NO744440L - - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører generelt et system for behandling av blodfraksjoner og vedrører nærmere bestemt en forbedret rotor-anordning for flere prøver, som er egnet for separering av blod i plasma og cellefraksjoner, rensing og hemolysering av cellefraksjonene og for separat utvinning av plasmaet, hemolysatet og de rensete celler.

Ved klinisk blodarbeid er det nødvendig å separere stabiliserte blodprøver i plasma og rensete cellefraksjoner før mange bio-kjemiske undersøkelser av interesse kan gjennomføres. Således kan f.eks. fotometrisk analyse bare gjennomføres på plasmafraksjonen siden nærværet av røde blodlegemer interfererer med den ønskete absorbsj onsmålingen.

Genetiske overvåkingsprogram for bestemmelse av mutasjoner hos mennesker på grunn av slike miljøbetingelser som f.eks. joniser-ende stråling, kjemiske forurensninger etc, liksom andre naturlige årsaker, krever prøvetaking, behandling og analyse av meget store antall blodprøver på grunn av de lave mutasjonstaktene som for nærværende er postulert. De teknikker som nå benyttes på labora-toriene for behandling av blodfraksjoner er forbundet med trettende og tidkrevende operasjoner som til tross for dette skulle gjøre et effektivt genetisk overvåkingsprogram ugj ennomførbart.

Et generelt formål med oppfinnelsen er derfor å frembringe et rotororgan som egner seg for samtidig behandling av blodfraksjoner fra en rekke prøver av helblod.

Et annet, mer spesielt formål med oppfinnelsen er å frembringe et rotoraggregat som egner seg for separering av en rekke blodprøver i plasma og cellefraksjoner, rensing og hemolysering av celle-

fakxri fraksjoner og separat utvinning av plasmaet, hemolysatet og rensete celler.

Andre formål med oppfinnelsen vil fremgå av den følgende beskrivelse og de tilhørende tegninger.

Ifølge oppfinnelsen frembringes et rotoraggregat for behandling av blodfraksjoner fra en rekke prøver av helblod. Rotoraggregatet omfatter en indre rotordel som opptar en sirkulær rekke av radielt forløpende kammer for mottak av blodprøver. Statiske ladningsåpninger kommuniserer mellom den indre rotordelens øvre endeflate og respektive kammer i den sirkulære rekken av kammer, for å lette den statiske laddingen av blodprøver i disse. En sentral dynamisk fordelingsåpning kommuniserer over en rekke radielt løpende fordelingskanaler med de sentrifugale ender av hver enkelt av de prøvemottakende kammer. Overføringskanaler for tømming av blodfraksjoner og rensevæske strekker seg fra et punkt mellom kamrenes sentrifugale og sentripetale ender radielt innad og deretter utad til den indre rotordels periferi. En avtagbar ytre rotordel, som rommer minst et oppsamlingskammer for mottak av materiale som mates ut fra overføringskanalene, er anordnet konsentrisk rundt den indre rotordel.

Rotoraggregatet, som er konstruert ifølge oppfinnelsen, er hensiktsmessig for separering av blod i plasma og cellefraksjoner, rensing og hemolysering av cellefraksjonene og for separat utvinning av plasmaet, hemolysatet og rensete celler.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere under henvisning til de medfølgende figurer, hvor: Fig. 1 viser et vertikalt gjennomskåret perspektivriss av et rotoraggregat ifølge oppfinnelsen montert i et dreiebord. Fig. 2 viser et delvis oppskåret planriss av rotoraggregatet ifølge fig. 1, Fig. 3 viser et perspektivriss av en avtagbar ytre rotordel som er konstruert for oppsamling av rensevæske for cellefraksjoner, samt

fig. 4 viser et perspektivriss av en avtagbar ytre rotordel som rommer en rekke kyvetter for prøveanalyse, som hensiktsmessig kan benyttes ved oppfinnelsen i en hurtiganalysator av en type som benytter roterbare kyvetter.

Rotoraggregatet som er vist i fig. 1 er innsatt i et motordrevet dreiebord 1. Dreiebordet 1 er forsynt med kanaler 2 som strekker seg fra dreiebordets aksel til flere punkter rundt omkretsen. Kanalene kommuniserer med en hensiktsmessig vakuumkilde av årsaker som vil bli nærmere forklart nedenfor i forbindelse med beskrivelsen av rotoraggregatets drift.

Rotoraggregatet omfatter en indre, plateformet rotordel 3 som rommer en sirkelformet rekke (bare en er vist i fig. 1) kammer 4 for mottak av blod. Statiske ladningsåpninger 5, som strekker seg gjennom den plateformete rotordelens 3 øvre endeflate, letter den direkte ladingen av individuelle blodprøver i de respektive kammer 4 under statiske betingelser. Åpningene 5 er plassert nær kamrenes 4 sentripetale ender for å forhindre overstrømming av kamrenes innhold gjennom åpningene under rotasjon. Andre væsker, så som rense- og hemolyseringsvæsker, kan fordeles dynamisk til hele rekken av kamre 4 ved hjelp av en sentral dynamisk fordelingsåpning 6 og en rekke fordelingskanaler 7 som kommuniserer mellom denne åpning og de respektive kamres 4 sentrifugale ender.

Fordelingskanalene 7 skjærer hverandre ved den dynamiske fordelings-åpningens 6 omkrets under dannelse av en sagtannformet virkning som sikrer en tilnærmet jevn fordeling av væske til kanalene 7 når rotoraggregatet roterer og væske sprøytes inn i åpningens 6. Overføringskanalene 8 strekker seg fra et radielt mellomliggende punkt langs bunnen av hvert kammer 4, radielt utad, oppad og deretter radielt utad til den indre plateformete rotordelens 3 omkrets.

Fig. 3 viser et snittriss for å illustrere en kanal 8.

En avtagbar ytre rotordel 9 er anordnet konsentrisk rundt den indre plateformete rotordelen 3 og rommer en rekke oppsamlingskammer 10 for mottak av væsker som tømmes fra de respektive prøvemottakende kammer 4. Kamrene 10 munner ut på linje med de radielt ytre ender av de respektive kanaler 8. Utluftningshull 11 strekker seg radielt innad og oppad fra hvert oppsamlingskammer 10 til rotordelens 9 toppflate.

En ringformet evakueringskanal 12 er tildannet ovenfor den ytre rotordelen 3 ved hjelp av en ringformet tetningsplate 13 som er plassert mellom oppragende sarg 14 på dreiebordet 1 og en oppragende flens 15 på toppflaten av den indre rotordelen 3. 0-ringer 16 frembringer den nødvendige vakuumtetningen samtidig med at de tillater at platen 13 fjernes for utbytting av den ytre rotordelen

9 eller at hele rotoraggregatet fjernes fra dreiebordet. Kanalene

munner ut på siden av ringkanalen 12.

Rotoraggregatet ifølge oppfinnelsen kan enkelt fremstilles ved be-arbeiding av kaviteter og kanaler i en sentral plastplate 17 som lamineres mellom og fastgjøres, f.eks. ved klebing, til topp- og bunnplater 18 og 19 for dannelse av kammer og forbindelseskanaler. Selv om laminatkonstruksjonen er vist spesielt under henvisning

til den indre rotordelen 3, kan den ytre rotordelen 9 være opp-bygget på lignende måte. Alle eller en del av platene kan hensiktsmessig være fremstilt av klarplast. for å lette iakttakelsen av rotorinnholdet, f.eks. ved hjelp av et stroboskoplys.

Fig. 2 viser et planriss av et rotoraggregat som ér identisk med det som er vist i fig. 1 i perspektiv. Som vist i fig. 2 er det i rotoraggregatet opptatt en rekke prøvehåndteringssystem som hvert enkelt består av et prøvemottakende kammer 4, tilhørende kanaler 7 og 8 og et oppsamlingskammer 10, hvorved den samtidige behandling av separate blodfraksjoner fra en rekke prøver lettes. Flere eller færre enn de viste åtte prøvehåndteringssystemer kan anordnes i en enkel rotor, avhengig av størrelsen på rotoren og de respektive kammer som benyttes i den. Fig. 3 viser en del av en avtagbar ytre rotordel 9<1>som er konstruert for oppsamling av cellefraksjons-rensevæske. Et enkelt ringformet oppsamlingskammer 10' er anordnet for oppsamling av rensevæske fra samtlige prøvehåndteringssystemer i rotoraggregatet. En enkelt ringformet åpning 21 letter tømmingen av rensevæske fra overføringskanalene til oppsamlingskammeret 10'. Sammenblanding av rensevæske fra de respektive systemer er tillatelig i kammeret 10' siden rensevæsken kasseres uten ytterligere analyse bortsett fra når det gjelder å avgjøre det eventuelle behovet for ytterligere rensing. Luftehull 11' strekker seg fra kammeret 10' til rotordelens 9' toppflate. Fig. 4 viser en avtagbar ytre rotordel 9" som opptar en rekke kyvetter 10" som er egnet for bruk i en analysator av den roterbare kyvett-typen, f.eks. som beskrevet i USA-patentskrift 3.744.974. Gjennomsynlige topp- og bunnplater 18" og 19" tillater at lyset passerer gjennom kyvettene for fotometrisk analyse ifølge det som beskrives i det nevnte patentskrift. Utluftingshull 11" strekker seg radialt innad og oppad fra hver kyvett til platens 18" topp.

Rotorens virkemåte.

Ved bruken av det rotoraggregat og dreiebord som er beskrevet under henvisning til fig. 1, laddes stabiliserte blodprøver først gjennom åpningene 5 i de respektive prøvemottakingskammer 4 med rotoren stillestående under bruk av automatisk eller manuell pipetteringsteknikk. Etter at kyverttene er laddet drives dreiebordet med rotoraggregatet med et omdreiningstall på ca 2500 omdr/ min inntil cellene og plasmaet er vel adskilt. Deretter reduseres iiiotorens omdreiningstall til ca 1000 omdr/min og vakuum settes på kanalene 2 for å frembringe et redusert trykk i ringen 12. Dette bringer plasmaet i kammerne til å strømme gjennom kanalene 8 til dre respektive oppsamlingskammer 10. Kanalene 8 munner ut i kamrene i en radiell mellomstilling som er beregnet å ligge ubetyde-lig sentripetalt i forhold til grenseflaten mellom blodlegemer og plasma for normalt blod og spesielle prøvevolumer, for at det meste av plasmafraksjonen skal avleires uten forstyrrelse av blodcelle-fraksjonen. Rotoren stoppes deretter og den ytre rotordelen 9 fjernes for å samle opp og undersøke de respektive plasmafraksjoner.

Etter oppsamlingen av plasmafraksjonene erstattes den ytre rotordelen 9 med en ytre rotordel 9' av den art som er vist i fig. 3

og den sammensatte rotoren drives med en omdreining på ca 2000 omdr/ min. Et utvalgt volum fysiologisk koksaltløsning sprøytes deretter inn som rensevæske i den dynamiske påfyllingsåpningen 6 slik at den i hovedsakelig like store volumer strømmer gjennom kanalene 7 til de respektive kammer 4, hvor den blander seg med og renser . blodsellene som finnes igjen i kamrene. Cellenes sammenblanding med saltløsningen økes ved hastig bremsing og aksellerasjon av rotoren. Cellene gjensedimenteres deretter ved sentrifugering og rensevæsken suges bort i oppsamlingskammeret 10' ved pålegging av vakuum gjennom kanalene 2'. Utluftingshullene 10' oppretter forbindelse mellom vakuumringen 12 og oppsamlingskammeret 10', hvori-gjennom kammeret evakueres og renseløsningen overføres fra kamrene 4 på lignende måte som ved plasmafraksjonens overføring til oppsam-lingskimrene 10. Rensetrinnet gjentas dersom det er nødvendig for at den ønskete rensevirkning skal oppnås.

Etter cellerensingen stoppes rotoren og den ytre rotordelen 9' erstattes med en ytre rotordel med individuelle oppsamlingskammer 10 som er identisk med dem som benyttes ved plasmafraksjonenes oppsam ling. Rotoren aksellereres deretter og lyseringsvæske, så som destillert vann, fordeles til de respektive kammer 4 ved inn-sprøyting i den dynamiske fordelingsåpningen 6 på samme måte som rensevæsken som er beskrevet ovenfor. Hemolysatet utvinnes ved (1) dynamisk innføring av kulltraklorid i åpningen 6 for avsetting av cellefragment mot kamrenes 4 sentrifugale ende og for å fortrenge hemolysatet i den sentripetale retningen, og (2) pålegging av vakuum gjennom kanalene 2 for å få lysatet til å passere gjennom kanalene 8 til de respektive oppsamlingskammer 10. Kulltetrakloridet kan tilsettes i en mengde som er tilstrekkelig til at hemolysatet skal fortrenges til et punkt hvor grenseflaten mellom kulltetrakloridet og hemolysatet nøyaktig ligger på den sentrifugale side av kanalenes 8 munning i kamrene 4. Utvinningen kan alternativt fremkomme ved at (1) celle fragmentene på grunn av sentrifugeringen pakkes mot kamrenes 4 sentrifugale ender, (2) rotoraggregatet stoppes og (3) vakuum pålegges gjennom kanalene 2.

Når det er ønskelig å gjennomføre en fotometrisk analyse av blod-prøvenes plasmafraksjoner, kan man for å samle opp fraksjonene be-nytte en ytre rotordel ifølge fig. 4, med prøveanalysekyvetter. Kyvettene kan laddes på forhånd med reagens og hele rotoraggregatet plasseres i et hurtigvirkende analysatorsystem av den type som er nevnt foran eller den ytre rotordelen med kyvettene kan overføres til en slik analysator, hvor både tilsettingen av reagens og den fotometriske analyse gjennomføres. Etterfølgende rensing og lyse-ring av cellefraksjonen kan gjennomføres på den måte som er beskrevet ovenfor.

Etter det beskrevne rensetrinn kan alle eller en del av de rensete blodcellefraksjonene samles opp for undersøkelse eller lagring for fremtidig sammenligning. Slik oppsamling oppnås med rotoraggregatet stillestående eller roterende med lav omdreining, ved pålegging av vakuum på kanalene 2,hvorved cellene bringes til å fylle bunnen av kamrene 4, for å passere gjennom kanalene 8. Cellene samles opp i de respektive oppsamlingskammer 10 i en ytre rotordel lik den som benyttes for oppsamlingen av plasmafraksjoner. Når bare en del av cellef raks j onene samles opp, kan de gjenværende, cellefraksj onene lyseres og lysatet kan samles opp på den måte som er beskrevet ovenfor.

Den ovenstående beskrivelse av en utførelsesform av oppfinnelsen

må ikke oppfattes begrensende. For eksempel kan den aktuelle ut-

formingen på kamrene 4 og de tilhørende kanaler 7 og 8 avvike fra den som er vist uten at man går utenfor rammen av oppfinnelsen. Kanalene kan strekke seg fra kamrenes 4 sider i stedet for å strekke seg fra bunnene, dersom det bare gjelder overføring av kamrenes innhold under dynamiske betingelser. Kanalene 8 må imidlertid strekke seg radialt innad til et punkt som ligger på den sentripetale siden i forhold til det maksimale sentripetale nivå av prøvevæsken i kammeret 4, slik at overstrømning av prøven forhindres under rotasjon. Likeledes må kanalene 7 og 8 strekke seg opp til et nivå som ligger tilstrekkelig høyt for at overstrømning av væske skal forhindres under statiske betingelser.

Claims (5)

1. Rotoraggregat for blodfraksjonsseparasjon av en rekke prøver, omfattende (a) en indre plateformet rotordel (3) med en øvre endeflate, hvilken rotordel rommer (i) et flertall radielt orienterte prøvemottakingskammer (4) med sentripetale og sentrifugale ender, idet disse prøvemottakingskammer er anordnet i en sirkelformet rekke; (ii) et flertall statiske prøveladningsåpninger (5) som kommuniserer mellom den indre rotordelens øvre endeflate og de respektive prøvemottakingskammer; (iii) en sentralt beliggende dynamisk fordelingsåpning (6) som er åpen ved den øvre endeflaten; (iv) et flertall fordelingskanaler (7) som kommuniserer mellom den dynamiske fordelingsåpningen (6) og hver sitt prøvemottakingskammer (4); og (v) en rekke overføringskanaler (8), som hver enkelt kommuniserer mellom ett av prøvempttakingskamrene (4) og den indre rotordelens periferi, idet hver enkelt av overføringskanalene strekker seg radielt innad fra sitt forbindelsepunkt med prøvemottakings-kammeret og deretter radielt utad til den indre rotordelens periferi, karakterisert ved at fordelingskanalene (7) kommuniserer mellom den dynamiske fordelingsåpningen (6) og de sentrifugale ender av de respektive prøvemottakingskammer (4); at overførings-kanalene (8) kommuniserer med de respektive prøvemottakingskammer (4) ved et punkt mellom deres sentrifugale og sentripetale ender; samt (b) at en avtagbar ytre, ringformet rotordel (9) er plassert rundt den indre rotordelen, idet den ytre rotordelen rommer minst ett oppsamlingskammer (10) i væskeforbindelse med overførings-kanalene (8) i den indre rotordelen for mottak av material som mates ut fra overføringskanalene.

2. Rotoraggregat ifølge krav 1, karakterisert ved at den avtagbare ytre rotordelen (9) rommer et flertall oppsamlingskammer (10), som hvert enkelt er forsynt med en åpning på linje med de ytre radielle ender av en motsvarende overføringskanal (8) for mottak av væsker som mates ut fra overføringskanalene.

3. Rotoraggregat i samsvar med krav 2, karakterisert ved at hvert enkelt av oppsamlingskamrene (10) er forsynt med et utluftingshull (11) i den ytre rotordelens toppflate.

4. Rotoraggregat i samsvar med krav 1, karakterisert ved at de statiske ladningsåpningene (5) kommuniserer med prøve- mottakingskamrenes (4) sentripetale ender.

5. Rotoraggregat i samsvar med krav 1, karakterisert ved at overføringskanalene (8) kommuniserer med prøvemottakings-kamrenes (4) bunnender.