DE4143394C2 - Vorrichtung und Verfahren zum Trennen von Flüssigkeitsproben - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trennen von Flüssigkeitsproben gemäß dem Oberbegriff des Patent­ anspruchs 1, wie aus US-PS 4 902 481 bekannt.

Zum Trennen von Flüssigkeitsproben in ihre einzelnen Bestandteile, Reinigen bestimmter Komponenten der Flüs­ sigkeitsprobe oder auch Filtern der Flüssigkeitsproben wird die Flüssigkeit in ein Probenaufnahmegefäß einge­ bracht (pipettiert), wo sie eine Filterschicht (Filter­ papier, Glasfritte, Membran oder Material mit selek­ tiver Adsorptionseigenschaft) durchdringt und über eine Auslaßöffnung gegebenenfalls tropfenweise in ein mit Abstand unter dem Probenaufnahmegefäß angeordnetes Auf­ fangbehältnis gelangt. Das Probenaufnahmegefäß und das Auffangbehältnis sind im allgemeinen röhrenförmig aus­ gebildet, wobei die Filterschicht auf der mit der Aus­ laßöffnung versehenen stirnseitigen Bodenwand des Probenaufnahmegefäßes aufliegt. Die Auslaßöffnung hat einen Durchmesser von einigen wenigen 1/10 mm. Mehrere derartige Probenaufnahmegefäße sind nebeneinander in Reihen und Spalten angeordnet und über eine Träger­ platte miteinander verbunden. Das Durchdringen der Fil­ terschicht erfolgt insbesondere durch Ansaugen der Flüssigkeitsprobe infolge des Unterdrucks in einer Unterdruckkammer. Zu diesem Zweck wird die einem Unter­ druck aussetzbare Unterdruckkammer mit der die Proben­ aufnahmegefäße haltenden Trägerplatte luftdicht ver­ schlossen. Innerhalb der Kammer befinden sich die den Probenaufnahmegefäßen zugeordneten Auffangsbehältnisse, die in einem Gestell untergebracht und gehalten sind. Derartige Apparaturen werden beispielsweise in medizi­ nisch-technischen Labors zum gleichzeitigen Filtern von einer Vielzahl von Flüssigkeitsproben mehrerer Patien­ ten eingesetzt.

Aus US-PS 4 777 021 und 4 427 415 sind Vorrichtungen bekannt, bei denen die die Filterschichten durchdrin­ genden Flüssigkeitstropfen der Proben in ein gemein­ sames wannenartiges Auffangbehältnis gelangen, das Teil der Vakuum- oder Unterdruckkammer ist, die durch die die einzeln matrixförmig angeordnete Probenaufnahmege­ fäße miteinander verbindenden Trägerplatte verschlossen ist. Bei den bekannten Vorrichtungen zum Trennen von Flüssigkeitsproben ist der von bzw. in der Filter­ schicht zurückgehaltene Bestandteil der Probe von Interesse für die nachfolgenden Untersuchungen. Die die Filterschichten durchdringende Flüssigkeit ist für die weitere Analyse "verloren". Für die Trennung bei der chemischen oder der Biopolymerpräparation von Proben ist es jedoch erforderlich, die die Filterschicht durchdringende oder aus der Filterschicht durch Auf­ bringen von Lösungsmitteln ausgewaschenen bzw. gelösten Probenbestandteile einzeln und getrennt voneinander auffangen zu können. Das läßt sich mit den bekannten Vorrichtungen nicht realisieren.

Aus US-PS 4 902 481 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der in die Unterdruckkammer ein Einsatzstück mit mehre­ ren matrixförmig angeordneten Auffangbehältnissen ein­ gesetzt ist, die jeweils unterhalb der Probenaufnahme­ gefäße angeordnet sind. Die die Probenaufnahmegefäße miteinander verbindende Trägerplatte befindet sich an den oberen Enden der Probenaufnahmegefäße. Die Proben­ aufnahmegefäße, die rohrförmig sind, wobei das untere stirnseitige Ende durch die Filterschicht verschlossen ist, sind in eine auf der Oberseite mit aufstehenden geschlossenen Rändern versehenen Steckplatte einge­ steckt, die mit mehreren Löchern versehen ist. Auf der Unterseite schließt sich an jedes doch ein relativ kurzes Auslaßröhrchen an, das eine gestufte Außenum­ fangsfläche aufweist. Ferner sind auf der Unterseite pro Auslaßröhrchen ein dieses umgebender geschlossener Rand angeformt, wobei der Durchmesser dieser Ringränder gleich den Durchmessern der Auffangbehältnisse ist, die mit Abstand unterhalb der geschlossenen Ränder auf der Unterseite der Steckplatte angeordnet sind. Die Auslaß­ röhrchen reichen dabei nicht bis in die zugehörigen Auffangbehältnisse hinein.

Die einzelnen Auffangbehältnisse der Vorrichtung nach US-PS 4 902 481 haben lediglich einen geringen Abstand voneinander. Aufgrund des Abstands der Auffangbehält­ nisse von den Probenaufnahmegefäßen besteht die Gefahr, daß Teile eines Flüssigkeitstropfens, der von dem unter einem Probenaufnahmegefäß angeordneten Auffangbehältnis aufgenommen werden soll, in ein benachbartes Auffangbe­ hältnis gelangt und dessen "Filtrat" kontaminiert. Ferner ist die Tropfenbildung bei der bekannten Vor­ richtung nach US-PS 4 902 481 nicht gleichförmig, ins­ besondere dann ungleichförmig, wenn die Unterdruckkam­ mer kurzzeitig belüftet wird, um den in ihr unterge­ brachten Satz von Auffangbehältnissen gegen einen neuen auszuwechseln. Bei der Belüftung der Unterdruckkammer wird nämlich die Unterseite der Steckplatte mit Tropfenflüssigkeit benetzt. Bei anschließender Erzeu­ gung eines Unterdrucks bilden sich nun relativ große Tropfen, da die angesaugte Flüssigkeit aufgrund der Be­ netzung der Unterseite sich entlang dieser ausbreitet. Hierbei kann der Tropfen bis zum Ringrand reichen, wo er über den Spalt zwischen Ringrand und Auffangbehält­ nis abgesaugt wird. Die Flüssigkeit gelangt also nicht in das gewünschte Auffangbehältnis, sondern unter Um­ ständen in ein benachbartes Auffangbehältnis (Kontami­ nation) bzw. läuft außen an den Auffangbehältnissen entlang. Kontaminationen der von den Auffangbehältnis­ sen aufgefangenen Flüssigkeitstropfen sind insbesondere bei der Biopolymerpräparation von Flüssigkeitsproben nicht tolerierbar, da hier die Untersuchung von Nukleinsäuren und Proteinen nach vorheriger Durchfüh­ rung mehrerer (25 bis 40) selbstreplizierender Zyklen, z. B. in der Polymerase Chain Reaction (PCR), durchge­ führt wird, mithin sich bereits geringfügige Kontami­ nationen (Verunreinigungen von 1 : 1000) vervielfachen und somit zu fehlerhaften Ergebnissen bei der an­ schließenden Analyse führen.

In US-PS 3 608 736 ist eine Filtervorrichtung beschrie­ ben, bei der die zu filternde Flüssigkeit unter Schwer­ krafteinwirkung aus einem (oberen) Probenaufnahmegefäß durch eine in diesem angeordnete Filterschicht in ein darunter angeordnetes Auffangbehältnis gelangt. Das Probenaufnahmegefäß hat einen Stutzen mit radialen Be­ lüftungslöchern darin. Das Auffangbehältnis weist einen radial abstehenden Ringflansch auf. Der Stutzen des Probenaufnahmegefäßes umgibt von außen das Auffangbe­ hältnis, wobei der Ringflansch das Ineinanderschieben von Probenaufnahmegefäß und Auffangbehältnis begrenzt. Dabei ist sichergestellt, daß der Rand des Auffangbe­ hältnisses nicht bis zu den Belüftungslöchern reicht, diese also freiliegen und damit eine Vielzahl von Radialein- oder -auslässen für das Auffangbehältnis bilden. Das Auslaßröhrchen des Probenaufnahmegefäßes ist überdies kürzer als der Stutzen.

Bei der mit Ausnutzung der Schwerkraft arbeitenden Vor­ richtung nach US-PS 4 485 015 weist das Probenaufnahme­ gefäß einen sich nach unten erstreckenden Ringfortsatz auf, der von außen vom Auffangbehältnis umgeben ist. Das Auffangbehältnis ist unter Bildung eines Entlüf­ tungsspalts klemmend auf den Ringfortsatz aufgesteckt, wozu dieser radial außenliegende Klemmvorsprünge auf­ weist. An die Auslaßöffnung des Probenaufnahmegefäßes schließt sich ein Auslaßröhrchen nicht an, weshalb die Auslaßöffnung bezüglich des Ringfortsatzes zurück­ springt, also nicht weiter sondern kürzer als der Ring­ fortsatz in das Auffangbehältnis hineinragt. Flüssig­ keit, die den Bereich zwischen der Auslaßöffnung und dem unteren Ende des Ringfortsatzes verschließt, würde bei Unterdruck zum Ansaugen von Flüssigkeit in das Auf­ fangbehältnis hinein sogleich in den Ringspalt zwischen Ringfortsatz und Auffangbehältnis gesaugt und damit aus dem Auffangbehältnis gelangen, wo sie benachbarte Pro­ ben kontaminieren kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich­ tung zum Trennen von Flüssigkeiten durch Unterdruck zu schaffen, bei der eine Kontamination der von dem Auf­ fangsbehältnis aufgefangenen Flüssigkeit weitestgehend unterbunden wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung bei einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 vorgeschlagen, daß das Auffangbehältnis mit dem Rand seiner Öffnung am Auslaßröhrchen und/oder am Probenauf­ nahmegefäß anliegt, ohne (dadurch) luftdicht verschlos­ sen zu sein, und daß das Ende des Auslaßröhrchens durch die Öffnung des Auffangbehältnisses hindurch bis in dieses hineinragt. Sinngemäß besteht die Lösung also darin, daß die Flüssigkeits-(Tropfen-)Abgabestelle des Probenaufnahmegefäßes und die Berührungsfläche von Pro­ benaufnahmegefäß und Auffangbehältnis nicht in ein und derselben Horizontalebene liegen sondern einen Höhenab­ stand voneinander aufweisen, der derart bemessen ist, daß ein am Ende des Auslaßröhrchens sich bildender Tropfen nicht in den Bereich der Berührungsfläche ge­ langt. Das Ende des Auslaßröhrchens ist dabei unterhalb der Berührungsfläche angeordnet.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ragt das die Aus­ laßöffnung umgebende Auslaßröhrchen bis weit in das Auffangbehältnis hinein. Der Innendurchmesser des Aus­ laßröhrchens beträgt zwischen 0,1 bis 1 mm, vorzugs­ weise ca. 0,5 mm. Das Auslaßröhrchen hat eine Länge - von der Unterseite der Bodenwand gerechnet - von 5 bis 20 mm, vorzugsweise etwa 6 mm. Insgesamt liegt da­ mit das Verhältnis aus Innendurchmesser des Auslaß­ röhrchens zur Länge des Auslaßröhrchens zwischen 0,005 bis 0,2, vorzugsweise bei ca. 0,08. Zu allen Seiten um das Ende des Auslaßröhrchens (Flüssigkeits- bzw. Trop­ fenabgabestelle) herum ist dieses gegenüber einem be­ nachbarten Auffangbehältnis durch die Wandung des dem Auslaßrohr zugeordneten Auffangbehältnisses abge­ schirmt. Eine Kontamination wird damit so gut wie aus­ geschlossen. Ein übriges trägt die Berührung des Auf­ fangbehältnisses im Bereich seiner Öffnung mit dem Probenaufnahmegefäß bei. Absolut luftdicht sollte diese Berührung nicht sein, da in dem Auffangbehältnis ein Unterdruck erzeugt werden und aufrechterhalten bleiben muß. Ideal wäre es, wenn zwischen Auffangbehältnis und Probenaufnahmegefäß ein Luftaustausch möglich ist, ohne daß Flüssigkeit oder Aerosole austreten können.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere ge­ eignet für die oben beschriebenen Apparaturen, bei denen die zu "trennenden" Flüssigkeitsproben mit Unter­ druck durch die Filterschicht hindurch gesaugt und von den Auffangbehältnis sen tropfenweise aufgefangen wer­ den. Der nicht gänzlich luftdichte Abschluß des Auf­ fangbehältnisses gegenüber der Umgebung sollte aber auch dann gegeben sein, wenn nicht mit Unterdruck ge­ arbeitet wird, sondern die Flüssigkeit auf andere Weise, z. B. mittels einer Zentrifuge, durch die Filter­ schicht gedrückt wird. Die dabei in das Auffangbehält­ nis gelangende Flüssigkeit würde zu einem Druckanstieg im Auffangbehältnis führen, wenn dieses luftdicht ver­ schlossen wäre. Daher ist auch hier ein nicht luftdich­ ter Abschluß des Auffangbehältnisses wünschenswert.

Vorteilhafterweise ist die Auslaßöffnung in der Boden­ wand des Probenaufnahmegefäßes angeordnet, wobei das Auffangbehältnis mit dem Rand seiner Öffnung an der Bodenwand anliegt. Das Auffangbehältnis umgibt hierbei nicht das Probenaufnahmegefäß seitlich, sondern ist gänzlich unterhalb des Probenaufnahmegefäßes angeord­ net. Das Auffangbehältnis und das Probenaufnahmegefäß sind vorzugsweise als einige wenige Zentimeter lange Röhren ausgebildet und bestehen aus Kunststoff. Eine Stirnwand der Probenaufnahmegefäß-Röhre ist offen und stellt die Einlaßöffnung dar, während die andere Stirn­ wand bis auf ein kleines Loch verschlossen ist. Auf dieser die Bodenwand bildenden Stirnwand liegt die Fil­ terschicht auf, die somit von der Bodenwand gestützt wird. Sofern das Material der Filterschicht selbst­ tragend ist (z. B. bei einer Glasfritte), ist die Stützung an der Bodenwand nicht erforderlich.

Ein luftdurchlässiger Abschluß von Auffangbehältnis und Probenaufnahmegefäß kann erfolgen, wenn, wie bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, in der Wand des Auffangbehältnisses eine Durchgangs­ bohrung vorgesehen ist, über die der Luftaustausch zwischen dem Inneren des Auffangbehältnisses und der Umgebung ermöglicht wird. Die Bohrung sollte jedoch oberhalb des Endes des Auslaßröhrchens in der Wand des Auffangbehältnisses angebracht sein.

Eine weitere Möglichkeit der Realisierung eines nicht vollständig luftdichten Abschlusses besteht darin, daß in dem an dem Probenaufnahmegefäß anliegenden Bereich des Auffangbehältnisses eine Ausnehmung angeordnet ist. Infolge dieser Ausnehmung dichtet der Rand der Öffnung des Auffangbehältnisses nicht luftdicht gegen das Probenaufnahmegefäß ab.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Er­ findung ist das Auffangbehältnis in seinem am Proben­ aufnahmegefäß anliegenden Bereich mit einem luftdurch­ lässigen Material versehen, das den Austritt von Flüs­ sigkeit und/oder Aerosolen verhindert. Derartige zu­ meist elastische Materialien sind bekannt, wie bei­ spielsweise fibrillierte Tetrafluorethylen oder ge­ blasene Mikro-Polymerfasern oder Schaum. Durch ent­ sprechende Anordnung der mit dem luftdurchlässigen Material versehenen Auffangbehältnisse innerhalb der Kammer der oben beschriebenen Apparatur liegen die Auf­ fangbehältnisse beim Verschließen der Unterdruckkammer mit der die Probenaufnahmegefäße tragenden Trägerplatte mit Druck an den Probenaufnahmegefäßen an, wobei sich das luftdurchlässige Material komprimiert.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Auffangbehältnis mit seiner Öffnung auf das Auslaßröhrchen auf steckbar. Hierbei verläuft das Auslaßröhrchen vorzugsweise zum Ende hin konisch.

Wie bereits oben erwähnt, ist die Erfindung insbeson­ dere bei Apparaturen anwendbar, bei denen mehrere Probenaufnahmegefäße dicht nebeneinanderliegend ange­ ordnet sind, so daß die gleichzeitige Trennung mehrerer Flüssigkeitsproben ermöglicht wird. Die Probenaufnahme­ gefäße sind entweder in einer einzigen Reihe nebenein­ anderliegend angeordnet und miteinander verbunden (Probenaufnahmegefäß-Streifen) oder aber in einer zwei­ dimensionalen Matrix in Reihen und zu diesen orthogona­ len Spalten angeordnet und miteinander verbunden, wobei in jedem dieser Fälle jedem Probenaufnahmegefäß ein Auffangbehältnis zugeordnet ist. Da die Probenaufnahme­ gefäße Wand an Wand anliegen und röhrenförmig sind, ist der Stutzen zum Aufstecken eines Auffangbehältnisses auf ein Probenaufnahmegefäß im Durchmesser vorzugsweise kleiner als der Durchmesser des röhrenförmigen Proben­ aufnahmegefäßes. Das hat den Vorteil, daß benachbarte Probenaufnahmegefäße nicht auf Abstand gehalten werden müssen, um zwischen ihnen ausreichend Platz für die aufsteckbaren Auffangbehältnisse zu schaffen. Die rela­ tiv hohe Packungsdichte der Probenaufnahmegefäße, wie sie von den obigen Apparaturen her bekannt ist (auf einer Fläche von etwa 100 cm_ sind auf den im Stand der Technik bekannten Mikrofilterplatten 96 Probenaufnahme­ gefäße untergebracht), kann hierbei beibehalten werden. Die Längenabmessungen einer Mikrotitterstandard-Platte beträgt ca. 12,3 cm und 8,2 cm.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung läßt sich eine physikalische, chemische oder Biopolymertrennung und/ oder -Reinigung von pflanzliche, tierische oder mensch­ liche Zellen beinhaltenden Flüssigkeiten, insbesondere die Trennung von Nukleinsäuren und/oder Proteinen der Zellen durchführen. Hierzu durchdringt die Flüssigkeit in dem Probenaufnahmegefäß eine Schicht aus selektiv adsorbierendem Material, wobei die die Schicht verlas­ sende Flüssigkeit in das Auffangbehältnis gelangt. Vor­ zugsweise weist die Schicht des selektiv adsorbierenden Materials chromatographische Eigenschaften auf, bei­ spielsweise Ionenaustauscher-Eigenschaften oder affini­ tätschromatographische Eigenschaften, wenn die Schicht entsprechende Affinitätsliganden trägt. Eine bevorzugte Trennschicht weist eine fibrillierte Polytetrafluor­ ethylen-Matrix mit darin eingebetteten sorptiven deri­ vatisierten Siliziumdioxid-Partikeln, wie sie in US-PS 4 810 381 und US-PS 4 699 717 offenbart sind. An­ schließend wird das Auffangbehältnis gegen ein neues ausgetauscht und auf die Schicht wird eine ein Lösungs­ mittel enthaltende Flüssigkeit gegeben, die einen be­ stimmten Anteil des in der Schicht adsorbierten Mate­ rials löst, so daß dieses in das Auffangbehältnis ge­ langt. Dabei ist entscheidend, daß dieses gelöste Mate­ rial kontaminationsfrei aufgefangen wird, wobei diese Kontaminationsfreiheit auch dann noch gewährleistet ist, wenn mit Unterdruck gearbeitet wird und mehrere Probenaufnahmegefäße mit ihren Auffangbehältnissen dicht nebeneinanderliegend verwendet werden. Das Be­ lüften der Unterdruckkammer beim Auswechseln der Auf­ fangbehältnisse wirkt sich, wie bereits eingangs er­ wähnt, nachteilig auf die Tropfenbildung aus. Ein der­ artiges Austauschen der Auffangbehältnisse ist jedoch bei der Biopolymerpräparation erforderlich, da durch die mehrfache Zugabe von jeweils unterschiedliche Lösungsmittel enthaltenden Flüssigkeiten jeweils unter­ schiedliche in der Schicht adsorbierte Materialien ge­ löst und aufgefangen werden müssen. Die unterschied­ liche Tropfenbildung ist insbesondere auf die Benetzung der Unterseite des Probenaufnahmegefäßbodens zurückzu­ führen. Da bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Tropfenabgabestelle aufgrund des langgestreckten Aus­ laßröhrchens weit nach unten verlegt ist, wird dieser (negative) Einflußfaktor für die unterschiedliche Tropfenbildung ausgeschlossen.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Er­ findung ist die Filterschicht mittels eines Halterings an der Bodenwand des Probenaufnahmegefäßes anliegend gehalten. Der Haltering ist in dem Probenaufnahmegefäß eingesetzt, wobei er mit Spannung gegen die Innenseite des Probenaufnahmegefäßes drückt. Der Ring besteht aus einem gummiartigen, vorzugsweise Kunststoffmaterial.

Die Filterschicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann ein- oder mehrlagig ausgebildet sein. Bevorzugte Trennschichten weisen eine fibrillierte Polytetrafluor­ ethylen-Matrix mit darin eingebetteten sorptiven Parti­ keln auf, wie sie zum Beispiel in US-PS 4 810 381 offenbart ist. Insbesondere kann die Filterschicht aus zwei porösen Fixiereinrichtungen, insbesondere Fritten, mit dazwischenliegenden Partikeln bestehen. Vorzugs­ weise haben die insbesondere in Form von Schüttgut ein­ gebrachten Partikel chromatographische Eigenschaften, wie sie oben beschrieben sind. Die Partikel bestehen aus einem Material, das auf Silikagel, Dextran oder Agarose basiert. Die Fritten bestehen beispielsweise aus Glas, Polyethylen (PE) oder Polytetrafluorethylen (PTFE) und weisen eine Porosität von ca. 0,1 bis 250 µm, vorzugsweise ca. 100 µm auf. Die Dicke der Par­ tikelschicht beträgt ca. 1 bis 10 mm, vorzugsweise ca. 2,5 mm, bei einer Partikelgröße von 1 bis 300 µm, vor­ zugsweise 16 bis 23 µm.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Filterschicht eine Trägermembran auf, in die die adsorbierenden bzw. chromatographischen Partikel eingebettet sind. Da die Trägermembran relativ brüchig ist und deshalb die Gefahr besteht, daß sie bei Aufbringen eines Unterdruckes bricht (relativ hoher Differenzdruck), wird unterhalb der Trägermembran eine Stützgewebe-Schicht angeordnet, die die Trägermembran gegen den Boden des Probenaufnahmegefäßes abstützt und vorzugsweise aus einem Vlies-Stoff aus Polyalkylen- Fasern, wie zum Beispiel Polypropylen- oder Poly­ ethylen-Fasern besteht.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist auf die hier ange­ gebenen Abmessungen der einzelnen Teile nicht be­ schränkt. Grundsätzlich läßt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung in jeder beliebigen Größe herstellen, wobei auch die oben beschriebene Weiterbildung der Erfindung zum gleichzeitigen Trennen einer Vielzahl von Proben prinzipiell nicht auf die dort angegebenen Abmessungen und sonstigen Zahlenangaben beschränkt ist.

Nachfolgend werden anhand der Figuren Ausführungsbei­ spiele der Erfindung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 bis 3 verschiedene Ausführungsformen der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung im Längsschnitt,

Fig. 4 in Seitenansicht eine Apparatur, bei der mit­ tels Unterdruck die in einer Vielzahl von Probenaufnahmegefäßen befindlichen Flüssig­ keitsproben durch die Filterschichten hindurch gesaugt und in den einzelnen Probenaufnahmege­ fäßen zugeordneten Auffangbehältnissen auf ge­ fangen werden,

Fig. 5 eine Abdeckplatte für die Apparatur nach Fig. 4, von der mehrere in einer Reihe neben­ einanderliegend angeordnete Probenaufnahmege­ fäße aufgenommen werden und

Fig. 6 im Teillängsschnitt ein weiteres Ausführungs­ beispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

In den Fig. 1 bis 3 sind drei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Dabei sind die einander entsprechenden Teile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Gemäß Fig. 1 weist die Vorrichtung 10 ein röhrenförmi­ ges Probenaufnahmegefäß 12 auf, dessen oberes stirnsei­ tiges Ende 14 offen ist und die Einlaßöffnung 16 des Probenaufnahmegefäßes 12 darstellt. Diese Einlaßöffnung 16 erstreckt sich über die gesamte obere Stirnseite des röhrenförmigen Gefäßes. Die untere Stirnseite 18 ist mit einer kreisrunden Bodenwand 20 versehen. In der Bodenwand 20 ist eine zentrale Auslaßöffnung 22 in Form eines Loches ausgebildet, das einen Durchmesser von einigen 1/10 mm (0,2-0,9 mm, vorzugsweise 0,4-0,6 mm) aufweist. An der Unterseite der Bodenwand 20 ist ein konisches Auslaßröhrchen 24 angeformt, das die Aus­ laßöffnung 22 umschließt und sich in axialer Richtung des Probenaufnahmegefäßes 12 erstreckt. Das Auslaß­ röhrchen 24 verjüngt sich zu seinem freien Ende 26 hin und hat eine Länge von bis zu 2 cm (vorzugsweise 0,1- 1 cm, höchst vorzugsweise 0,2-1 cm) bei einem (ge­ gebenenfalls zum Ende hin abnehmenden) Durchmesser von 0,3 bis 2,0 mm. Innerhalb des Probenaufnahmegefäßes 12 ist eine Filterschicht 28 angeordnet, die aus einem selektiv adsorbierenden Material besteht. Bei der Schicht 28 handelt es sich um eine Spezialgewebefolie. Die Schicht 28 liegt auf der Bodenwand 20 des Proben­ aufnahmegefäßes 12 auf und überdeckt dabei die Auslaß­ öffnung 22. Die Schicht 28 wird durch einen gummiarti­ gen, vorzugsweise Kunststoff-Haltering 30, der gegen die Innenwand des Probenaufnahmegefäßes 12 andrückt, an der Bodenwand 20 gehalten. Die Schicht 28 erlaubt die selektive Adsorption von Inhaltsstoffen, insbesondere von Nukleinsäuren und Proteinen in Flüssigkeiten, in denen vollständige pflanzliche, tierische oder mensch­ liche Zellen oder Teile davon enthalten sind.

Unterhalb des röhrenförmigen Probenaufnahmegefäßes 12 befindet sich ein Auffangbehältnis 32, das vorzugsweise ebenfalls röhrenförmig ist und die Form eines Reagenz­ glases aufweisen kann. Der Bodenbereich des Auffangbe­ hältnisses 32 kann dabei auch sich konisch nach unten verjüngend ausgestaltet sein. Der Durchmesser des Auf­ fangbehältnisses 32 entspricht in etwa demjenigen des Probenaufnahmegefäßes 12; das Auffangbehältnis 32 weist vorzugsweise etwa die 1 1/2fache axiale Länge des Probenaufnahmegefäßes 12 auf. An seinem oberen Ende 34 ist das Auffangbehältnis 32 offen; dieses offene Ende bildet die Öffnung 36 des Auffangbehältnisses 32. Das Auffangbehältnis 32 liegt mit seinem die Öffnung 36 begrenzenden Öffnungsrand 38 an der Unterseite der Bodenwand 20 des Probenaufnahmegefäßes 12 an. Dabei schließt der Öffnungsrand 38 nicht luftdicht mit der Bodenwand 20 ab; vielmehr ist bei gegen die Bodenwand 20 anstoßendem Auffangbehältnis 32 noch ein Luftaus­ tausch zwischen dem Inneren des Auffangbehältnisses 32 und dessen Umgebung möglich. Dieser Luftaustausch ist erforderlich, wenn die Vorrichtung 10 in einer Appara­ tur eingesetzt wird, bei der mittels Unterdruck die Probenflüssigkeit durch die Filterschicht 28 hindurch in das Auffangbehältnis 32 gesaugt wird. Die Halterung oder Stützung des Auffangbehältnisses 32 ist in Fig. 1 (und auch in den Fig. 2 und 3) der Einfachheit halber nicht dargestellt; eine mögliche Abstützung wird im Zusammenhang mit Fig. 4 beschrieben werden.

Wie anhand von Fig. 1 zu erkennen ist, ragt das Auslaß­ röhrchen 24 bis weit, d. h. einige Millimeter bis einige Zentimeter, in das Innere des Auffangbehältnisses 32 hinein. Ein sich am Ende 26 des Auslaßröhrchens 24 bil­ dender Tropfen befindet sich demzufolge nicht im Be­ reich des Öffnungsrandes 38, wo er aufgrund des nicht vollständigen Abschlusses des Auffangbehältnisses 32 gegenüber dem Probenaufnahmegefäß 12 austreten könnte. Die Kontaminationsgefahr bei dicht nebeneinander ange­ ordneten Vorrichtungen 10 ist also weitestgehend ausge­ schlossen, da zwischen der Tropfenabgabestelle (freies Ende 26 des Auslaßröhrchens 24) und der Öffnung 36 des Auffangbehältnisses 32 ein ausreichender axialer Ab­ stand gegeben ist.

Die Wandung 37 des Auffangbehältnisses kann zusätzlich eine Durchgangsbohrung aufweisen, was bei 39 angedeutet ist. Die Durchgangsbohrung kann auch in den Rand 38 als eine Ausnehmung (Kerbe) eingebracht sein. Eine Durch­ gangsbohrung oder eine Ausnehmung kann auch bei den anderen Ausführungsbeispielen der Vorrichtung vorge­ sehen sein.

In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem das Auffangbehältnis 32 von außen auf das konisch sich verjüngende Auslaßröhrchen 24 auf steckbar ist. Im aufgesteckten Zustand ist auch hier kein luftdichter Abschluß zwischen dem Auffangbehältnis 32 und dem Aus­ laßröhrchen 24 bzw. dem Probenaufnahmegefäß 12 gegeben. Bei dieser Ausführungsform weist das Auslaßröhrchen 24 einen größeren Durchmesser auf als im Falle des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 ist in Fig. 3 dargestellt. Dieses Aus­ führungsbeispiel entspricht im wesentlichen demjenigen nach Fig. 1, wobei jedoch auf den Rand 38 der Öffnung 36 des Auffangbehältnisses 32 ein Ring 41 aus einem einerseits luftdurchlässigen, andererseits jedoch für Flüssigkeiten dichten porösen und hydrophoben Material (z. B. PE, PTFE) angeordnet ist. Der Materialring 41 liegt an der Bodenwand 20 an.

Wie in den Fig. 1 bis 3 bei 42 angedeutet, ist die Bodenwand 20 eines Probenaufnahmegefäßes 12 Teil einer Trägerplatte, über die eine Vielzahl von Probenauf­ nahmegefäßen 12 miteinander verbunden sind. Bei der Trägerplatte 42 handelt es sich z. B. um eine Mikro­ titter-Platte, mit der 96 Probenaufnahmegefäße 12 ein­ stückig verbunden sind. Die Trägerplatte 42, die Probenaufnahmegefäße 12 und die Auslaßröhrchen 24 sind einstückig miteinander verbunden und als Kunststoff­ spritzteil gefertigt. Die Trägerplatte 42 verschließt in bekannter Weise eine Unterdruckkammer, in der die Auffangsbehältnisse 32 untergebracht sind.

Da die Tropfenabgabestelle (unteres Ende 26 des Auslaß­ röhrchens 24) in zum Durchmesser eines Flüssigkeits­ tropfens von typischerweise ca. 50 µl relativ großem Abstand zur (Unterseite der) Bodenwand 24 und damit zur Berührungsfläche zwischen Probenaufnahmegefäß 12 und Auffangbehältnis 32 angeordnet ist, berührt ein Flüs­ sigkeitstropfen die Bodenwand 24 bzw. den Stutzen 40 auch nach einer Belüftung der Unterseite der Bodenwand 24 und des Auffangsbehältnisses 32 nicht. Der Flüssig­ keitstropfen wird demzufolge vollständig von dem darun­ ter angeordneten Auffangbehältnis aufgenommen und ge­ langt nicht in den Bereich außerhalb dieses Auffang­ behältnisses, so daß eine Kontamination der in einem benachbarten Auffangbehältnis enthaltenden Flüssigkeit so gut wie ausgeschlossen ist.

In den Fig. 4 und 5 ist eine Apparatur bzw. Teile der­ selben dargestellt, bei der die in einer Vielzahl von Probenaufnahmegefäßen befindlichen Flüssigkeitsproben mittels Unterdruck durch die Filterschichten hindurch in mehrere Auffangbehältnisse gesaugt werden. Jedem Probenaufnahmegefäß ist dabei ein Auffangbehältnis zu­ geordnet. Die Apparatur 43 weist ein rechteckiges Ge­ häusebodenteil 44 auf, das nach oben hin offen ist und in dessen die Öffnung begrenzenden Rand eine Dichtungs­ ringschnur 46 eingelassen ist. In einer der Seitenwände des Gehäusebodenteils 44 ist ein Anschlußstutzen 48 für den Ansaugschlauch 49 einer (nicht dargestellten) Vakuumpumpe eingebracht. In dem Gehäusebodenteil 44 ist ein Gestell 50 untergebracht, in dem mehrere in Reihen und Spalten nebeneinanderliegend angeordnete Aufnah­ meöffnungen angeordnet sind, in denen die Auffangbe­ hältnisse 32 eingesteckt und gehalten sind.

Auf das Gehäusebodenteil 44 aufgesetzt ist ein Träger­ rahmenteil 52, das auf der Dichtungsringschnur 46 auf­ liegt. Durch geeignete Ausgestaltung des Trägerrahmen­ teils 52 und des Gehäusebodenteils 44 wird eine seit­ liche Verschiebung des Trägerrahmenteils 52 relativ zum Gehäusebodenteil 44 verhindert. Das Trägerrahmenteil 52 trägt einen rechteckigen Materialblock 54 (im allge­ meinen aus Kunststoffmaterial), der mit seinem Randbe­ reich auf einer Dichtungsringschnur 56 aus Gummi auf­ liegt, die am Trägerrahmenteil 52 befestigt ist. In dem Materialblock 54 sind eine Vielzahl von in Reihen und Spalten angeordneten vertikalen Sackbohrungen 58 (Bohr­ löcher) vorgesehen, die Probenaufnahmegefäße bilden. Die Positionen der Bohrungen 58 entsprechen denjenigen der Auffangbehältnisse 32 in dem Gestell 50. Jede Boh­ rung 58 fluchtet also mit einem Auffangbehältnis 32.

Die unteren Enden der Bohrungen 58 sind bis auf einen kleinen zentralen Kanal (Öffnung) verschlossen. Auf dem Boden der Bohrlöcher 58 sind die Filterschichten ange­ ordnet, wobei sie die Bodenlöcher überdecken. Auf der den Auffangbehältnissen 32 zugewandten Unterseite des Materialblockes 54 ist pro Loch ein konisches Auslaß­ röhrchen 60 vorgesehen, das bei auf das Trägerrahmen­ teil 52 aufgesetztem Materialblock 54 in das zugehörige Auffangbehältnis 32 hineinragt. Dabei liegt der Öff­ nungsrand des Auffangbehältnisses an der Unterseite des Materialblockes 54 an. Die Berührung eines Auffangbe­ hältnisses 32 mit der Unterseite des Materialblockes 54 kann auf eine der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Weise erfolgen.

An zwei gegenüberliegenden Außenwänden des Gehäuse­ bodenteils 44 ist jeweils ein Hakenbügel 62 vorgesehen, mit denen ein Spannbügel 64 festziehbar ist, der den Materialblock 54 überspannt und gegen das Trägerrahmen­ teil 52 sowie dieses gegen das Gehäusebodenteil 44 drückt. Infolge der Dichtungsringschnüre 46 und 56 ist damit der von dem Gehäusebodenteil 44, dem Träger­ rahmenteil 52 und dem Materialblock 54 begrenzte Raum 66 luftdicht verschlossen. Bei Erzeugung eines Unter­ drucks im Raum 66 werden in den Bohrlöchern 58 befind­ liche Flüssigkeitsproben durch die jeweiligen Filter­ schichten hindurch angesaugt, wobei sie über die Aus­ laßröhrchen 60 in die jeweiligen Auffangbehältnisse 32 gelangen. Wegen des "flüssigkeitsdichten" Abschlusses der Auffangbehältnisse 32 (s. Ausführungsbeispiele ge­ mäß Fig. 1 bis 3) ist Kontaminationsfreiheit ge­ sichert.

In Fig. 5 ist eine Lochplatte 68 dargestellt, die an­ stelle des Materialblocks 54 der Apparatur 42 nach Fig. 4 eingesetzt wird, wenn ein Probenaufnahmegefäßstreifen 70, der aus mehreren in einer Reihe nebeneinander ange­ ordneten und miteinander verbundenen Probenaufnahmege­ fäßen 12 besteht, verwendet wird. In dem in Fig. 5 dar­ gestellten Fall sind acht Probenaufnahmegefäße 12 zum Probenaufnahmegefäßstreifen 70 zusammengefaßt. Die mit­ einander verbundenen Probenaufnahmegefäße 12 sind von einem rechtwinklig zur axialen Erstreckung der Proben­ aufnahmegefäße 12 verlaufenden Flansch 72 umgeben. Der Flansch 72 ist etwa in Höhe der Mitte der Probenauf­ nahmegefäße 12 angeordnet. Der Probenaufnahmegefäß­ streifen 70 wird auf die Lochplatte 68 aufgesteckt, wobei der untere Teil der Probenaufnahmegefäße 12 die Löcher 74 durchdringen, bis die Unterseite des Flan­ sches 72 auf der Oberseite der Lochplatte 68 aufliegen. Der Zwischenraum zwischen den einzelnen Löchern 74 in der Lochplatte 68 ist ebenfalls ausgespart, so daß sich insgesamt ein Langloch 76 mit wellenförmigem Rand er­ gibt. Um dieses Langloch 76 herum ist auf der Oberseite der Lochplatte 68 eine Dichtungsringschnur 78 angeord­ net, die in eine Nut eingesetzt ist und auf der die Unterseite des Flansches 72 ruht.

Fig. 6 stellt ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel der Erfindung dar, mit einem porösen Material 80, zum Bei­ spiel Polyalkylen, Polytetrafluorethylen oder Papier, das zwischen der Trennschicht 28 und der Bodenwand 20 innerhalb des Probenbehälters 12 angeordnet ist. Die Bodenwand 20 weist eine oder mehrere radial angeordnete Rillen 82 sowie die Rillen 82 überlagerndes faseriges Material 80 auf.

Die Ausbildung der Bodenwand bei dem Ausführungsbei­ spiel der Fig. 6 läßt sich auch bei den in Zusammenhang mit den Fig. 1 bis 3 beschriebenen Ausführungsbeispie­ len realisieren.

Claims (21)

1. Vorrichtung zum Trennen von Flüssigkeitsproben, mit

• - einem Probenaufnahmegefäß (12), das eine Einlaß­ öffnung (16) und eine Auslaßöffnung (22) auf­ weist, zwischen denen eine Filterschicht (28) angeordnet ist,
• - einem eine Öffnung (36) aufweisenden Auffangbe­ hältnis (32) für die durch die Auslaßöffnung (22) hindurch austretende Flüssigkeit,
• - einem sich an die Auslaßöffnung (22) an­ schließenden und diese umgebenden Auslaßröhrchen (24) und
• - einer das Auffangbehältnis (32) aufnehmenden, luftdicht verschließbaren Unterdruckkammer, in die das Probenaufnahmegefäß (12) mit seinem Auslaßröhrchen (24) hineinragt und in der zum Ansaugen der Flüssigkeitsprobe aus dem Proben­ aufnahmegefäß (12) durch die Filterschicht (28) hindurch in das Auffangbehältnis (32) hinein ein Unterdruck gegenüber dem Probenaufnahmegefäß (12) einstellbar ist,

dadurch gekennzeichnet,

• - daß das Auffangbehältnis (32) mit dem Rand (38) seiner Öffnung (36) am Auslaßröhrchen (24) und/ oder am Probenaufnahmegefäß (12) anliegt und
• - daß das Auslaßröhrchen (24) durch die Öffnung (36) des Auffangbehältnisses (32) hindurch in dieses hineinragt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Auslaßöffnung (22) in der Bodenwand (20) des Probenaufnahmegefäßes (12) angeordnet ist und daß das Auffangbehältnis (32) mit dem Rand (38) seiner Öffnung (36) an der Bodenwand (20) anliegt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in der Wand (37) des Auffangbe­ hältnisses (32) eine Durchgangsbohrung (39) vorge­ sehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in dem an dem Probenaufnahme­ gefäß (12) anliegenden Bereich (38) des Auffang­ behältnisses (32) eine Ausnehmung angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Auffangbehältnis (32) in seinem am Probenaufnahmegefäß (12) anliegenden Bereich mit einem luftdurchlässigen Material ver­ sehen ist, das den Austritt von Flüssigkeit und/ oder Aerosolen verhindert.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das Auffangbehältnis (32) mit seiner Öffnung (36) auf das Auslaßröhrchen (24) aufsteck­ bar ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß das Auslaßröhrchen (24) zum Ende hin konisch zuläuft.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß das Probenaufnahmegefäß (12) und das Auffangbehältnis (32) jeweils im wesentlichen röhrenförmig sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß der Außendurchmesser des Stutzens (40) kleiner ist als derjenige des röhrenförmigen Probenaufnahmegefäßes (12).

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß die Filterschicht (28) von einem Haltering (30) an der Bodenwand (20) des Probenaufnahmegefäßes (12) anliegend gehalten ist, wobei sich der Haltering (30) radial gegen die Innenseite des Probenaufnahmegefäßes (12) ab­ stützt.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß das Probenaufnahmegefäß (12), das Auslaßröhrchen (24) und der Stutzen (40) einstückig ausgebildet sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß mehrere Probenaufnahme­ gefäße (12) in einer Reihe nebeneinanderliegend angeordnet und miteinander verbunden sind und daß jedem dieser Probenaufnahmegefäße (12) ein Auf­ fangbehältnis (32) zugeordnet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich­ net, daß die Reihe von Probenaufnahmegefäßen (12) einen gemeinsamen umlaufenden Flansch (72) auf­ weist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, da­ durch gekennzeichnet, daß mehrere Probenaufnahme­ gefäße (12) vorgesehen sind, die in Reihen und zu diesen orthogonalen Spalten angeordnet und mitein­ ander verbunden sind, wobei jedem Probenaufnahme­ gefäß ein Auffangbehältnis (32) zugeordnet ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, da­ durch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsprobe Bestandteile wie Nukleinsäuren und Proteine aus pflanzlichen, tierischen oder menschlichen Zellen enthält und daß die Filterschicht (28) ein diese Bestandteile der Flüssigkeitsprobe selektiv adsor­ bierendes Material, insbesondere ein Ionenaus­ tauscher-Material oder ein Material mit affi­ nitätschromatographischen Eigenschaften aufweist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeich­ net, daß unterhalb der Filterschicht (28) eine Stützgewebeschicht, insbesondere einer Vliesstoff­ schicht aus Polypropylen-Fasern angeordnet ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich­ net, daß das adsorbierende Material in Partikel­ form vorliegt und daß die Schicht aus Partikeln von zwei Fixiereinrichtungen, insbesondere Fritten aus Glas, PE oder PTFE eingeschlossen ist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das selektiv adsorbie­ rende Material auf Silikagel, Dextran oder Agarose basiert.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterschicht (28) eine fibrillierte Polytetrafluorethylen-Matrix mit darin eingebetteten sorptiven Partikeln ist.

20. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der An­ sprüche 1 bis 19 zur Trennung und/oder Reinigung von Biopolymeren, insbesondere Nukleinsäuren und Proteinen, aus pflanzlichen, tierischen oder menschlichen Zellen oder Zellteile beinhaltenden Flüssigkeiten.