DE3912901A1

DE3912901A1 - Gefaess zur agglutinationsanalyse

Info

Publication number: DE3912901A1
Application number: DE3912901A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Takekawa
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1988-04-19
Filing date: 1989-04-19
Publication date: 1989-11-02
Also published as: DE3912901C2; US5017341A; JPH01267459A

Description

Die Erfindung betrifft ein Gefäß zur Agglutinationsanalyse, in dem Proben mit Hilfe von Agglutinationsmustern, die im Gefäß aufgrund einer immunologischen Agglutinationsreaktion erzeugt werden, analysiert werden, und insbesondere ein Gefäß zur Iden tifizierung verschiedener Arten von Blutgruppen mit Hilfe von Agglutinationsmustern von Blutkörperchen und zum Nachweis ver schiedener Arten von Antikörpern und Antigenen in Probenlösun gen (wie Viren, Proteinen oder dergleichen) mit Hilfe von Agglutinationsmustern nicht nur von Blutkörperchen, sondern auch von Teilchen aus unlöslichen Materialien, wie Latex, Koh lenstoff oder dergleichen.

Herkömmliche für die Agglutinationsanalyse bestimmte Gefäße zur Bestimmung von Blutgruppen oder zum Nachweis von Antikörpern und Antigenen in Probenlösungen mit Hilfe von immunologischen Agglutinationsreaktionsmustern sind aus festen Materialien, wie Plastikmaterialien und Glas, hergestellt worden, wie im US-Pa tent 43 03 616 beschrieben. Fig. 1A zeigt eine perspektivische Ansicht einer aus Plastikmaterial hergestellten Mikroplatte (1), in welcher in einer Matrix eine Anzahl von Vertiefungen (2) mit einer konischen Basisoberfläche (2 a) angeordnet ist, und Fig. 1b einen Querschnitt entlang der Linie a-a in Fig. 1a. Fig. 2a bis 2e zeigen schematische Ansichten der Verfahrensstu fen einer immunologischen Agglutinationsreaktion in einer der Vertiefungen (2) der Mikroplatte (1) in vergrößertem Maßstab. Es ist festzuhalten, daß eine Vielzahl von feinen Einkerbungen oder Stufen auf der geneigten Basisfläche (2 a) der Vertiefung (2) ausgebildet sind, um eine stabile Substratschicht aus den Teilchen zu bilden, die sich auf der geneigten Basisfläche (2 a) der Vertiefung (2) niederschlagen.

Um das HBs-Antigen in Testblut nachzuweisen und zu messen, ist das nachstehend angegebene Verfahren vorgeschlagen worden. Wie in Fig. 2A gezeigt, werden eine Reagenzlösung (3), die Teilchen (4) einschließt, an welche Anti-HBs-Antikörper gebunden sind (beispielweise rote Blutzellen von Tieren), und Probenserum in die Vertiefung (2) der Mikroplatte (1) eingeführt, um eine Testflüssigkeit zu bilden, welche anschließend in ruhigem Zu stand gehalten wird. Danach fangen die Teilchen (4) der Rea genzlösung (3) an, sich im Analysiergefäß allmählich und lang sam abzusetzen und ein Agglutinierungsmuster oder Nicht-Agglu tinierungsmuster auf der geneigten Bodenfläche (2 a) der Vertie fung (2) auszubilden.

Im Fall, daß das Probenserum HBs-Antigen enthält, wird eine An tigen-Antikörper-Reaktion in der in die Vertiefung (2) einge führten Testflüssigkeit nicht nur während des Absinkens der Teilchen (4) in der Lösung (3), sondern auch nach dem Absetzen der Teilchen (4) auf der geneigten Bodenfläche (2 a) der Vertie fung (2) bewirkt, so daß die Teilchen (4) miteinander aggluti nieren und sich so gleichmäßig über die gesamte geneigte Boden fläche (2 a) der Vertiefung (2) niederschlagen, daß sie Aggluti nationsmuster ausbilden. Fig. 2B ist ein Querschnitt, der die Vertiefung zeigt, in der das Agglutinationsmuster auf der ge neigten Bodenfläche (2 a) gebildet wird, und Fig. 2C ist eine schematische planare Ansicht des von oben betrachteten Musters.

Dagegen rollen in dem Fall, in dem das Probenserum das HBs-An tigen nicht enthält, die auf dem geneigten Boden (2 a) der Ver tiefung (2) abgesetzten Teilchen (4) die geneigte Bodenfläche (2 a) der Vertiefung (2) hinunter, weil keine Antigen-Antikör per-Reaktion in der Testflüssigkeit aufgetreten ist. Somit sam meln sich die Teilchen (4) am tiefsten Teil der Bodenfläche (2 a) an, und es entsteht das in Fig. 4D gezeigte Nicht-Aggluti nierungsmuster. Fig. 2E ist eine von oben betrachtete schemati sche planare Ansicht des Nicht-Agglutinierungsmusters. Auf die se Weise wird das in der Blutprobe enthaltende HBs-Antigen durch den Unterschied zwischen den auf der Bodenfläche (2 a) der Vertiefung (2) gebildeten Teilchenmustern nachgewiesen.

Jedoch braucht dieses Verfahren ein oder zwei Stunden, bis kla re Teilchenmuster auf der geneigten Bodenfläche (2 a) der Ver tiefung (2) gebildet werden, weil das Teilchenmuster mit Hilfe der natürlichen Sedimentation der Teilchen (4) gebildet wird, wodurch das Teilchenmuster nur in Abhängigkeit von dem spezi fischem Gewicht und der Temperatur der Probenlösung und dem Gewicht und der Dimension der Teilchen gebildet wird. Deshalb kann der Test nicht schnell durchgeführt werden.

Ein anderes bekanntes Verfahren zum Nachweis und zur Messung des HBs-Antigens ist das Zentrifugieren der Mikroplatte, die eine Mischung aus Reagenzteilchenlösung und Probenserum in sich enthält. Auf diese Weise wird die Sedimentationsgeschwindigkeit der in der Testflüssigkeit enthaltenen Teilchen (4) durch die Zentrifugalkräfte erhöht.

Nach diesem Verfahren ist es möglich, die Sedimentationsge schwindigkeit der Teilchen in der Testflüssigkeit zu erhöhen, jedoch ist ein Behälter erforderlich, um die Mikroplatte in die Zentrifuge zu geben, und ist der Betrieb der Zentrifuge nicht einfach. Deshalb ist der Test nicht einfach durchzuführen.

Ziel der Erfindung ist die Lösung der oben erwähnten Probleme, d.h. die Bereitstellung eines Gefäßes für die Agglutinations analyse, das die Sedimentationsgeschwindigkeit der Teilchen in dung eines bewertbaren Teilchenmusters auf der Bodenfläche des Gefäßes verkürzt und die Durchführung der Agglutinationsanalyse in kurzer Zeit ermöglicht.

Dieses Ziel wird mit einem Gefäß für die Agglutinationsanalyse erreicht, welches einen Hauptkörper aus einem festen Material und eine Vertiefung im Hauptkörper mit einer Bodenfläche, die wenigstens zum Teil geneigt ist, umfaßt und durch eine Einrich tung zur Flüssigkeitsabsorption gekennzeichnet ist, die in we nigstens einem Teil der Bodenfläche der Vertiefung ausgebildet ist, wodurch die Lösung einer in die Vertiefung eingeführten Testflüssigkeit in der Einrichtung zur Flüssigkeitsabsorption absorbiert wird und einen abwärts gerichteten Flüssigkeitsstrom in der Testflüssigkeit erzeugt, der die Sedimentation von in der Testflüssigkeit enthaltenen Teilchen fördert.

Erfindungsgemäß wird die im Analysegefäß befindliche Lösung der Testflüssigkeit in der flüssigkeitsabsorbierenden Einrichtung absorbiert, die in wenigstens einem Teil des Bodens des Analy segefäßes ausgebildet ist, wodurch die Sedimentation der Teil chen gefördert und die Zeit zur Ausbildung des Teilchenmusters auf der Bodenfläche der Vertiefung verkürzt werden kann; die Teilchen werden in der Lösung einer abwärts gerichteten Kraft durch den Flüssigkeitsstrom unterworfen, die dadurch entsteht, daß die Lösung durch die flüssigkeitsabsorbierende Einrichtung absorbiert wird. Es ist festzuhalten, daß der Flüssigkeitsstrom nicht so stark ist, daß ein einmal gebildetes Teilchenmuster auf der geneigten Bodenfläche des Reaktionsgefäßes dadurch beeinträchtigt wird.

Die Erfindung wird durch die Zeichnungen näher er läutert, von denen

Fig. 1A eine perspektivische Ansicht darstellt, die eine be kannte Mikroplatte mit einer Vielzahl von Analysen gefäßen zur Verwendung bei der Agglutinationsanalyse von Testserum zeigt und

Fig. 1B einen Querschnitt der Mikroplatte entlang der Linie a-a in Fig. 1A darstellt;

Fig. 2A bis 2E schematische Darstellungen sind, die das Verfahren beschreiben, welches zur Ausbildung des Agglutina tionsmusters oder eines Nicht-Agglutinationsmusters auf der geneigten Bodenfläche des Gefäßes zur Agglu tinationsanalyse führt;

Fig. 3 bis 5 Querschnittsdarstellungen sind, die eine erste bis dritte Ausführungsform eines Gefäßes zur Agglutina tionsanalyse mit einer konischen Bodenfläche gemäß der Erfindung erläutern, und

Fig. 6 bis 8 Querschnittsdarstellungen sind, die eine vierte bis sechste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gefäßes zur Agglutinationsanalyse mit einer weinschalenförmi gen Bodenfläche erläutern.

Fig. 3 stellt einen Querschnitt dar, der eine erste Ausfüh rungsform des Gefäßes zur Agglutinationsanalyse gemäß der Er findung zeigt. Eine Vertiefung (12) in einem Mikroplattenkörper (11), der aus einem festen Material hergestellt ist, das eine Flüssigkeit nicht absorbiert, weist eine konische Bodenfläche (12 a) auf. Die geneigte Bodenfläche (12 a) weist in regelmäßiger Anordnung eine Vielzahl von Einschnitten oder Vertiefungen auf, um darauf abgesetzte Teilchen (14) gleichförmig zu deponieren und festzuhalten. Am untersten Teil der geneigten Bodenfläche (12 a) ist eine flüssigkeitsabsorbierende Einrichtung (15) so ausgebildet, daß sie sich zur Bodenfläche des Mikroplattenkör pers (11) erstreckt. Wenn eine Testflüssigkeit mit Teilchen, an welcher Anti-HBs-Antikörper gebunden sind, und eine Probenlösung in das so strukturierte Analysengefäß (10) eingeführt und darin stehengelassen werden, wird die Lösung (13) allmählich von der flüssigkeitsabsorbierenden Einrichtung (15) absorbiert und in der Testflüssigkeit durch Absorption der Flüssigkeit (13) in der flüssigkeitsabsorbierenden Einrichtung (15) ein abwärts gerichteter Flüssigkeitsstrom erzeugt, wie durch die Pfeile in Fig. 3 gezeigt. In diesem Fall wird die Sedimentationsgeschwin digkeit der Teilchen (14) erhöht, weil eine durch den Flüssig keitsstrom erzeugte Kraft die Sedimentation der Teilchen (14) in der Testflüssigkeit zusätzlich zum Einfluß der Schwerkraft erhöht. Gewöhnlich ist die Antigen-Antikörper-Reaktion abge schlossen, sobald das Antigen an den Antikörper gebunden ist. Aus diesem Grund wird das Agglutinationsmuster auf der Boden fläche (12 a) der Vertiefung (12) in kurzer Zeit ausgebildet, wenn die Sedimentationsgeschwindigkeit der Teilchen (14) erhöht wird. Auf gleiche Weise wird auch das Nicht-Agglutinationsmuster schnell auf der Bodenfläche des Gefäßes (12) ausgebildet, wenn die Teilchen (14) nicht miteinander agglutinieren.

Die Absorptionsgeschwindigkeit der flüssigkeitsabsorbierenden Einrichtung (15) kann in Übereinstimmung mit der Reaktionsge schwindigkeit der flüssigkeitsabsorbierenden Einrichtung (15) in Abstimmung mit der Reaktionsgeschwindigkeit der Antigen- Antikörper-Reaktion in der Testflüssigkeit durch Auswahl des Materials für die flüssigkeitsabsorbierende Einrichtung oder durch Modifikation der Porosität der flüssigkeitsabsorbierenden Einrichtung ausgewählt werden.

In dieser Ausführungsform wird die von der flüssigkeitsabsor bierenden Einrichtung (15) absorbierte Lösung von der unteren Oberfläche (15 a) in die Umgebung verdampft, weil die flüssig keitsabsorbierende Einrichtung (15) an der Bodenfläche (12 a) der Vertiefung (12) so ausgebildet ist, daß sie sich zur Boden fläche des Mikroplattenkörpers (11) erstreckt. Aus diesem Grun de setzt sich der Flüssigkeitsstrom in der Testflüssigkeit so lange fort, als Flüssigkeit (13) in der Vertiefung (12) vorhan den ist. Somit kann der abwärts gerichtete Flüssigkeitsstrom in der Testflüssigkeit über eine lange Zeit aufrecht erhalten wird, so daß ein präzises Agglutinationsmuster auf der Boden fläche (12 a) der Vertiefung (12) auch dann ausgebildet werden kann, wenn die Teilchen eine nur schwache Agglutinationskraft aufweisen.

Fig. 4 ist eine Querschnittsdarstellung, die eine zweite Aus führungsform des Gefäßes zur Agglutinationsanalyse gemäß der Erfindung erläutert. In dieser Ausführungsform weist das Gefäß (10) zur Agglutinationsanalyse die gleiche Konstruktion auf, wie in der ersten Ausführungsform, wobei sich jedoch die flüs sigkeitsabsorbierende Einrichtung (16) nicht zur Bodenfläche (11 a) des Mikroplattenkörpers (11) erstreckt. Da die untere Oberfläche (16 a) nicht mit dem Außenraum in Verbindung steht, hängt die Zeit, über die der Flüssigkeitsstrom in der Vertie fung (12) erzeugt wird, von der Flüssigkeitsaufnahmekapazität der flüssigkeitsabsorbierenden Einrichtung (16) ab. Jedoch kann mit solcher Struktur verhindert werden, daß die analysierende Person oder der automatische Analysator zur Analyse des im Ana lysiergefäß (10) gebildeten Agglutinationsmusters kontaminiert wird, weil die Lösung (13) nicht aus der flüssigkeitsabsorbie renden Einrichtung (16) zur Außenseite der Mikroplatte (11) ge langen kann.

Fig. 5 ist eine Querschnittsdarstellung, die eine dritte Aus führungsform des Gefäßes zur Agglutinationsanalyse mit einer konischen Bodenfläche gemäß der Erfindung beschreibt. In dieser Ausführungsform ist über die gesamte innere Oberfläche der Ver tiefung (12) des Analysegefäßes (10) eine flüssigkeitsabsorbie rende Einrichtung (17) mit im wesentlichen gleichförmiger Dicke ausgebildet. In dieser Ausführungsform wird die Lösung (13) von der flüssigkeitsabsorbierenden Einrichtung (17) in einem größe ren Bereich absorbiert und damit ein größerer Flüssigkeitsstrom in der Vertiefung (12) erzeugt. Somit führt der starke Flüssig keitsstrom zu einer präziseren und schnelleren Ausbildung des Teilchenmusters auf der Bodenfläche (12 a) der Vertiefung (12). Zusätzlich entsteht kein Kontaminierungsproblem, da die untere Seite der flüssigkeitsabsorbierenden Einrichtung (17) nicht mit der Bodenfläche des Mikroplattenkörpers (11) in Berührung steht. In der Oberfläche der flüssigkeitsabsorbierenden Einrich tung sind feine Stufen ausgebildet.

Fig. 6 bis 8 sind Querschnittsdarstellungen, die eine vierte bis sechste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gefäßes zur Agglutinationsanalyse darstellen. In diesen Ausführungsformen hat die Vertiefung (22) im Gefäß (20) eine weinschalenförmige Bodenfläche (22 a). Die Anordnung der flüssigkeitsabsorbierenden Einrichtungen (23 bis 25) entspricht der der flüssigkeitsabsor bierenden Einrichtungen (15 bis 17) der ersten bis dritten Aus führungsform. Solche Analysegefäße mit einer weinschalenförmi gen Bodenfläche können leicht hergestellt werden und sind zur Identifizierung der A80-Blutgruppenmuster geeignet, bei denen die Agglutination sehr viel stärker ist.

Erfindungsgemäß können natürliche und synthetische Materialien für die flüssigkeitsabsorbierende Einrichtung verwandt werden, etwa Bims, Schwamm und Papier. Wenn das im Analysegefäß ausge bildete Teilchenmuster fotoelektrisch mit Hilfe von durch das Gefäß durchtretendem Licht bestinmt werden soll, muß die flüs sigkeitsabsorbierende Einrichtung aus hoch durchlässigem Ma terial hergestellt werden, etwa aus einem Bündel feiner Glas fasern mit engen Zwischenräumen zwischen aneinandergrenzenden Fasern.

Wie oben festgestellt ist es erfindungsgemäß möglich, die Se dimentation der in der Testflüssigkeit enthaltenen Teilchen durch Anordnung der flüssigkeitsabsorbierenden Einrichtung in wenigstens einem Teil der Bodenfläche der Vertiefung im Ana lysegefäß zu fördern. Auf diese Weise können die Agglutina tions- und Nicht-Agglutinationsteilchenmuster im Gefäß zur Agglutinationsanalyse innerhalb kurzer Zeit ausgebildet werden, so daß das Testergebnis schneller erhalten werden kann.

Claims

1. Gefäß zur Agglutinationsanalyse, welches einen Hauptkörper (11, 21) aus einem festen Material; und eine Vertiefung (12, 22) im Hauptkörper (11, 21) mit einer Bo denoberfläche (21 a, 22 a), die wenigstens zum Teil geneigt ist, umfaßt, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (15, 16, 17, 23, 24, 25) zur Flüssigkeitsabsorption, die in wenigstens einem Teil der Bodenfläche (21 a, 22 a) der Vertiefung (12, 22) ausge bildet ist, wodurch die Lösung einer in die Vertiefung (12, 22) eingeführten Testflüssigkeit in der Einrichtung (15, 16, 17, 23, 24, 25) zur Flüssigkeitsabsorption absorbiert wird und einen abwärts gerichteten Flüssigkeitsstrom in der Testflüssig keit erzeugt, die die Sedimentation von in der Testflüssigkeit enthaltenen Teilchen (14) fördert.

2. Gefäß zur Agglutinationsanalyse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (15, 16, 17, 23, 24, 25) für die Flüssig keitsabsorption aus Papier gemacht ist.

3. Gefäß zur Agglutinationsanalyse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (15, 16, 17, 23, 24, 25) für die Flüssig keitsabsorption aus Bims gemacht ist.

4. Gefäß zur Agglutinationsanalyse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (15, 16, 17, 23, 24, 25) zur Flüssigkeits absorption aus Schwamm gemacht ist.

5. Gefäß zur Agglutinationsanalyse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (15, 16, 17, 23, 24, 25) zur Flüssigkeits absorption aus einem Bündel feiner Glasfasern mit engen Zwi schenräumen zwischen aneinandergrenzenden Glasfasern gemacht ist.

6. Gefäß zur Agglutinationsanalyse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung (12) eine konische Bodenfläche (12 a) auf weist und die Einrichtung (15) zur Flüssigkeitsabsorption in einem zentralen Teil der konischen Bodenfläche (12 a) ausgebil det ist und sich bis zur Bodenfläche des Hauptkörpers (11) des Gefäßes zur Agglutinationsanalyse erstreckt.

7. Gefäß zur Agglutinationsanalyse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung (12) eine konische Bodenfläche (12 a) aufweist und die Einrichtung (16) zur Flüssigkeitsabsorption in einem zentralen Teil der konischen Bodenfläche (12 a) ausgebildet ist, sich jedoch nicht bis zur Bodenfläche des Hauptkörpers (11) des Gefäßes zur Agglutinationsanalyse erstreckt.

8. Gefäß zur Agglutinationsanalyse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung (12) eine konische Bodenfläche (12 a) auf weist und die Einrichtung (17) zur Flüssigkeitsabsorption über die gesamte konische Bodenfläche (12 a) der Vertiefung (12) aus gebildet ist.

9. Gefäß zur Agglutinationsanalyse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung (22) eine weinschalenförmige Bodenfläche (22 a) aufweist und die Einrichtung (23) zur Flüssigkeitsabsorp tion in einem zentralen Teil der weinschalenförmigen Bodenflä che (22 a) ausgebildet ist und sich bis zur Bodenfläche des Hauptkörpers (21) des Gefäßes zur Agglutinationsanalyse er streckt.

10. Gefäß zur Agglutinationsanalyse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung (22) eine weinschalenförmige Bodenfläche (22 a) aufweist und die Einrichtung (24) zur Flüssigkeitsabsorp tion in einem zentralen Teil der weinschalenförmigen Bodenflä che (22 a) ausgebildet ist, sich jedoch nicht bis zur Bodenflä che des Hauptkörpers (21) des Gefäßes zur Agglutinationsanalyse erstreckt.

11. Gefäß zur Agglutinationsanalyse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung (22) eine weinschalenförmige Bodenfläche (22 a) aufweist und die Einrichtung (25) zur Flüssigkeitsabsorp tion über die gesamte weinschalenförmige Bodenfläche (22 a) der Vertiefung (22) ausgebildet ist.