Beschreibung
Eiπweqauftragsvorrichtunq sowie Kit
Die vorliegende Erfindung betπfft eine Einwegauftragsvorrichtung für wenigstens zwei nacheinander aufzutragende unterschiedliche Flüssig¬ keiten mittels Gravitation gemäß Anspruch 1 sowie einen Kit mit wenig¬ stens einer Einwegauftragsvorrichtung gemäß Anspruch 25.
In der Analytik und in der klinischen Chemie werden Auftragsvorrichtun¬ gen und insbesondere Einwegauftragsvorrichtungen zu den unterschied¬ lichsten Zwecken und für die unterschiedlichsten Systeme verwendet. So besteht beispielsweise eine Auftragsvorrichtung zur vollautomati- sehen Durchführung einer Hochdruckflüssigchromato-graphie (HPLC) für eine Vielzahl von Proben aus einer an einem schwenkbaren Arm ange¬ ordneten Edelstahlkanüle, die mit einer Saugpumpe gekoppelt ist, wobei ein Probengefäß mittels einer Portioπiereinrichtung genau unterhalb des Schwenkarmes positioniert wird, das versiegelte Gefäß dann von der Probenaufnehmerkanüle aufgenommen wird und anschließend auf die HPLC-Säule aufgetragen wird. Um einerseits zu vermeiden, daß Luft auf die HPLC-Säule gelangt, und andererseits eine Probenverschleppung von einem Gefäß zum anderen vermieden wird, müssen die Nadel und das Schlauchsystem einer aufwendigen, in der Regel computergesteuerten Waschprozedur unterworfen werden.
Darüber hinaus wird die Nadel häufig durch Gummiteile des Stopfens verstopft, so daß das Probeentnahmevolumen unter Umständen beacht¬ lichen Schwankungen unterliegen kann.
Ferner muß die Nadel routinemäßig nach einer gewissen Anzahl von Pro¬ ben ausgetauscht werden.
Ein besonderer Nachteil derartiger Auftragssysteme liegt jedoch darin begründet, daß die Probe erst in ein geeignetes Probengefäß - gegebe¬ nenfalls unter Inertatmosphäre - gegeben wird und sodann das Gefäß mit
einer geeigneten Maschine versiegelt werden muß, was einen beachtli¬ chen Personal- und Zeitaufwand erfordert.
Derartige Auftragsvorrichtungen werden auch im klinisch-chemischen Routinelabor verwendet, beispielsweise um Patientenseren in einem ge¬ eigneten Autoanalyzer zu verarbeiten.
Ferner werden häufig auch offene Probengefäße verwendet, welche eine nicht unbeachtliche Infektionsgefahr für das Laborpersonal darstellen.
Hierbei ergeben sich Ungenauigkeiten zum einen durch Verdunstung von Probenflüssigkeit sowie durch möglicherweise entstehende Probenver¬ schleppung bei nicht ausreichender Spülung der Auftragsvorrichtung.
Bei einer derartigen klinisch-chemischen Analyse wird die Probe dann in¬ nerhalb des Autoanalyzers mit den für einen bestimmten Test erforderli¬ chen Reagenzien gemischt und dann je nach Anwendung spektrophoto- metrisch, fluoreszenzanalytisch oder über andere Detek-tionssysteme quantitativ erfaßt.
Zur Verbesserung der oben beschriebenen Nachteile griff man im Stand der Technik auf manuelle Einwegsysteme zurück. Diese Einweg-auf- tragsvorrichtungeπ des Standes der Technik bestanden im wesentlichen aus einer spritzenförmigen Einheit, mittels welcher den Patienten Blut entnommen wurde und welche bei Bedarf geeignete Substanzen, wie etwa Antikoagulantien oder dergleichen, enthielten. Nach der Probeent¬ nahme wurden dann die Kolben dieser Spritzenauftragsvorrichtungen an dafür vorgesehenen Sollbruchstellen abgebrochen und dann in einer Transporteinrichtung eines Autoanalyzers angeordnet, um dann die je- weilige Analyse durchzuführen. Das Abbrechen der Kolben wurde im wesentlichen durchgeführt, um die Abmessungen des Autoanalyzers klein zu halten. Die eigentliche Probeentnahme innerhalb des Autoanaly¬ zers geschah dann jedoch in analoger Weise zu dem zuvor beschriebe¬ nen Verfahren, indem eine Nadel durch die verschlossene Endöffnung der Spritzen-auftragsvorrichtung gestoßen und eine definierte Proben-
menge dann aus dem Behälter abgesaugt und in das Autoanalyzersystem gegeben wurde.
Auch bei diesen Systemen wurden zu verarbeitende Reagenzien erst in¬ nerhalb des Autoanalyzers durch aufwendige Pumpensteuerungs-syste- me und eine Vielzahl von Vorratsbehaltern oder aber abgepackt als Fer¬ tigreagenzmischungen zu der jeweiligen Probe zugesetzt, um dann die erwünschte Reaktion zur Erfassung eines spezifischen analytischen Pa¬ rameters zu ermöglichen.
Wenn jedoch Reaktionssäulen, insbesondere Einwegreaktionsgefäße für die Festphasenimmunanalytik oder anderer Affinitätsmessungen mit ent¬ sprechenden Reaktionssäulen bzw. Einwegreaktionsgefäßen gemäß den Deutschen Patentschriften DE-PS-42 08 732, DE-PS-41 26 436 sowie der Deutschen Offenlegungsschrift DE-A-195 00 862 für ein analyti¬ sches Verfahren verwendet werden sollen, so wurden bislang zur vollau¬ tomatischen Durchführung ebenfalls die oben erwähnten im Stand der Technik beschriebenen Auftragsvorrichtungen verwendet. Dabei traten natürlich einerseits dieselben Probenverschleppungsprobleme auf, und andererseits mußten die Reagenzien über ein und dasselbe Auftragssy¬ stem durch zusätzliche Pumpen und Schläuche aus einzelnen Vorratsbe¬ haltern zugegeben werden.
Außerdem sind diese Systeme völlig ungeeignet für wenige oder Einzel- messungen (Bed Side-Tests, Tests in Arztpraxen, Apotheken oder beim Patienten). Dort werden außerdem geschlossene Systeme für kleine Pro¬ benmengen benötigt, bei denen der Kontakt mit infizierten Flüssigkeiten weitgehend ausgeschlossen wird.
Hierbei mußte in der Vergangenheit auf sorgfältig ausgeführte Wasch¬ schritte geachtet werden, damit Probenverschleppung sowie Reagenzi¬ enverschleppung wenigstens weitgehend vermieden wurden.
Alternativ wurden Pipetten verwendet, die von Hand bedient wurden. Durch die manuelle Bedienung traten jedoch häufig Schwankungen auf, so daß die Proben- und/oder Reagenzienvolumina von Pipettierschritt zu
Pipettierschritt schwanken können. Dies wirkt sich dann naturgemäß aufgrund der Fehlerfortpflanzung auf das gesamte Meßergebnis aus.
Ausgehend von diesem Stand der Technik war es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Einwegauftragsvorrichtung mit darin enthaltenen Reagenzien sowie einen Kit mit wenigstens einer sol¬ chen Einwegauftragsvorrichtung zur Verfügung zu stellen, wobei die Einwegauftragsvorrichtung sowohl in automatischen Analysiereinrich.- tungen als auch für den manuellen Betrieb verwendet werden kann.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Patentan¬ spruchs 1 sowie durch die Merkmale des Patentanspruchs 25.
Die erfindungsgemäße Einwegauftragsvorrichtung weist wenigstens zwei flüssigkeitsgefüllte Vorratsbehalter sowie wenigstens eine Absperrvor¬ richtung pro Vorratsbehalter, wenigstens eine Auslöseeinheit zum Auslö¬ sen des Auftragens sowie wenigstens eine Abgabeeinheit auf. Der Vor¬ teil der erfindungsgemäßen Einwegauftragsvorrichtung liegt zum einen darin begründet, daß im wesentlichen sämtliche für eine bestimmte Re- aktion benötigten Reagenzien bereits in der Einwegauftragsvorrichtung integriert sind und somit Flüssigkeiten, welche beispielsweise auf eine Säule, insbesondere Mikrosäule, aufgetragen werden sollen, auf diese durch Betätigen der Auslöseeinheit(en) der erfindungsgemäßen Vorrich¬ tung praktisch ohne Proben- und/oder Reagenzienverschleppuπg aufge- tragen werden können.
Dadurch, daß jeder Vorratsbehalter wenigstens eine Absperreinrichtung aufweist und die Auslöseeinheit die Absperreiπrichtung in mehreren oder sämtlichen Vorratsbehaltern mehr oder weniger gleichzeitig auslöst, wird zunächst die in Gravitationsrichtung weiter unten liegende Flüssigkeit über die Abgabeeinheit auf die analytische Vorrichtung aufgetragen, der im Falle eines damit in Verbindung stehenden darüber gelegenen Vor- ratsbehälters die darin befindliche Flüssigkeit folgt, der entsprechend die Flüssigkeiten aus weiter darüber liegenden und damit in Verbindung ste- henden Vorratsbehaltern folgen.
Zur Gewährleistung eines kontinuierlichen Flusses ist in der Regel ein Belüftungssystem vorgesehen, etwa ein zu öffnender Stöpsel an dem in Gravitationsrichtung zu oberst gelegenen Vorratsbehalter und/oder am untersten Auslaufsammelgefäß.
Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Einwegauftrags-vorrich- tung liegt darin begründet, daß sich die Flüssigkeiten untereinander im wesentlichen nicht vermischen, so daß die Flüssig-keiten im wesentli¬ chen unvermischt die Aufgabeeinheit verlassen.
Die erfindungsgemäße Einwegauftragsvorrichtung ist für viele analyti¬ sche oder mikro-präparative Vorrichtungen geeignet, auf die Komponen¬ ten in einer bestimmten Reihenfolge mit oder ohne Vorreaktion oder Vorvermischung in der Einwegauftragsvorrichtung aufgetragen werden müssen. Sie ist jedoch besonders geeignet für Einwegreaktionsgefäße für die Festphasenimmunanalytik gemäß den Deutschen Patentschriften DE-PS-41 26 436 vom 09. August 1 991 und DE-PS-42 08 732 vom 1 8. März 1992, beide mit dem Titel "Einwegreaktionsgefäß für die Festpha¬ senimmunanalytik und Verfahren zur Messung von über Immunreaktio- nen bestimmbaren Komponenten " derselben Anmelderin sowie für Reaktionssäulen zur simultanen Mehrfachmessung gemäß der Deutschen Offenlegungsschrift DE-A-1 95 00 862 vom 1 3. Januar 1 995 mit dem Titel "Reaktionssäulen für simultane Mehrfachmessung und Verfahren zur Bestimmung von Verbindungen " derselben Anmelderin, geeignet.
Bezüglich der oben erwähnten Einwegreaktionsgefäße und Reaktionssäu¬ len wird hiermit vollinhaltlich auf obige Patentschriften und die Offenle¬ gungsschrift Bezug genommen.
Die Maßnahmen des Anspruchs 2 weisen den Vorteil auf, daß eine Ab¬ sperrvorrichtung, die im wesentlichen ein zylindrischer Körper, der in unterschiedlichen Bereichen unterschiedliche Durchmesser aufweist, vorzugsweise mit zylindrisch-konischen oder zylindrischen, konisch aus¬ laufenden Verdickungen, besonders leicht herstellbar ist und durch ein- fache Verlängerung von abwechselnd dünnen und dicken Bereichen
leicht auf die Anzahl der mit ihm zu verschließenden Vorratsbehalter ab¬ gestimmt werden kann.
Die Absperreinrichtung funktioniert dabei im wesentlichen so, daß der dickere, beispielsweise konische oder zylindrische Teil vor Verwendung die Austrittsöffπung des entsprechenden Vorratsbehälters nach Art eines Stopfens verschließt, so daß jede Flüssigkeit in ihrem eigenen Vorrats- behälter getrennt von den anderen Flüssigkeiten gehalten wird.
Bei einer anderen, entsprechend verwendbaren Ausführungsform ist die Verdickung an der Austrittsöffnung zusätzlich versiegelt für bessere Dichtigkeit. Bei einer dritten Ausführungsform sind die Austritts-öffnun¬ gen durch an die Absperrvorrichtung angeschweißte Folien abgeschlos¬ sen.
Wird die Absperrvorrichtung nun durch einmalige oder mehrfache Betäti¬ gung der Auslöseeinheit, d.h. gegebenenfalls immer bis zur nächsten Einrastvorrichtung, oder durch gleichzeitige und/oder aufeinanderfolgen¬ de Betätigung der Auslöseeinheiten ausgelöst, werden dickere Bereiche des zylindrischen Körpers aus den jeweiligen Auslaßöffnungen der Vor¬ ratsbehalter herausgeschoben, so daß sich nunmehr die jeweiligen dün¬ neren Bereiche der Absperrvorrichtung in den Auslaßöffnungen der je¬ weiligen Vorratsbehalter befinden, wobei gegebenenfalls die Versiege¬ lung aufgebrochen wird, wodurch sich deren Inhalt - im wesentlichen durch Adhäsion langsam entlang der Absperr-vorrichtung - entleert, wo¬ bei eine in Gravitationsrichtung untere Flüssigkeit über die Abgabeeinheit der Einwegauftragsvorrichtung auf die gewünschte, vorzugsweise analy¬ tische, Reaktionsvorrichtung abgegeben wird und vorzugsweise quasi gleichzeitig mehrere andere Flüssigkeiten aus anderen Vorratsbehaltern im wesentlichen ohne Vermischung nachlaufen, so daß eine definierte Abgabesequenz auch bei gemeinsam ausgelösten unterschiedlichen Flüssigkeiten in der Reihenfolge ihrer Vorratsbehalter in Gravitationsrich¬ tung von unten nach oben oder, bei verbundenen horizontal angeordne¬ ten Vorratsbehaltern entsprechend weiterer Flußregelungsdetails wie unten beschrieben, erreicht wird. Dieselbe Auslösung wird bei mit Folien verschlossenen Voratsbehälterπ durch Einreißen der jeweiligen Folie oder
Folien mit Hilfe von Vorsprüngen an der Auslöseeinheit verursacht, die in gleichen und/oder unterschiedlichen Abständen oberhalb der Verschlüsse entsprechend der gewünschten Auslösung angebracht sind.
Bevorzugt wird eine Auslöseeinheit gemäß Anspruch 3 verwendet, wel¬ che eine auf mechanischen Druck ansprechende Einrichtung ist. Dies hat den Vorteil der leichten und auch der kostengünstigen Herstellbarkeit, da aufwendige elektronische und/oder elektro-mechanische Steuereinrich¬ tungen entfallen können.
Gemäß Anspruch 4 kann die Einwegauftragsvorrichtung sowohl manuell als auch automatisch ausgelöst werden. Hierin liegt der besondere Vor¬ teil, daß ein und dasselbe Gerät sowohl für die Einzel- oder Gruppenan¬ wendung z. B. in der Arztpraxis als auch für den vollautomatischen Be- trieb in einem klinisch-chemischen Großlabor verwendet werden kann.
Die Maßnahmen des Anspruchs 5 haben den Vorteil, daß sich bei Ver¬ wendung von lyophilisierten Substanzen, welche von ihrem Lösungsmit¬ tel getrennt gehalten werden bis zum Zeitpunkt der eigentlichen Ver- wendung der Einwegauftragsvorrichtung, die Lager- und Stabilitätszeiten der Einwegauftragsvorrichtung, insbesondere bei empfindlichen Substan¬ zen, deutlich verlängern.
Die Vorratsbehalter gemäß Anspruch 6 z.B. übereinander anzuordnen, führt zu einer besonders einfachen Anordnung der erfindungsgemäßen Einwegauftragsvorrichtung. Anordnungen mindestens teilweise nebenei¬ nander sind besonders günstig, wenn ein Teil der Flüssigkeiten zu einem anderen Zeitpunkt als die anderen ausgelöst werden soll, denn dabei las¬ sen sich leicht mehrere Auslösevorrichtungen für jeweils überei-nander- gelagerte Flüssigkeiten nebeneinander anordnen.
Dadurch, daß Vorratsbehalter bei geöffneter Absperreinrichtung gemäß Anspruch 7 miteinander in Verbindung stehen, wird das sukzessive Ab¬ geben von Flüssigkeiten aus ihren jeweiligen Vorratsbehaltern ohne weiteres Eingreifen ermöglicht.
Die Maßnahme nach Anspruch 8, den Vorratsbehalter wenigstens nach einer Seite mittels einer Folie, insbesondere einer Heißsiegelfolie, abzu¬ schließen oder auf der Seite entsprechend verschließbare Füllöffnungen vorzusehen, hat den Vorteil, daß die Vorratsbehalter der Einwegauf- tragsvorrichtung zunächst mit Absperrvorrichtungen in geschlossener Position vorgefertigt werden können und anschließend die Befüllung der einzelnen Vorratsbehalter in horizontaler Lage geschehen kann, ohne daß die Gefahr der herstellungsbedingten Vermischung existiert. Nach dem Befüllen werden die Vorratsbehalter der Einwegauftragsvorrichtung dann mit einer Folie verschlossen, was einerseits einen sicheren Verschluß der Vorratsbehalter nach außen und andererseits ein reduziertes Gewicht der Einwegauftragsvorrichtung mit sich bringt, welches für eine mechani¬ sche Manipulation innerhalb des Automaten günstig ist.
Die Tatsache, daß die einzelnen Flüssigkeiten die Vorratsbehalter über die Abgabeeinheit gemäß Anspruch 9 wenigstens weitgehend ver¬ mischungsfrei verlassen, hat den Vorteil, daß die erfindungsgemäße Einwegauftragsvorrichtung mit einer hohen Reproduzierbarkeit innerhalb und außerhalb einer Fertigungscharge arbeitet.
Zwei der mechanischen Verhinderungsmöglichkeiten der Vermischung gemäß Anspruch 1 0, d.h. mindestens zwei getrennte Auslöse-vorrich- tungen oder mehrfaches Auslösen von mindestens einer Auslösevorrich¬ tung sind einfach und überschaubar. Sie erschweren aber sowohl die Herstellung und die geometrische Anordnung, als auch die Verwendung (mindestens zweimaliges Eingreifen in den Auftragsprozeß). Die Einbrin¬ gung von strömungshemmendeπ oder -fördernden Elementen wie Rillen, Verengungen, Vorsprüngen oder ähnlichen Elementen oder die Einbrin¬ gung strömungsfördernder hydrophiler oder hydrophili-sierender Flüssig- keiten (physikochemischer Ansatz) sind direkt verwendbare und einfache Methoden, die allerdings unmständlich in der Optimierung für jeden ein¬ zelnen Test sind. Leicht in Meßreihen für jede Vorrichtung zu optimie¬ rende Größen sind die Dichten und Viskositäten der Flüssigkeiten durch inerte, die Reaktion nicht störende Zusätze, wofür im beschriebenen Bei- spiel Glycerin verwendet wird, das sowohl die Dichte als auch besonders die Viskosität verdünnter wäßriger Lösungen deutlich erhöht. Dabei wird
bevorzugt die jeweils untere Flüssigkeit dichter gewählt als die jeweils obere, so daß die nachfolgende Flüssigkeit sich zunächst auf die vor¬ ausfließende legt. Die Viskosität läßt sich in beiden Richtungen verwenden. Ist die untere Flüssigkeit viskoser, kann die nächste schlechter eindringen . Ist sie weniger viskos, läuft die nachfolgende Flüssigkeit langsamer als die vorausfließende. Die Viskosität läßt sich auch zur Steuerung der Reihenfolge von nebeneinander oder quasi ne¬ beneinander angebrachten und quasi gleichzeitig ausgelösten Flüssigkeiten verwenden. Die Optimierung ist allerdings immer ein Multiparameterproblem (Dichte, Viskosität, Flüssigkeitsmengen von Pufferflüssigkeiten, deren Wirkung auch von Wasch- oder Auflöseflüs¬ sigkeiten übernommen werden kann, bei denen das Volumen keine so große Rolle spielt; dazu mechanische und physikochemische Parameter), das praktisch wohl nur bis zum Erreichen einer hinreichend geeigneten Kombination durchgeführt wird.
Vorteilhaft sind aufgrund einer geeigneten Anordnung entstehende Grenzflächen, an denen praktisch keine Vermischung der beteiligten Flüssigkeiten erfolgt, oder eine Vermischung nur bis zu einem bestimmten Grad bei Grenzflächen mit zwischen den Reaktionslösungen fließenden Puffer- und oder Waschlösungen, so daß eine große Gleich¬ mäßigkeit und Reproduzierbarkeit des Abgabevorganges aus der Einwe¬ gauftragsvorrichtung hierdurch erzielt wird.
Besonders bevorzugt sind gemäß Anspruch 1 1 Dichteunterschiede bei aufeinanderfolgenden Flüssigkeiten von 5% - 30%, Viskositäts-unter¬ schiede von 50% - 300%.
Bei bestimmten Aufgabenstellungen kann es jedoch sinnvoll sein, bestimmte Flüssigkeiten definiert miteinander zu vermischen und dabei bei Bedarf vor dem eigentlichen Auftrag noch eine Vorreaktion durchzu¬ führen.
Die Vermischungsraten der einzelnen Flüssigkeiten sind dafür gemäß Anspruch 1 2 einstellbar.
Gemäß Anspruch 1 3 kann der Vermischungsgrad bevorzugt durch mechanische Strömuπgselemente, wie Rillen, Verengungen, Vorsprünge oder dergleichen eingestellt werden.
Gemäß Anspruch 14 beträgt die maximale Durchmischung der einzelnen Flüssigkeiten an der Grenzfläche maximal ca. 20% .
Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemaßen Einwegauftrags-vσrrich- tung liegt in einer Ausführungsform gemäß Anspruch 1 5, bei der die Ab- gabeeinheit der Einwegauftragsvorrichtung gleichzeitig als Probenehmer ausgebildet ist. Hierbei wird vorzugsweise eine Kapillare, insbesondere Glaskapillare, vorzugsweise mit definiertem Volumen zur quantitativen Probenahme, verwendet. Es ist allerdings auch möglich und vorteilhaft, die Flüssigkeiten nicht alle durch den kapillarförmigen Probenehmer zu leiten, sondern dann weitere Öffnungen neben der Kapillare vorzusehen, so daß die Flüssigkeiten außen an der Kapillare entlang fließen, evtl. wieder verlangsamt durch Adhäsion.
Mit dieser Ausführungsform gemäß Anspruch 1 5 ist es beispielsweise möglich, eine Blutprobe direkt aus einem Einstich, beispielsweise an der Fingerbeere oder am Ohrläppchen eines Patienten aufzunehmen. Die Kapillare hat dabei den Vorteil, daß die Probe durch Kapillarkräfte in die Kapillare gesaugt und dort gehalten wird.
Die Blutprobe kann dann nebst zugehörigen Reagenzien beispielsweise auf ein Einwegreaktionsgefäß für die Festphasenimmunanalytik gemäß den Deutschen Patentschriften DE-PS-41 26 436 und DE-PS-42 08 732 oder eine Reaktionssäule gemäß der Deutschen Offenlegungsschrift DE- A-1 95 00 862 aufgetragen werden, um bestimmte Blutparameter bzw. - bestandteile darin zu messen. Hierbei besteht der besondere Vorteil, daß gleichzeitig mehrere Parameter bzw. Bestandteile im Blut erfaßt werden können, wenn eine Reaktionssäule für simultane Mehrfachmessung ge¬ mäß der Deutschen Offenlegungsschrift DE-A- 195 00 862 verwendet wird.
Gemäß Anspruch 16 kann eine Reaktionseinheit derart an der erfin¬ dungsgemäßen Einwegauftragsvorrichtung angeordnet werden, bevor¬ zugt nach der Probenahme, daß die Abgabeeinheit Flüssigkeit und/oder Probe in oder auf die Reaktionseinheit abgibt.
Gemäß Anspruch 17 ist insbesondere bei gefährlichen Flüssigkeiten wie z.B. möglicherweise infiziertem Blut, aber auch anderen hochgiftigen Probeflüssigkeiten, einer Ausführungsform der Vorzug zu geben, bei der die Einwegauftragsvorrichtung mit der Reaktionseinheit zum Nachweis und dem, eventuell in der Reaktionseinheit integrierten, Abfall-sammel- behälter nach der Probenahme zu einem geschlossenen System zusam¬ mengesetzt werden. Diese Ausführungsform hat auch den Vorteil einer handlichen Form von Verpackungseinheiten für verschiedenste Parame¬ ter wie z.B. Blutparameter.
Die Maßnahme, daß die Reaktionseinheit gemäß Anspruch 1 8 einen Flüssigkeitspegei aufweist, hat den Vorteil, daß bei Öffnung der Reakti¬ onseinheit sowie etwaiger Ent- oder Belüftungsvorrichtungen, die an der Einwegauftragsvorrichtung und/oder der Reaktionseinheit und/oder dem Abfallsammelbehälter angeordnet sein können, sowohl die Reaktionsein¬ heit als auch die Einwegauftragsvorrichtung sofort bei Betätigung einer Auslöseeinheit in Betrieb gesetzt werden, ohne daß störende Luftblasen das gesamte System blockieren.
Als besonders bevorzugte Reaktionseinheit wird eine solche verwendet, welche nach Art einer Säulenchromatographie, insbesondere Affinitäts¬ chromatographie im Durchfluß arbeitet, und hierbei sowohl quantitative als auch semi-quantitative mit abgestuften Bereichen für Konzentrations¬ bereiche oder Vergleichsfeldern mit Sollwerten als auch qualitative Er- gebnisse erzielt werden können.
Als Reaktionseinheit ist aber auch eine Durchfluß- oder Batcheinheit für mikropräparative Arbeitsweisen denkbar.
Gemäß Anspruch 1 9 ist es besonders bevorzugt, daß die Abgabeeinheit, also bevorzugt eine Kapillare, in die Flüssigkeit der Reaktionseinheit ein-
taucht, wodurch die Probe sofort aus der Kapillare in die Flüssigkeit ein¬ tritt, da die Kapillarkräfte aufgehoben sind, und bei deutlich höherer Dichte auf den Grund der Flüssigkeit sinkt. Sie kann je nach Beschaffen¬ heit der Probe und der Flüssigkeit gelöst und, bei definierter Flüssig- keitsmenge, definiert verdünnt werden. Eine definierte Flüssigkeitsmenge in der Reaktionseinheit oberhalb der eigentlichen Reaktionszone erlaubt auch eine gezielte Verdünnung von Reagenzien-flüssigkeiten vor der Re¬ aktion.
Gemäß Anspruch 20 kann wenigstens ein Vorratsbehalter oder eine an geeigneter Stelle in den Flüssigkeitsstrom gebrachte sieb- und/oder mul¬ denförmige Vorrichtung eine für eine bestimmte Reaktion geeignete Ein¬ lage enthalten, welche vorzugsweise lyophilisiert ist. Insbesondere ist ei¬ ne Vorrichtung vorteilhaft, die unmittelbar vor dem Zusammensetzen der Einwegauftragsvorrichtung mit der Reaktionseinheit eingeführt wird, da dadurch verschiedene Tests nur eine kleine unterschiedliche Einheit brauchen, während der Hauptteil des Tests konstant ist. Dies hat den weiteren Vorteil, daß das Material auf der Einlage länger haltbar ist. Ein weiterer Vorteil ist, daß insbesondere wenn die Einlage gemäß Anspruch 21 auswechselbar ist, der Endbenutzer sich mit der erfindungsgemäßen Einwegauftragsvorrichtung ein kundenorientiertes Analytiksystem auf¬ bauen kann.
Die Maßnahmen des Anspruchs 22 haben den Vorteil, daß ein kundenorientierter Testeinsatz für eine Vielzahl von Testmöglichkeiten geeignet ist, wenn die Einlage Proteine, insbesondere Antigene, Antikör¬ per, Enzyme, Glykoproteine, Streptavidin oder dergleichen enthält, oder Markermoleküle bzw. -partikel, oder mit einem Protein verbundene Mole¬ küle bzw. Partikel, insbesondere Marker.
Eine hydrophile oder hydrophilisierende Einlage gemäß Anspruch 23 zu verwenden hat den Vorteil, daß die Flußeigenschaften der gesamten Einwegauftragsvorrichtung verbessert werden können.
Da viele Autoanalyzersysteme pneumatisch betriebene Probenauf-nah- mesysteme verwenden, liegt der Vorteil der bevorzugten Ausführungs-
form gemäß Anspruch 24 darin begründet, daß die Wirkung der Gravita¬ tion durch die Wirkung eines Druckmediums, insbesondere Druckluft oder Inertgas oder einer Sogkraft ergänzt oder ersetzt wird, um die Probe und die Flüssigkeiten in den Vorratsbehaltern schnell zu entleeren, ohne daß große Umbauten an Serienautomaten vorgenommen werden müßten.
Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls einen Kit gemäß Anspruch 25 mit wenigstens einer Einwegauftragsvorrichtung sowie einen Satz von Einlagen und/oder Reaktions- und Markerflüssigkeiten für einen oder mehrere simultane oder nacheinander durchzuführende Tests, eventuell auch durch Auswechsein der Auftrags- oder der Reaktionseinheit unter Verwendung desselben Gegenparts. Hier wird der besondere Vorteil er¬ reicht, daß dem Arzt oder Labormediziner mit einem solchen kombinier- ten Test und Auftrags-Kit eine Vielzahl von Untersuchungsmöglichkeiten je nach seinen Bedürfnissen zur Verfügung gestellt werden kann. Ein solcher Kit enthält besonders bevorzugt wenigstens eine erfindungsge¬ mäße Einwegauftragsvorrichtung und als Reaktionseinheit wenigstens eine Reaktionssäule für simultane Mehrfachmessung gemäß der Deut- sehen Offenlegungsschrift DE-A- 1 95 00 862 und/oder wenigstens ein Einwegreaktionsgefäß für die Festphasenimmunanalytik gemäß den Deutschen Patentschriften DE-PS-41 26 436 und DE-PS-42 08 732.
Gemäß Anspruch 26 läßt sich in einer Reaktionssäule für simultane Mehrfachmessung mit mehreren Feldern eine definierte Vorbelegung ei¬ nes Vergleichsfeldes oder eine aufzutragende Flüssigkeit in ihrer Konzen¬ tration so wählen, daß sich mit der Markerlösung im Vergleichsfeld ein durch die Anfarbung gegebener Sollwert für das Probenπachweisfeld er¬ gibt, womit insbesondere sofort der Impfstatus von Krankheiten wie Te- tanus oder Diphtherie (Diphtherie- bzw. Tetanustiter) festgestellt werden kann . Erfolgt die Anfarbung dabei in beiden Feldern mit derselben Mark¬ erlösung aus einem Vorratsbehalter, entfallen Probleme mit der Alterung weitgehend, da dieselbe Entfärbung im Vergleichsfeld mit Sollwert wie im Probenfeld ergibt.
Weitere Vorteile und Merkmaie der vorliegenden Erfindung ergeben sich aufgrund der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen.
Es zeigt:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Einwegauftragsvorrichtung in abge¬ sperrtem Zustand in schematischer Schnittdarstellung;
Fig. 2 eine erfindungsgemäße Einwegauftragsvorrichtung in ausge¬ löstem Zustand und in schematischer Schnittdarstellung; und
Fig. 3 eine erfindungsgemäße Einwegauftragsvorrichtung mit daran angeordneter Reaktionseinheit in schematischer
Schπittdarstellung.
In Fig. 1 ist mit 1 eine erfindungsgemäße Einwegauftragsvorrichtung be¬ zeichnet. Im Beispielsfalle weist die Einwegauftragsvorrichtung 1 vier Vorratsbehalter 21 , 22, 23, 24 für nacheinander aufzutragende, zumin¬ dest zum Teil unterschiedliche Flüssigkeiten auf. Die Einwegauftragsvor¬ richtung 1 weist ferner pro Vorratsbehalter 21 , 22, 23, 24 eine Absperr¬ vorrichtung 3 auf, welche einen im wesentlichen zylindrischen Körper mit dicken, teilweise konischen Bereichen 31 , 32, 33, 34 und dazwi- sehen liegenden dünneren Bereichen 4 umfaßt. Die Vorratsbehalter 21 , 22, 23, 24 der Einwegauftragsvorrichtung 1 weisen Öffnungen 51 , 52, 53, 54 auf, die durch die dicken Bereiche 31 , 32, 33, 34 der Absperr¬ einrichtung 3 flüssigkeitsdicht verschlossen sind. 61 und 62 sind beispeilhafte Einrastvorrichtungen an der Absperrvorrichtung und der Vorratsbehälteröffnung.
Die Vorratsbehalter 21 , 22, 23 und 24 sind nach einer, vorzugsweise derselben, Seite mittels einer Heißsiegelfolie abgeschlossen .
Die Absperrvorrichtung 3 weist an ihrem oberen Ende eine Auslöseein¬ heit 6 auf.
An ihrem in Gravitationsrichtung unteren Ende weist die Einwegauf¬ tragsvorrichtung 1 eine im Beispielsfalle als Kapillare ausgebildete Abga¬ beeinheit 7 auf, d.h. sie ist im Beispielsfalle auch als Probenaufnehmer ausgebildet.
Durch diese Maßnahme kann beispielsweise eine Blutprobe mit der Ein¬ wegauftragsvorrichtung aus einem Einstich oder einer anderen Blutquelle vor Betätigen der Auslöseeinheit 6 aufgenommen, dann zuerst z.B. auf eine analytische Vorrichtung aufgetragen und sukzessive mit den in den Vorratsbehaltern 21 , 22, 23, 24 enthaltenen Flüssigkeiten weiterbehan¬ delt werden .
Neben Zellen enthaltenden Proben wie beispielsweise Blut, Aszitesflüs- sigkeit oder Gewebehomogenisaten, etwa aus Biopsiematerial, kann selbstverständlich auch jede andere biologische oder sonstige zu analy¬ sierende Flüssigkeit verwendet werden. Wie für Blut ist die erfindungs¬ gemäße Einwegauftragsvorrichtung insbesondere für gefährliche Probe¬ flüssigkeiten aller Art geeignet.
Statt in einem Vorratsbehalter kann mindestens eine muldenförmige und/oder siebartige Vorrichtung für mindestens eine Einlage unter der Abgabeeinheit angebracht werden bzw. Teil der Abgabeeinheit sein, auch in nachträglich einsetzbarer bzw. auswechselbarer Form oder so, daß die Einlage auswechselbar ist. Eine darin befindliche, z.B. lyophili- sierte Substanz, wird dann durch die Flüssigkeit aus Vorratsbehalter 24 aufgelöst. Als Einlage kommen in Frage beispielsweise Proteine, insbe¬ sondere Antigene, Antikörper, Enzyme, Glykoproteine, Streptavidin oder dergleichen, oder Marker-Moleküle und/oder Partikel, oder an Proteine gebundene Moleküle und/oder Partikel, insbesondere Marker.
Betätigt man die Auslöseeinheit 6 manuell oder automatisch durch me¬ chanischen Druck in Pfeilrichtung von Fig. 1 soweit wie möglich, so be¬ wegen sich die dicken Bereiche 31 , 32, 33, 34 der Absperreinrichtung 3 aus den Öffnungen 51 , 52, 53, 54 der Vorratsbehalter 21 , 22, 23, 24 heraus, so daß die dünnen Bereiche 4 der Absperreinrichtuπg 3 in den
Öffnungen 51 , 52, 53, 54 zu liegen kommen. In der ersten Öffnungs¬ stufe, an der Einrastung, sind dagegen nur die Vorratsbehalter 23 und 24 geöffnet. Dieser teilweise geöffnete Zustand der Einwegauftragsvor¬ richtung 1 ist in Fig. 2 gezeigt.
Flüssigkeiten, welche in den Vorratsbehaltern 21 , 22, 23, 24 enthalten sind, können somit in Schwerkraftrichtung in Richtung der Abgabeeinheit 7 wandern.
Aufgrund des hydrostatischen Druckes sowie aufgrund der Tatsache, daß bei der ersten Auslösestufe der Auslöseeinheit die übereinander an¬ geordneten Vorratsbehalter 23, 24 über die Öffnungen 53, 54 miteinander in Verbindung stehen, wird die in Vorratsbehalter 24 befind¬ liche Flüssigkeit in das im Beispielsfalle trichterförmige Ende der Einweg- auftragsvorrichtung 1 fließen, und die Flüssigkeit aus Vorratsbehalter 23 in Vorratsbehalter 24 nachlaufen. Danach folgen durch vollständige Betätigung der Auslöseeinheit die Flüssigkeiten der Vorratsbehalter 21 , 22.
Das entsprechende Volumen wird vorzugsweise durch ein nicht dargestelltes Belüftungssystem aufgefüllt.
Hierbei dekantieren sich die Flüssigkeiten zunächst in den nächsten
Vorratsbehalter und überschichten danach bei entsprechender Dichteeinstellung die jeweils darunter liegenden Flüssigkeiten im wesentlichen ohne Durchmischung.
Selbstverständlich kann bei Bedarf beispielsweise Vorratsbehalter 22 eine lyophiliserte Substanz enthalten, welche dann durch Flüssigkeit aus Vorratsbehalter 21 aufgelöst wird und dann als letzte der Flüssigkeiten die Abgabeeinheit 7 verläßt.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Vorratsbehalter 21 , 22 bzw. 23,
24 Flüssigkeiten enthalten, deren Dichten ihrer jeweiligen Lage in Gravitationsrichtuπg entsprechen, d.h. die größere Dichte jeweils im unteren Vorratsbehalter. Das Prinzip wird natürlich im Einzelfall nur für
quasi gleichzeitig ausgelöste Flüssigkeiten angewendet. Die Dichteunterschiede zwischen zwei aufeinanderfolgenden Flüssigkeiten liegen vorzugsweise bei 5% - 30%, die Viskositätsunterschiede bei 50% - 300%.
Selbstverständlich kann es im Einzelfall auch erwünscht sein, die Vermischungsraten der einzelnen Flüssigkeiten zu einem gewissen Grad mechanisch und/oder physikochemisch einzustellen, was beispielsweise durch mechanische Strömungselemente, insbesondere an den dicken Bereichen 31 , 32, 33, 34 und/oder den dünnen Bereichen 4 der Absperrvorrichtung 3, oder durch hydrophile oder hydrophilisierende Substanzen geschehen kann.
Im Beispielsfalle beträgt die Durchmischung der einzelnen Flüssigkeiten höchstens ca. 20% an der Grenzfläche.
Fig. 3 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einwegauftragsvorrichtung. Bei dieser Ausführungsform ist eine Reaktionseinheit 9 an der Einwegauftragsvorrichtung 1 angeordnet. Im Beispielsfall ist als Reaktionseinheit 9 eine Affinitätsreaktionssäule, insbesondere eine Reaktioπssäule für simultane Mehrfachmessung mit 3 Trägerbetten, gewählt.
Bezüglich weiterer Details der Reaktionseinheit 9 wird hiermit vollinhaltlich auf die Deutschen Patentschriften DE-PS-42 08 732 und DE-PS-41 26 436 sowie auf die Deutsche Offenlegungsschrift DE-A-1 95 00 862 verwiesen, auf deren Offenbarung vollinhaltlich Bezug genommen wird.
Wird die Kapillare 7 beispielsweise mit Blut gefüllt und dann die Einwegauftragsvorrichtung 1 auf die Reaktionseinheit 9 aufgesetzt, daß die Kapillare in die Überstandsflüssigkeit 10 (Flüssigkeitspegel), welche auf der im Beispielsfalle mehrschichtigen Säulenpackung 1 1 (Reaktionszone) eingetaucht und die Verschlußkappe 1 2 geöffnet und anschließend die Absperreinrichtung 3 durch Betätigen der Auslόseeinheit 6 in Betrieb gesetzt, so wird zunächst die Probe in der
Kapillare und die Überstandslösung 10 auf die Säulenpackung 1 1 aufgetragen, im Anschluß daran die Flüssigkeiten in der Reihenfolge der Behälter nach oben. In der Säulenpackung 1 1 findet dann im Beispielsfalle die immunologische Erkennungsreaktion statt, welche sich beispielsweise in einer Färbung äußert, die dann quantitativ und/oder qualitativ, oder durch Vergleich mit einem Vergleichsfeld mit Sollwert oder durch Einteilung der Säulenpackung 1 1 in Konzentrationsbereiche semiquantitativ ausgewertet werden kann.
Besonders vorteilhaft ist hierbei die Verwendung eines nicht näher gezeigten, auf die Reaktionseinheit 9 aufsetzbaren Abfallsammel¬ behälters, da sich somit ein geschlossenes System realisieren läßt.
Manchmal kann es sinnvoll sein, den Fluß der einzelnen Flüssigkeiten in den Vorratsbehaltern 21 , 22, 23, 24 unterschiedlich zu gestalten, da die einzelnen Flüssigkeiten beispielsweise aufgrund von unterschiedlichen Viskositäten und/oder Benetzungseigenschaften unterschiedliche Flie߬ verhalten zeigen. In einem solchen Fall kann beispielsweise der Abstand und/oder die Länge der dickeren Bereiche 31 , 32, 33, 34 und der dünnen Bereiche 4 der Absperreinrichtung 3 variiert werden, so daß beispielsweise der dicke Bereich 34 stark verkürzt ist, während der dicke Bereich 31 relativ zu dem Bereich 34 stark verlängert ist. Dies hat zur Folge, daß im Moment des vollständigen Auslösens dann zunächst die etwas zähere Flüssigkeit in Vorratsbehalter 24 zu fließen beginnt, und kurz nachher die Flüssigkeiten der anderen Vorratsbehalter 21 , 22, 23 nachfließen.
Zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung wird im folgenden ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
Beispiel Tetaπus-Impfstatus-Bestimmunq (Tetanus-Aπtikörper-Titer im Blut)
Es wird eine Einwegauftragsvorrichtung entsprechend den beispielhaften Figuren 1 -3 ohne Vorrichtung für eine Einlage verwendet.
Im Vorratsbehalter 24 befinden sich 300 μl Lösung von 3 μg biotinyliertem Tetanustoxoid (Biotinylierungsgrad 50), in 300 μl einer 20% Glycerinverdünnung von Waschpuffer, d.h. PBS (Phosphat¬ gepufferte, physiologische Kochsalzlösung) Puffer mit 0, 1 % BSA (Rinderserumalbumin), 0,09% Natriumazid und 0,005% Tween 20, pH 7,4.
Im Vorratsbehalter 23 befinden sich 600 μ\ Waschpuffer. Im Vorratsbehalter 22 befindet sich eine 1 :20 Lösung eines mit BSA- Streptavidin gekoppelten Farbstoffs in 500 μl einer 20% Glycerinverdünnung von Waschpuffer.
Im Vorratsbehalter 21 befinden sich 600 μl Waschpuffer.
Der Überstand (Flüssigkeitspegel) in der Reaktionseinheit wird von 300 μl eines geeigneten Tris-Puffers gebildet.
Ein unteres Reaktionsfeld (Vergleichsfeld) der Reaktionseinheit ist mit einer definierten Menge anti-Tetanus-human IgG beladen, die einem ausreichenden Impfschutz in IU (international units) der Blutmenge in der Kapillare entspricht. Dafür wurde ein gepooltes Serum entsprechend verdünnt und das gesamte human-IgG einschließlich dem Tetanus¬ spezifischen im Durchfluß an das Protein G dieses Reaktionsfeldes gebunden (Protein G, gekoppelt an BrCN-aktivierte Agarose, siehe DE-A- 1 95 00 862) . Ein oberes Reaktioπsfeld (Testfeld) der Reaktionseinheit enthält nur Protein G, gekoppelt an BrCN-aktivierte Agarose.
Nach der Probenahme einer definierten Menge Blut in der Kapillare wird die Einwegauftragsvorrichtung auf die Reaktionseinheit aufgesetzt.
Durch das Eintauchen der Kapillare sinkt die Blutprobe (Dichte größer 1 3 g/cm , Viskosität 4,75 cp) in den Waschpuffer in der Reaktionseinheit, und zwar wegen der höheren Dichte an dessen unteren Rand.
Bei Auslösung der Auslösevorrichtung bis zu den Einrastelementen und nach Öffnung der Verschlußkappe der Reaktionseinheit beginnt der Durchfluß, d.h. das Blut läuft durch die Trägerbetten, begleitet und gefolgt vom Waschpuffer, der das Blut zugleich hinreichend von der
nachfolgenden, biotinylierten immunologischen Komplementärkompo¬ nente des gesuchten Antikörpers trennt. Diese dichtere, viskosere
3 Lösung (Dichte ca. 1 ,045 g/cm ; Viskosität ca. 1 ,77 cP) aus dem
Vorratsbehalter 24 erreicht den Waschpuffer so spät, daß nur eine geringe Vermischung am Rand erfolgt. Der wiederum aus Vorratsbehalter 23 nachfolgende, weniger dichte und weniger viskose
3 WWaasscchhppuuffffeerr ((DDiicchhttee ccaa.. 11 < g/cm , Viskosität ca. 1 cp) legt sich auf die vorausgelaufene Flüssigkeit.
Das gesamte human IgG der Probe wird während ihres Durchlaufs im Test- Trägerbett gebunden.
In beiden Feldern, im Testfeld und im Vergleichsfeld, wird während des Durchlaufs eine der jeweiligen gebundenen anti-Tetanus-human IgG entsprechende Menge an biotinyliertem Tetanus-Toxoid gebunden.
Uπspezifisch gebundene Proteine werden vom nachfolgenden Puffer ausgewaschen.
Wenn der Trichter der Einwegauftragsvorrichtung leer gelaufen ist, d.h. schon bevor der obere Vorratsbehalter der Reaktionseinheit leergelaufen ist, wird die Auslösevorrichtung noch einmal gedrückt. Auch diesmal trennt der Puffer die beiden Reaktionslösungen. Die viskose Flüssigkeit mit dem mit Streptavidin gekoppelten Farbstoff läuft als nächste durch die Reaktionseiπheit.
Während des Durchlaufs wird im Testfeld und im Vergleichsfeld eine der jeweils gebundenen Menge an Tetanus-Toxoid entsprechende Menge von Streptavidin-gekoppeltem Farbstoff gebunden. Auch hier wird gebundenes Protein durch den Waschpuffer ausgewaschen, t
Die semi-quantitative Auswertung erfolgt durch visuellen Farbvergleich. Ist die Färbung des Testfelds gleich oder stärker als die des Vergleichsfeldes, reicht der Impfstatus aus, liegt sie darunter, sollte geimpft werden. (Feinere Unterteilungen von Vergleichsfeldern, z.B. noch 2 Jahre Schutz, noch 5 Jahre Schutz, Impfung empfohlen, Impfung
dringend empfohlen, lassen sich entsprechend ärztlichen oder WHO- Angaben erstellen.)