DE102005039175A1

DE102005039175A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Abtrennen von magnetischen Partikeln aus einer Flüssigkeit

Info

Publication number: DE102005039175A1
Application number: DE102005039175A
Authority: DE
Inventors: Thomas Rothmann; Thomas Deutschmann; Christian Lenz; Cordula Leurs
Original assignee: Qiagen GmbH
Current assignee: Qiagen GmbH
Priority date: 2005-08-18
Filing date: 2005-08-18
Publication date: 2007-02-22
Also published as: EP1919625B1; EP1919625A1; US8323507B2; WO2007020294A1; JP2009505090A; JP5027128B2; US20090206039A1

Abstract

Vorrichtung zum Abtrennen von magnetischen Partikeln aus einer Flüssigkeit, umfassend ein erstes Gefäß (10), ein zweites Gefäß (20), eine Verbindungsfläche (11, 21, 30; 200), die vom Inneren des ersten Gefäßes (10) zum Inneren des zweiten Gefäßes (20) verläuft, mindestens einen Magneten (40) zum Bereitstellen eines Magnetfelds und ein Führungsmittel (50), mittels dem das Magnetfeld entlang einer Seite der Verbindungsfläche (11, 21, 30; 200) führbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abtrennen von magnetischen Partikeln aus einer Flüssigkeit sowie ein Verfahren zum Abtrennen von magnetischen Partikeln aus einer Flüssigkeit. Die Vorrichtung und das Verfahren sind beispielsweise für Anwendungszwecke in der Biochemie, Molekulargenetik, Mikrobiologie, medizinischen Diagnostik oder forensischen Medizin geeignet.
Verfahren, die auf der magnetischen Abtrennung unter Verwendung von spezifisch und/oder unspezifisch bindenden, magnetischen Partikeln beruhen, erlangen im Bereich der Probenvorbereitung für diagnostische oder analytische Untersuchungen insbesondere für die Isolierung von Nukleinsäuren zunehmende Bedeutung. Dies gilt insbesondere für automatisierte Verfahren, da auf diese Weise eine große Anzahl von Proben innerhalb kurzer Zeit vorbereitet werden können und auf arbeitsaufwendige Zentrifugationsschritte verzichtet werden kann. Dadurch werden die Voraussetzungen für ein effizientes Screening mit hohem Probendurchsatz geschaffen. Dies ist von enormer Bedeutung, da eine rein manuelle Handhabung von sehr großen Probenzahlen praktisch nicht zu bewältigen ist. Ein weiteres wichtiges Einsatzgebiet von magnetischen Partikeln sind pharmazeutische Screening-Methoden zur Identifizierung potentieller Arzneimittel-Wirkstoffe.
Das Grundprinzip der magnetischen Abtrennung von Substanzen aus komplexen Gemischen beruht darauf, dass magnetische Partikel z.B. durch chemische Behandlung ihrer Oberfläche mit spezifischen Bindungseigenschaften für die abzutrennenden Zielsubstanzen ausgestattet werden. Die Größe solcher Magnetpartikel liegt im Allgemeinen im Bereich von ca. 0,05 bis 500 μm, so dass sie eine große Oberfläche für die Bindungsreaktion bereitstellen. Weiterhin können die magnetischen Partikel eine Dichte aufweisen, die ähnlich der Dichte der Flüssigkeit ist, in der sie suspendiert sind. In diesem Fall kann eine Sedimentierung der magnetischen Partikel durchaus einige Stunden dauern.
Bei bekannten Trennverfahren werden die Magnetpartikel durch Anwendung magnetischer Kräfte bzw. eines Magnetfeldes, beispielsweise mittels eines Permanentmagneten, an einer Stelle immobilisiert. Diese Ansammlung der Magnetpartikel wird auch als Pellet bezeichnet. Nachfolgend wird der flüssige Überstand beispielsweise durch Absaugen oder Dekantieren abgetrennt und verworfen. Da die Magnetpartikel durch die magnetischen Kräfte immobilisiert sind, wird weitgehend verhindert, dass magnetische Partikel zusammen mit dem Überstand abgetrennt werden.
Typischerweise werden die immobilisierten Magnetpartikel anschließend erneut suspendiert. Dabei wird eine Elutionsflüssigkeit bzw. ein Elutionspuffer verwendet, der geeignet ist, die Bindung zwischen der Zielsubstanz und den Magnetpartikeln zu lösen, so dass die Zielsubstanz-Moleküle von den Magnetpartikeln freigesetzt werden. Die Zielsubstanz-Moleküle können dann zusammen mit der Elutionsflüssigkeit abgetrennt werden, während die Magnetpartikel durch Einwirkung eines Magnetfeldes immobilisiert werden. Vor dem Elutionsschritt können ein oder mehrere Waschschritte durchgeführt werden.

Für die Durchführung solcher Trennverfahren für magnetische Partikel sind verschiedenartige Vorrichtungen beschrieben worden. So beschreibt US 2001/0022948 eine Vorrichtung, bei der ein magnetischer Stab in ein erstes Reaktionsgefäß eintaucht, das in Flüssigkeit suspendierte magnetische Partikel enthält. Dort zieht der magnetische Stab die magnetischen Partikel an, so daß die Magnetpartikel an dem Stab anhaften. Der magnetische Stab wird dann zusammen mit den daran anhaftenden magnetischen Partikeln aus dem ersten Reaktionsgefäß gezogen und in ein zweites Reaktionsgefäß eingeführt. Dort wird dann die Magnetkraft des Stabes verringert bzw. abgeschaltet, so daß sich die magnetischen Partikel von dem Stab lösen und in einer im zweiten Reaktionsgefäß befindlichen Flüssigkeit suspendiert werden. Ähnliche Verfahren sind auch aus der US 6,065,605 und der WO 2005/005049 bekannt.

Hingegen ist aus der EP 0 965 842 eine Vorrichtung bekannt, bei der die magnetischen Partikel zusammen mit der Flüssigkeit, in der sie suspendiert sind, in einer Pipette aufgezogen werden. Die Pipettenspitze weist einen speziellen Separationsbereich auf, der durch einen Magneten mit einem Magnetfeld beaufschlagt werden kann. Dadurch werden die Magnetpartikel als Pellet auf der Innenseite der Pipettenspitze immobilisiert. Anschließend wird die pipettierte Flüssigkeit durch die Pipettierfunktion aus der Pipettenspitze entfernt. Danach kann das Magnetfeld im Separationsbereich wieder entfernt werden, wodurch die im Pellet immobilisierten Magnetpartikel wieder freigegeben werden. Ein ähnliches Verfahren und eine ähnliche Vorrichtung sind in der US 6,187,270 beschrieben.

Ein anderes Prinzip zur Abtrennung magnetischer Partikel beschreibt die EP 0 905 520 . Dabei verbleiben die magnetische Partikel in demselben Reaktionsgefäß während die Flüssigkeit in diesem Gefäß ausgetauscht wird. Dabei können die Pellets zur Anpassung an einen jeweiligen Prozeßschritt in einer gewünschten Höhe an der Seitenwand des Reaktionsgefäßes immobilisiert werden. Dies erfolgt durch Bereitstellung von Magneten, die auf verschiedenen Armen eines drehbar gelagerten Trägers in jeweils unterschiedlicher Entfernung von der Drehachse angeordnet sind. Durch Drehen des Trägers kann jeweils ein bestimmter Arm – und damit ein bestimmter Magnet – in die Nähe der Seitenwand des Reaktionsgefäßes gebracht werden. An dieser Stelle werden dann die Magnetpartikel als Pellet immobilisiert.

Die genannten herkömmlichen Vorrichtungen und Verfahren weisen alle die gemeinsame Eigenschaft auf, dass sie als so genannte offene Systeme ausgebildet sind, da gemäß ihrem jeweiligen Wirkungsprinzip magnetische Stäbe oder Pipetten ein- oder mehrmals in das Reaktionsgefäß eingeführt werden müssen. Dadurch besteht bei diesen herkömmlichen Vorrichtungen und Verfahren das Risiko einer Kreuzkontamination anderer Reaktionsgefäße durch Aerosol- und/oder Tropfenbildung. Dadurch können Untersuchungsergebnisse verfälscht oder sogar unbrauchbar werden.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die oben geschilderten Probleme im Stand der Technik zumindest teilweise zu überwinden.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 29. Weitere Einzelheiten, Vorteile und Aspekte der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie den beigefügten Zeichnungen.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Abtrennen von magnetischen Partikeln aus einer Flüssigkeit bereitgestellt, die ein erstes Gefäß, ein zweites Gefäß, eine Verbindungsfläche, die das Innere des ersten Gefäßes mit dem Inneren des zweiten Gefäßes verbindet, mindestens einen Magneten zum Bereitstellen eines Magnetfelds, und ein Führungsmittel mittels dem das Magnetfeld entlang einer Seite der Verbindungsfläche führbar ist, bereitgestellt.

Durch eine solche Vorrichtung können magnetischen Partikel, die in einer im ersten Gefäß befindlichen Flüssigkeit suspendiert sind, aus dieser Flüssigkeit abgetrennt werden, ohne dass dazu ein magnetischer Stab oder eine Pipettenspitze in das erste Gefäß eingeführt werden muss. Vielmehr können die magnetischen Partikel durch das Magnetfeld zu einem Pellet geformt werden, und dieses Pellet kann durch die außerhalb des Gefäßes angeordnete Führungseinrichtung entlang der Verbindungsfläche in das zweite Gefäß überführt werden. Auf diese Weise wird das Risiko einer Kreuzkontaminierung, beispielsweise durch Abtropfen der Flüssigkeit von dem magnetischen Stab oder der Pipettenspitze, erheblich verringert bzw. sogar ausgeschlossen. Weiterhin kann die Vorrichtung als geschlossenes System bereitgestellt werden und so das Risiko einer Kreuzkontaminierung weiter verringert werden.

Je nach Anwendungsfall kann die Länge der Verbindungsfläche dabei so gewählt werden, dass eine Beeinflussung der Partikel, beispielsweise die Trocknung der Partikel, unterstützt bzw. vermindert wird.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die Verbindungsfläche durch eine erste Seitenwand des ersten Gefäßes, eine zweite Seitenwand des zweiten Gefäßes und einen die erste und die zweite Seitenwand verbindenden Verbindungsbereich gebildet.

Auf diese Weise muss keine separate Verbindungsfläche bereitgestellt werden. Insbesondere könnten somit das erste und das zweite Gefäß als Vertiefungen (wells) in einer Mikrotiterplatte ausgebildet sein. Alternativ zu dieser Ausführungsform können natürlich auch das erste und das zweite Gefäß sowie die Verbindungsfläche als separate Elemente bereitgestellt werden. Dabei könnte beispielsweise die Verbindungsfläche als Brücke oder Schlauch ausgebildet sein.

Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Permanentmagnet verwendet. Auf diese Weise kann das Magnetfeld kostengünstig bereitgestellt werden. Das Führungsmittel wäre dann so auszubilden, dass der Magnet mechanisch entlang der Verbindungsfläche führbar wäre. Alternativ dazu könnte der mindestens eine Magnet auch als Elektromagnet ausgebildet sein. Auch in diesem Fall kann der Elektromagnet mechanisch entlang der Verbindungsfläche geführt werden. Darüber hinaus können aber auch mehrere Elektromagnete, beispielsweise auf einer Unterseite der Verbindungsfläche, hintereinander angeordnet sein. Das Führungsmittel würde dann die Elektromagnete zeitlich nacheinander ansteuern und ein- bzw. ausschalten, so dass das von den Elektromagneten erzeugte Magnetfeld entlang der Verbindungsfläche vom ersten zum zweiten Gefäß wandert.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist das Führungsmittel so ausgebildet ist, dass der mindestens eine Magnet in einem fest vorgegebenen Abstand zur Verbindungsfläche führbar ist. Insbesondere kann der fest vorgegebene Abstand Null sein, so dass der Magnet mit der Verbindungsfläche in Kontakt ist, wenn er daran vorbeigeführt wird.

Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass auf die zu einem Pellet geformten magnetischen Partikel entlang des Weges vom ersten Gefäß zum zweiten Gefäß stets eine im wesentlichen gleich bleibende Magnetkraft ausgeübt wird. Auf diese Weise kann effektiv verhindert werden, dass sich magnetische Partikel aufgrund einer Abschwächung der Magnetkraft aus dem Pellet lösen.

Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist an der Verbindungsfläche zumindest ein Heiz- und/oder Kühlelement, beispielsweise ein Heizdraht und/oder Peltier-Element, vorgesehen. Durch die Verwendung von Heiz- und/oder Kühlelementen können die magnetischen Partikel auf ihrem Weg auf einer vorgegebenen Temperatur gehalten werden.

Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die Verbindungsfläche entlang des Weges des zumindest einen Magneten als Kreisbogen ausgebildet. Typischerweise ist dann das Führungsmittel so ausgebildet, dass der zumindest eine Magnet auf einer kreisförmigen Bahn führbar ist, wobei der Radius der kreisförmigen Bahn kleiner oder gleich dem Radius des Kreisbogens ist, der von der Verbindungsfläche gebildet ist.

Auf diese Weise kann eine besonders einfache Form der Führung erfolgen, indem nämlich der Magnet auf einer Kreisbahn bzw. entlang eines Kreisbogens mit konstantem Radius geführt wird. Das Führungsmittel kann auf einer Drehachse gelagert sein, wodurch der Antrieb und die Steuerung des Führungsmittels besonders einfach gestaltet sein kann. Dies erlaubt auch eine einfache Automatisierung der Bearbeitungsvorgänge.

Gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist weiterhin zumindest ein drittes Gefäß bereitgestellt, das über eine zweite Verbindungsfläche mit dem ersten bzw. dem zweiten Gefäß verbunden ist, sowie ein zweites Führungsmittel, an dem mindestens ein weiterer Magnet angeordnet ist. Dabei bilden das erste bzw. das zweite Gefäß zusammen mit dem dritten Gefäß, der zweiten Verbindungsfläche, dem zweiten Führungsmittel und dem weiteren Magneten eine weitere Vorrichtung zur Abtrennung magnetischer Partikel wie sie oben beschrieben wurde.

Auf diese Weise können nach der ersten Abtrennung der magnetischen Partikel von der Flüssigkeit im ersten Gefäß ein oder, wenn mehrere Gefäße und Führungsvorrichtungen zwischengeschaltet sind, mehrere Waschgänge der magnetischen Partikel erfolgen, bevor die magnetischen Partikel in eine Elutionslösung überführt werden.

Gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist zumindest eines der Gefäße ein Funktionselement, insbesondere eine Auslassöffnung und/oder ein Filter, auf. Mit diesem Funktionselement können beispielsweise nachfolgende Analyseschritte, wie ein PCR-Schritt (Polymerase Chain Reaction), vorbereitet werden. Bevorzugt weist dabei die Auslassöffnung Befestigungsmöglichkeiten auf, mit deren Hilfe beispielsweise Reaktionstubs an der Auslassöffnung befestigt werden können.

Gemäß noch eines anderen Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung sind die Gefäße in einer Kartusche ausgebildet. Dies erlaubt eine kompakte Bauweise, insbesondere kann auf diese Weise ein sogenanntes Lab-on-a-Chip verwirklicht werden. Bei einem solchen Lab-on-a-Chip sind alle zur Durchfürung einer Untersuchung erforderlichen Vorrichtungen auf einem Chip bzw. einer Kartusche integriert.

Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Abtrennen von magnetischen Partikeln aus einer Flüssigkeit bereitgestellt, das die folgenden Schritte umfasst:

(a) Bereitstellen eines ersten Gefäßes, eines zweiten Gefäßes, einer Verbindungsfläche, die das Innere des ersten Gefäßes mit dem Inneren des zweiten Gefäßes verbindet, und eines Führungsmittels zum Führen mindestens eines Magnetfelds;
(b) Bereitstellen einer Suspension magnetischer Partikel in einer ersten Flüssigkeit in dem ersten Gefäß;
(c) Bereitstellen des mindestens einen Magnetfelds mittels des Führungsmittels an einen im Inneren des ersten Gefäßes angeordneten Bereich der Verbindungsfläche, so dass sich ein Pellet aus magnetischen Partikeln an diesem Bereich ausbildet;
(d) Führen des mindestens einen Magnetfelds mittels des Führungsmittels entlang einer Seite der Verbindungsfläche zu einem im Inneren des zweiten Gefäßes angeordneten Bereich der Verbindungsfläche, so daß das Pellet aus magnetischen Partikeln entlang der Verbindungsfläche zu einem im Inneren des zweiten Gefäßes angeordneten Bereich der Verbindungsfläche geführt wird;
(e) Entfernen des mindestens einen Magnetfelds mittels des Führungsmittels von dem im Inneren des zweiten Gefäßes angeordneten Bereich der Verbindungsfläche, so dass die das Pellet bildenden magnetischen Partikel wieder freigegeben werden.

Ein solches Verfahren kann beispielsweise in einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung auf einfache Weise in automatisierter Form ausgeführt werden. Bei einem solchen Abtrennverfahren ist das Risiko einer Kreuzkontamination im Vergleich zum Stand der Technik erheblich vermindert, da kein Einführen eines magnetischen Stabes oder einer Pipettenspitze in das Gefäß erforderlich ist. Daher ist hier die Gefahr des Abtropfens von Flüssigkeit von dem magnetischen Stab oder der Pipettenspitze ausgeschlossen.

Im Folgenden werden die Einzelheiten der Erfindung anhand verschiedener Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.
Darin zeigt:
1A bis 1E eine schematische Darstellung einer Vorrichtung und eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
2A bis 2E eine schematische Darstellung einer Vorrichtung und eines Verfahrens gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
3A bis 3C eine schematische Darstellung einer Vorrichtung und eines Verfahrens gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
4A und 4B eine schematische Darstellung eines Waschvorgangs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
5 ein Führungsmittel gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
6 ein Führungsmittel gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
7 eine Querschnittsansicht eines Verbindungsbereichs gemäß einem Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
8 ein anderes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
9 ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
10 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, bei dem die Erfindung in einer Kartusche verwirklicht ist.
11A bis 11F eine schematische Darstellung, wie ein erfindungsgemäßes Verfahren in dem in 10 gezeigten Ausführungsbeispiel ausgeführt wird.
12 eine schematische Darstellung einer Variante des in 10 gezeigten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
13 eine schematische Darstellung noch einer Variante des in 10 gezeigten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
14 eine schematische Darstellung einer weiteren Variante des in 10 gezeigten Ausführungsbeispiels.
15 eine schematische Darstellung einer Weiterbildung des in 10 gezeigten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Bei der folgenden Beschreibung verschiedener Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind funktional gleiche Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele mit denselben Bezugszeichen versehen.
1A zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In einem ersten Gefäß 10 befindet sich eine Flüssigkeit 15, in der magnetische Partikel 60 suspendiert sind. Weiterhin ist ein zweites Gefäß 20 gezeigt, in dem sich eine zweite Flüssigkeit 25, z.B. eine Waschlösung oder eine Elutionslösung, befindet. Das erste Gefäß 10 weist eine erste Seitenwand 11 auf, die mit einer zweiten Seitenwand 21 des zweiten Gefäßes 20 über einen Verbindungsbereich 30 verbunden ist. In diesem Ausführungsbeispiel bilden die erste Seitenwand 11, die zweite Seitenwand 21 und der Verbindungsbereich 30 eine Verbindungsfläche, die vom Inneren des ersten Gefäßes 10 zum Inneren des zweiten Gefäßes 20 verläuft. Allerdings könnte eine solche Verbindungsfläche auch als von dem ersten und dem zweiten Gefäß separat ausgebildete Brücke in Form eines umgekehrten Us vorgesehen sein, die in das erste und das zweite Gefäß eingesetzt wird. Weiterhin könnte die Verbindungsfläche auch durch einen Schlauch gebildet sein, dessen eines Ende im Inneren des ersten Gefäßes angeordnet ist und dessen anderes Ende im Inneren des zweiten Gefäßes angeordnet ist.
Weiterhin ist ein Magnet 40 vorgesehen, der beispielsweise als Neodym-Permanentmagnet oder als Elektromagnet ausgeführt sein kann. Der Magnet 40 ist an einem Führungsmittel 50 angeordnet. Das Führungsmittel 50 ist so eingerichtet, dass es den Magneten 40, und damit das von ihm erzeugte Magnetfeld, entlang der Verbindungsfläche vom Inneren des ersten Gefäßes 10 ins Innere des zweiten Gefäßes 20 führen kann. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel bedeutet dies, dass das Führungsmittel 50 den Magneten 40 entlang der ersten Seitenwand 11 und entlang einer Unterseite des Verbindungsbereichs 30 zur zweiten Seitenwand 21, führen kann. Als Führungsmittel 50 können beispielsweise eine zylindrische Walze oder ein Dreharm verwendet werden, wie sie weiter unten in dieser Anmeldung noch erläutert werden. Es ist jedoch auch möglich, den Magneten 40 beispielsweise auf einem flexiblen Band anzuordnen, das entlang der Seitenwände 11, 21 und der Unterseite des Verbindungsbereichs 30 geführt ist. Das Führungsmittel 50 ist so ausgebildet, dass es den Magneten 40 in einem fest vorgegebenen Abstand von der Verbindungsfläche, d.h. den Seitenwänden 11, 21 und der Unterseite des Verbindungsbereichs 30, hält. Dabei ist der fest vorgegebene Abstand so gewählt, dass die magnetische Anziehungskraft, die der Magnet 40 auf die suspendierten magnetischen Partikel 60 ausübt, wenn er zur Seitenwand 11 hingeführt wird, ausreicht, dass die suspendierten Partikel in einem Pellet 61 an der Seitenwand 11 immobilisiert werden (siehe 1B). Insbesondere kann der Abstand zwischen dem Magneten 40 und den Seitenwänden 11, 21 sowie der Unterseite des Verbindungsbereichs 30 gleich Null sein. In diesem Fall steht der Magnet 40 mit den Seitenwänden 11, 21 sowie der Unterseite des Verbindungsbereichs 30 in Kontakt, wenn er daran vorbeigeführt wird.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann die Verbindungsfläche rinnenförmig ausgebildet sein. 7 zeigt einen Querschnitt des Verbindungsbereichs 30, der auf seiner Oberseite zwischen dem ersten Gefäß 10 und dem zweiten Gefäß 20 in Form einer rinnenförmigen Vertiefung ausgebildet ist. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass erste Flüssigkeit 15, die eventuell an dem Pellet 61 anhaftet, sich im oberen Bereich des Verbindungsbereichs 30 seitlich ablöst und eventuell zu einer Kreuzkontamination führt. Sollte sich beim Bewegen des Pellets 61 von dem ersten zu dem zweiten Gefäß tatsächlich Flüssigkeit ablösen, so wird diese über die Rinne in das erste oder das zweite Gefäß zurückgeführt.
Im Weiteren wird nun anhand der 1A bis 1E ein Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. In 1A ist der Ausgangszustand zu sehen, in dem die magnetischen Partikel 60 in der Flüssigkeit 15 im ersten Gefäß 10 suspendiert sind. Der Magnet 40 ist außerhalb des Bereichs der Seitenwand 11 des ersten Gefäßes 10 angeordnet. Wie in 1B gezeigt, wird dann der Magnet 40 durch das Führungsmittel 50 an die Seitenwand 11 des ersten Gefäßes 10 herangeführt. Dort zieht er die die magnetischen Partikel 60 an, die als Pellet 61 an der Seitenwand 11 immobilisiert werden. Anschließend wird der Magnet 40 durch das Führungsmittel 50 entlang der Seitenwand 11 über den Verbindungsbereich 30 bis zur Seitenwand 21 des zweiten Gefäßes 20 geführt, siehe dazu 1C und 1D. Die durch die Magnetkraft zum Pellet 61 geformten magnetischen Partikel folgen dabei aufgrund der magnetischen Anziehungskraft der Bewegung des Magneten 40. Auf diese Weise wird das Pellet 61 entlang der Verbindungsfläche, d.h. entlang der Innenseite der Seitenwand 11 über die Oberseite des Verbindungsbereichs 30 zur Innenseite der Seitenwand 21 des zweiten Gefäßes 20, geführt. Wie in 1E gezeigt, wird schließlich der Magnet 40 von der Seitenwand 21 des zweiten Gefäßes 20 weggeführt, so dass die das Pellet 61 bildenden magnetischen Partikel wieder freigegeben werden. Die magnetischen Partikel 60 resuspendieren in der Flüssigkeit 25 im zweiten Gefäß 20, z.B. einer Wasch- oder Elutionslösung.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun anhand der 2A bis 2E beschrieben. Auch hier sind ein erstes und ein zweites Gefäß 10, 20 vorgesehen, die über eine Verbindungsfläche 11, 21, 30 miteinander verbunden sind. Die Verbindungsfläche ist wiederum durch eine erste Seitenwand 11, eine zweite Seitenwand 21 und einen Verbindungsbereich 30 gebildet. Dabei ist die Verbindungsfläche, d.h. hier die erste Seitenwand 11, die zweite Seitenwand 21 und der Verbindungsbereich 30, so ausgebildet, dass sie einen Kreisbogen mit Radius R bildet. Typischerweise sind die Seitenwände 11, 21 und der Verbindungsbereich 30 einstückig als Verbindungsfläche ausgebildet. Wie aber bereits oben dargelegt, können das erste und das zweite Gefäß sowie die Verbindungsfläche auch als voneinander getrennte Elemente bereitgestellt sein. Das Führungsmittel 50 ist als ein vierarmiges Drehkreuz ausgebildet, wie es vergrößert in 5 gezeigt ist.
In 5 ist weist das Führungsmittel vier Dreharme 51, 52, 53, 54 auf, die um eine Achse 55 drehbar gelagert sind. An den von der Drehachse 55 abgewandten Enden der Dreharme 51, 52, 53, 54 sind jeweils Magnete 40, 41, 42, 43 angeordnet. Die Gesamtlänge r der Dreharme 51, 52, 53, 54 inklusive der Magnete 40, 41, 42, 43 ist kleiner oder gleich dem Radius R des Kreisbogens, so dass die Magnete 40, 41, 42, 43 im Abstand R-r an den Seitenwänden 11, 21 und dem Verbindungsbereich 30 vorbeigeführt werden können. Wenn die Gesamtlänge r gleich dem Kreisbogenradius R ist, so stehen die Magnete 40, 41, 42, 43 mit den Seitenwänden 11, 21 und dem Verbindungsbereich 30 in Kontakt, wenn sie daran vorbeigeführt werden. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn die mit den Seitenwänden 11, 21 und dem Verbindungsbereich 30 in Kontakt stehenden Flächen der Magnete 40, 41, 42, 43 gekrümmt ausgebildet sind, wobei der Krümmungsradius kleiner als der Kreisbogenradius R ist.
Gemäß 5 sind die vier Dreharme einstückig ausgebildet, sie könnten aber auch als einzelne Dreharme ausgebildet sein und einzeln an der Drehachse 55 befestigt sein. Weiterhin ist die Anzahl von vier Dreharmen lediglich exemplarisch, denn je nach Anwendung können auch weniger oder mehr Dreharme vorgesehen werden. Insbesondere ist es möglich, lediglich einen einzigen Dreharm vorzusehen. Weiterhin sind die vier Dreharme in 5 jeweils um 90° versetzt angeordnet, d.h. gleichmäßig über den vom Drehkreuz überstrichenen Umfang 2 π r verteilt. Je nach Anwendung können die zwei oder mehr Dreharme aber auch in beliebig anpassbaren Winkelabständen zueinander versetzt angeordnet sein.
Ein anderes Ausführungsbeispiel eines Führungsmittels 50, das in der in 2A gezeigten Vorrichtung einsetzbar ist, ist in 6 gezeigt. Darin ist das Führungsmittel 50 als zylinderförmige Walze oder Rad mit einem Radius r ausgebildet, der kleiner oder gleich dem Kreisbogenradius R ist. Gemäß 6 sind drei Magnete 40, 41, 42 jeweils um 120° versetzt in Aufnahmen 56, 57, 58 angeordnet. Denkbar wäre allerdings auch, dass die Magnete auf der Oberfläche des zylinderförmigen Führungsmittels angeordnet sind, wobei dann der Radius r zusammen mit der Dicke der Magnete kleiner oder gleich dem Kreisbogenradius R sein muss. Auch hier können natürlich Anzahl und gegenseitige Lage der Magnete zueinander gemäß den Anforderungen einer jeweiligen Anwendung entsprechend variiert werden. Insbesondere ist es denkbar, dass die Magnete 40, 41, 42 aus den Aufnahmen 56, 57, 58 entnehmbar sind, so dass die Zahl der Magnete zwischen eins und der Anzahl der Aufnahmen variiert werden kann.
Die Funktionsweise des in 2A gezeigten Ausführungsbeispiels ist in den 2A bis 2E wiedergegeben. Zunächst wird der Magnet 40 zur Seitenwand 11 des ersten Gefäßes 10 hinbewegt, wo dann die magnetischen Partikel ein Pellet 61 bilden (2B). Der Magnet 40 wird dann entlang des Kreisbogens geführt, wobei ihm das Pellet 61 folgt (2C und 2D). Das Pellet 61 wird dann in das zweite Gefäß 20 eingebracht (2E) und abschließend der Magnet 40 von der zweiten Seitenwand 21 weggeführt, so dass die magnetischen Partikel in der im zweiten Gefäß befindlichen Flüssigkeit resuspendieren (nicht gezeigt). Auf diese Weise wird das Pellet vom Inneren des ersten Gefäßes entlang der Verbindungsfläche zum Inneren des zweiten Gefäßes geführt.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in den 3A bis 3C gezeigt. Darin ist zusätzlich ein drittes Gefäß 70 vorgesehen, das über einen zweiten Verbindungsbereich 80 mit dem zweiten Gefäß 20 verbunden ist. Dabei bilden die miteinander verbundenen Seitenwände des zweiten und des dritten Gefäßes sowie der zweite Verbindungsbereich eine zweite Verbindungsfläche, die als Kreisbogen mit Radius R ausgebildet ist. Typischerweise ist der Kreisbogenradius R gleich dem Kreisbogenradius R zwischen dem ersten und dem zweiten Gefäß, er kann aber je nach Art der Anwendung auch verschieden von R gewählt sein. Weiterhin ist zwischen sich jeweils gegenüberliegenden Seitewänden des zweiten und des dritten Gefäßes ein zweites Führungsmittel 100 angeordnet, das zumindest einen weiteren Magneten 90 aufweist. Mit Hilfe des Magneten 90 und des zweiten Führungsmittels 100 können die aus dem ersten Gefäß 10 ins zweite Gefäß 20 überführten und dort resuspendierten magnetischen Partikel in einem zweiten Pellet 62 an der Seitenwand des zweiten Gefäßes zusammengefasst werden. Auf die gleiche Weise wie zwischen dem ersten und dem zweiten Gefäß kann nun das Pellet 62 vom zweiten Gefäß über die zweite Verbindungsfläche ins dritte Gefäß 70 überführt werden. Wird der Magnet 90 von der Seitenwand des dritten Gefäßes 70 weggeführt, so können die magnetischen Partikel in der im dritten Gefäß 70 enthaltenen Flüssigkeit 75 resuspendiert werden. Beispielsweise kann bei dieser Vorrichtung im zweiten Gefäß eine Waschlösung und im dritten Gefäß eine Elutionslösung bereitgestellt werden. In diesem Fall könnten die eluierten Magnetpartikel durch entgegengesetzte Drehung des zweiten Führungsmittels wieder in das zweite Gefäß zurücktransportiert und dort entsorgt werden. Weiterhin können natürlich noch weitere Gefäße und dazwischen angeordnete Verbindungsflächen und Führungsmittel mit Magneten bereitgestellt werden, wobei in den jeweiligen Gefäßen für ein bestimmtes Verfahren benötigte Flüssigkeiten bereitgestellt sind.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann die in 3A gezeigte Vorrichtung auch zur Ausführung eines Waschverfahrens wie folgt verwendet werden. Dabei wird zunächst das erste Pellet 61 vom ersten Gefäß 10 in das mit Waschlösung befüllte zweite Gefäß 20 überführt. Dort wird dann der Magnet 40 von der Seitenwand des zweiten Gefäßes entlang einer ersten Drehrichtung weggeführt, so dass die magnetischen Partikel in der Waschlösung resuspendiert werden. Sodann wird der auf dem zweiten Führungsmittel 100 angeordnete Magnet 90 entlang einer ersten Drehrichtung an die gegenüberliegende Seitenwand des zweiten Gefäßes herangeführt, so dass die magnetischen Partikel dort ein zweites Pellet 62 bilden. Dabei ist die erste Drehrichtung des ersten Führungsmittels 50 entgegengesetzt zur ersten Drehrichtung des zweiten Führungsmittels 100. Anschließend wird dann der Magnet 90 von der Seitenwand des zweiten Gefäßes wieder entlang einer zweiten Drehrichtung weggeführt. Nun löst sich das zweite Pellet 62 auf und die die magnetischen Partikel werden in der Waschlösung resuspendiert. Sodann wird der auf dem ersten Führungsmittel 50 angeordnete Magnet 40 entlang einer zweiten Drehrichtung an die gegenüberliegende Seitenwand des zweiten Gefäßes herangeführt, so dass die magnetischen Partikel dort wiederum ein erstes Pellet 61 bilden. Dabei ist die zweite Drehrichtung des ersten Führungsmittels 50 entgegengesetzt zur zweiten Drehrichtung des zweiten Führungsmittels 100. Dabei können die erste und zweite Drehrichtung des ersten Führungsmittels gleich oder entgegengesetzt sein. Auch die erste und zweite Drehrichtung des zweiten Führungsmittels können gleich oder entgegengesetzt sein. Der Vorgang kann so oft wiederholt werden, bis der Waschvorgang erfolgreich abgeschlossen ist.
Im Folgenden wird ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der 8 beschrieben. Darin sind das erste Gefäß 10 und das zweite Gefäß 20 als separate Gefäße vorgesehen. Eine Verbindungsfläche 200 ist als Brücke in Form eines umgekehrten Us ausgebildet, wobei ein erstes Ende der Verbindungsfläche 200 im ersten Gefäß 10 angeordnet ist und ein zweites Ende der Verbindungsfläche 200 im zweiten Gefäß 20 angeordnet ist. Typischerweise ist die Verbindungsfläche 200 auf ihrer Oberseite rinnenförmig ausgebildet. Dabei sind in der Verbindungsfläche 200 mehrere Elektromagnete 40 – vom ersten Gefäß 10 bis zum zweiten Gefäß 20 verlaufend hintereinander angeordnet – integriert. Beispielsweise könnte die Verbindungsfläche 200 als Spritzgußteil ausgebildet sein, in dem die Elektromagnete eingebettet sind. Die Elektromagnete sind durch ein Führungsmittel 50 einzeln ansteuerbar, d.h. jeweils einzeln ein- und ausschaltbar.
Bei diesem Ausführungsbeispiel erfolgt die Abtrennung der magnetischen Partikel wie folgt: Zunächst sind alle Elektromagnete 40 unter der Verbindungsfläche 200 ausgeschaltet und die Verbindungsfläche wird wie gezeigt in dem ersten und in dem zweiten Gefäß angeordnet. Dann steuert das Führungsmittel 50 den oder die untersten Elektromagnete am ersten Ende der Verbindungsfläche, das im ersten Gefäß angeordnet ist, an. Dort bildet sich dann aufgrund der magnetischen Anziehungskraft ein Pellet aus magnetischen Partikeln. Nun werden zeitlich hintereinander benachbarte Elektromagnete, die entlang der Verbindungsfläche 200 näher zu dem im zweiten Gefäß befindlichen Ende hin angeordnet sind, eingeschaltet und die Elektromagnete vom ersten Ende der Verbindungsfläche her wieder ausgeschaltet. Auf diese Weise wandert das Magnetfeld vom ersten Ende der Verbindungsfläche zum zweiten Ende der Verbindungsfläche, und das Pellet vollzieht diese Bewegung aufgrund der magnetischen Anziehungskraft nach. Hat das Pellet schließlich das Innere des zweiten Gefäßes erreicht, so werden die Elektromagnete ausgeschaltet und die das Pellet bildenden magnetischen Partikel resuspendieren in einer Flüssigkeit 25 im zweiten Gefäß 20. Auf diese Weise kann eine Abtrennung der magnetischen Partikel erfolgen, ohne dass die Vorrichtung bewegliche Teile aufweisen muss. Auf diese Weise ist die Vorrichtung besonders zuverlässig und wartungsarm.
Im Folgenden wird ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der 9 beschrieben. Auch hier sind ein erstes und ein zweites Gefäß 10, 20 vorgesehen, die über eine Verbindungsfläche 11, 21, 30 miteinander verbunden sind. Die Verbindungsfläche ist wiederum durch eine erste Seitenwand 11, eine zweite Seitenwand 21 und einen Verbindungsbereich 30 gebildet. Weiterhin sind an der Verbindungsfläche 11, 21, 30 Heizelemente 110 vorgesehen. Durch diese Heizelemente kann die Temperatur der magnetischen Partikel erhöht werden, so dass beispielsweise die Trocknung der Partikel unterstützt wird.
Anstelle von Heizelementen können jedoch auch Kühlelemente, beispielsweise Peltier-Elemente, an der Verbindungsfläche 11, 21, 30 vorgesehen sein, um eine Kühlung der magnetischen Partikel und der an den magnetischen Partikel haftenden Stoffe zu bewirken. Auf diese Weise könnte beispielsweise eine Trocknung der Partikel vermindert werden, falls die durchgeführte Analyse dies erfordern sollte.
Weiterhin weist das Gefäß 20 bei der in 9 gezeigten Ausführungsform zusätzliche Funktionselemente 120, 130, die zur Vorbereitung nachfolgender Analyseschritte dienen. Das Gefäß 20 weist am Gefäßboden eine Auslassöffnung 120 auf, an deren Innenseite ein Filter 130 befestigt ist.
Verschiedene Aspekte des eben beschriebenen Ausführungsbeispiels lassen sich natürlich auch mit den weiter oben beschriebenen Ausführungsbeispielen kombinieren. So können z.B. auch entlang einer ersten Seitenwand, einem Verbindungsbereich und einer zweiten Seitenwand einzeln ansteuerbare Elektromagnete angeordnet sein. Ebenso könnte auch ein mechanisches Führungsmittel, z.B. eine Walze oder Dreharme, entlang einer separat als Brücke ausgebildeten Verbindungsfläche geführt werden.
In allen oben beschriebenen Ausführungsbeispielen können die Verbindungsflächen rinnenförmig ausgestaltet sein. Weiterhin können in allen beschriebenen Ausführungsbeispielen die Führungsmittel so ausgebildet sein, dass die Geschwindigkeit, mit der sie das oder die Magnetfelder an den Verbindungsflächen entlangführen, steuerbar ist. Insbesondere kann die Geschwindigkeit auf Null gesetzt werden, so dass die das Pellet an der momentanen Position immobilisiert werden kann. Weiterhin können in allen beschriebenen Ausführungsbeispielen die Führungsmittel so ausgebildet sein, dass die Richtung, in der sie das oder die Magnetfelder an den Verbindungsflächen entlangführen, steuerbar ist. Insbesondere ist dann eine Richtungsumkehr bei der Bewegung der Pellets möglich. Weiterhin können alle oben genannten Ausführungsbeispiele als geschlossene Systeme ausgebildet sein.
In 10 ist noch eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch dargestellt. Dabei handelt es sich um ein sogenanntes Lab-on-a-Chip, bei dem ein erstes und ein zweites Gefäß 1010, 1020 in einer Kartusche 1000 integriert sind. Das erste und das zweite Gefäß 1010, 1020 sind durch einen Verbindungsbereich 1030 miteinander verbunden. Beide Gefäße 1010, 1020 sind als Kammern in der Kartusche 1000 ausgebildet und mit Flüssigkeit gefüllt.
Typischerweise könnte das zweite Gefäß 1020 eine Elutionsflüssigkeit enthalten. In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, daß 10 lediglich eine schematische Darstellung ist, bei der das erste und das zweite Gefäß gleich groß sind. Natürlich können die Größen der einzelnen Gefäße aber voneinander abweichen. Insbesondere wird typischerweise das Volumen eines Elutionsgefäßes geringer sein als das eines Waschgefäßes.
Ein Verschluß 1100 verhindert das Vermischen der Flüssigkeiten. Jedoch kann Verschluß 1100 bei Verwendung der Kartusche entfernt werden. Optional ist Verschluß 1100 so ausgebildet, daß er nach dem Entfernen auch wieder in die Verschlußstellung gebracht werden kann und wieder als Verschluß dient. Typischerweise ist die Kartusche 1000 mit einem Deckel versehen, in dem sich zwei Zugangsöffnungen 1012, 1022 befinden. Die Zugangsöffnungen 1012, 1022 dienen dazu, magnetische Partikel in die Gefäße hinein- und wieder herauszubringen. Die Zugangsöffnungen 1012, 1022 können mit Deckeln versehen sein. Schließlich weist die Kartusche einen Magneten 1040 auf, der von einem Führungsmittel 1050 entlang einer Wand des ersten Gefäßes 1010, des Verbindungsbereichs 1030 bis zu einer Wand des zweiten Gefäßes 1020 führbar ist. Insbesondere kann der Magnet 1040 nicht nur an einer Seitenwand sondern auch entlang der Deckenwand, d.h. den Deckel, oder des Bodens der Kartusche 1000 führbar sein.
Im folgenden wird anhand der 11A bis 11F kurz die Funktionsweise des in 10 gezeigten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung beschrieben. Wie in 11A gezeigt, werden zunächst durch die Zugangsöffnung 1012 magnetische Partikel 1060 in das erste Gefäß 1010 eingebracht. Sollen diese Partikel 1060 nun aus der im ersten Gefäß 1010 befindlichen Flüssigkeit entfernt werden, so wird der Magnet 1040 mittels des Führungsmittels 1050 herangeführt. Dadurch bildet sich ein Pellet 1061, das an der Seitenwand des ersten Gefäßes 1010 immobilisiert ist (siehe 11B). Das Pellet 1061 wird dann bis zum Verschluß 1100 geführt (siehe 11C). Nun wird der Verschluß 1100 geöffnet und der Weg für das Pellet 1061 in den Verbindungsbereich 1030 freigegeben (siehe 11D). Sodann wird das Pellet 1061 mittels des Magneten 1040 in das zweite Gefäß 1020 eingebracht (siehe 11E), wo es anschließend freigegeben werden kann (siehe 11F). Sollen die magnetischen Partikel 1060 aus dem zweiten Gefäß 1020 durch die zweite Zugangsöffnung 1022 entfernt werden, so bietet es sich an, die magnetischen Partikel 1060 wieder mittels des Magneten 1040 zu einem kompakten Pellet 1061 zu formen. das sich leicht durch Öffnung 1022 entnehmen läßt. Über die zweite Zugangsöffnung 1022 ist es ebenfalls möglich, die Flüssigkeit ohne die magnetischen Partikel 1060 zu entnehmen. Typischerweise würde der Magnet 1040 während der Flüssigkeitsentnahme das Pellet 1061 in einem Abstand von der Zugangsöffnung 1022 halten uns so eine Entnahme der Flüssigkeit ohne Mitnahme der magnetischen Partikel ermöglichen.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in 12 gezeigt. Im wesentlichen entspricht der Aufbau dem in 10 gezeigten Aufbau, jedoch ist eine Magnetanordnung ähnlich dem in 8 gezeigten Ausführungsbeispiel vorgesehen. Dabei sind mehrere Elektromagnete 1040 – vom ersten Gefäß 1010 bis zum zweiten Gefäß 1020 verlaufend hintereinander angeordnet – in die Kartusche 1000 integriert. Beispielsweise könnte die Kartusche 1000 als Spritzgußteil ausgebildet sein, in dem die Elektromagnete 1040 eingebettet sind. Die Elektromagnete sind durch ein Führungsmittel 1050 einzeln ansteuerbar, d.h. jeweils einzeln ein- und ausschaltbar. Auf diese Weise kann ein vom ersten Gefäß 1010 über den Verbindungsbereich 1030 hin zum zweiten Gefäß 1020 verlaufendes Magnetfeld erzeugt werden. Die Pelletbildung und der Transport des Pellets vom ersten Gefäß 1010 in das zweite Gefäß 1020 erfolgt dann ähnlich wie bei dem in 8 gezeigten Ausführungsbeispiel, weswegen hier eine genauere Erläuterung weggelassen wird.
13 zeigt eine perspektivische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. Das Innere der Kartusche 1000 entspricht dabei im wesentlichen dem in 10 gezeigten Aufbau. Jedoch ist der Magnet 1040 außerhalb der Kartusche 1000 angeordnet. Er kann mit Hilfe eines Führungsmittels 1050 entlang der Oberfläche der Kartusche 1000 so geführt werden, daß sich ein Pellet unter Einwirkung der Magnetkraft vom ersten Gefäß über den Verbindungsbereich zum zweiten Gefäß bewegt. Weiterhin kann der Magnet 1040 durch das Führungsmittel 1050 von der Oberfläche weg- oder zu ihr hingeführt werden. Auf diese Weise kann z.B. ein Pellet gebildet werden, indem der Magnet 1040 über dem ersten Gefäß auf die Oberfläche der Kartusche abgesenkt wird. Ebenso können die in einem Pellet gebundenen magnetischen Partikel wieder freigegeben werden, indem der Magnet 1040 wieder von der Oberfläche der Kartusche abgehoben wird.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in 14 gezeigt. Darin ist die Kartusche 1000 auf einem Führungsmittel 1050 angeordnet, das als beweglicher Träger ausgebildet ist. Der Träger 1050 ist in seiner Ebene, vorzugsweise jedoch auch senkrecht dazu bewegbar, so daß er die auf ihm gelagerte Kartusche 1000 entlang einer vorgebbaren Bahn bewegen kann. Ein Magnet 1040 ist durch ein Haltemittel 1045 im wesentlichen ortsfest gehalten. Durch Heben bzw. Absenken des Träger 1050 kann die Oberfläche der Kartusche 1000 an den Magneten 1040 herangebracht werden. Durch Bewegen des Trägers 1050 in seiner Ebene wird dann die Kartusche 1000 auf einer vorgebbaren Bahn unter dem Magneten 1040 hindurchbewegt. Im Grunde stellt also das in 14 gezeigte Ausführungsbeispiel eine Umkehr des in 13 gezeigten Prinzips dar.
15 zeigt eine Weiterbildung des in 10 gezeigten Ausführungsbeispiels. Dabei ist zusätzlich zu dem ersten und dem zweiten Gefäß 1010, 1020 noch ein drittes Gefäß 1070 auf der Kartusche 1000 angeordnet. Dieses dritte Gefäß 1070 ist durch einen zweiten Verschluß 1200 von dem dritten Gefäß 1070 getrennt. Dabei könnte das zweite Gefäß 1020 eine Waschflüssigkeit und das dritte Gefäß 1070 eine Elutionslösung enthalten. Es sollte verstanden werden, daß natürlich beliebig viele weitere Gefäße auf einer Kartusche integriert werden können und die genaue Anzahl der Gefäße sowie die jeweils in ihnen enthaltenen Flüssigkeiten auf den speziellen Anwendungsfall abgestimmt sind.
Durch die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung wird eine Abtrennung von magnetischen Partikeln aus einer Flüssigkeit ermöglicht, die die Gefahr einer Kreuzkontamination erheblich vermindert oder sogar ausschließt. Insbesondere können die Vorrichtungen gemäß den obigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung als geschlossene Systeme ausgebildet sein und betrieben werden. Die Vorrichtungen und Verfahren gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung sind einfach und in erheblichem Maße automationsfreundlich.

Claims

Vorrichtung zum Abtrennen von magnetischen Partikeln aus einer Flüssigkeit, umfassend ein erstes Gefäß (10; 1010), ein zweites Gefäß (20; 1020), eine Verbindungsfläche (11, 21, 30; 200), die vom Inneren des ersten Gefäßes (10) zum Inneren des zweiten Gefäßes (20) verläuft, mindestens einen Magneten (40) zum Bereitstellen eines Magnetfelds, und ein Führungsmittel (50) mittels dem das Magnetfeld entlang einer Seite der Verbindungsfläche (11, 21, 30; 200) führbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Verbindungsfläche durch eine erste Seitenwand (11) des ersten Gefäßes, eine zweite Seitenwand (21) des zweiten Gefäßes und einen die erste und die zweite Seitenwand verbindenden Verbindungsbereich (30) gebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der mindestens eine Magnet (40) ein Permanentmagnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der mindestens eine Magnet (40) ein Elektromagnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Führungsmittel (50) so ausgebildet ist, dass der mindestens eine Magnet (40) in einem fest vorgegebenen Abstand zur der Seite der Verbindungsfläche (11, 21, 30; 200) führbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei der fest vorgegebene Abstand Null ist, so dass der Magnet mit der Seite Verbindungsfläche (11, 21, 30; 200) in Kontakt ist, wenn er daran vorbeigeführt wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Führungsmittel (50) mindestens einen weiteren Magneten (41, 42, 43) aufweist, der zu dem ersten Magneten (40) beabstandet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an der Verbindungsfläche (11, 21, 30; 200) zumindest ein Heiz- und/oder Kühlelement (110) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verbindungsfläche (11, 21, 30; 200) als Kreisbogen ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei das Führungsmittel (50) so ausgebildet ist, dass der zumindest eine Magnet (40) auf einer kreisförmigen Bahn führbar ist, wobei der Radius (r) der kreisförmigen Bahn kleiner oder gleich dem Radius (R) des Kreisbogens ist, der von der Verbindungsfläche (11, 21, 30; 200) gebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei das Führungsmittel (50) zumindest einen ersten Dreharm (51) aufweist, dessen eines Ende an einer Drehachse (55) angeordnet ist und an dessen anderem Ende der zumindest eine Magnet (40) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei das Führungsmittel (50) einen oder mehrere weitere Dreharme (52, 53, 54) aufweist, bei denen jeweils ein Ende an der Drehachse (55) angeordnet ist und an dem jeweiligen anderen Ende der ein weiterer Magnet (41, 42, 43) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Dreharme (51, 52, 53, 54) einstückig ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Anspruch 10, wobei das Führungsmittel (50) zylinderförmig ausgebildet ist, das um eine Achse (55) drehbar gelagert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei der zumindest eine Magnet (40) und/oder die weiteren Magnete (41, 42) auf der Oberfläche des zylinderförmigen Führungsmittels (50) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei der zumindest eine Magnet (40) und/oder die weiteren Magnete (41, 42) jeweils in einer in dem zylinderförmigen Führungsmittel (50) ausgebildeten Aufnahme (56, 57, 58) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12, 13, 15 oder 16, wobei der zumindest eine Magnet (40) und die einen oder mehreren weiteren Magnete (41, 42, 43) jeweils um denselben Winkel zueinander versetzt angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Führungsmittel (50) so ausgebildet ist, dass die Geschwindigkeit, mit der es das Magnetfeld des einen (40) und/oder der mehreren weiteren Magneten (41, 42, 43) entlang der Verbindungsfläche (11, 21, 30; 200) führt, steuerbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Führungsmittel (50) so ausgebildet ist, dass die Richtung, in der es das Magnetfeld des einen (40) und/oder der mehreren weiteren Magneten (41, 42, 43) entlang der Verbindungsfläche (11, 21, 30: 200) führt, steuerbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend zumindest ein drittes Gefäß (70), das über eine zweite Verbindungsfläche mit dem ersten bzw. dem zweiten Gefäß verbunden ist, und ein zweites Führungsmittel (100) zum Führen zumindest eines weiteren Magnetfelds, wobei das erste bzw. das zweite Gefäß (10, 20) zusammen mit dem dritten Gefäß (70), der zweiten Verbindungsfläche, dem zweiten Führungsmittel (100) und dem weiteren Magnetfeld eine Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18 bilden.
Vorrichtung nach Anspruch 20, wobei das erste und das zweite Führungsmittel (50, 100) auf gegenüberliegenden Seiten des zweiten Gefäßes (20) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, wobei das zweite Gefäß (20) eine Waschlösung und das dritte Gefäß eine Elutionslösung enthält.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest eines der Gefäße (10, 20, 70) ein Funktionselement, insbesondere eine Auslassöffnung und/oder ein Filter, aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verbindungsfläche (30) rinnenförmig ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste und das zweite Gefäß (1010, 1020) und/oder das dritte Gefäß (1070) in einer Kartusche (1000) ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 25, wobei jeweils benachbarte Gefäße (1010, 1020; 1020, 1070) jeweils durch einen entfernbaren Verschluß (1100, 1200) voneinander getrennt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 25 oder 26, wobei die Kartusche (1000) eine Abdeckung aufweist, die eine erste Zugangsöffnung (1012) zu einem ersten Gefäß (1010) und eine zweite Zugangsöffnung (1022, 1072) zu einem zweiten Gefäß aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 27, wobei das Führungsmittel (100) so ausgebildet ist, die Kartusche (1000) an einem Magneten (1040) entlang zu führen.
Verfahren zum Abtrennen von magnetischen Partikeln aus einer Flüssigkeit mit folgenden Schritten: (a) Bereitstellen eines ersten Gefäßes (10), eines zweiten Gefäßes (20), einer Verbindungsfläche (11, 21, 30; 200), die das Innere des ersten Gefäßes mit dem Inneren des zweiten Gefäßes (20) verbindet, und eines Führungsmittels (50) zum Führen mindestens eines Magnetfelds (40); (b) Bereitstellen einer Suspension magnetischer Partikel (60) in einer ersten Flüssigkeit (70) in dem ersten Gefäß (10); (c) Bereitstellen des mindestens einen Magnetfelds mittels des Führungsmittels (50) an einen im Inneren des ersten Gefäßes (10) angeordneten Bereich (11) der Verbindungsfläche, so dass sich an diesem Bereich (11) ein Pellet (61) aus magnetischen Partikeln ausbildet; (d) Führen des mindestens einen Magnetfelds mittels des Führungsmittels (50) entlang einer Seite der Verbindungsfläche (11, 21, 30; 200), so dass das Pellet (61) aus magnetischen Partikeln entlang einer gegenüberliegenden Seite der Verbindungsfläche (11, 21, 30; 200) zu einem im Inneren des zweiten Gefäßes (20) angeordneten Bereich (21) der Verbindungsfläche geführt wird; (e) Entfernen des mindestens einen Magnetfelds mittels des Führungsmittels (50) von dem im Inneren des zweiten Gefäßes (20) angeordneten Bereich (21) der Verbindungsfläche, so dass die das Pellet (60) bildenden magnetischen Partikel (60) wieder freigegeben werden.
Verfahren nach Anspruch 29, wobei weiterhin zumindest ein drittes Gefäß, das über eine zweite Verbindungsfläche mit dem zweiten Gefäß (20) verbunden ist, und ein zweites Führungsmittel zum Führen mindestens eines weiteren Magnetfelds bereitgestellt wird, wobei die magnetischen Partikel (60) nach Schritt (e) in dem zweiten Gefäß (20) gewaschen werden, und die magnetischen Partikel (60) anschließend analog zu den Schritten (a) bis (e) mittels des zweiten Führungsmittels und des weiteren Magnetfelds von dem zweiten Gefäß (20) in das dritte Gefäß überführt werden.
Verfahren nach Anspruch 30, wobei der Schritt des Waschens der magnetischen Partikel in dem zweiten Gefäß folgende Teilschritte umfasst: Freigeben der ein Pellet (61) bildenden magnetischen Partikel (60) durch Entfernen des mindestens ein Magnetfelds durch das erste Führungsmittel (50), Bilden eines Pellets (62) durch Bereitstellen des mindestens einen weiteren Magnetfelds durch das zweite Führungsmittel, Freigeben der ein Pellet (62) bildenden magnetischen Partikel (60) durch Entfernen des mindestens einen weiteren Magnetfelds durch das zweite Führungsmittels, Bilden eines Pellets (61) durch Bereitstellen des mindestens einen Magnetfelds durch das erste Führungsmittel (50).
Verfahren nach Anspruch 31, wobei das Bereitstellen des mindestens einen Magnetfelds bzw. des mindestens einen weiteren Magnetfelds durch Drehen des ersten bzw. des zweiten Führungsmittels in einer ersten Drehrichtung erfolgt, wobei die erste Drehrichtung des ersten Führungsmittels entgegengesetzt zur ersten Drehrichtung des zweiten Führungsmittels ist, und wobei das Entfernen des mindestens einen Magnetfelds bzw. des mindestens einen weiteren Magnetfelds durch Drehen des ersten bzw. des zweiten Führungsmittels in einer zur ersten Drehrichtung entgegengesetzten zweiten Drehrichtung erfolgt, wobei die zweite Drehrichtung des ersten Führungsmittels entgegengesetzt zur zweiten Drehrichtung des zweiten Führungsmittels ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 29 bis 31, wobei in Schritt (d) das Führungsmittel (100) die Gefäße (1010, 1020) an dem Magneten (1040) entlang führt.