NO781472L - Flerkanalsystem for behandling av immobiliserte biologisk aktive substanser - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrørende et flerkanalsystem for behandling av immobiliserte biologiske aktive substanser hvor flere prøverør fylles med minst en reaksjonsvæske. Automat-

isk behandling av et stort antall prøver på kortest mulig tid muliggjøres ved dette systemet.

Ved anordninger av den beskrevne type foreliggende oppfinnelser kan hormoninnholdet av humant serum for eksempel bestemmes i hospitaler i store antall og på den kortest mulige tid.

Tidligere kjente anordninger som automatiske pipetterings-maskiner eller automatiske strømningssystemer har alle den

store ulempe at de bare oppererer i serier. Fordi hver prøve som skal analyseres må underkastes en rekke prosesstrinn som pipettrering, sentrifugering, bringes i kontakt med reaksjonsvæske etc, har det tidligere ikke vært mulig å frembringe en anordning som ville underkaste et stort antall prøver samtidig og paralellt med hverandre for de nødvendige trinn i prosessen.

Innføringen av den såkalte "fast fase" teknikk hvor væske-prøven som skal undersøkes plasseres i kontakt med en fast substans av et immobilisert biologisk aktivt materiale mulig-gjorde anvendelsen av et strømmningssystem. Dette forenklet den analytiske prosedyren sterkt og lettet utførelsen av den. Hastigheten og kapasiteten ved denne teknikken er imidlertid begrenset ved at de individuelle prøvene må behandles i rekkefølge.

i

For å overvinne de tidligere kjente vanskeligheter er det formål ved foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en anordning som er i stand til å utføre den simultane og paralelle analyse av et stort antall prøver.

Følgelig består oppfinnelsen av et multikanalsystem som om-fatter en anordning med en horisontalt anbragt mottakerpLate for å holde og eller bære forsøksrør i et regulært arrangement, en adapterplate med holdere anbragt over mottakerplaten hvori prøverørene holdes ved klammervirkning når mottakerplaten og adapterplaten beveges innenfor en bestemt avstand med hensyn til hverandre. Hver av holderne er forbundet ved hjelp av en kanal med smal form sammenlignet med holderen med en anordning for å pålegge kanalen et negativt eller positivt trykk. Anordningen kan for eksempel bestå av en enkelt flerkanalsfortregningspumpe som kan virke selektiv enten som en suge-pumpe eller en trykkpumpe.

Det foreligger en bæreplate hvorpå er anbragt utboringer eller beholdere for væskeprøver som skal analyseres i en rekkefølge som svarer til rekkefølgen for prøverørene og bæreplaten er utbyttbar med mottakerplaten. Kombinasjonen av disse trekkene frembringer et ekte flerkanalssystem hvor et felt av forsøks-rør som er anbragt tilnærmet form av en matrise på mottakerplaten samtidig er forbundet og i et eneste trinn med en adapterplate og ved utbyttning av mottakerplaten med en bæreplate plasseres hvert av prøverørene i kontakt med en prøve som skal analyseres. Således vedrører oppfinnelsen også en fremgangs-måte for samtidig analysering av flere prøverørsprøver ved hjelp av multikanalsysternet. Ved denne metoden muliggjør koplingen av forskyvningspumpen som oppererer fremover eller bakover, det vil si pålegger negativt trykk og positivt trykk, at prøven først suges inn i forsøksrøret og så kan behandles med forskjellige reaksjonsvæsker .

I følge en videre utvikling av oppfinnelsen består bæreplaten av en ryggblokk med boringer og et relativt fast folie er plassert på ryggblokken hvor dette faste foliet har fordypninger ved boringsposisjonene for .å. ta imot væskeprøvene. Bruken av

Jen "engangs-" folieplate for å ta imot prøvene akselrerer den analytiske prosedyren fordi den tidkrevende rensningen av prøvebeholderene ellimineres.

Prøverørene består fortrinnsvis av et fleksibelt materiale og ekspanderer konisk oppad. Inntaksflaten for prøverørene har en traktformet inntaksflate og en sylindrisk holdeflate hvis

diameter er mindre enn prøvenes største diameter. Disse karak-teristika fører til en pålitelig forbindelse mellom prøverørene og adapterplaten. Under bruk fremkaller væskestrømmen gjennom forsøksrøret betraktelig trykk på grunn av den store strøm-ningsmotstanden til prøven i rørene. Følgelig kreves en absolutt sikker forbindelse mellom rørene og adapterplaten.

I en foretrukket utførelse har prøverørene en slik lengde at etter fjerning av ryggblokken kan rørene fjernes fra holderene ved å tippe dem. Disse særtrekkene gjør det mulig og samtidig sikre alle prøverørene som er anbrakt på en rett linje ved en passende tannstang hvor forsøksrørene ved vridning av tannstangen fra vertikalplanet tippes og klammervirkningen opphev-es. Etter opphøret faller forsøksrørene så ned i tannstangen. Berøring av forsøksrørene ved hånd og fare for ombyttning unn-gås derved.

I følge et videre trekk ved foreliggende oppfinnelse har prøve-rørene på sin ytre omkrets skulderlignende fremspring hvormed de settes på kanten av mottakerplaten. Rørene må innføres i adaptplaten med en viss kraft for å oppnå en pålitelig klemvirkning. Skulderen på rørets ytre omkrets forhindrer fastklemming av røret i adaptplaten under innvirkning av den nød-vendige kraft.

Trykk fortrengningsanordningen kan være en konvensjonell slangepumpe som kan opperere i begge retninger. I en foretrukket utførelsesform består den imidlertid av en rekke stempel- og sylinderenheter som virker sammen hvor enhetene er forbundet ved hjelp av slanger med holderne til adaptplaten. Det er gunstig å montere stemplene på en plate og sylinderne på en [ annen plate utskiftbare med hensyn til hverandre på en p' ara- lell måte. Dette garanterer en absolutt synkron og nøyaktig føring av stempel - sylinderenhetene. Konstruksjonen er spesielt enkel når stempel - sylinderenhetene består av lufttette presisjonsinjektorer.

Under utførelse av visse analyser kan det være nødvendig å fylle prøven med to reaksjonsvæsker separat. For dette formål fører en annen trang kanal inn i hver av holderene, og denne kanalen er forbundet med en annen flerkanalfortrengnings-pumpe. En annen reaksjonsvæske kan tilsettes gjennom denne ytterligere kanalen uavhengig av den første væsken.

Anordningen i følge oppfinnelsen representerer et virkelig flerkanalsystem som utgjør et gjennombrudd i automatiseringen av analysene av serumprøver ved "fast fase" teknikken.

I det følgende beskrives en foretrukken utførélsesform av oppfinnelsen ved hjelp av den vedlagte tegning.

Figur 1 illustrerer et skjematisk tverrsnitt gjennom to hoved-deler av anordningen.

Anordningene i følge oppfinnelsen som vist i figur 1 består av

en stasjonær og horisontalt plassert adapterplate 10. Flere holdere 12 er anbrakt på undersiden av adapterplaten i et visst geometrisk system. Som'regel er holderene anbrakt på skjærings-punktene for en perpendikulært kryssende matrise av linjer med en passende avstand fra hverandre.

Holderene 12 består av en traktformet inngangsflate 14 og en sylinderisk festeflate 16. En trang kanal 18 etterfølger feste-flaten 16 i retning oppover hvor kanalen fører-inn i borring 20 som er utstyrt med innvendige tråder. En' hensiktsmessig

formet adapterplugg (ikke vist) kan skrus inn i borringen 20.

I midtaksen for en slik adapterplugg er en slange anbrakt med en diameter som omtrentlig svarer til kanalen 18's diameter. Når pluggen skrus inn i boringen 20 forbindes kanalen 18 dir-ekte med slangen som er anbrakt i midten av pluggen (slange ikke vist). Slangene som på en ende er forbundet med adapter-. I • i

pluggen forbindes på sin andre ende hver og en med sylinder- i rommet til en stempel - sylinderenhet (ikke vist). Følgelig svarer antallet av separate stempel - sylinderenheter nøy-aktig til antallet boringer 20 og antallet holdere 12.

Stemplene på den ene side og sylinderene på den annen side

er montert på separate plater som løper paralellt med hverandre hvor en plate er ført paralellt forskyvbart mot den andre. Forskyvningen finner fortrinnsvis sted ved en av et spindeldrev og kontrolleres ved en hensiktsmessig kontrollan-ordning. I følge en utførelsesform var lufttette presisjbns-injektorer mest vellykket som stempel - sylinderenheter. Sylindervolumet er dimensjonert slik at det er tilstrekkelig for flere analyser.

Nedenfor adapterplaten 10 i figur 1 er igjen en bæreplate 2 2 anbrakt horisontalt. Bæreplaten 22 kan som antydet ved den dobbelte pilen justeres i vertikal retning. Justeringen ut-føres fortrinnsvis ved hydrauliske midler (ikke vist) og kontrolleres av en hensiktsmessig reguleringsanordning med hensyn til heving, takt og tilførselshastighet. Boringer 24 er anbrakt i ryggblokken hvis senterakser faller sammen med senteraksene til holderene 12. Hver holder 12 befinner seg således i flukt med en boring)24. Et folie 26 med bollelign-ende fordypninger 28 forefin[nes for i begynnelsen å motta væskeprøven. /

Der er viktig at fordypningene 28 henger fritt i boringene 24. Fordi foliet består av et fleksibelt plastmateriale er

■ / ■

det i stand til å gi noe etter under trykkpåvirkninger.

i

Prøverørene 30 innføres i holderene 12, det vil si deres sylinderiske fattningsflate 16 og holdes der ved klemvirkning. Den øvre ytre diameteren til prøverørene er noe større enn

den indre diameteren til fattningsflaten 16. Under innfør-ingen av prøverørene 30 i fattningene deformeres den øvre delen av prøverørene 30 således hvilket gir en fattningskraft som er tilstrekkelig stor til å holde rørene i fattningene ^deres 12 selv under trykkpåvirkning.

Ryggblokken 22 kan utskiftes med en mottaerplate (ikke vist). Mottakerplaten inneholder en serie borringer hvis senterakse igjen faller sammen med senteraksene til fattningene 12. Borringenes diametre velges slik at den nedre delen av prøve-rørene 30 kan innføres i borringene med et visst spill. På den nedre delen av prøverørene 30 dannes en skulder 32 som sitter på kanten av boringene til mottakerplaten og som forhindrer fastklemming av prøverørene i borringene til mottakerplaten under trykkvirkninger ovenifra på prøverørene.

Fremgangsmåten for utførelse av en analyse med det ovenfor be-.skrevene system forløper som følger.

Prøverørene fremstilles først, det vil si fylles med fast biologisk aktiv substans på følgende måte. Prøverørene innføres først i borringene til mottakerplaten. Mottakerplaten plasseres så på føringen henholdsvis fattningen til den hydrauliske heveinnretningen av apparatet (ikke vist) hvorved borringenes senterakser og holderenes 12 senterakser faller sammen. Når mottakerplaten løftes gripes den øVre kanten til prøverørene 30 av inngangsflaten 14 til holderene 12 og kommer til slutt

i det sylinderiske fattningsområdet 16 hvori prøverørene 30 skyves opp til de stopper oppe. Deretter senkes mottakerplaten ned mens prøverørene 30 forblir fastholdt i holderene 12 fordi fastklemmingen av prøverørene i mottakerplaten ble forhindret ved virkningen til skulderen 32.

Etter innføringen av prøverørene blir mottakerplaten tatt

vekk fra apparatet og erstattet av ryggblokken 22. Folie 26 hviler nå på nevnte ryggblokk og fordypningene 28 i nevnte folie inneholder serumprøvene. Ryggblokken 22 løftes av løfteanordningen (ikke vist) inntil den nedre enden av prøve-rørene 30 hviler mot bunnen av fordypningene 28 mens denne bunnén svakt deformeres.

Det neste trinnet ér å suge serumprøvene inn i prøverørene. For å oppnå dette trekkes stemplene til presisjonsinjektorene litt tilbake hvilket fører til at det oppstår et redusert trykk inne i slangene og således at væskeprøven suges inn i

i i

rørene. Hvis det for eksempel ved bestemmelsen av andel hor- j 1 mon i blodserum inngår et tørt antistoffpulver som biologisk aktiv substans følger en pause hvorunder antistoffpulveret sveller sammen med serumprøven til en gel mens reaksjonen til antistoffet med hormon som skal bestemmes og det markerte hor-monet finner sted.

Etter det nødvendige reaksjonstid beveges stemplene til presisjonsinjektorene igjen forover hvilket fører til en gjennom-spyling av prøverørene 30. Spylingen med en egnet væske fører til eluering av prøven, dvs. til utspyling av de hormonandeler som ikke er bundet til antistoffet, markert og ikke markert. For dette formål kan adapterplaten modifiseres slik at i stedet for en kanal 18 går to slike kanaler inn i fattningen 12. Den andre kanalen er forbundet med en annen separat fortregnings-pumpe og kan derfor fylles fullstendig uavhengig. I dette tilfellet , det vil si den radiologisk immunologiske måltek-nikken, pumpes først tracer-løsningen inn i prøven, får virke på denne prøven og først deretter tilsettes'gjennom kanal 18

en puffer-løsning hvormed prøven ellueres og en separasjon av bundet og ikke-bundet tracer oppnås.

Enten før eller etter slutten av ellueringen føres ryggblokken

22 nedover slik at prøverørene 30 henger.fritt under adapterplaten. Prøverørene 30 gripes nå med en spesielt utformet prøverørs-holder, løses fra fattningene 12 i adapterplaten 10 og bringes for videre analyse i en anordning for bestemmelse av prøvenes radioaktivitet.

Prøverørsholderen til løsning av prøverørene er fortrinnsvis .

av slik beskaffenhet at den har fattninger for prøverørene som er anordnet langs en linje og hvis senterakser faller sammen med senteraksene til fattningene 12 som er anordnet i en rett linje. Fattningen skyves så nedenfra over prøverørene 30 og dreies etter anslag mot adapterplaten 10 så langt ut fra midt-planet at prøverørene løsnes fra fattningene 12. Dette gjøres på den ene side mulig ved det fleksible materiale som prøve-rørene består av og på den annen side ved prøverørenes til-strekkelige lengde som muliggjør en tilsvarende armvirkning.

l i

Denne måten å ta ut prøverørene fra . adapterplaten på forhindrer en forveksling eller utbytting av prøverørene samt en sammenblanding.

Anordningens beskrevne funksjoneringsmåte kan selvfølgelig tilpasses med henblikk på den aktuelle nødvendige analyse.

Også antallet av rør som er anordnet i en adapterplate 10 kari varieres etter ønske. Det finnes allerede utviklet flerkanals-pumper med opptil 9 2 kanaler.

Samtlige detaljer i beskrivelsen er av betydning for oppfinnelsen.

Claims (10)

1. Flerkanalsystem for behandling av immobiliserte biologisk aktive substanser, hvor flere prøverør tilføres minst en reaksjonsvæske, karakterisert ved

en horisontalt anordnet mo.ttakerplate som bærer prøve-rørene (30) regelmessig anordnet, videre en over mottakerplaten.anordnet adapterplate(10) med fattninger (12) hvori prøverørene (30) holdes fast ved en klemvirkning når mottakerplaten og adapterplaten (10) føres mot hverandre frem til en tilsvarende avstand, at videre hver av fattningene (12) er forbundet gjennom en en sammenligning med fattningen (12) trang kanal (18) med en enkelt flerkanalsfortregningspumpe som etter ønske arbeider som suge eller trykkpumpe og videre gjennom en.bærerplate hvorpå det befinner seg. utsparinger (28) for de flytende prø vene som skal analyseres i en rékkefølge som tilsvarer prøverørene (30) og bæreplaten (22) er utskiftbar med mottakerplaten.

2. Flerkanalsystem i følge krav 1 karakterisert ved at' bæreplaten består av en ryggblokk (22) med borr inger (24) og det på ryggblokken (22) er lagt et relativt stivt folie (26) som har fordypninger (28) på samme steder som borringene (24) for å ta i mot de flytende prøvene, hvorved fordypningene (28) ikke ligger mot bunnen av borringene (24) .

3. Flerkanalsystem i følge krav 1 eller 2, karakterisert ved at prøverørene (30) består av et fleksibelt materiale og utvider seg konisk oppover og fattningene (12) har et traktformet innføringsområde (14) og et sylindrisk fattningsområde (16) hvis tverrsnitt er mindre enn prøverørenes (30) største ytre diameter.

4. Flerkanalsystem i følge krav 3, karakterisert ved at prøverørene (30) har en slik lengde at de er løsbare ved skråstilling fra fattningene (12) etter at ryggblokken (22) er fjernet.

5. Flerkanalsystem i følge krav 3 eller 4, karakterisert ved at prøverørene med en skulder (32) som er formet på omkretsen sitter på kanten til borringene som er anordnet i mottakerplaten.

6. Flerkanalsystem i følge ett av kravene 1 til 5 karakterisert ved at pumpen er en fremover og bak-overgående slangepumpe.

7. Flerkanalsystem i følge ett av kravene 1 til 5, karakterisert ved at pumpen består av en rekke samtidig oppererte kolbesylinderenheter som gjennom slanger er forbundet med adapterplatens (10) fattninger.

8. Flerkanalsystem i følge krav 7, karakterisert ved a t kolber på den ene siden og sylindere på den annen side er montert på paralellt mot hverandre forskyvbare plater.

9. Flerkanalsystem i følge krav 7 eller 8, karakter- isert ved a t.kolbe sylinderenhetene er lufttette ,presisjonssprøyter.

10. Flerkanalsystem i følge ett av kravene 1 til 9, ka- rakterisert ved at en andre kanal som ér forbundet med en andre flerkanalsfortregningspumpe munner i hver fattning. i