pyörimisnopeudella, (m) huuhteluainevirtauksen ja kuuman ilman jaksoittainen sisäänvieminen 15 sentrifugisäiliöön ruiskulla, mahdollisen sentrifugisäiliöön tarttuneen aineen poishuuhtelemiseksi, (n) sentrifugisäiliön hidastaminen ja pyörittäminen sen pienellä pyörimisnopeudella, 20 (o) imupipetin aktivointi ja siirtäminen sen ensimmäisestä asemasta sen toiseen asemaan, kaiken nestemäisen aineen imemiseksi pois sentrifugi-säiliöstä, ja 25 (p) imupipetin palauttaminen sen ensimmäiseen asemaan.

Tämän keksinnön mukaisesti neste voidaan edullisesti poistaa sentrifugisäiliön yläosassa olevasta aukosta sen säteittäisesti sisäisesti ulottuvan reunaosan kolon, joka määrittelee minimileveyden, läpi, nesteen-30 poiston viivytyksen aikaansaamiseksi sentrifugisäiliöstä. Nesteenpoiston viivytys sentrifugisäiliöstä aikaansaa siis sen, että neste pidetään sent-rifugisäiliössä pidemmän ajan, ja siksi nesteen lisäämisnopeutta sentrifugisäiliöön voidaan siis lisätä niin, että saadaan korkeampi erotusnopeus.

Bakteerien erottamisen suorittamiseksi bakteereita sisältävästä nestenäyt-teestä valvotuissa olosuhteissa, on edullista, että keksinnön mukainen menetelmä lisäksi sisältää sentrifugisäiliön termostotoinnin ennalta mää- 5 76370 1 rättyyn lämpötilaan tuomalla mainitun lämpötilaista olevaa ilmaa sentri-fugisäiliöön. Ilma voidaan viedä sisään sopivalla tavalla, esimerkiksi alhaalta, niin että sentrifugisäiliön ulkopinta pidetään ennalta määrätyssä lämpötilassa, ja lisäksi tai vaihtoehtoisesti, ennalta määrätyssä 5 lämpötilassa oleva ilma voidaan viedä sisään sentrifugisäiliöön ylhäältä niin, että ilma viedään sisään sentrifugisäiliöön sen yläosassa olevan aukon läpi.

Sen varmistamiseksi, että neste, joka poistetaan sentrifugisäiliön ylä-10 osassa olevasta aukosta, ei tule takaisin sentrifugisäiliöön syntyvän imuvaikutuksen takia, kun sentrifugisäiliötä pyöritetään sen korkealla pyörimisnopeudella, on edullista tuoda paineilmavirtaus sentrifugisäiliöön, kun sitä pyöritetään sen korkealla pyörimisnopeudella. Paineilma on edullisesti termostoitu mainittuun ennalta määrättyyn lämpötilaan 15 niin, että paineilmavirtaus edesauttaa tarkoitusta termostoida sentri-fugisäiliö.

Keksinnön edullisessa suoritusmuodossa kahden komponentin muodostavan gradienttierotuskerroksen korkean tiheyden omaava komponentti, jonka kor-20 kea tiheys on korkeampi kuin bakteerien, on dekstraani-vesiliuos, ja kahden komponentin muodostava gradienttierotuskerroksen pienen tiheyden omaava komponentti, jonka tiheys on pienempi kuin bakteerien tiheys, on sak-karoosivesiliuos. Huuhtelutarkoitukseen oleva siirtoliuos, kun kahden komponentin muodostavaa gradienttierotuskerrosta ja siinä sisältäviä bak-25 teereltä siirretään sentrifugisäiliöstä, jonka tarkoitus myös on huuhdella pois kaikki kahden komponentin muodostaman gradienttierotuskerrok-sessa olevat aineet ja siinä sisältävät bakteerit, voi edullisesti olla entsyymiliuos, joka edesauttaa tarkoitusta esikäsitellä bakteerit ylläolevaa optista laskutoimitusta varten.

30

Keksinnön edullisessa suoritusmuodossa sentrifugisäiliön korkea pyörimisnopeus on 45.000 rpm, ja sentrifugisäiliön pieni pyörimisnopeus on 250 rpm, sentrifugisäiliön nettovolyymi, joka määräytyy siitä, kun sentrifugisäiliötä pyöritetään sen korkealla pyörimisnopeudella, on 2 ml, 35 kahden komponentin muodostavan gradienttierotuskerroksen korkean tiheyden omaavan komponentin tilavuus on 0,5 ml, ja kahden komponentin muodostavan gradienttierotuskerroksen matalan tiheyden omaavan komponentin tilavuus 6 76370 1 on 1,5 ml. Kun sentrifugisäiliötä pyöritetään pyörimisnopeudella 45.000 rpm, äärimmäisen tehollinen gravitaatiokenttä, jonka arvo on 50.000 G, muodostuu sentrifugisäiliön sisätilaan, jonka sisähalkaisija on 47 mm. Järjestämällä sellainen äärimmäisen voimakas gravitaatiokenttä 5 saadaan erotuskyky, joka on 1,33 ml/s, joka tarkoittaa, että 20 ml näytettä erottuu 15 sekunnissa.

Tämä keksintö kohdistuu lisäksi laitteeseen bakteerien erottamiseksi bakteereita sisältävästä nestenäytteestä yllä olevan menetelmän mukaisesti, 10 joka laite sisältää: kulhomaisen sentrifugisäiliön, jonka yläosassa on aukko, joka on säteit-täisesti sisäisesti laajenevan reunaosan määrämää, 15 kaksivaihemoottorin, joka on kytketty sentrifugisäiliöön sen selektiiviseksi pyörittämiseksi pienellä pyörimisnopeudella ja suurella pyörimisnopeudella, nesteen lisäyslaite, joka ulottuu sentrifugisäiliöön korkean tiheyden 20 omaavan komponentin, jonka tiheys on korkeampi kuin bakteerien tiheys, lisäämiseksi sentrifugisäiliöön, pienen tiheyden ommavan komponentin, jonka tiheys on pienempi kuin bakteerien tiheys, lisäämiseksi sentrifugisäiliöön, huuhteluaineen lisäämiseksi sentrifugisäiliöön, entsyymiliu-oksen lisäämiseksi sentrifugisäiliöön, nestenäytteen lisäämiseksi sentri-25 fugisäiliöön » ja imupipetin, joka on asennettu siirrettäväksi ensimmäisen aseman, jossa kärki on kauempana sentrifugisäiliön ulkoseinän sisäpinnasta toisen aseman, jossa kärki on järjestetty mainitun sisäpinnan läheisyyteen, vä-30 Iillä ja joka on sovellettu aktivoitavaksi nestemäisen aineen imemiseksi sentrifugisäiliöstä.

Keksinnön mukaisella laitteella mahdollistetaan, että bakteerien erotus bakteereita sisältävästä nestenäytteestä voidaan suorittaa automaattisel-35 la hyvin tarkalla erotusmenetelmällä suurella nopeudella. Keksinnön mukaisen laitteen erikoisuus on imupipetti, joka on asennettu siirrettäväksi sentrifugisäiliöön sen ensimmäisen ja toisen aseman välillä. Käyttä- t 7 76370 1 mällä sellaista imupipettlä saadaan hyvin luotettava ja tarkka aineensiirto, joka materiaali on sentrifugisäiliössä ilman sentrifugisäiliön vahingoittumisriskiä, koska imupipetin kärki pidetään aina etäisyydellä sentrifugisäiliön sisäpinnasta.

5

Vaikka lisäyslaite muodostuu yksinkertaisesta laitteesta kaikkien nesteiden ja komponenttien lisäämiseksi sentrifugisäiliöön ja voi päättyä sen johonkin osaan, siis ulottua sentrifugisäiliön pohjaseinämän läpi, niin edullisesti liäsylaite on muodostettu yksittäisistä lisäysputkista, jotka 10 ulottuvat sentrifugisäiliöön sen yläosassa olevan aukon läpi ja korkean tiheyden omaavan komponentin, pienen tiheyden ommavan komponentin, huuhteluaineen, entsyymiliuoksen, ja nestenäytteen lisäämiseksi.

Kuten mainittiin yllä, paineilmavirtaus viedään sentrifugisäiliöön sil-15 loin, kun sitä pyöritetään sen korkealla pyörimisnopeudella. Paineilmaa lisätään edullisesti myös lisäysputkella, joka ulottuu sentrifugisäiliöön sen yläosassa olevan aukon läpi.

Keksinnön mukaisen laitteen edullisen suoritusmuodon mukaisesti kulhomai-20 nen sentrifugisäiliö on lisäksi varustettu kololla, joka määrää sen reunaosan säteisesti sisäänpäin ulottuvan reunaosan minimileveyden. Kolon takia muodostuu nestesäiliö sentrifugisäiliöön, kun neste virtaa vain sentrifugisäiliön yläosassa olevan aukon kolon läpi ja koska neste pidetään sentrifugisäiliössä pidemmän ajan.

25

Keksinnön mukaisen laitteen edullisessa suoritusmuodossa kulhomainen sentrifugisäiliö on tehty titaanista ja varustettu polytetrafluori-etyleeni-sisäpäällysteellä sentrifugisäiliön sisähalkaisijan ollessa 45 mm ja sentrifugisäiliön sisätilan nettotilavuuden ollessa 2 mm. Kun sentrifugisäi-30 liö on titaanisentrifugisäiliö, saadaan hyvin kova ja vahva, mutta silti äärimmäisen kevyt sentrifugisäiliö.

Yllä olevaan sentrifugisäiliöön voidaan saada äärimmäisen tehokas gravitaatiokenttä, jonka arvo on noin 50.000 G, pyörittämällä sentrifugisäi-35 liötä korkealla pyörimisnopeudella, joka on noin 45.000 rpm. Sentrifugisäiliön pieni pyörimisnopeus on edullisesti noin 250 rpm. Tässä keksin- 8 76370 1 non edullisessa suoritusmuodossa kaksivaihemoottori kytketään suoraan sentrifugisäiliöön sen akselin kautta.

Keksintöä kuvaillaan vielä piirustuksiin viitaten, jossa 5 kuvio 1 on pystysuora leikkausnäkymä laitteen edullisesta suoritusmuodosta bakteerien erottamiseksi bakteereita sisältävästä nestenäytteestä, ja kuvio 2 on osittainen kaaviollinen leikkausnäkymä, joka kuvaa keksinnön 10 mukaisen yhdisteen yleistä erotusmenetelmää.

Kuviossa 1 näytetään laite bakteerien erottamiseksi bakteereita sisältävästä nestenäytteestä, esim. maitonäytteestä. Koko laite on merkitty 10 ja se on varustettu alustalla 11, jonka päälle sylinterinmuotoinen kotelo 15 12 on asennettu. Sylinterinmuotoisen kotelon 12 alempi päätyosa on lujas ti kiinnitetty alustaan 11 ja järjestetty sen sylinterinmuotoiseen ympäröivään kehäsyvennykseen. Sylinterikotelon 12 yläosaan on asennettu pohja 14. Pohja 14 on kiinnitetty lujasti sylinterikotelon 12 suhteen sylinterinmuotoisella reunalla, joka työntyy esiin pohjan 14 alemmasta sivupin-20 nasta. Sylinterinmuotoiseen koteloon 12 on kapseloitu moottori 16. Moottori 16 on kaksivaihteinen moottori, joka on sovitettu kehittämään korkean pyörimisnopeuden, joka on 45.000 rpm ja matalan pyörimisnopeuden, joka on 250 rpm. Moottorin 16 akseli 17 on akselintapilla ylälaakerissa 18 ja pohjalaakerissa 19 järjestettynä pohjaan 14 ja alustaan 11. Akseli 25 17 ulottuu ylälaakerin 18 taakse ja on varustettu sisäänpäin suippeneval la kartio-osalla 20 sen yläpäässä.

Kulhomainen sentrifugisäiliö 21 on asennettu akseliin 17 ja sen alapäähän on varustettu ulospäin suippeneva kartiomainen syvennys, jonka suippenemi-30 nen on samanlainen kuin sisäänpäin suippenevan akselin kartio-osan 20 suippeneminen. Siksi akselin 17 ja kulhomaisen sentrifugisäiliön 21 kartio-osat suojaavat sentrifugisäiliötä 21 moottoriakselin 17 suhteen. Sentrifugisäiliö 21, joka on esitetty yksityiskohtaisemmin kuviossa 2 ja jota kuvataan alla, sisältää kartiomaisen pohjaosan 22, vertikaalisen sylinteri-35 mäisen osan 23, ja sisäänpäin ulottuvan reunaosan 24, joka määrää yläosassa olevaa aukkoa 25 sentrifugisäiliössä 21. Sentrifugisäiliön 21 yläaukos-sa 25, sisäänpäin taivutettu reunaosa 24 on varustettu kololla 26, joka 9 76370 ^ määrää kehän minimisädeleveyden. Sentrifugisäiliö 21 on lisäksi varustettu alaspäin ulkonevalla erillisellä reunamalla 27, jonka tehtävänä on estää nesteen joutuminen kontaktiin ylälaakerin 18 kanssa. Nesteen estämiseksi pääsemästä kontaktiin ylälaakerin 18 kanssa johdetaan vielä ennaltamäärä-5 tyn lämpöinen ilmavirta, jonka lisätarkoituksena on termostoida sentrifu-gi ennaltamäärättyyn lämpötilaan, sentrifugisäiliöön alhaalta lisäysput-ken kautta, jota ei ole näytetty piirustuksissa, erillisen ilmaverhon kehittämiseksi sentrifugisäiliön alaosan ympärille.

10 Pohjan 14 yläosaan on järjestetty kotelo 30 suojaamaan sentrifugisäiliö-tä. Kotelo 30 on pystysuoralta sylinterimäiseltä sivuseinältään varustettu poistoaukoilla 31, joiden kautta johdetaan ulos nestettä kotelosta 30. Lisäysputki 32 nestenäytteen lisäämiseksi ulottuu kotelon 30 sisäosaan kotelossa 30 olevan porausreiän läpi, ja edelleen sentrifugisäiliön 21 15 yläosassa olevan aukon 25 läpi sentrifugisäiliön 21 sisäosaan. Lisäysputki 32 on lujasti kiinnitetty ja tiiviisti suljettu kotelon 30 suhteen sulku-renkaalla tai tiivisteellä 33 ja on yläpäästään varustettu putken liittimellä 34, joka voidaan liittää sopivaan putkeen, jota ei ole näytetty piirustuksissa. Lisäysputki 32 on sovitettu ulkopuolisen nestesäiliön 20 yhteyteen liittimensä ja mainitun putken läpi, jota ei ole näytetty piirustuksissa.

Toiseen porausreikään kotelon 30 yläosaan on järjestetty imupipetti, joka yleisesti on merkitty 40. Imupipetti 40 sisältää pipettiputken 41, joka 25 ulottuu kotelon 30 sisäosaan ja edelleen sentrifugisäiliön 21 aukon 25 läpi sen sisäosaan. Yläpäästään pipetin putki 41 on varustettu liittimellä 42, joka voidaan liittää ulkosäiliöihin, joita ei ole näytetty piirustuksissa, sopivien putkien tai vastaavien läpi, joita ei ole näytetty piirustuksissa. Imupipetti 40 sisältää edelleen pipettikotelon 43, jonka 30 läpi pipettiputki 41 ulottuu. Kuten ilmenee kuviosta 1, pipettiputki 44 on varustettu mäntäosalla 44, joka on asennettu siirrettäväksi pipetti-koteloon 43. Pipettikoteloon 43 on myös järjestetty jousi 45, joka on kiinnitettynä mäntäosaan 44 ja joka suuntaa mäntäosaa ja siksi myös pi-pettiputkea 41 ulospäin kotelon 30 sisätilaan nähden. Liitin 46 mahdol-33 listaa pääsyn mäntäosan 44 yläsivun pintaan ja on sovitettu paineilmaläh-teen yhteyteen, jota ei ole näytetty piirustuksissa, sopivan putken läpi, jota ei ole näytetty piirustuksissa. Lisäämällä paineilmaa mäntäosan 44 10 7 637 0 1 yläsivun pintaan mäntäosa 44 pakotetaan alaspäin pipettikoteloon 43 suunnattua voimaa vastaan, joka on kohdistettu mäntäosan 44 alasivun pintaan jousella 45 ja joka siis liikuttaa pipettiputken 41 kärkeä edelleen sentrifugisäiliön 21 sisätilaan.

5

Runko 50 on järjestetty keskelle kotelon 30 yläosaa. Rungon 50 läpimenevään reikään on järjestetty putki 51, joka rungon 50 suhteen on suljettu sulkurenkaalla tai tiivisteellä. Putken 51 yläosa on varustettu tiivisteellä 53, jonka voi asettaa ulkoisen nestelähteen läheisyyteen, jota ei 10 ole näytetty piirustuksissa, sopivan putken läpi, jota ei ole näytetty piirustuksissa. Kohtisuorasti rungon 50 läpimenevään reikään nähden on aukko 54, jonka avulla saadaan yhteys liittimeen 55. Liitin 55 on sovitettu ulkoisen ilmanpainelähteen yhteyteen, jota ei ole näytetty piirustuksissa, sopivan putken läpi, jota ei ole näytetty piirustuksissa, esim.

15 niin, että yllämainittu ilmanpainelähde on yhdistettynä imupipetin 40 liittimeen 46. Ilmanpaineisen ilman lisäämisellä liittimen 55 läpi ja edelleen rungon 50 läpimenevän reiän läpi on kaksi tarkoitusta. Ensinnäkin ilman, jota pidetään ennalta määrätyssä lämpötilassa, tehtävänä on termostoida sentrifuglsäiliö ennalta määrättyyn lämpötilaan. Toiseksi 20 ilmanpaineisen ilman tarkoituksena on estää nestettä keräytymästä kotelon 30 sisäpintaan, ja imeytymästä sentrifugisäiliöön, kun sentrifugi-säiliötä pyöritetään korkealla pyörimisnopeudella, joka on 45000 rpm.

Kuviossa 2 sentrifugisäiliö 21 esitetään yksityiskohtaisemmin. Kun sentri-25 fugisäiliötä pyöritetään korkealla pyörimisnopeudellaan, jota pyörittää moottori 16, kuten on osoitettu nuolella 64, kahden komponentin gradient-tierotuskerros 60 asettuu sentrifugisäiliön 21 sisätilan ulkokehään, jonka määrää sisäänpäin taivutetun reunaosan 24 minimileveyden määräävä kolo 26. Kahden komponentin erotuskerros 60 sisältää korkean tiheyden omaavan 30 komponentin, joka muodostaa ensimmäisen kerroksen 61 ja pienen tiheyden omaavan komponentin, joka muodostaa toisen kerroksen 62, joka sijaitsee ensimmäisen kerroksen 61 päällä. Ensimmäisen ja toisen kerroksen 61 ja 62 korkean tiheyden omaavan komponentin tiheys on korkeampi ja matalan tiheyden omaavan komponentin tiheys on matalampi kuin erotettavien bak-35 teerien tiheys. Kerroksien 61 ja 62 välipinnassa on bakteerikerros 63. Nestenäyte lisätään sentrifugisäiliön 21 keskiosaan lisäysputken 32 läpi ja tyhjennetään siitä. Keskipakoisuusvoiman, joka saadaan, kun sentri- H 76370 1 fugisMiliö 21 pyörii korkealla pyörimisnopeudellaan, johdosta neste sinkoutuu ulospäin sentrifugisäiliön keskustasta ja pakotetaan ylöspäin kerroksen 62 sisäpintaa pitkin. Neste, joka lisätään lisäysputkella 32 jatkuvana virtauksena, tuottaa nestemäisen kalvomaisen kerroksen 65 matalan 5 tiheyden omaavan komponenttikerroksen sisäpintaan ja poistetaan kolon 26 kautta, kuten viitenumero 66 osoittaa. Koska neste poistetaan ainoastaan kolon 26 kautta, nestettä säilytetään sentrifugisäillössä kauemman ajan verrattuna kulhomaiseen sentrifugisäiliöön, jossa ei ole minimile-veyttä määräävää koloa 26, jossa neste poistetaan sentrifugisäiliön ko-10 ko yläosassa olevasta aukosta ja siksi nesteen lisäämisnopeus sentrifugisäiliöön voi lisääntyä ja vielä lisätä bakteerien erotusnopeutta verrattuna laitteeseen, jossa ei ole koloa 26. Koska bakteerien tiheys on korkeampi kuin pienen tiheyden omaava komponenttikerros ja sisempi kerros 62, bakteerit pakotetaan radiaalisesti kerroksen 62 läpi Kerroksien 61 15 ja 62 välipintaan.

Laitteen 10 toimintaa esitetään alla olevassa esimerkissä.

Esimerkki 20

Sen tapaisessa käytännön suoritusmuodossa, joka yllä kuvattiin viitaten piirustuksiin, kulhomainen sentrifugisäiliö 21 oli valmistettu titaanista ja varustettu sisäisellä polytetrafluori-etyleeni-pintapäällysteellä. Sentrifugisäiliön 21 sisähalkalsija oli 47 mm. Moottori 16 oli sovitettu 25 pyöritettäväksi matalalla pyörimisnopeudella, joka oli 250 rpm ja korkealla pyörimisnopeudella, joka oli 45000 rpm tuottaen virtuaalisen gravitaatiokentän sentrifugisäiliöön, jonka suuruusluokka on 50000 G. Sentrifugisäiliön 21 kehän sisätila, jonka korkeus on sisäänpäin taivutetun reunosan 24 minimileveyden määräävän kolon 26 määräämä, oli suuruusluokkaa 2 ml.

30 Tässä suoritusmuodossa 15 ml:n nestenäyte erotettiin 15 sekunnissa. 20 ml:n nestenäyte oli 5 ml:n maitonäytteen vesiliuos. Putkenliittimen 55 ja rungon 50 läpimenevän reiän läpi lisättiin jatkuva paineilmavirta, joka oli kuumennettu lämpötilaan 40°C 1,5 barin painelähteestä, putken läpi, jonka sisähalkalsija oli 1,5 mm ja pituus 250 mm. Kuten yllä mai-35 nittiin, lisättiin myös ilmavirta, jonka lämpötila oli 40°C, sentrifugisäiliöön alhaaltapäin.

12 76370 1 Keksinnön mukaista erotusprosessia suoritettaessa yllä mainittua keksinnön mukaista laitetta ajettiin automatisoidussa järjestyksessä, joka sisälsi seuraavat vaiheet: 5 (a) moottori 16 kiihdytettiin korkeaan pyörimisnopeuteensa sentrifugi- säiliön 21 pyörittämiseksi korkealla pyörimisnopeudellan, joka oli 45000 rpm, (b) 0,5 ml dekstraanivesiliuosta sisältäen korkean tiheyden omaavan kom- 10 ponentin lisättiin erillisestä llsäysputkesta, joka ei ole näytetty piirustuksissa, sentrifugisäiliön keskiosaan, jonka jälkeen dekstraanivesi-liuos sinkoutui sentrifugisäiliön 21 sisätilan ulkokehään korkean tiheyden omaavaan komponentin kerrokseen tai ensimmäiseen kerrokseen 61, joka on näytetty kuviossa 2, 15 (c) 1,5 ml:n sakkaroosiliuos sisältäen matalan tiheyden omaavan komponentin lisättiin erillisen lisäysputken kautta, jota ei ole näytetty piirustuksissa, sentrifugisäiliön keskiosaan, jonka jälkeen sakkaroosiliuos sinkoutui matalan tiheyden omaavan komponentin kerrokseen tai toiseen 20 kerrokseen 62, joka on näytetty kuviossa 2, samalla kun mahdollinen sak-karoosimäärän ylimäärä poistui sentrifugisäiliön 21 yläosassa olevasta aukosta 25 sisäänpäin taivutetun reunaosan 24 minimileveyden määräävän kolon 26 läpi, 25 (d) nestenäyte lisättiin lisäysputkesta 32 jatkuvana virtauksena niin, että bakteerit laskeutuivat bakteerikerroksen 63 ensimmäisen ja toisen kerroksen 61 ja 62 välipintaan, ja neste poistui sentrifugisäiliön yläosassa olevan aukon 25 kautta niinkuin on osoitettu viitenumerolla 66 kuviossa 2, 30 (e) kun itse erotusprosessi on mennyt loppuun, huuhteluainetta, joka muodostuu entsyymiliuoksesta, lisättiin erillisestä llsäysputkesta, joka ei ole näytetty piirustuksissa, sentrifugisäiliön keskiosaan niin, että mahdolliset hiukkaset, siis rasvakokkareet, jotka mahdollisesti vaikuttavat 35 myöhemmin suoritettavaan bakteerien laskemiseen, huuhdeltiin pois ja poistettiin sentrifugisäiliöstä 21, 13 76370 ^ (f) moottori 16 jarrutettiin pieneen pyörimisnopeuteen sentrifugisäiliön 21 pyörittämiseksi alhaisella pyörimisnopeudellaan, joka on 250 rpm, (g) imupipetti AO aktivoitiin ja siirrettiin ensimmäisestä asemastaan, 5 jossa sen kärki on etäisyydellä sentrifugisäiliön ympäröivien seinien sisäpinnasta toiseen asemaan, jossa sen kärki on järjestetty mainitun sisäpinnan läheisyyteen, kuten ilmenee kuviosta 2, kun 1,5 ml:n entsyymi-liuosmäärä lisättiin yllä olevasta lisäysputkesta, joka ei ole näytetty piirustuksissa, sentrifugisäiliön 21 keskiosaan niin, että kerroksien 61 10 ja 62 materiaalin sisältäen myös bakteerivälipintakerroksen 63 siirtyi entsyymiliuoksessa pipettiputken AI läpi ja edelleen putkenliittimen A2 läpi ja ulkoisen putken, joka ei ole näytetty piirustuksissa, ulkopuoliseen mittaussäiliöön tai mittauslaitteeseen, joka ei ole näytetty piirustuksissa, 15 (h) imupipetti palautettiin ensimmäiseen asemaansa, (i) 1,5 ml:n entsyymiliuosmäärä lisättiin yllä olevan lisäysputken kautta, joka ei ole näytetty piirustuksissa, sentrifugisäiliön 21 keskiosaan, 20 (j) moottori 16 kiihdytettiin sentrifugisäiliön 21 pyörittämiseksi korkealla pyörimisnopeudella, joka on 45000 rpm niin, että mahdollinen sentrifugisäiliön 21 sisätilan ulkokehään keräytynyt materiaali huuhtoutui pois entsyymiliuosmäärällä, 25 (k) sen jälkeen vaiheet (f)-(h) toistettiin huuhtelevan 1,5 ml:n entsyy-miliuosmäärän siirtämiseksi yhdessä mahdollisen siihen liuenneen materiaalin kanssa yllä mainittuun mittauslaitteeseen tai mittaussäiliöön, jota ei ole näytetty piirustuksissa.

30

Koko laitteen huuhtelemiseksi seuraavat peräkkäiset vaiheet suoritettin: (l) moottori 16 kiihdytettiin sentrifugisäiliön 21 pyörittämiseksi korkealla pyörimisnopeudellaan, joka on 45000 rpm, 35 (m) huuhteluainetta lisättiin lisäysputken 51 kautta ja ilmaa lisättiin reiän 54 kautta esikuumentajasta, joka kuumentaa ilman noin 40°C:n lämpö- h 76370 1 tilaan ja lisättiin jaksottain kotelon 30 sisätilaan, aikavälin ollessa noin 0,5 sekuntia, spraylla, jonka tarkoitus on huuhdella kotelon 30 sisäpinnat ja sentrifugisäiliön 21 ulkopinnat, 5 (n) moottori 16 jarrutettiin sentrifugisäiliSn pyörittämiseksi matalalla pyörimisnopeudellaan, joka on 250 rpm, (o) imupipetti aktivoitiin ja siirrettiin ensimmäisestä toiseen asemaan niin, että mahdollinen neste ja mahdollinen materiaali sentrifugisäiliös- 10 sä imeytyi pois ja siirtyi pipettiputken 41 läpi ja edelleen putkenliitän-nän 42 läpi ja ulkoisen putken läpi, joka ei ole näytetty piirustuksissa, jätesäiliöön, (p) lopulta imupipetti palautettiin alkuperäiseen asemaansa ja moottori 15 16 sammutettiin.

20 25 30 35

Claims (18)

1. Menetelmä bakteerien erottamiseksi bakteereita sisältävästä neste-näytteestä, tunnettu siitä, että menetelmä suoritetaan kulho-5 maisen sentrifugisäiliön (21) avulla, jolla on yläaukko (25), joka on radiaalisesti sisäänpäin ulottuvan reunaosan (24) määräämä, ja että menetelmä sisältää seuraavat peräkkäiset vaiheet: (a) sentrifugisäilion (21) pyörittäminen korkealla pyörimisnopeudella, 10 (b) korkean tiheyden omaavan nestekomponentin määrän tuominen sentrifugi-säiliöön (21), jonka tiheys on korkeampi kuin bakteerien tiheys, (c) alhaisen tiheyden omaavan nestekomponentin määrän tuominen sent-15 rifugisäiliöön (21), jonka tiheys on matalampi kuin bakteerien tiheys, kahden komponentin gradienttierotuskerroksen (60,61,62) muodostamiseksi sentrifugisäiliöön (21), (d) jatkuvan nestenäytevirtauksen tuominen sentrifugisäiliöön (21), 20. onka tiheys on matalampi kuin matalan tiheyden omaavan nestekomponentin tiheys, jolloin bakteerit sijoitetaan kahden komponentin gradienttierotuskerroksen korkean (61) ja matalan (62) tiheyden omaavien komponenttien väliseen välipintaan (63), jolloin nestenäyte poistuu sentrifugi- säiliön ylimmän aukon (25) kautta, 25 (e) huuhteluaineen lisääminen sentrifugisäiliöön (21), jolloin huuhtelu-aine poistuu sentrifugisäiliön (21) yläosassa olevan aukon (24) kautta, (f) sentrifugisäiliön (21) jarruttaminen ja sen pyörittäminen matalalla pyörimisnopeudella, (g) imupipetln (40) aktivoiminen ja siirtäminen sen ensimmäisestä asemasta, jossa sen kärki on kauempana sentrifugisäiliötä (21) ympäröivien seinien (23) sisäpinnasta, toiseen asemaan, jossa sen (40) kärki on ^ järjestetty mainitun sisäpinnan läheisyyteen sentrifugisäiliössä (21) olevan nesteaineen poislmemiseksi samalla, kun lisätään siirtoliuosmäärä ,6 76370 1 sentrifugisäiliöön (21) liman, että poistetaan nestettä sentrifugisäi-llön yläosassa olevan aukon kautta, ja (h) imupipetin (40) palauttaminen ensimmäiseen asemaansa. 5

1 Patenttivaatimukset

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmä sisältää vielä seuraavat peräkkäiset vaiheet (a)-(h): (i) pienen siirtoliuosmäärän lisääminen sentrifugisäiliöön (21) ilman, 10 että poistetaan nestettä sentrifugisäiliön yläosassa olevan aukon kautta, (j) sentrifugisäiliön kiihdyttäminen ja sen pyörittäminen sen korkealla pyörimisnopeudella, ja 15 (k) vaiheiden (f)-(h) toistaminen.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmä sisältää vielä seuraavat vaiheet vaiheiden (a)-(k) 20 jälkeen: (l) sentrifugisäiliön kiihdyttäminen ja sen pyörittäminen sen korkealla pyörimisnopeudella, 25 (m) huuhteluainevirtauksen jaksoittainen lisääminen ja kuumennetun ilman lisääminen sentrifugisäiliöön (21) spraylla, mahdollisen sentrifugisäiliöön (21) tarttuneen materiaalin poishuuhtomiseksi, (n) sentrifugisäiliön (21) jarruttaminen ja sen pyörittäminen sen mata-30 lalla pyörimisnopeudella, (o) imupipetin (40) aktivointi ja siirtäminen sen ensimmäisestä asemasta toiseen asemaan, mahdollisen nesteaineen imemiseksi pois sentrifugisäi-liöstä, ja 35 (p) imupipetin (40) palauttaminen sen ensimmäiseen asemaansa. I7 76370

^ 4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnet- t u siitä, että neste poistetaan sentrifugisäiliön (21) yläosassa olevasta aukosta (25) sen radiaalisesti sisäänpäin taivutetun reunaosan (24) minimileveyttä määräävän kolon (26) läpi viivytyksen aiheuttami-5 seksi sentrifugisäiliöstä (21) poistettavaa nestettä varten.

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että sentrifugisäiliö (21) termostoidaan ennalta määrättyyn lämpötilaan lisäämällä mainitun lämpötilaista ilmaa sentrifugisäiliöön 10 (21).

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että paineilmavirtaus tuodaan sentrifugisäiliöön (21), kun se pyörii sen korkealla pyörimisnopeudellaan. 15

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että kahden komponentin gradienttierotuskerroksen (60) korkean tiheyden omaava komponentti (61) on dekstraanivesiliuos, ja kahden komponentin gradienttierotuskerroksen (60) matalan tiheyden omaava kompo- 20 nentti (62) on sakkaroosivesiliuos huuhteluaineen ja siirtonesteen ollessa entsyvmiliuokoisia.

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että sentrifugisäiliön (21) korkea pyörimisnopeus on suuruus- 25 luokkaa 45000 rpm ja sentrifugisäiliön (21) matala pyörimisnopeus on suuruusluokkaa 250 rpm.

9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että sentrifugisäiliön (21) nettotilavuus, joka määrittyy 30 siitä, kun sentrifugisäiliötä (21) pyöritetään sen korkealla pyörimisnopeudella, on suuruusluokkaa 2 ml, kahden komponentin gradienttierotuskerroksen (60) korkean tiheyden omaavan komponentin (61) määrän ollessa suuruusluokkaa 0,5 ml, ja kahden komponentin gradienttierotuskerroksen (60) matalan tiheyden omaavan komponentin (62) määrän ollessa suuruus-35 luokkaa 1,5 ml. I8 76370

10. Laite patenttivaatimusten 1-9 mukaisen menetelmän suorittamiseen, tunnettu siitä, että laite (10) sisältää: kulhomaisen sentrifugisäiliön (21), jossa on yläaukko (25), joka on 5 radiaalisesti sisäänpäin ulottuvan reunaosan (24) määrittämä, kaksivaihteisen moottorin (16) kytkettynä sentrifugisäiliöön (21) sen selektiiviseen pyörittämiseksi matalalla pyörimisnopeudella ja korkealla pyörimisnopeudella, 10 nesteen lisäyslaitteen (32), joka ulottuu sentrifugisäiliöön (21), korkean tiheyden omaavan komponentin (61) lisäämiseksi sentrifugisäiliöön (21), jonka tiheys on korkeampi kuin bakteerien tiheys, matalan tiheyden omaavan komponentin (61) lisäämiseksi sentrifugisäiliöön (21), jonka ti-15 heys on matalampi kuin bakteerien tiheys, huuhteluaineen lisäämiseksi sentrifugisäiliöön (21), entsyymiliuoksen lisäämiseksi sentrifugisäiliöön (21) ja nestenäytteen lisäämiseksi sentrifugisäiliöön, sekä imupipetin (40), joka on asennettu sillä tavalla, että sitä voidaan 20 siirtää ensimmäisen aseman, jossa sen kärki on etäisyydellä sentrifugi-säiliötä (21) ympäröivien seinien (23) sisäpinnasta ja toisen aseman välillä, jossa sen kärki on järjestetty mainitun sisäpinnan läheisyyteen, ja joka on sovitettu aktivoitavaksi nesteaineen imemiseksi pois sentrifugisäiliöstä (21). 25

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen laite, tunnettu siitä, että mainittu lisäyslaite (32) muodostuu yksittäisistä lisäysputkista, jotka ulottuvat sentrifugisäiliöön sen yläaukon läpi korkean tiheyden omaavan komponentin (61), matalan tiheyden omaavan komponentin (62), huuhteluko aineen, siirtonesteen ja nestenäytteen lisäämiseksi.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen laite, tunnettu siitä, että se lisäksi sisältää lisälisäysputken, joka ulottuu sentrifugisäiliöön (21) sen yläaukon läpi paineilman lisäämiseksi sentrifugisäiliöön (21). 35

13. Jonkin patenttivaatimuksien 10-12 mukainen laite, tunnettu siitä, että kulhomainen sentrifugisailiö (21) lisäksi on varustettu ko- 19 76370 1 lolla (26), joka määrää sen radiaalisesti sisäänpäin ulottuvan sentri-fugisäiliön reunaosan (24) minimileveyden.

14. Jonkin patenttivaatimuksien 10-13 mukainen laite, tunnettu 5 siitä, että kulhomainen sentrifugisäiliö (21) on tehty titaanista ja varustettu polytetrafluori-etyleeni-sisäpäällysteellä sen (21) sisä-halkaisijan ollessa suuruusluokkaa 47 mm.

15. Jonkin patenttivaatimuksien 10-14 mukainen laite, tunnettu 10 siitä, että sentrifugisäiliön (21) mainitun sisätilan nettovolyymi on 2 ml.

15 7 6370

16. Jonkin patenttivaatimuksien 10-15 mukainen laite, tunnettu siitä, että sentrifugisäiliön (21) korkea pyörimisnopeus on suuruusluok- 15 kaa 45000 rpm sentrifugisäiliön (21) matalan pyörimisnopeuden ollessa suuruusluokkaa 250 rpm.

17. Jonkin patenttivaatimuksien 10-16 mukainen laite, tunnettu siitä, että kaksivaiheinen moottori (16) on suorassa yhteydessä sentri- 20 fugisäiliöön (21) sen akselin (17) välityksellä.

18. Jonkin patenttivaatimuksien 10-17 mukainen laite, tunnettu siitä, että se lisäksi sisältää ulosvientilaitteet (31) sentrifugisäiliön yläaukosta poistettavan nesteen poistamiseksi. 25 30 35 76370 20