DE3781458T2

DE3781458T2 - Vorrichtung zum aufbrechen der verschliessmembrane, insbesondere bei analysebechern.

Info

Publication number: DE3781458T2
Application number: DE8787304531T
Authority: DE
Inventors: Hidechika Hayashi; Yuji Higo
Original assignee: Tosoh Corp
Current assignee: Tosoh Corp
Priority date: 1986-05-21
Filing date: 1987-05-21
Publication date: 1993-01-21
Anticipated expiration: 2007-05-22
Also published as: US4763460A; JPS62273456A; CA1272994A; AU589525B2; EP0246900A1; EP0246900B1; DE3781458D1; JPH0411826B2; AU7320887A

Description

Die Erfindung betrifft einen Verschlußfolien-Öffner, insbesondere für Testbecher, die in einem Analyzer verwendet werden, z.B. für den Nachweis und die Bestimmung einer sehr kleinen Menge einer physiologisch wirksamen Substanz in einer Testflüssigkeit, insbesondere in einem Enzym-Immunoassay (EIA).
Enzym-Immunoassays, in denen ein Enzym als ein Markierungsstoff eines kombinierten Produkts einer Reaktion eines Antigens oder eines Antikörpers verwendet wird, wurden in jüngster Zeit forciert als immunologische Verfahren für den Nachweis und die Bestimmung sehr kleiner Menge einer physiologisch wirksamen Substanz entwickelt.
Enzym-Immunoassays umfassen zahlreiche Verfahren, wie die Sandwich-Methode, die Konkurrenz-Methode, die z.B. bekannt gemacht wurde in "Clinical Chemistry", Vol. 22, No. 8, 1243-1255 (1976). In einem regelmäßig angewandten Verfahren, einer Konkurrenz- Methode, wird ein Konjugat, mit dem ein Enzym als Markierungsstoff kombiniert ist, in Kontakt gebracht mit einem Antigen oder einem Antikörper, die auf einem unlöslichen Träger fixiert sind, um eine Reaktion des Antigens oder Antikörpers auszulösen und einen Komplex zu bilden. Mit diesem Komplex wird sodann ein Substrat in Kontakt gebracht, das ein aktives Enzym aufnimmt und eine optisch erkennbare Änderung bewirkt (z.B. die Intensität der Fluoreszenz). Durch das Auftreten einer optischen Änderung kann die Menge der Antikörper oder Antigene in einer Testflüssigkeitsprobe gemessen werden.
Da diese Operationen in der Regel für mehrere Zellen ausgeführt werden, wurde eine Vorrichtung mit mehreren Zellen, wie eine Multititerplatte, geschaffen und in der Praxis verwendet.
Das vorstehend beschriebene Verfahren, in dem eine solche Multititerplatte verwendet wird, eignet sich für die Durchführung von Messungen an der gleichen Prüfposition oder einer gewissen Zahl einer vorbestimmten Art von Prüfpositionen. Dieses Verfahren erfordert jedoch Vorbereitungen mit intensivem Arbeitsaufwand, bevor praktische Messungen durchgeführt werden können, insbesondere wenn sich die Prüfpositionen für jede Probe nach den Erfordernissen ändern. Unter diesen Umständen wird das folgende System zur Verbesserung der praktischen Durchführbarkeit und Wirksamkeit des Enzym-Immunoassays vorgeschlagen.
In diesem System wird ein spezieller Antikörper (oder Antigen) entsprechend den vorbestimmten Prüfpositionen auf der Oberfläche von Kügelchen gebunden, die als unlösliche Träger dienen, wobei die Träger in einen becherförmigen Behälter gebracht werden, dessen obere Öffnung dichtend verschlossen ist. Mehrere Gruppen solcher Testbecher werden zuvor für mehrere Prüfpositionen vorbereitet. Wenn eine Analyse durchgeführt werden soll, wird aus den Testbechergruppen derjenige Testbecher ausgewählt, der einer Prüfposition entspricht, die für eine Substanzprobe benötigt wird, und diese auf einem Träger aufgenommen und zum Analyzer gebracht.
Ein solches System kann sehr wirksam eingesetzt werden, insbesondere in einem Analyzer, in dem die Messungen vollautomatisch ausgeführt werden können.
Mit der vorliegenden Erfindung wird ein Verschlußfolien-Öffner geschaffen, der sich für den Einsatz in einem System eignet, in dem die voranstehend beschriebenen Testbecher verwendet werden.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Schaffung eines Verschlußfolien-Öffners für das herkömmliche Öffnen der dichtenden Verschlußfolie eines Testbechers des bereits beschriebenen Typs in einem Schritt vor dem Schritt (den Schritten), in welchem die Messungen durchgeführt werden.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Verschlußfolien-Öffners, in welchem die Möglichkeit einer nachteiligen Beeinträchtigung der in dem Testbecher anschließend durchgeführten Messung durch die zerissenen Folie herabgesetzt oder eliminiert werden kann, so daß in einer Bestimmung einer sehr kleinen Menge einer Substanz kein Fehler auftreten kann.
Unter Bezugnahme auf den Stand der Technik, wird in GB 1113468 die Spitze 5 direkt sowohl durch die Deckel als auch durch die Bodenöffnung der Dose geführt.
Im US 1962415 geht die Spitze zwar nicht durch den Boden des Behälters, doch gibt die Beschreibung keine Auskunft darüber, daß die Spitze nicht die Inhaltstoffe des Behälters berühren soll.
FR 2427958 betrifft keine Vorrichtung mit einer Spindel, sondern lediglich eine Verschlußkappe, deren Innenfläche mit einer den dichtenden Verschluß durchdringenden Ausbuchtung versehen ist. Diese Beschreibung betrifft einen Verschluß für eine Tube, die Nahrungsmittel enhält, z.B. eine Mayonaisetube, wobei die Erfindung einen Verschluß schafft, der in seiner einen Richtung die Tube dichtend verschließt und jedoch beim Aufsetzen auf die Tube in der umgekehrten Richtung die Tube durchbohrt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Kombination mit einer oder mehreren Bechern mit einem dichtendem Verschluß geschaffen, der ein ansonsten offenes Oberteil abschließt, sowie eine Vorrichtung zum Öffnen dieses dichtenden Verschlusses, der das ansonsten offene Oberteil des Bechers verschließt, wobei dieser Becher eine reaktionsauslösende Substanz enthält und die Vorrichtung eine Spindel mit einer spitz zulaufenden Spitze aufweist, die von weniger als sieben flachen pyramidal zulaufenden Seiten begrenzt ist, und ein Bereich der Spindel hinter der spitz zulaufenden Spitze so bemessen und geformt ist, daß er genau in das Oberteil des Bechers paßt, sowie eine Auslösevorrichtung, um eine relative Bewegung zwischen der Spindel und dem Becher zu erzeugen, so daß die Spitze der Spindel den dichtenden Verschluß durchbohrt und die Spindel die Teile des durchbohrten dichtenden Verschlusses an die Wand oder Wände des Bechers drängt, wobei die Auslösevorrichtung die relative Bewegung mit einem Abstand zwischen der Spitze der Spindel und dem Material in dem Becher zum Halten bringt.
Die Vorrichtung weist bevorzugt Transportmittel für die Bewegung der Spindel und/oder des Bechers zu und von einer Position auf, in der die Spindel mit dem Becher in einer Linie ausgerichtet ist. Jedes der Oberteile des Bechers und des Bereichs hinter der spitz zulaufenden Spitze der Spindel weist bevorzugt einen kreisförmigen Querschnitt auf. Die Vorrichtung weist bevorzugt mehrere Spindeln jeweils für die Öffnung der Dichtung eines jeweiligen Bechers auf.
In bevorzugten Aspekten der Kombination zeichnet sich die Vorrichtung dadurch aus, daß sie stationäre Befestigungsmittel aufweist und daß die Transportmittel den dichtend verschlossenen Becher hinter und unterhalb der Befestigungsmittel halten und bewegen und daß die herabhängende, vertikal orientierte, zylindrische, hin- und herbewegliche Spindel an den Befestigungsmitteln angebracht ist und daß die Auslösevorrichtung an dem Befestigungsmittel befestigt und im Eingriff mit der Spindel zu ihrem selektiven Antrieb nach unten verbunden ist.
Eine weitere bevorzugte Form der Kombination ist gekennzeichnet durch mehrere Spindeln in einer Reihenanordnung, herabhängend und vertikal orientiert an einer Anschlagplatte befestigt, sowie dadurch, daß die Auslösevorrichtung im Eingriff mit der Anschlagplatte für den Antrieb der Spindel nach unten angeordnet ist.
Das zu einer vierseitigen Pyramide geformte untere Ende des Kegelteils teilt die Folie in vier gleiche Zungen und preßt sie gegen die Innenfläche des Testbechers, wodurch jegliche Bildung unregelmäßiger Segmente vermieden wird. Die Folie neigt zu einem unregelmäßigen Reißen, wenn das untere Ende des Lochers eine einfache konische Konfiguration aufweist oder über mehr als sechs flache Seitenflächen verfügt, die an ihren unteren Enden zusammenlaufen.
In einer bereits erwähnten Analyse, wird in den Testbecher eine Substanz, z.B. für die Durchführung einer immunologischen Reaktion, gebracht, die einen auf den Oberflächen von Kunstharzkügelchen fixierten, speziellen Antikörper (oder ein Antigen) aufweist, sowie einen markierten Antikörper (oder ein Antigen als ein Konjugat). Diese Kügelchen können magnetische Körper enthalten, so daß sie in den Testbechern durch ein äußeres magnetisches Wechselfeld in Vibration versetzt werden können.
Der Testbecher verfügt in der Regel über ein nur geringes Fassungsvermögen von nicht mehr als einigen Millilitern und wird aus einem lichtdurchlässigen oder lichtundurchlässigen Kunstharz hergestellt, wobei das letztere wegen der Abschirmung von Streulicht besonders bevorzugt wird.
Die dichtende Verschlußfolie verfügt vorzugsweise über ein ausreichend hohes Dichtungsvermögen und über eine solche Sprödigkeit, daß sie von einem scharfen Werkzeug leicht zerrissen werden kann. Die Folie kann eine Metallfolie sein, wie beispielsweise Aluminium oder ein mit Aluminium beschichteter Plastikfilm, wobei sich der Werkstoff oder die Folie auf diese nicht beschränkt. Die Folie wird in der Regel wärmeversiegelt oder mit der Außenkante des oberen Rands des Testbechers verbunden Das Kegelteil zum Zerreißen der Folie kann aus Metall, aus einem keramischen Werkstoff oder einem harten Kunstharz hergestellt werden.
Zum besseren Verständnis der Erfindung und zur Darlegung ihres Einsatzes wird anhand eines Beispiels auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Enzym-Immun- Analyzers, in dem ein erfindungsgemäßer Verschlußfolien-Öffner eingebaut ist,
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer Testplatte, auf der Testbecher gehalten werden, und ein Transportmechanismus dafür,
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der Konstruktion des Verschlußfolien-Öffners,
Fig. 4(a), 4(b) und 4(c) eine schrittweise Darstellung des Öffnens einer Verschlußfolie durch ein kegelförmiges Teil,
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht der Konstruktion des erfindungsgemäßen Verschlußfolien-Öffners mit Mehrfachspindel.
Die Erfindung wird nachstehend an einem Beispiel eines Enzym- Immuno-Analyzers beschrieben, in welchem der in den Zeichnungen dargestellte Verschlußfolien-Öffner eingebaut ist.
Fig. 1 zeigt mit dem Bezugszeichen 1 einen Transportweg, auf dem eine Testplatte 7 mit den nachfolgend beschriebenen, in einer Reihe angeordneten und von ihr gehaltenen Testbechern in Pfeilrichtung transportiert wird. Von vorn nach hinten sind in der erwähnten Reihenfolge des Transportwegs über dem Transportweg ein Verschlußfolien-Öffner 2, ein Probenflüssigkeitsinjektor 3, ein B/F-Separator 4, ein Substratinjektor 5 und ein Photometer 6 angeordnet.
Der Probenflüssigkeitsinjektor 3, der B/F-Separator 4, der Substratinjektor 5 und das Photometer 6 werden jeweils zur Injektion einer vorbestimmten Menge einer Probenflüssigkeit in die geöffnete Reaktionszelle eines Testbechers eingesetzt, wonach das Innere der Reaktionszelle gewaschen wird, d.h. ein freier Antikörper-Reaktionskomplex, der nicht auf den Oberflächen der Kügelchen in der Reaktionszelle gebunden ist, von ihren Innenwänden entfernt wird, oder es wird das Innere der Zelle einer B/F-Separation unterzogen, in die B/F-separierte Reaktionszelle ein Substrat injiziert, das ein aktives Enzym aufnimmt, welches als eine Anzeige auf dem Antikörper-Reaktionskomplex benutzt wird, um darin eine nachweisbare Änderung hevorzurufen, und die in dem Substrat auftretende Änderung bestimmt.
Der vorangenannte Testbecher 8 weist entsprechend Fig. 3 und Fig. 4 einen offenen becherförmigen Gefäßkörper 8a auf, der mehrere Kügelchen 8b enthält, und eine dichtende Verschlußfolie 8d, die eine obere Öffnung 8c des Gefäßkörpers dichtend verschließt. Zuvor wurde auf den Kügelchen 8b ein spezieller Antikörper (oder Antigen) gebunden.
Das Testtablett oder die Testplatte 7 ist mit mehreren Löchern versehen, die entsprechend Fig. 2 mehrere ausgewählte Testbecher 8 aufnehmen. Die Testplatte 7 wird entsprechend Fig. 2 auf dem Transportweg zwischen dessen Seitenplatten 9 durch einen Schrittantrieb befördert, der eine Exzenterscheibe 10, eine Transportschiene 11 und eine an der Transportschiene angebrachte Sperrklinke 12 aufweist, sowie Sperrzähne 13, die in einer Seitenwand der Testplatte 7 ausgebildet sind und in die Sperrklinke eingreifen. Mit einem solchen Antrieb wird die Testplatte schrittweise oder intermittierend nacheinander zu den Positionen unterhalb der in Fig. 1 gezeigten Einrichtungen befördert.
Der Verschlußfolien-Öffner 2 weist eine Spindel 21 auf, die von einem unteren Teil 20b eines fest angeordneten Rahmens 20 für eine vertikale Hin- und Herbewegung gehalten wird, einen Pneumatikzylinder 22 mit einem nach unten verlängerten Stößel 23 im Eingriff mit einem angeflanschten Oberteil 21a der Spindel, sowie eine Rückstellfeder 24, die die Spindel nach oben drückt, um den Eingriff zwischen Oberteil 21a und Stößel 23 aufrecht zu halten. Durch Luftzuführung von einer Quelle (nicht gezeigt) in den Zylinder 22 wird der Stößel 23 nach unten bewegt, so daß die dichtende Verschlußfolie 8d eines unter der Spindel angeordneten Testbechers durch ihre scharfe untere Spitze 21b durchstoßen wird. Das Bezugszeichen 22a bezeichnet eine zum Zylinder 22 verlaufende Luftzuführungsleitung, wobei 22b ein Halter zur Befestigung des Zylinders am oberen Rahmenteil 20a darstellt.
Die untere Spitze 21b der Spindel weist vier flache Seitenflächen auf, die an ihren unteren Enden zu einer Pyramidenform zulaufen. Die Länge der Spitze ist entsprechend Fig. 4c um einen ausreichenden Betrag kürzer also die Höhe des Testbechers 8, so daß auch bei einer maximalen Abwärtsbewegung der Spindel 21 in den Testbecher das scharfe durchbohrende Ende der Spitze 21e die Kügelchen 8b in dem Testbecher nicht berührt.
Der Durchmesser der Basis oder der Grundfläche 21c der Spindel ist etwas kleiner als der der oberen Öffnung 8c des Testbechers. Beispielsweise beträgt der Durchmesser der Grundfläche 21c 9,3 mm, während der Durchmesser der äußeren Öffnung 8c 10 mm beträgt.
Wird eine Verschlußfolie von der voranstehend beschriebenen Vorrichtung geöffnet, so wird sie entsprechend Fig. 4 in der Mitte durch die Abwärtsbewegung der Spindel 21 durchbohrt und in vier dreieckige, zungenähnliche Segmente geteilt, die nach unten gebogen und gegen die Innenfläche des Testbechers (Fig. 4c) gedrückt werden. Dadurch bleibt die obere Öffnung des Testbechers nach dem Herausziehen der Spindel unversperrt, wobei das Zurückhalten der Segmente am oberen Rand des Testbechers verhindert, daß sie irgendwelche injizierten Proben absorbieren oder die Genauigkeit einer durchgeführten Messung beeinträchtigen.
Obgleich in Fig. 1 und Fig. 3 lediglich ein einzelner Verschlußfolien-Öffner gezeigt wird, könnte entsprechend Fig. 5 eine Querreihe von beispielsweise fünf derartigen Öffnern kombiniert werden, um gleichzeitig mehrere Verschlußfolien der Testbecher in dem Zubringertablett von Fig. 2 zu durchbohren. In Fig. 5 sind fünf federbetätigte Öffnerspindeln 121an einer Anschlagplatte 121a befestigt, die mit Hilfe des Stößels 123 auf- und abbewegt wird, der mit einem doppeltwirkenden Pneumatikzylinder verbunden 122 ist. Der Pneumatikzylinder wird über einen Geschwindigkeitsregler 122a gesteuert, der ein Paar Luftdruckschläuche aufweist, die mit einem elektromagnetischen Ventil (nicht gezeigt) verbunden sind. Die Federn 124 können teilweise oder ganz weggelassen werden.

Claims

1. Kombination mit einem oder mehreren Bechern mit einem dichtenden Verschluß (8d), der ein ansonsten offenes Oberteil (8c) verschließt, und mit einer Vorrichtung zum Öffnen des dichtenden Verschlusses, der ein ansonsten offenes Oberteil des Bechers (8) verschließt wobei der Becher eine reaktionsauslösende Substanz enthält und die Vorrichtung eine Spindel (21) mit einer spitz zulaufenden Spitze aufweist, die von weniger als sieben flachen, pyramidal zulaufenden Seiten begrenzt ist, ein Bereich der Spindel benachbart zu der der spitz zulaufenden Spitze so bemessen und geformt ist, daß er genau in das Oberteil des Bechers paßt, sowie eine Auslösevorrichtung (22), eine Relativbewegung zwischen der Spindel und dem Becher erzeugt und bewirkt, daß die Spitze der Spindel den Verschluß durchbohrt und die Spindel die Teile des durchbohrten Verschlusses an die Wand oder Wände des Bechers drängt, wobei die Auslösevorrichtung die Relativbewegung mit einem Abstand zwischen der Spitze der Spindel und dem Material in dem Becher zum Halten bringt.

2. Kombination nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Transporteinrichtung (1, 7) für die Bewegung der Spindel und/oder des Bechers zu und von einer Position aufweist, in der die Spindel mit dem Becher ausgerichtet ist.

3. Kombination nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Oberteile des Bechers und des Bereichs der Spindel benachbart zur spitz zulaufenden Spitze einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen.

4. Kombination nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung mehrere von Spindeln jeweils für die Öffnung der Dichtung eines jeweiligen Bechers aufweist.

5. Kombination nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung stationäre Befestigungseinrichtungen (20) aufweist und daß die Transporteinrichtung (1, 7) den verschlossenen Becher hinter und unterhalb der Befestigungseinrichtung hält und bewegt und daß die herabhängende, vertikal orientierte, zylindrische, hin- und herbewegliche Spindel (21) an den Befestigungseinrichtungen angebracht ist und daß die Auslösevorrichtung (22) an der Befestigungseinrichtung befestigt und im Eingriff mit der Spindel zu ihrem selektiven Antrieb nach unten verbunden ist.

6. Kombination nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere der Spindeln (21) in einer Reihenandordnung, herabhängend und vertikal orientiert an einer Anschlagplatte befestigt sind und daß die Auslösevorrichtung im Eingriff mit der Anschlagplatte für den Antrieb der Spindeln angeordnet ist.