NO843766L - Multippelt traukar for automatisert vaeskehaandteringsanordning - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører multiple traukar for væske-håndtering i automatiske væskeoverføringsanordninger som bruker et flertall av pipetter eller sprøyter.

Oppfinnelsen har for et bestemt formål å tilveiebringe i et enkelt kar et flertall av trau av forskjellig bredde og/eller dybder for simultant å fylle et flertall av mikrotitrervæske-boringer på en enhetsplate med en velgbar væske, slik som reagenter, analytter eller celler for biokjemiske eller andre stoffprøver. I en foretrukket form av oppfinnelsen, er karet formet som en rektangulært, støpt enhet med en øvre støtte-flate og integrerte, vertikale vegger. Et flertall av parallelle trau forløper i lengderetning i hovedsak fullstendig mellom et par av motstående vegger og er formet for å henge fra nevnte øvre støtteflate. Fordelaktig innehar trauene forskjellige væskevolumer ved å forme dem med forskjellige bredder. Hvert trau kjennetegnes ved at de langsgående sidevegger av denne er skrånet innad mot hverandre og bunnen av veggene avslutter i en kurvet del for å tillate et flertall av pipettespisser, nedsenket i væske å bli holdt av trauet, og bli fullstendig tømt derved. I nok en foretrukket utførelse av oppfinnelsen innbefatter den øvre støtteflaten en avlang flat del med et flertall av på linje beliggende hylser eller lagrings-hull for oppstilling av et flertall av utskiftbare spisser for hver av en avlang rekke av pipetter eller sprøyter. Slike hull beliggende på linje kan være i enkel rad eller i mot-støtende doble rader, eller en enkel rad inntil og motstående en karvegg og parallell med lengden av trauene.

I "Automation of Liquid Handling in the Biological Laboratory", Weaver, J.F. et.al., American Biotechnology Laboratory,

desember 1983, er det fremlagt et automatisk væskeoverførings-apparat for simultan fylling eller fortynning, eller begge, et multippel av brønner eller prøveholdere, i et mikrotitrervæskebeger for vedkultur og stoffprøver av biokjemiske eller kjem-iske reaksjoner. Beskrivelsen av systemet av Cetus Pro/Pette<TM>

i den ovenfor refererte artikkel er innarbeidet i denne

beskrivelse med henvisning til denne. Som beskrevet deri,

er et flertall av på linje anordnede pipetter, hver med en utskiftbar og engangsspiss, er anordnet for å fylle eller for-tynne et multippel av brønner, vaneligvis 24, 48 eller 96, organisert i en oppstilling av 8 eller 12 brønners bredde. Hver brønn er dimensjonert til å inneholde noen få tiende-deler av en milliliter til omkring ti milliliter. Vaneligvis kan slike brønner til å begynne med bli fylt ved et grenrørs-system innbefattende en doseringspumpe og et påfyllingsrør forbundet med dog eksternt med hver pipettespiss. Slik påfylling er ganske tilfredsstillende for mange formål, men ofte er det ønskelig å fylle hver boring, enten enkeltvis eller som en gruppe med en nøyaktig mengde av væske. Slik presisjon er ønskelig innenfor 1% over et område av fra omkring 1 eller mindre enn til 1000 eller flere mikroliter. Videre er et felles grenrør eller felles pumpe ikke egnet for påfylling eller overføring av diverse fluider enten enkeltvis eller simultan, til et slikt multippel av begerbrønner. For en slik nøyaktighet er bruken av pipetter, i den foretrukne form innbefattende utskiftbare spisser vesentlig. Et passende forråd av et flertall av væsker, slik som reagenter, analytter, eller

cellekulturer, som skal fanges opp og transporteres ved slike pipetter er også vesentlig hvis en fullstendig automatisk operasjon av systemet er ønskelig. Slike beger kan også bli brukt for å samle spill fra mikrotitrervæskebrønnene eller beholdere.

Foreliggende oppfinnelse skaper for et automatisk væskeover-føringsapparat med et kar for tilførsel av hvilke som helst av et flertall av væsker simultant til mikrotitrervæskebrønnene og lignende, enten enkeltvis eller i en samlet gruppe. Når det anvendes i et fullt automatisert system, anordnes trau-karene på et bord som blir programmert til en registrert posisjon på et horisontalt underlag under en eller et flertall av pipettehoder for presist å suge inn en gitt mengde av væske for overføring til et flertall av mikrotitrervæskebegerbrønner; hvor begere også er horisontalt registrerbart på det samme overføringsbord som traukaret. Også i samsvar med bevegelsen av traukaret og bordet som bærer begeret i et horisontalt plan, blir en eller flere pipettehoder vertikalt beveget frem og tilbake for å engasjere eller tre ut av med injeksjonsenden av pipettens eller sprøytens fjernbare spisser i en lagringsopp-stilling på bordet. Spissene er nedsenket i trauet og fluid blir trukket inn i spissen gjennom pumpevirkningen av et frem og tilbakegående stempel i kammeret av pipetten. I en fore-trukken form, er væsketilførselskaret formet med et flertall av avlange væskeholdende trau parallelle med hverandre og for-løpende i hovedsak over bredden av trauet. Fordelaktig, men ikke nødvendigvis, er de individuelle trau av forskjellige volumer og er utformet for å motta spissene av et flertall av på linje anordnede pipetter simultant senket til en av trauene. Videre kan traukaret innbefatte innretninger for å stille opp et flertall av pipettespisser i parallell med trauene og alle anordnet i en parallellitet av rader på en side av..... trauet eller på motstående sider av karet. I en foretrukket form, er traukaret formet som en enhetlig støpt enhet med en øvre støtteflate med et flertall av trau hengende fra flaten og hvert trau forløpende i hovedsak fra en sidevegg til den motstående sidevegg. Hver av sideveggene er fortrinnsvis vertikalt skrånet og trauene er fordelaktig formet slik at de avlange vegger av hvert trau er gitt helning innad mot hverandre og er forbundet ved en konkavt kurvet del slik at de nedsenkede pipettespisser kan fullstendig tømme væske fra trauet.

Ytterligere formål og fordeler med den foreliggende oppfinnelse vil fremkomme fra den følgende detaljerte beskrivelse, gitt i forbindelse med de vedlagte tegninger som danner en integrert del av den foreliggende beskrivelse.

Figur 1 er en perspektivskisse av et automatisk væskeoverfør-ingsapparat som anvender et flertall av vertikalt frem og til-bakebevegbare pipetteelementer som samvirker med et fjernbart bord som innbefatter et lagringsstativ for pipettespisser, et mikrotitrervæskebeger med et flertall av brønner, og et væskekar med et flertall av påfyllingstrau for tilførsel eller overføring av væsker til mikrotitrervæskebegerbrønner.

Figur 2 er en perspektivskisse i tverrsnitt gjennom traukaret vist i figur 1. Figurene 3, 4, 5 og 6 er plansnitt av alternative former for væsketraukar anvendelige i arrangementet i figur 1, med trau som forløper mellom motstående sider av karet, med eller uten mellomliggende tverrgående skillevegger. Figur 7 viser en foretrukket utførelse av et traukar egnet for bruk i arrangementet i figur 1 som innbefatter et flertall av avlange trau av ulike volumetrlsk kapasitet og et flertall av rader for oppbevaringsåpninger eller hull for lagring av utskiftbare pipettespisselementer inntil motstående karside-vegger. Figur 8 er et plant riss av et alternativt arrangement, likt med det i figur 7, i hvilke hullene er anordnet i parallelle rader inntil en sidevegg av traukaret.

I samsvar med den foreliggende oppfinnelse innbefatter arrangementet i figur 1 generelt et underlag 10 på hvilke et horisontalt frem og tilbake bevegbart bord 12 er registrerbart selektivt for å bringe et stativ 14 av pipettespisser 30 under en pipettehodeenhet 16. Hodeenheten 16 er vertikalt overførbar opp og ned langs vertikale staver 18 og gjennom girveksler (ikke vist) drevet av motoren 20. Hodeenheten 16 innbefatter støttedelen 24 for pipettekammer som bærer en rad av pipettehoder (ikke vist) hvilke nedhengende ender er anordnet for å motta spissene 30. Stempelstøttedelen 22 bærer en rad av stempler eller plungerstempler henholdsvis anbragt innenfor hver av pipettene (ikke vist). Bevegelse av kammerdelen 2 4 relativt til stempeldelen 22 pumper plungerstemplene i pip-ettekamrene for å variere det indre volum av pipetten og spissene 30 for aspirasjon eller injisering av væske. Som bemerket ovenfor, beveger bordet 12 seg på underlaget 10 langs et horisontalplan og er automatisk registrerbart for å bringe bordet til enhver av mange arbeidsposisjoner under pipettespissene. Driften av bordet er ved en tannstagmeka-nisme (ikke vist) drevet av motoren 32. Som beskrevet blir spissene 30 anordnet for utskifting etter hvert bruk for å bevege fluid enten fra en rad av brønner 34 til en annen i begeret 12, (for uttynning) eller fra et trau 45, 46 eller 47 av væsketilførselskaret 17 til hvilke som helst av pipette-brønnene 34 i mikrotitrervæskebegeret 12. Etter hver bruk, blir spissene 30 returnert til stativet 14 og et annet sett plukket opp, etter at det første sett av spisser er fjernet. Et slikt arrangement forhindrer krysskontaminasjon av enten tilførselsvæsken i karet 17 eller væsken i forskjellige brønner. I tillegg tillater det foreliggende arrangement av multiple trau bruken av en eller flere av slike trau til bruk for å vaske spissene mellom bruken. Slik vasking kan tillate at de samme spisser blir brukt for et flertall av overførings-trinn uten utskifting eller avhending av spissene.

Som videre indikert skjematisk i figur 1, kan brønnene 34 av begeret 12 bli fylt gjennom en pumpemekanisme innbefattende pumpen 36 båret av en vertikal ramme 11 for å tilføre væske fra et reservoar slik som en tank 33 gjennom røret 40 til en manifold eller grenrør 42 som også bæres av pipetteenheten 24. Med et slikt arrangement, blir utslippsendene av de individuelle rør 44 anordnet direkte inntil pipettespissene for å mate væske enten simultant eller selektivt til enhver av brønnene 34.

Mens det foran nevnte arrangement for å fylle multiple brønner

34 er tilfredsstillende for mange formål, er det i nøyaktige oppstillinger ofte nødvendig å styre mengden av væske innenfor mindre enn 1% av det totale volum tilført til hver boring 34, og en slik nøyaktighet må opprettholdes for enhver væske som overføres. F.eks., trenger mange biostoffprøver overføring av multiple væsker, av forskjellig sammensetning eller konsen-trasjoner, eller begge deler. Følgelig er det funnet at nøy-aktighet kun er oppnåelig ved å bruke et kalibrerbart pipette-system og et tildelingskar innbefattende et flertall av trau.

En egnet form for kar for bruk i væskeoverføringsapparater

i figur 1 er vist i nærmere detalj, og i tverrsnitt, i figur 2. Som der indikert kan begeret bli formet av en enkel plast-støp slik at tre trau 45, 46 og 47 forløper fra ende til ende og er anordnet på linje parallellt med en rad av pipettespisser 30 båret av hodeenheten 16. Med karet 17 slik anordnet, bringer horisontal bevegelse av bordet 12 senteret av hvilke som helst av trauene 45, 46 eller 47 under pipettespissene. Fordelaktig blir de relativt flate bunner, som vist i figur 2 av de individuelle trau 45, 46 og 47 tippet svakt mot deres senter og vekk fra. deres sidevegger for å tillate at all væsken skal bli aspirert inn i de individuelle spisser når de er ved bunnen av trauet.

Figur 3 er et alternativt arrangement til det vist i figur 2 og indikerer i plant snitt at arrangementet av trauene kan være ved rette vinkler og antallet av trau økes vesentlig ved å dreie karet ved 90° til arrangementet vist i figur 1 og 2.

Arrangementene i figurene 4 og 5 viser i plant snitt den øvre flaten av karene særlig egnet for å aspirere væske fra individuelle trau, enten simultant fra en rekke av f.eks. tolv, pipettespisser eller ved et enkelt pipettebærende hode som er bevegbart på tvers av bevegelsesretningen av bordet 12. Figur 6 viser også i plant snitt, en beholder med tre tverrgående trau for fordeling av reagenter, analytter.. eller bio-logiske cellekulturer til de individuelle mikrotitrervæske-brønner. Figurene 7 og 8 viser foretrukne utførelser av karene med trau oppbygd i samsvar med den foreliggende oppfinnelse.

Det vil sees at disse kar har en øvre overflate 50, som i kar 49 vist i figur 7, som er dannet integrert med fire vertikalt skrånende sidevegger 52, 53, 54 og 55. Når støpt på denne måten er karet 49 i form av en avkortet pyramide. Parallelle trau 56, 57 og 58 forløper i lengderetningen i hovedsak mellom veggene 52 og 54 og er formet integrert med støtteflaten 50

for spissene slik at de er opphengt fra denne. Det vil sees ved de stiplede linjene i tverrsnitt at hvert trau innbefatter, som i trau 56, et par av langsgående sidevegger 59 og 60 som også er avskrånet innad mot hverandre. Basisen av hver vegg, som bunnen 61, avslutter i en konkavt kurvet del slik at når de utskiftbare spisser har deres inntaksender anordnet ved bunnen 61 kan i hovedsak all væsken bli aspirert inn i spissen fra trauet 56. Parallelle trau 57 og 58 er likeens formet med unntak av at volumet er fordelaktig anordnet slik at påfølgende, trau 57 er større enn 56, og 58 i sin tur er større enn trau 57.

Som videre indikert innbefatter den øvre flaten 50 en rad av lagringshylser for spisser eller "pigeon holes" 62 som er anordnet langs hver av de langsgående sider 55 og 57. Slike hylser kan bli brukt for enten å oppbevare et ekstra sett av spissser eller for avhending av et sett av brukte spisser etter at oppstillingen er brukt for å fylle eller overføre væske fra et sett av brønner eller trau. Ved dette arrangement er det også mulig å bruke igjen individuelle spisser for å fylle brønner hvor den samme væske blir sluppet ut i forskjellige trinn. Den bestemte fordel av å forme oppbevaringshull 62 i toppen av 50 er å øke driftshastigheten ved å unngå nødvendig-heten for å returnere til et oppbevaringsstativ 14, som i figur 1, for å nå nok et sett av pipettespisser. I tillegg, øker det ekstra oppbevaringsstativ for spisser antallet av operasjoner som kan utføres før ytterligere spisser bli til-ført til maskinen.

Figur 8 viser en alternativ utførelse av arrangementet i figur 7, hvor begge radene av hull 62 er anordnet på den ene siden

av flaten 50.

Mens den foranstående beskrivelse særlig er rettet mot bruken av en oppstilling av spisser, som indikert i figur 1, er det også innenfor området av den foreliggende oppfinnelse å bruke et enkelt pipettehode. I et slikt arrangement, blir pipette- , elementet båret av en enkel støtteenhet og blir støttet på tverrgående staver og motoren drives av en ledeskrue til enhver ønsket posisjon tvers over bredden av oppstillingshodet 16.

Mens forskjellige modifikasjoner og endringer vil være åpen-bar for fagmannen fra de ovenfor beskrevne utførelser, er alle slike modifikasjoner som kommer innenfor rammen av de vedlagte krav ment å være innbefattet deri.

Claims (8)

1. Produkt bestående av et kar formet som en rektangulær, støpt enhet med en øvre støtteflate og fire integrerte vertikale sidevegger, skrånende nedad fra nevnte overflate, et flertall av parallelle trau forløpende i lengderetningen i hovedsak fullstendig mellom et par av motstående vegger og opphengt fra nevnte øvre støtteflate, hvor nevnte trau er av ulik bredde for å danne forskjellige væskevolumer, karakterisert ved at hvert trau har langsgående sidevegger som heller innad mot.hverandre og bunnen av veggene avslutter i en kurveformet del for å tillate et flertall av pipettespisser nedsenket i væske som holdes derved å bli fullstendig tømt.

2. Produkt ifølge krav 1, karakterisert ved at nevnte øvre støtteflate innbefatter i det minste en avlang flat del med et flertall av på linje anordnede hylser eller oppbevaringshull formet deri for oppstilling av et flertall av utskiftbare pipettespisser inntil i det minste et av nevnte trau.

3. Gjenstand ifølge krav 2, karakterisert ved at nevnte på linje anordnede hull er i et par av hosliggende rader.

4. Produkt ifølge krav 2, karakterisert ved at nevnte på linje anordnede hull er i to enkle rader, hvor hver rad er inntil en motstående karsidevegg og parallell med lengden av nevnte trau.

5. I en maskin for automatisk å overføre i det minste en del av en væsketilførsel til en rad av brønner for påfylling eller blanding med væskeprøver i nevnte ene rad eller med en annen rad av brønner karakterisert ved at den innbefatter : en hodeenhet overførbar mellom øvre og nedre posisjoner langs en vertikal akse, innretninger for å bevege nevnte hodeenhet langs nevnte verti-kalakse, og en plungerstempelenhet oppstilt på nevnte hodeenhet for bevegelse med denne, hvor nevnte plungerstempelenhet innbefatter en rad. av pipettedyser, hvor hver har en nedhengende ende for å motta en spiss, en rad av plungerstempler respektivt anordnet i nevnte pipettedyse, og innretninger for å bevege nevnte plungerstempler i nevnte pipettedyser for å variere deres indre volumer for å aspirere væske inn i eller tømme ut væske fra nevnte spisser, kombinasjonen av et bord oppstilt under nevnte hode for over-føring langs et horisontalt underlag, hvor nevnte bord har et flertall av arbeidsstasjoner anordnet i. avstand langs nevnte underlag for respektivt å akkommodere i det minste en rad av et flertall av rader av brønner i i-det minste et beger ved^ hver av nevnte arbeidsstasjon og et kar med et flertall av trau parallelle med nevnte flertall av rader av brønner for å oppta et andre flertall av nevnte arbeidsstasjoner, innretninger for å bevege nevnte bord langs nevnte horisontale underlag selektivt for å plassere hvilke som helst av nevnte rader av brønner i nevnte i det minste ene beger eller en av nevnte flertall av trau ved nenvte arbeidsstasjoner i register med nevnte pipetter, innretninger for å styre hver av nevnte bevegelsesinnretning for nevnte hodeenhet, plungerstempler og nevnte bord for å bevirke væskeoverføring mellom nevnte ene trau og nevnte ene rad av brønner i et beger ved nevnte arbeidsstasjon, og beholderinnretninger for å oppbevare et flertall av rader av utskiftbare spisser for endene av nevnte pipettedyser ved et tredje flertall av arbeidsstasjoner på nevnte bord for å tillate avhending og utskiftning av nevnte spisser på nevnte utslippsender av nevnte pipettedyser med andre spisser anordnet i i det minste noen av beholderene av nevnte beholderinnretning mellom forhåndsbestemte trinn av en væskeoverførings-prosess.

6. Anordning ifølge krav 5, karakterisert ved at nevnte beholderinnretning for nevnte utskiftbare spisser er i en rad posisjonert ved en av nevnte tredje flertall av arbeidsstasjoner båret av nevnte bord.

7. Anordning ifølge krav 6, karakterisert ved at nevnte rad av nevnte tredje flertall av arbeidsstasjoner for nevnte beholderinnretning for nevnte utskiftbare spisser er integrert med nevnte beholder og parallell med nevnte trau deri.

8. Anordning ifølge krav 5, karakterisert ved at nevnte trau av nevnte kar er av forskjellige volumer.