DE69817399T2

DE69817399T2 - Vorrichtung, verfahren und gerät zur durchführung des verfahrens, für die dosierung von mindestens einer besonderen komponente einer produktprobe

Info

Publication number: DE69817399T2
Application number: DE69817399T
Authority: DE
Inventors: Alain Rousseau; Michel Canton
Original assignee: Stago International
Current assignee: Stago International
Priority date: 1997-12-31
Filing date: 1998-12-07
Publication date: 2004-07-01
Anticipated expiration: 2018-12-08
Also published as: UA59428C2; ES2207014T3; DK1042663T3; ATE247824T1; KR20010033821A; DE69817399D1; CN1137380C; FR2773218A1; NO20003434D0; FR2773218B1; CN1285912A; WO1999035483A1; AU1491999A; PT1042663E; JP2002501170A; CA2316833A1; EP1042663A1; AU737445B2; HUP0102588A2; BR9814516A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die dazu bestimmt ist, eine qualitative und quantitative Bestimmung mindestens eines speziellen Bestandteils bzw. einer speziellen Verbindung in einer Produktprobe vorzunehmen, und die es bevorzugt gestattet, eine immunologische Bestimmung durchzuführen, sowie ein Verfahren und ein Gerät, die dazu bestimmt sind, die Vorrichtung in Betrieb zu setzen.
Für die Identifizierung, das Aufspüren und die quantitative Bestimmung von Untersuchungsmaterialien in chemischen oder biologischen Proben wurden zahlreiche Methoden entwickelt.
Diese Methoden beruhen größtenteils auf der Bildung von Komplexen durch Affinitätsreaktionen zwischen Gliedern eines spezifischen Bindungspaares.
Diese Reaktionen nach Art eines Liganden/Rezeptors führen zum Beispiel zu Wechselwirkungen zwischen einem Antigen und einem spezifischen Antikörper, zu einer Hybridisierung zwischen zwei Sequenzen von komplementären Nukleinsäuren oder zu einem Phänomen der Erkennung zwischen der Stelle der Bindung eines Proteins, zum Beispiel eines Enzyms, Hormons oder einer anderen, biologischen Entität, und ihrem Liganden, Substrat oder Rezeptor.
Die Bildung eines Affinitätskomplexes gestattet es, die Anwesenheit des gesuchten Untersuchungsmaterials in der Probe nachzuweisen. Dieses Untersuchungsmaterial kann gegebenenfalls quantifiziert werden, wenn es möglich ist, seine in Komplexen gebundenen Formen von denen zu trennen, die in freiem Zustand verblieben sind, oder das Maß der Belegung der spezifischen Liganden des Untersuchungsmaterials zu messen.
Diese Art von Ermittlungsmethode und Quantifizierung eines Untersuchungsmaterials, das in einer Probe vorliegt, manchmal nur im Spurenzustand, bietet ein großes Interesse für die Un tersuchungs- oder Analyselabors, besonders die Labors zur chemischen oder biologischen Analyse.
Jedoch müssen die Methoden für eine Routinebenutzung gleichzeitig bei einer großen Anzahl von Proben angewandt werden. Außerdem ist es für ein und dieselbe Probe oft notwendig, mehrere Tests durchzuführen.
Wegen dieser Tatsache setzen in den meisten Fällen die Handprotokolle von Routineanalysen mehrere aufeinanderfolgende Reaktionen und aufeinanderfolgende Schritte der Behandlung ein. Diese vielfachen Tests werden bei Reihenproben in sehr großen Zentren ausgeführt, in denen es dazu kommt, daß mehrere zehntausend Proben jeden Tag getestet werden. Solche Vielfach-Tests können wegen dieser Tatsache Zwänge auferlegen und verhältnismäßig lange Ausführungszeiten erfordern. Außerdem können die erforderlichen, aufeinanderfolgenden Behandlungen Anlaß zu Irrtümern in den Ergebnissen geben.
Das Problem der Automatisierung dieser Art von Tests hat sich demnach rasch gestellt, und verschiedene Vorrichtungen wurden so ausgearbeitet, um zu einer Automatisierung zu gelangen, oder zumindest einer Vereinfachung der aufeinanderfolgenden, oben angegebenen Schritte.
Diese Vorrichtungen verbleiben jedoch größtenteils verhältnismäßig kompliziert oder nur an das Erfassen einer speziellen Art von Untersuchungsmaterial (Zelle oder Molekül) angepaßt, oder gestatten nur qualitative Analysen. Solche Vorrichtungen sind besonders in den Dokumenten EP 0 339 277 und EP 0 426 729 beschrieben.
Besonders das Dokument EP 339 277 beschreibt eine Vorrichtung zum Bewirken aufeinanderfolgender, analytischer Reaktionen für die quantitative Bestimmung eines Untersuchungsmaterials in einer flüssigen Versuchsprobe, die analytische Reaktionen zwischen dem Untersuchungsmaterial und analytischen Reagentien erfolgen läßt, die in Wechselwirkung mit dem Untersu chungsmaterial treten, zur Erzeugung eines erfaßbaren Ansprechverhaltens, das vom Untersuchungsmaterial abhängt.
Diese Vorrichtung weist einen geschlossenen Aufnahmebehälter auf, der eine horizontale Drehachse hat. Dieser geschlossene Aufnahmebehälter ist nach außen durch eine zylindrische Wand begrenzt und weist innen zwei konzentrische Wände in Löffelform auf, die zwischeneinander eine Zone des Probeneinlasses definieren. Zwischen den genannten, löffelförmigen Wänden und der zylindrischen Umfangswand sind mehrere Reaktionszonen definiert, in die die speziellen, analytischen Reagentien aufgenommen sind.
Nach diesem Dokument wird die Probe durch einen Einlaßkanal in die Eintrittskammer eingeleitet, die zwischen den löffelförmigen Wänden definiert ist und sich zu den Reaktionszonen hin öffnet. Indem man den genannten Aufnahmebehälter in einer Pendelbewegung um seine horizontale Achse schwenken läßt, wird die flüssige Probe durch Schwerkraft in die Reaktionszonen gefördert, wo sie mit den Reagentien in Wechselwirkung tritt und dann bis zu einer Überprüfungszone gefördert wird, die in der Mitte des Aufnahmebehälters sitzt.
Eine solche Vorrichtung ist in erster Linie dazu konzipiert, jede Fliehkrafteinwirkung auf das Produkt während der Durchführung der quantitativen Bestimmung zu vermeiden.
Man kennt auch aus dem Dokument JP HEI - 5 215 750 eine Vorrichtung für das Erfassen und die Analyse von Zellpopulationen, die eine kreisförmige, horizontale Platte aufweist, die zur Drehung um eine vertikale Achse angebracht ist. Diese offene Platte ist mit Antikörpern bedeckt.
Sie wird zur Drehung um ihre vertikale Achse derart angetrieben, daß die in ihre Mitte eingebrachte Probe unter Wirkung einer Fliehkraft auf der genannten Platte verteilt wird.
Die abschließenden Waschschritte werden in der selben Weise durchgeführt, indem man in die Mitte der Platine Spülflüssigkeit einbringt, die während der Drehung dieser letztgenannten zum Umfang hin abfließt, wobei sie die Oberfläche spült, auf der die quantitativ zu bestimmende Verbindung fixiert ist. Zum Wiedergewinnen dieser Spülflüssigkeit ist ein Aufnahmebehälter vorgesehen, der unter der Platte sitzt.
Schließlich kennt man aus dem Dokument WO 94 25 159 eine Vorrichtung zum Bewirken einer qualitativen und/oder quantitativen Bestimmung einer speziellen Verbindungen einer Produktprobe, die einen im wesentlichen kreisförmigen Behälter aufweist, der zur Drehung auf einer Antriebswelle durch ein mittiges Lager montiert ist, und in den Testkammern eingebracht sind, die sich längs Radien des Behälters erstrecken und einen Dichtegradienten aufweisen. Im mittigen Teil des Behälters ist eine kreisringförmige Zentrifugierungskammer vorgesehen, die in Verbindung mit jeder Testkammer steht.
Diese ringförmige Zentrifugierungskammer kann in zwei Teile unterteilt sein, die miteinander durch eine obere Öffnung in Verbindung stehen.
Die Begrenzungswand des ersten Teils der Zentifugierungskammer ist derart geneigt, daß der Übergang von Produkten vom ersten Teil zum zweiten Teil durch Überlauf über die Begrenzungswand hinaus durch die Verbindungsöffnung bewirkt wird. Ebenso weist die Begrenzungswand des zweiten Teils der Zentrifugierungskammer ein schräges Gefälle auf, so daß die Überführung der Mischung in jede Testkammer durch Überlauf durch die Verbindungsöffnung zwischen dem zweiten Teil der Zentrifugierungskammer und den genannten Testkammern bewirkt wird.
Das Gefälle der Begrenzungswand des zweiten Teils der Zentrifugierungskammer ist größer als das Gefälle der Begrenzungswand des ersten Teils, so daß während der Zentrifugierung das Produkt zunächst aus dem ersten Teil der Zentrifugierungskam mer, der nahe der Drehachse des Behälters gelegen ist, zum zweiten Teil der Zentrifungierungskammer übertritt, bevor es zu den Testkammern überführt wird.
Die Erfindung schlägt eine neue Anordnung einer Vorrichtung zur Bestimmung mit einfachem Konzept und leichter Verwendung vor, die individuell mit einer Mindestzahl von Handgriffen betrieben werden kann, um eine Bestimmung durchzuführen, die die Durchführung von Bestimmungen nahe der Stelle der Probenentnahme des Produkts gestattet, das die spezielle, zu bestimmende Verbindung enthält, wobei eine solche Vorrichtung eine optimierte Anordnung aufweist und es außerdem gestattet, Reihenversuche an geringen Probenmengen durchzuführen.
Mehr im einzelnen ist gemäß der Erfindung eine Vorrichtung vorgeschlagen, um eine qualitative und/oder quantitative Bestimmung mindestens eines speziellen Bestandteils bzw. einer speziellen Verbindung in einer Produktprobe durch Markierung und Fixierung vorzunehmen, wobei die genannte Vorrichtung einen Aufnahmebehälter und einen Deckel aufweist, die zusammengefügt sind, um einen geschlossenen Behälter zu bilden.
Diese Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß der genannte, geschlossene Behälter eine vertikale Achse aufweist, daß der Container und der Deckel zylindrische, koaxiale Wände tragen, die sich während des Zusammensetzens dieser letztgenannten paarweise gegeneinander positionieren, wobei sie mindestens drei ringförmige, konzentrische Kammern in Inneren des Behälters umgrenzen, und zwar, von der Achse aus, eine Eintrittskammer, die zur Aufnahme der Probe bestimmt ist und, je nachdem, die Markierung der Verbindung gestattet, eine Fixierungs- und Ablesungskammer für die genannte, markierte Verbindung, und eine Entleerungskammer, daß die zylindrischen, koaxialen Wände zwischen den aufeinanderfolgenden, ringförmigen Kammern Abtrennungen bilden, von denen jede mindestens eine Öffnung aufweist, und daß der Deckel und der Container im zusammengesetzten Zustand geeignet sind, sich gegeneinander um die vertikale Achse zu drehen, und die Öff nungen der zylindrischen, koaxialen Wände des Containers und des Deckels an bestimmten Winkellagen derart angeordnet sind, daß durch die Versetzung der einen, zylindrischen Wand eines jeden Paares bezüglich der anderen die Öffnungen eines jeden Paares von Wänden dazu geeignet sind, einander gegenüberliegend oder in winklig versetzter Weise positioniert zu sein, um die eine der ringförmigen, aufeinanderfolgenden Kammern gegenüber der anderen in Verbindung zu setzen oder zu isolieren.
Gemäß einer bevorzugten Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die genannten Öffnungen, die in den zylindrischen, koaxialen Wänden des Containers und des Deckels vorgesehen sind, derart positioniert, daß dann, wenn die Öffnungen eines Paares von zylindrischen Wänden einander zugewandt sind, um zwei aufeinanderfolgende, ringförmige Kammern in Verbindung zu setzen, die Öffnungen der anderen Paare von zylindrischen Wänden in winklig versetzter Weise derart angeordnet sind, daß die anderen, ringförmigen Kammern isoliert sind.
Gemäß anderen, vorteilhaften Merkmalen der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist sie auf dem Deckel und auf dem Container Mittel zur indexierten Positionierung dieser letztgenannten auf. Der Deckel weist eine Kuppe bzw. einen Zapfen auf der Außenfläche einer dieser zylindrischen, koaxialen Wände auf, die auf der Außenseite der anderen, zylindrischen Wände gelegen sind, so daß der äußere Umfangsrand des Behälters gebildet wird, wobei die genannte Kuppe eine Aufnahme oder einen Anschlag bildet, um die Drehung des Deckels rund um die vertikale Achse bezüglich des Containers zuzulassen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine mittige Durchgangsöffnung auf, die gegenüber der unmittelbar benachbarten, ringförmigen Kammer isoliert ist und dazu bestimmt ist, sich auf einer vertikalen Drehantriebswelle aufzureihen, um den genannten Behälter in Drehung zu versetzen.
Im Boden des Deckels oder im Boden des Behälters kann eine Einlaßöffnung in die Eintrittskammer vorgesehen sein.
Nach einer Variante der erfingungsgemäßen Vorrichtung kann vorgesehen sein, daß der Behälter zwischen der Eintrittskammer und der Entleerungskammer mehrere konzentrische Fixierungs- und Ablesungskammern aufweist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine optimierte, ergonomische Form auf. Mehr im einzelnen weist ihr Behälter die Form einer Scheibe auf.
Vorteilhafterweise ist der Container der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus einem transparenten Material derart hergestellt, daß er eine Ablesung der markierten, fixierten Verbindungen in der Fixierungskammer und die Ablesung durch die Wände des genannten Behälters hindurch gestattet. Der Deckel kann opak sein oder kann derart behandelt sein, daß Parasitenstrahlen vermieden werden, wobei die Ablesung mit Hilfe einer CCD-Kamera vorgenommen werden kann.
Die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung weist bevorzugt in der Fixierungskammer mindestens einen Rezeptor für die zu bestimmende Verbindung auf, wobei der Rezeptor in der Kammer fixiert ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung muß man verstehen, daß man mit Rezeptor und Ligande allgemein zwei Elemente versteht, die durch starke Wechselwirkungen verbunden sind, so daß es sich demnach ebenso um eine Paarung aus Antigenen und Antikörpern als auch um eine Paarung aus Nukleinsäure und komplementärer Nukleinsäure oder einem echten Liganden und einem Rezeptor oder andere starke Wechselwirkungen handeln kann.
Die Techniken, die es gestatten, Proteine (zum Beispiel Antigene, Antikörper) oder Nukleinsäuren auf Oberflächen aus Kunststoff oder sogar aus Glas zu fixieren, sind dem Fachmann gut bekannt, da es sich um tatsächlich benutzte Technologien handelt, besonders zum Fixieren dieser selben Art von Verbin dungen in Standardplatten mit Becher bzw. Cupola, die zum Beispiel bei ELISA verwendet werden, oder die auch in Funktion der eingesetzten Art von Polymermaterial angepaßt werden könnten.
Bevorzugt wird der Rezeptor auf dem Boden des Containers befestigt, wenn möglich, in Form einer Monoschicht, um so eine leichtere Ablesung zu gestatten. Tatsächlich durchquert, wenn das Ablesungsmittel eine CCD-Kamera ist, die Strahlung den Boden des Containers, wird durch die Anwesenheit einer markierten Verbindung nicht modifiziert und wird nach einem zweiten Durchgang durch den Boden des Behälters zurückgewonnen.
Die eingesetzte Technik wird bei Verfahren immunologischer Bestimmung allgemein erkennbar, die Sandwich genannt ist, das heißt, daß das zu erfassende Element mit dem Rezeptor, beispielsweise dem Antikörper, reagiert und seinerseits durch ein anderes Element markiert wird, das es erkennt, welches eine physikalische Markierung, das heißt, Partikel, oder auch eine chemische Markierung trägt, zum Beispiel mit Hilfe von fluoreszierenden Elementen oder Elementen, die fluoreszierend gemacht werden können.
Hierzu weisen nach einem vorteilhaften Merkmal der Erfindung die Markierungspartikel einen ausreichenden Durchmesser auf, der bevorzugt größer oder gleich dem etwa 100-fachen des Durchmessers des oder der zu bestimmenden Verbindung(en) ist, und sie besitzen optische Eigenschaften, die ihre Erfassung durch Zählung gestatten.
Man versteht unter "optische Eigenschaften besitzen" die Tatsache, daß die genannten Partikel imstande sind, die gesamte Lichtstrahlung oder einen Teil deren, die durch ein Erfassungssystem ausgesandt wird, in Richtung der genannten Partikel zu reflektieren.
Obwohl es möglich ist, die Verbindung vor ihrer Einleitung in die Vorrichtung zu markieren, bevorzugt man, daß das Markierungselement, das imstande ist, die zu bestimmende Verbindung zu markieren, in die Eintrittskammer gegeben wird, zum Beispiel in trockener, nicht fixierter Form, wobei es sich um markierte Antikörper handeln kann, die eine der Antigendeterminanten des zu bestimmenden Antigens erkennen, wobei ein anderer Antikörper in der Fixierungs- und Ablesungskammer fixiert ist.
In der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung ist der fixierte Rezeptor, wie dies schon vorher angegeben wurde, ausgewählt unter:

– den Antikörpern, Antigenen, komplementären Nukleinsäuresequenzen,
– den echten Rezeptoren zur speziellen Bestimmung von Verbindungen, die folgende sind:
– die Antigene, Antikörper, Nukleinsäuresequenzen, die Liganden der genannten Rezeptoren.

Man verwendet bevorzugt zu immunologischen Bestimmungen ein markiertes Antigen oder einen markierten Antikörper, um entsprechend das komplementäre Element zu bestimmten, und man fixiert in der Fixierungs- und Ablesungskammer ein anderes, komplementäres Element.
Es ist auch möglich, eine Vielfachbestimmung vorzusehen, die es gestattet, gegebenenfalls mehrere Antigene oder mehrere Antikörper zu bestimmen. Hierzu genügt es, daß die Fixierungs- und Ablesungskammer in eine Vielzahl von Winkelsektoren unterteilt ist, auf denen zueinander verschiedene Rezeptoren fixiert sind, von denen jeder zur Fixierung und Markierung einer Verbindung bestimmt ist, die unterschiedlich markiert ist. Zu diesem Zweck kann es nach der Erfindung besonders vorteilhaft sein, daß ein Winkelsektor der Fixierungskammer derart frei von Rezeptoren belassen ist, daß er einen weißen Sektor bildet, der zur Durchführung einer Anfangsable sung der genannten Vorrichtung bestimmt ist, um einen Nullwert zu ergeben.
Die Ablesung kann erfindungsgemäß durch eine CCD-Kamera erfolgen, die, worauf ausdrücklich hingewiesen wird, von einer informatischen Vorrichtung abhängig sein kann, die es gestattet, die Wiederherstellung der Bestimmung eines jeden der Elemente in Abhängigkeit von den vorgenommenen Ablesungen an den unterschiedlichen Sektoren vorzunehmen.
Nach einem besonders vorteilhaften Merkmal der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die CCD-Kamera dazu geeignet, in diskreter Weise durch Senden/Empfangen eines Leuchtsignals die Anzahl der markierten Verbindungen zu zählen, die in jeder Fixierungs- und Ablesungskammer fixiert sind, um auf diese Weise ein numerisches Erfassungssignal zu erhalten.
Dies erfolgt durch Verwendung von Partikeln oder Mikrosphären zum Markieren der zu bestimmenden Verbindung(en) in der Probe, wobei diese Partikel bevorzugt eine Größe aufweisen, die größer als etwa das 100-fache der Größe der gesuchten Moleküle ist, und imstande sind, die gesamte Lichtstrahlung oder einen Teil dieser in ihrer Richtung zurückzuwerfen, wobei die reflektierte Strahlung ebenso viele Auslösungsereignisse bildet, die von der verwendeten CCD-Kamera gezählt werden und an ein informatisches Gerät gesandt werden, das dazu eingerichtet ist, in absoluter Zahl und in Echtzeit die erfaßten Auslösungsereignisse auszudrücken.
Die Erfindung schlägt auch ein Verfahren zur qualitativen und/oder quantitativen Bestimmung mindestens eines speziellen Bestandteils bzw. einer speziellen Verbindung in einer Produktprobe durch Markierung und Fixierung vor.
Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man mindestens eine Vorrichtung nach der Erfindung verwendet, die spezielle Rezeptoren der zu bestimmenden Verbindung enthält, die in jeder Fixierungs- und Ablesungskammer fixiert sind, und in welchem

a) man in der Eintrittskammer, die von den anderen, ringförmigen Kammern isoliert ist, die Produktprobe einsetzt, welche die markierte Verbindung enthält,
b) man den Deckel bezüglich des Containers sich derart drehen läßt, daß man die Eintrittskammer mit jeder Fixierungs- und Ablesungskammer in Verbindung setzt, wobei die Entleerungskammer gegenüber den anderen, ringförmigen Kammern isoliert ist,
c) man die Vorrichtung zur Drehung um ihre vertikale Achse derart antreibt, daß man durch Fliehkraft in jeder Fixierungs- und Ablesungskammer die Produktprobe verteilt, welche die markierte Verbindung enthält, wobei dieses letztgenannte sich dann durch kräftige Wechselwirkung mit den spezifischen Rezeptoren verbindet, die in jeder Fixierungs- und Ablesungskammer fixiert sind,
d) man den Deckel bezüglich des Containers derart drehen läßt, daß man die Fixierungs- und Ablesungskammer mit der Entleerungskammer in Verbindung setzt,
e) man die Vorrichtung zur Drehung um ihre Achse derart antreibt, daß man durch Fliehkraft den überschüssigen Teil der Probe in die Entleerungskammer verteilt,
f) man das Innere der Vorrichtung mit Hilfe einer Spülflüssigkeit spült, die man durch Fliehkraft in den verschiedenen ringförmigen Kammern der genannten Vorrichtung umlaufen läßt, indem man die vorausgehenden Schritte b), c), d) und e) reproduziert, um auf diese Weise in der Fixierungs- und Ablesungskammer alleine die markierte Verbindung zu bewahren, die durch starke Wechselwirkung mit den fixierten Rezeptoren verbunden ist, und
g) man durch die Wand oder Wände der genannten Vorrichtung die genannte Verbindung erfaßt und bestimmt, die durch ein geeignetes Mittel markiert ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist automatisierbar und "generisch", und es kann für die Erfassung und Zählung von Zielgruppensubstanzen ebenso angewandt werden wie für Substanzen molekularer oder partikelförmiger, blasiger oder zellförmiger Art.
Die Erfindung schlägt auch ein Gerät für die Durchführung des vorgenannten Verfahrens vor, das dadurch gekennzeichnet ist, daß es eine vertikale Drehantriebswelle aufweist, auf der erfindungsgemäße Vorrichtungen aufgereiht sind, Mittel, um den Abstand der einen genannten Vorrichtungen von den anderen aufrecht zu erhalten, Mittel, um die genannte, vertikale Antriebswelle zur Drehung in den beiden Richtungen anzutreiben, Mittel zum Einspritzen von Produktproben und Spülflüssigkeit in die Eintrittskammern der genannten Vorrichtungen, die auf der Antriebswelle aufgereiht sind, und Mittel, um die Deckel der Vorrichtungen relativ zu den Containern drehen zu lassen, so daß die verschiedenen, ringförmigen, aufeinanderfolgenden Kammern dieser letztgenannten in Verbindung gesetzt oder isoliert werden, und ein Ablesungsmittel der markierten, fixierten Wirkstoffe.
So kann man dank der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorteilhafterweise automatisch nach dem erfindungsgemäßen Verfahren unter Benutzung der erfindungsgemäßen Vorrichtung Bestimmungen verschiedener Verbindungen ein und der selben Probe durchführen, oder besonders ein und derselben Verbindung in mehreren Proben unterschiedlicher Produkte.
Die Beschreibung, die angesichts der beigefügten Zeichnungen, die als nicht einschränkende Beispiele vorgelegt werden, folgt, läßt gut verstehen, worin die Erfindung besteht und wie sie ausgeführt werden kann.
In den beigefügten Zeichnungen ist:
1 eine Draufsicht des Deckels einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
2 ein Schnitt längs der Ebene A-A in 1,
3 eine Draufsicht des Behälters der Ausführungsform der 1 der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
4 ein Schnitt längs der Ebene A-A in 3,
5 eine Darstellung zweier Erfassungskurven einer Verbindung, die in einem Serum vorliegt, durch Fluoreszenz und durch Zählung vom Mikrosphären zur Markierung, nach der Erfindung, und
6 eine Darstellung zweier Erfassungskurven einer Verbindung, die in einem Serum vorliegt, durch die Methode ELISA und durch Zählung von Mikrosphären, nach der Erfindung.
In den 1 bis 4 ist in gelösten Stücken eine Vorrichtung zum Bewirken einer qualitativen und/oder quantitativen Bestimmung mindestens einer speziellen Verbindung in einer Produktprobe durch Markierung und Fixierung dargestellt.
Eine solche Vorrichtung ist vorteilhafterweise nutzbar, um eine immunologische Bestimmung, eine Erfassung von Mikroorganismen, eine Bestimmung von Fremdstoffen oder einen speziellen Nachweis von Nukleinsäuresequenzen durchzuführen.
Eine solche Vorrichtung weist einen Container 110 und einen Deckel 120 auf, die dazu bestimmt sind, zusammengesetzt zu werden, um einen geschlossenen Behälter zu bilden.
Wie dies in den Figuren dargestellt ist, weisen der Container 110 und der Deckel 120 eine insgesamt kreisartige Form auf, mit einer mittigen Symmetrieachse 101 der Art, daß, wenn sie zusammengefügt sind, der genannte, geschlossene, so geformte Behälter die Form einer Scheibe mit einer vertikalen Achse aufweist.
Der Container 110 und der Deckel 120 weisen jeweils einen Boden 110a, 120a auf, der zylindrische, koaxiale Wände 111, 112, 113; 121, 122, 123 trägt (hier drei an der Zahl). Während des Zusammenfügens des genannten Containers 110 und des genannten Deckels 120 positionieren sich diese zylindrischen, koaxialen Wände paarweise gegeneinander, wobei sie hier drei ringförmige, konzentrische Kammern 102, 103, 104 im Inneren des geschlossenen Behälters begrenzen.
Wenn man von der Achse nach außen geht, begrenzen die genannten, zylindrischen Wände zunächst eine Eintrittskammer 102, die dazu bestimmt ist, die Produktprobe aufzunehmen und, je nachdem, die Markierung der zu bestimmenden Verbindung zu gestatten, zum Beispiel einen durch ein Partikel markierten Antikörper in trockener Form, eine Fixierungs- und Ablesungskammer 103 für die genannte, markierte Verbindung, die zum Beispiel einen Antikörper aufweist, der am Boden des Containers fixiert ist, und eine Entleerungskammer 104.
Gemäß der dargestellten Ausführungsweise weist der Deckel einen Durchmesser auf, der leicht größer ist als der Durchmesser des Containers, so daß sich der Deckel auf dem Container positioniert. Die zylindrische Wand 123 des Deckels 120, die auf der Außenseite der anderen, zylindrischen, koaxialen Wände 121, 122 gelegen ist, bildet auch gemäß der dargestellten Ausführungsform den äußeren Umfangsrand des genannten Behälters. Die koaxialen, zylindrischen Wände 111, 112, 113 des Containers 110 sind dazu bestimmt, zur Positionierung gegen die Innenflächen der zylindrischen, koaxialen Wände 121, 122, 123 des Deckels 120 zu gelangen.
Die inneren, zylindrischen, koaxialen Wände 111, 112 und 121, 122 des Behälters 110 und des Deckels 120, die Abtrennungen zwischen den ringförmigen, aufeinanderfolgenden Kammern 102, 103, 104 bilden, weisen jeweils mindestens eine Öffnung 111a, 112a und 121a, 122a auf.
Hier weist jede dieser zylindrischen, koaxialen Wände 111, 112; 121, 122 drei Öffnungen 111a, 111b, 111c, 112a, 112b, 112c; 121a, 121b, 121c, 122a, 122b, 122c auf, die regelmäßig über den Umfang einer jeden Wand verteilt sind, wobei sie paarweise um etwa 120 Grad versetzt sind.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Öffnungen der zylindrischen, koaxialen Wände des Containers 110 und des Deckels 120 durch Kerben gebildet.
Die genannten Öffnungen der zylindrischen, koaxialen Wände des Containers 110 und des Deckels 120 sind an bestimmten Winkellagen angeordnet, und der Deckel 120 und der Container 110 sind, wenn sie zusammengebaut sind, dazu eingerichtet, sich zueinander um die vertikale Achse 101 derart zu drehen, daß durch Verlagerung der zylindrischen Wände eines jeden Paares zueinander, das eine Abtrennung der aufeinanderfolgenden, ringförmigen Kammern bildet, die genannten Öffnungen eines jeden Paares der Wände imstande sind, einander gegenüberliegend oder in winklig versetzter Weise angeordnet zu werden, um die eine der genannten, aufeinanderfolgenden, ringförmigen Kammern miteinander in Verbindung zu bringen oder voneinander zu isolieren.
Gemäß dem typischen Fall sind die Öffnungen 111a, 111b, 111c, die in der zylindrischen Wand 111 des Containers 110 hergestellt sind, jeweils den Öffnungen 112a, 112b, 112c gegenüberliegend angeordnet, die in der zylindrischen Wand 112 des Containers 110 hergestellt sind. Anders ausgedrückt, jede Öffnung 111a, 111b, 111c, die in der inneren, zylindrischen Wand 111 des Containers 110 hergestellt ist, ist einer entsprechenden Öffnung 112a, 112b, 112c gegenüberliegend angeordnet, die in der zylindrischen, koaxialen Wand 112 hergestellt ist, die außerhalb der genannten Wand 111 angeordnet ist.
Dagegen sind die Öffnungen 121a, 121b, 121c, die in der zylindrischen Wand 121 des Deckels 120 ausgebildet sind, bezüglich der Öffnungen 122a, 122b, 122c versetzt angeordnet, die in der zylindrischen, koaxialen Wand 122 des Deckels 120 hergestellt sind, die auf der Außenseite der genannten, zylindrischen Wand 121 angeordnet ist, mit einer Winkelversetzung von etwa 60 Grad, so daß die Öffnungen, die in einer Wand hergestellt sind, nicht den Öffnungen gegenüberliegen, die in der anderen, koaxialen, darauf folgenden Wand des Deckels ausgebildet ist.
So ist der Deckel 120, mit einer solchen Anordnung, wenn er mit dem Container 110 zusammengebaut ist, bezüglich dessen derart angeordnet, daß die Öffnungen eines Paares zylindrischer Wände einander gegenüberliegen, um zwei aufeinanderfolgende, ringförmige Kammern in Verbindung zu setzen, während die Öffnungen des anderen Paares zylindrischer Wände derart winklig versetzt angeordnet sind, daß die beiden anderen, ringförmigen Kammern voneinander isoliert sind.
Außerdem sind, wie es die 1 bis 4 zeigen, der Deckel 120 und der Container 110 mit indexierten Positionierungsmitteln versehen.
Nach der dargestellten Ausführungsform weisen diese indexierten Positionierungsmittel des Deckels 120 und des Containers 110 einerseits eine Öffnung 123a, die sich über einen Winkelsektor der zylindrischen Wand 123 des Deckels 120 erstreckt, auf der Außenseite der anderen, koaxialen, zylindrischen Wände gelegen ist und den äußeren Umfangsrand des Behälters bildet, und andererseits einen Zapfen bzw. eine Kuppe 113a auf, der bzw. die sich radial von der zylindrischen Wand 113 des Containers 110 vorspringend erstreckt, die dazu bestimmt ist, gegen die zylindrische, äußere Wand 123 des Deckels 120 angelegt zu werden, wobei der genannte Zapfen 113a dazu eingerichtet ist, in die genannte Öffnung 123a der äußeren Wand 123 des Deckels 120 einzugreifen und in dieser Öffnung 123a während der Relativdrehung des Deckels 120 und des Container 110 derart zu navigieren, daß er zum Anschlag gegen die beiden, seitlichen Endwände 123'a, 123''a dieser Öffnung 123a gelangt.
Hier wird die Öffnung 123a, die in die Außenwand 123 des Deckels 120 eingebracht ist, durch eine Kerbe hergestellt, die sich über etwa 70 Grad erstreckt.
Die beiden Anschlagspositionen des Zapfens 113a in der Öffnung 123a entsprechen zwei bestimmten Relativlagen des Deckels 120 und des Containers 110.
Eine erste Anschlagposition des Zapfens 113a gegen den Endrand 123'a der genannten Öffnung 123a entspricht hier der Herstellung der Verbindung der Einlaßkammer der Produktprobe 102 mit der Fixierungs- und Ablesungskammer der markierten Verbindung 103, wobei die Entleerungskammer 104 dann von den anderen Kammern isoliert ist.
Die zweite Anschlagposition des Zapfens 113a gegen den anderen Endrand 123''a der genannten Öffnung 123 entspricht hier her Herstellung der Verbindung der Fixierungs- und Ablesungskammer 103 mit der Entleerungskammer 104 und der Isolierung der Einlaßkammer 102 von den anderen Kammern.
Um die Relativdrehung des Deckels 120 und des Containers 110 zu erleichtern, weist der Deckel 120 eine Kuppe bzw. einen Zapfen 123b auf, die bzw. der sich radial vorspringend von der Außenfläche der zylindrischen Wand 123 erstreckt, die auf der Außenseite der anderen, zylindrischen Wände liegt, wobei der genannte Zapfen 123b eine Aufnahme oder Abstützung der vertikalen Achse 101 bezugllch des Containers 100 blidet.
Der Container 110 und der Deckel 120 sind jeweils mit einer mittigen Durchgangsöffnung 105 versehen, die gegenüber der unmittelbar benachbarten Kammer, hier der Eintrittskammer 102, durch eine koaxiale, zylindrische Wand 105a, 105b iso liert ist. Wenn der Deckel mit dem Container zusammengefügt ist, werden sich die Wände 105a und 105b des Containers 110 und des Deckels 120 gegeneinanderlegen, und der so geschlossene Behälter weist eine mittige Durchgangsöffnung auf, die durch die beiden zylindrischen, gegeneinander anliegenden Wände 105a, 105b von der unmittelbar benachbarten, ringförmigen Kammer 102 isoliert ist.
Diese mittige Durchgangsöffnung 105 ist dazu bestimmt, auf einer vertikalen, drehbaren Antriebswelle aufgeschoben zu werden, um den genannten Behälter in Drehung zu versetzen. Die Öffnung 105 weist hier einen Durchmesser von etwa 4 mm auf.
Die Öffnungen, die in die zylindrischen, koaxialen Wände des Containers 110 und des Deckels 105 (120) für die Herstellung der Verbindung der ringförmigen Kammern des Behälters eingebracht sind, weisen eine Breite von etwa 5 mm auf.
Wie das mehr im einzelnen die 1 zeigt, weist der Deckel 120 in seinem Boden 120a eine Öffnung 102a auf, die in die Eintrittskammer 102 einmündet. Sie ist der Durchgangsöffnung 105 benachbart angeordnet, da ja die Eintrittskammer der genannten Durchgangsöffnung 105 unmittelbar benachbart ist.
Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, daß man auch vorsehen könnte, daß die Einlaßöffnung in die Eintrittskammer nach einer Variante (nicht dargestellt) auch im Boden 110a des Containers 110 hergestellt wird.
Der Container 110 ist derart in einer durchsichtigen Weise hergestellt, daß das Ablesen der markierten Verbindungen, die in jeder Fixier- und Ablesungskammer fixiert sind, quer durch die Bodenwand des genannten Containers gestattet wird, zum Beispiel mit Hilfe einer CCD-Kamera, durch Übertragung und durch Reflexion einer Strahlung.
Der Deckel kann dann opakisiert und so behandelt sein, daß Parasitenstrahlungen vermieden werden.
Vorteilhafterweise sind der Container und der Deckel durch Abformen eines Kunststoffs hergestellt, wobei die zylindrischen, koaxialen Wände der Ausbildung zusammen mit dem genannten Deckel entstammen.
Jeder herkömmliche Kunststoff, der zum "coating" von Molekülen verwendet wird, kann auch verwendet werden, um die erfindungsgemäße Vorrichtung herzustellen. Man benutzt zum Beispiel Polystyrol oder bevorzugt einen Kunststoff ZYLAR (eingetragene Marke), wobei ein derartiger Kunststoff eine sehr hohe Fixierungskapazität im Sinne von "coating" aufweist.
Nach einer Variante der genannten Bestimmungsvorrichtung kann vorteilhafterweise vorgesehen werden, daß die Fixierungs- und Ablesungskammer 103 in eine Vielzahl von winkligen Sektoren aufgeteilt ist, auf denen die verschiedenen Rezeptoren hintereinander fixiert sind, die jeweils zur Fixierung und Ablesung einer verschiedenen, markierten Verbindung bestimmt sind. Nach dieser Variante ist es besonders vorteilhaft, vorzusehen, daß ein winkliger Sektor der Fixierungskammer keine fixierten Rezeptoren aufweist, so daß ein weißer Sektor gebildet wird, auf dem man letztlich eine Ablesung durchführen könnte, um den Nullstand der Initialisierung der Vorrichtung zu bestimmen.
Es kann nach einer anderen Variante auch vorgesehen sein, daß der Behälter zwischen der Eintrittskammer und der Entleerungskammer mehrere andere, aufeinanderfolgende, konzentrische Fixierungs- und Ablesungskammern für die Fixierung der verschiedenen, markierten Verbindungen aufweist.
Die Bestimmungsvorrichtung, die durch den Zusammenbau der Containers 110 und des Deckels 120 hergestellt wurde, wie sie in den 1 und 3 dargestellt sind, gestattet die Durchfüh rung eines qualitativen und/oder quantitativen Bestimmungsverfahrens mindestens einer speziellen Verbindung in der Produktprobe durch Markierung und Fixierung. Dieses Verfahren wird hier nachfolgend beschrieben.
Nach diesem Verfahren benutzt man mindestens eine Vorrichtung der vorangehend mit den zwei Elementen, Container und Deckel, beschriebenen Art, wie sie in den 1 und 3 dargestellt sind, und sie sind zusammengefügt, um den geschlossenen Behälter zu bilden, der die speziellen Rezeptoren der Verbindung enthält, die zu bestimmen ist, die in der Fixierungs- und Ablesungskammer fixiert sind.
Während eines ersten Schrittes a) setzt man nun in die Eintrittskammer, die von den anderen Ringkammern des genannten Behälters isoliert ist, die Produktprobe ein, die die markierte, zu bestimmende Verbindung enthält.
Dann läßt man während eines Schrittes b) den Deckel bezüglich des Behälters derart drehen, daß man die Eintrittskammer in Verbindung mit der Fixierungs- und Ablesungskammer bringt, wobei die Entleerungskammer von den anderen Ringkammern isoliert ist.
Dann treibt man während eines Schrittes c) die Vorrichtung in Drehung um ihre vertikale Achse an, so daß die Produktprobe, die die markierte, zu bestimmende Verbindung enthält, durch Zentrifugierung in die Befestigungs- und Ablesungskammer verteilt wird, wobei die Produktprobe sich durch starke Wechselwirkung an den spezifischen Rezeptoren anlagert, die in der Befestigungs- und Ablesungskammer fixiert sind.
Es ist von Interesse, zu unterstreichen, daß die Drehung der Vorrichtung die Überführung der Produktprobe von der Eintrittskammer in die Fixierungs- und Ablesungskammer gestattet, aber auch das Durchrühren der Probe im Inneren dieser letztgenannten, um es der markierten Verbindung zu gestatten, sich mit den fixierten Rezeptoren zu verbinden.
Während des folgenden Schritts d) läßt man den Deckel bezüglich des Containers so drehen, daß die Fixierungs- und Ablesungskammer in Verbindung mit der Entleerungskammer gebracht wird, und dann treibt man während eines Schrittes e) die Vorrichtung zur Drehung um ihre Achse an, und zwar derart, daß man durch Zentrifugieren den Überschuß der Probe in die Entleerungskammer verdrängt.
Es ist zweckmäßig, zu präzisieren, daß zu diesem Zweck, wie es die 3 und 4 zeigen, im Boden 110a des Containers 110 der Vorrichtung eine kreisförmige Rippe 114 in der Nähe der zylindrischen, inneren Wand 112 vorgesehen ist, die die Abtrennung zwischen der Fixierungs- und Ablesungskammer und der Entleerungskammer bildet, wobei diese kreisförmige Rippe 114 eine die Rückströmung verhindernde Umrandung für den durch Fliehkraft in die Entleerungskammer entleerten Überschuß bildet, oder auch für die Spülflüssigkeit, die in dieser Kammer wiedergewonnen wird, wie dies nachfolgend beschrieben wird.
Während eines Schritts f) bewirkt man mehrere Spülungen des Inneren der Vorrichtung mit Hilfe einer Spülflüssigkeit, die man durch Fliehkraft in den verschiedenen Ringkammern der genannten Vorrichtung umlaufen läßt, indem man die vorangehenden Schritte b), c), d) und e) reproduziert, um die anderen Verbindungen des genannten Produkts zu entfernen, die durch Adsorption auf den inneren Wänden der Vorrichtung verblieben sind oder auch durch schwache Wechselwirkung (wie durch Adsorption) mit den spezifischen Rezeptoren verbunden sind, die in der Fixierungs- und Ablesungskammer fixiert sind.
So beachtet man in der Fixierungs- und Ablesungskammer nach der Spülung lediglich die markierte Verbindung, die durch kräftige Wechselwirkung mit den Rezeptoren verbunden ist, die in der genannten Kammer fixiert sind.
Man kann nun im Schritt f) durch die Wand oder die Wände der genannten Vorrichtung hindurch die markierte Verbindung er fassen und bestimmten, die mit den Rezeptoren verbunden ist, die so fixiert sind, daß eine qualitative und/oder quantitative Bestimmung dieser markierten Verbindung bewirkt wird.
Diese Erfassung kann vorteilhafterweise gemäß dem Verfahren nach der Erfindung mit Hilfe einer CCD-Kamera durchgeführt werden. Hierzu ist es notwendig, daß die Markierung der zu bestimmenden Verbindung auf physikalischem oder chemischem Wege mit Hilfe von zum Beispiel Mikrosphären durchgeführt wird, die fluoreszent sind oder fluoreszent gemacht wurden.
Die Ablesung der markierten, fixierten Mittel kann gemäß den Strahlen der Fixierungs- und Ablesungskammer bewirkt werden.
Mehr im einzelnen zählt man nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mit Hilfe der CCD-Kamera die Anzahl markierter Verbindungen, die in jeder Fixierungs- und Ablesungskammer fixiert sind. Dies ist möglich, indem man als Markierungselemente, die in der Lage sind, die zu bestimmende Komponente zu markieren, Partikel oder Mikrosphären benutzt, die vorzugsweise etwa um das 100-fache größer sind als die untersuchten Moleküle, und die mit dem untersuchten Antikörper oder Antigen eine Verbindung eingehen. Für eine bessere Auflösung durch die CCD-Kamera bevorzugt man Partikeln, deren Durchmesser 2 μm beträgt.
Diese Mikrosphären sind so, daß sie alle Strahlung oder einen Teil der Strahlung, die sie empfangen, reflektieren. Sie können aus Latex oder jedem anderen Material gebildet sein, das ihre Erfassung und Zählung gestattet.
So nimmt die CCD-Kamera eine bestimmte Anzahl von Ereignissen auf, die einer absoluten Zahl der zu bestimmenden, fixierten Verbindungen entspricht.
Die CCD-Kamera ist mit einer Software verbunden, die am Ausgang ein numerisches Erfassungssignal abgibt. Ein solches Beobachtungssytem liefert so eine Zählung in Echtzeit von eini gen Einheiten bis zu 100 000 Mikrosphären pro mm², bei Subtraktion des Grundrauschens mit Hilfe einer Bezugsoberfläche und geeigneten Algorithmen bzw. Dialgorithmen. Es besitzt auch eine Diskriminierungsfähigkeit in dem Maße, daß es heterogene Bilder erkennen und entfernen kann, die in der Lage wären, die Analyse der Gegebenheiten zu verfälschen.
Die 5 und 6 zeigen Kurven von Ergebnissen, die mit der vorgenannten Erfassungsmethode durch Zählung und herkömmlicheren Erfassungsmethoden der Art durch Fluoreszenz oder ELISA erhalten wurden, und zwar für eine gegebene, zu bestimmende Verbindung in einem gegebenen Serum.
Die Kurven der 5 und 6 gestatten es, zu überprüfen, daß es einerseits eine Korrelation zwischen der Zählung der Mikrosphären und der Konzentration der zu bestimmenden Verbindung gibt, und daß andererseits die Methode der Zählung von Mikrokugeln nach der Erfindung genauer ist als die als herkömmlich bezeichneten Erfassungsmethoden. Insbesondere bietet die Bestimmung durch Zählung von Mikrosphären eine Dynamik von mehr als 4 Log, gegenüber 2 Log für die Methode ELISA. Dies ist besonders vorteilhaft, da man ja so ganz beträchtlich die Erfassungsgrenze steigert. Die Ergebnisse, die mit starken Lösungen der Probe erhalten wurden, zeigen so, daß die Methode eine Empfindlichkeit bietet, die um 2 Log größer ist als die von ELISA. Die für schwache Lösungen der Probe erhaltenen Ergebnisse zeigen auch, daß es die Methode gestattet, noch Bestimmungen bei Konzentrationen eines Untersuchungsmittels durchzuführen, die einer Sättigungsgrenze bei ELISA entsprechen. Dies kann es demnach vorteilhafterweise gestatten, gelegentliche Auswirkungen der Verdünnung bei bestimmten Verbindungen einer zu testenden Probe zu vermeiden oder zu verringern.
Gemäß dem vorgenannten Verfahren kann die Markierung einer jeden speziellen Verbindung der Probe außerhalb vor der Einführung der genannten Probe in die genannte Eintrittskammer der Vorrichtung vorgenommen werden.
In einer Variante kann die Markierung einer jeden, speziellen, zu bestimmenden Verbindung der Produktprobe auch unmittelbar in der Eintritts- und Markierungskammer durchgeführt werden, indem man in einem ersten Schritt einen speziellen, markierten Rezeptor für jede zu bestimmende Verbindung einführt, und zwar in trockener, nicht fixierter Form, und daß man dann in einem zweiten Schritt die Produktprobe in die genannte, isolierte Eintrittskammer einführt, und zwar derart, daß der markierte Rezeptor sich durch kräftige Wechselwirkung mit der entsprechenden Verbindung verbindet, die in der genannten Produktprobe enthalten ist.
Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, daß dieses Verfahren, das mit Hilfe einer Vorrichtung beschrieben wurde und so ist wie in den 1 bis 4 dargestellt, mit Hilfe einer Vielzahl von Vorrichtungen dieser Art realisiert werden kann, um gleichzeitig ein und dieselbe Verbindung in einer Vielzahl verschiedener Proben zu bestimmen oder verschiedene Verbindungen in ein und derselben Produktprobe zu bestimmen.
Zu diesem Zweck ist vorteilhafterweise erfindungsgemäß ein Gerät für die Durchführung dieses Verfahrens vorgesehen, das eine Vielzahl von Vorrichtungen der Art dieser benutzt, die in den 1 bis 4 dargestellt ist, das eine vertikale Drehantriebswelle aufweist, auf der die genannten Bestimmungsvorrichtungen aufgereiht sind, Mittel zum Beibehalten der genannten Vorrichtungen auf Abstand voneinander, Mittel zum Drehantrieb in den beiden Richtungen der genannten vertikalen Antriebswelle, um auf diese Weise die Zentrifugierung durch Drehen der genannten Vorrichtungen durchzuführen, Mittel zum Einspritzen von Produktproben und von Spülflüssigkeit in die Eintrittskammern der auf der Antriebswelle aufgereihten Vorrichtungen und Mittel, die Deckel relativ zu den Containern der Vorrichtungen drehen zu lassen, um auf diese Weise die verschiedenen, aufeinanderfolgenden Ringkammern der genannten Vorrichtungen in Verbindung zu setzen oder zu iso lieren, und ein Ablesungsmittel der markierten, fixierten Wirkstoffe.
Die Erfindung ist in keiner Weise beschränkt auf die beschriebenen und dargestellten Ausführungsformen.

Claims

Vorrichtung zum Bewirken einer qualitativen und/oder quantitativen Bestimmung mindestens eines speziellen Bestandteils bzw. einer speziellen Verbindung in einer Produktprobe durch Markierung und Fixierung, wobei die Vorrichtung einen Container (110) und einen Deckel (120) aufweist, die zusammengesetzt sind, um einen geschlossenen Aufnahmebehälter zu bilden, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte, geschlossene Behälter eine vertikale Achse (101) aufweist, daß der Container (110) und der Deckel (120) zylindrische, koaxiale Wände (111, 112, 113; 121, 122, 123) tragen, die sich während des Zusammensetzens dieser letztgenannten paarweise gegeneinander positionieren, wobei sie mindestens drei ringförmige, konzentrische Kammern (102, 103, 104) im Inneren des Behälters umgrenzen, und zwar, von der Achse aus, eine Eintrittskammer (102), die zur Aufnahme der Probe bestimmt ist und, je nachdem, die Markierung der Verbindung gestattet, eine Fixierungs- und Ablesungskammer (103) für die genannte, markierte Verbindung, und eine Entleerungskammer (104), daß die zylindrischen, koaxialen Wände (111, 112; 121, 122) zwischen den aufeinanderfolgenden, ringförmigen Kammern (102, 103, 124) Abtrennungen bilden, von denen jede mindestens eine Öffnung (111a, 112a; 121a, 122a) aufweist, und daß der Deckel (120) und der Container (110) im zusammengesetzten Zustand geeignet sind, sich gegeneinander um die vertikale Achse (101) zu drehen, und die Öffnungen der zylindrischen, koaxialen Wände des Containers (110) und des Deckels (120) an bestimmten Winkellagen derart angeordnet sind, daß durch die Versetzung der einen zylindrischen Wand (111, 112; 121, 122) eines jeden Paares bezüglich der anderen die Öffnungen eines jeden Paares von Wänden dazu geeignet sind, einander gegenüberliegend oder in winklig versetzter Weise positioniert zu sein, um die eine der ringförmigen, aufeinanderfolgenden Kammern gegenüber der anderen in Verbindung zu setzen oder zu isolieren.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Öffnungen, die in den zylindrischen, koaxialen Wänden des Containers (110) und des Deckels (120) vorgesehen sind, derart positioniert sind, daß dann, wenn die Öffnungen eines Paares von zylindrischen Wänden einander zugewandt sind, um zwei aufeinanderfolgende, ringförmige Kammern in Verbindung zu setzen, die Öffnungen der anderen Paare von zylindrischen Wänden in winklig versetzter Weise derart angeordnet sind, daß die anderen, ringförmigen Kammern isoliert sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf dem Deckel (120) und auf dem Container (110) Mittel zur indexierten Positionierung dieser letztgenannten aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Mittel zur indexierten Positionierung des Deckels (120) und des Containers (110) einerseits eine Öffnung (123a), die sich auf einem Winkelsektor der zylindrischen Wand (123) des Deckels (120) erstreckt, die auf der Außenseite liegt und den äußeren Umfangsrand des Behälters bildet, und andererseits eine Kuppe (113a) aufweisen, die sich radial, von der zylindrischen Wand (113) des Containers (110), die gegen die genannte zylindrische Außenwand (123) des Deckels (120) angeordnet ist, vorspringend, erstreckt, wobei die genannte Kuppe (113a) dazu bestimmt ist, in die genannte Öffnung (123a) der zylindrischen, äußeren Wand (123) des Deckels einzugreifen und in dieser Öffnung während der relativen Drehung des Deckels und des Behälters derart zu steuern, daß sie zum Anschlag gegen die beiden seitlichen Endwände (123'a, 123''a) dieser Öffnung (123a) gelangt, wobei die beiden Anschlagspositionierungen der Kuppe (113a) in der Öffnung (123a) den beiden bestimmten Relativlagen des Deckels (120) und des Containers (110) entspricht.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Anschlagsposition der Kuppe (113a) in der genannten Öffnung (123a) der Herstellung der Verbindung der Probe-Eintrittskammer (102) mit der Fixierungs- und Ablesungskammer (103) der markierten Verbindung entspricht, wobei die Entleerungskammer (104) gegenüber den anderen Kammern isoliert ist, und eine zweite Anschlagposition der Kuppe (113a) in der genannten Öffnung (123a) der Herstellung der Verbindung der Fixierungs- und Ablesungskammer (103) mit der Entleerungskammer (104) und der Isolierung der Eintrittskammer (102) entspricht.
Vorrichtung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (120) eine Kuppe (123b) auf der Außenseite einer seiner zylindrischen, koaxialen Wände (123) aufweist, die auf der Außenseite der anderen zylindrischen Wände derart gelegen ist, daß sie den Außenumfangsrand des Behälters bildet, wobei die genannte Kuppe (123b) eine Aufnahme oder einen Anschlag bildet, um die Drehung des Deckels (120) rund um die vertikale Achse (101) bezüglich dem Container (110) zuzulassen.
Vorrichtung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter eine mittige Durchgangsöffnung (105) aufweist, die gegenüber der unmittelbar benachbarten, ringförmigen Kammer (102) isoliert ist und dazu bestimmt ist, sich auf einer vertikalen Drehantriebswelle aufzureihen, um den genannten Behälter in Drehung zu versetzen.
Vorrichtung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie im Boden (120a) des Deckels (120) oder im Boden (110a) des Containers (110) eine Einlaßöffnung (102a) in die Eintrittskammer (102) aufweist.
Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter zwischen der Eintrittskammer und der Entleerungskammer mehrere konzentrische Fixierungs- und Ablesungskammern aufweist.
Vorrichtung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten, zylindrischen, koaxialen Wände (111, 112; 121, 122), die die Abtrennungen zwischen den ringförmigen, aufeinanderfolgenden Kammern (102, 103, 104) bilden, jeweils drei Öffnungen (111a, 111b, 111c, 112a, 112b, 112c; 121a, 121b, 121c, 122a, 122b, 122c) aufweisen, die gleichmäßig über ihren Umfang verteilt sind.
Vorrichtung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter die allgemeine Form einer Scheibe aufweist.
Vorrichtung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Container (110) aus einem transparenten Material derart hergestellt ist, daß er eine Ablesung der markierten Verbindung durch die Wände des genannten Behälters hindurch gestattet, die in der Fixierungs- und Ablesungskammer festgelegt sind.
Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus Kunststoff hergestellt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie in der Fixierungskammer (103) mindestens einen Rezeptor für die zu bestimmende Verbindung aufweist, wobei der genannte Rezeptor auf mindestens einer der Wände der Kammer fixiert ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Rezeptor auf der Bodenwand (110a) des Containers (110) fixiert ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittskammer (102) ein Markierungselement aufweist, das in der Lage ist, die zu bestimmende Verbindung zu markieren.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der fixierte Rezeptor ausgewählt ist unter: – den Antikörpern, Antigenen, komplementären Nukleinsäuresequenzen, und echten Rezeptoren zu bestimmender Verbindungen, die folgende sind: – die Antigene, Antikörper und Nukleinsäuresequenzen, die Liganden der Rezeptoren.
Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Fixierungs- und Ablesungskammer (103) in eine Vielzahl von Winkelsektoren unterteilt ist, auf denen verschiedene Rezeptoren fixiert sind, von denen jeder zur Fixierung und Ablesung einer Komponente bestimmt ist, die unterschiedlich markiert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß ein Winkelsektor der Fixierungskammer derart frei von Rezeptoren belassen ist, daß er einen weißen Sektor bildet, der zur Durchführung einer Anfangsablesung der genannten Vorrichtung bestimmt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierung durch physikalische oder chemische Wirkstoffe bewirkt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierung mit Hilfe von fluoreszierenden Partikeln und/oder Elementen oder solcher Partikel und/oder Elemente bewirkt wird, die fluoreszierend gemacht werden können.
Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel einen ausreichenden Durchmesser aufweisen, größer oder gleich dem etwa 100-fachen des Durchmessers des oder der zu bestimmenden Verbindung(en), und optische Eigenschaften besitzen, die ihre Erfassung durch Zählung gestatten.
Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel einen Durchmesser von 2 μm aufweisen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Markierungselement von einem markierten Antikörper oder einem markierten Antigen oder einer markierten Nukleinsäuresequenz oder jedem Rezeptorelement gebildet ist, das markiert werden kann.
Vorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel derart behandelt ist, daß Parasitenstrahlen verhindert werden, und daß die Ablesung mit Hilfe einer CCD-Kamera bewirkt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die CCD-Kamera dazu geeignet ist, in diskreter Weise durch Senden/Empfangen eines Leuchtsignals die Anzahl der markierten Verbindungen zu zählen, die in jeder Fixierungs- und Ablesungskammer fixiert sind, um auf diese Weise ein numerisches Erfassungssignal zu erhalten.
Verfahren zur qualitativen und/oder quantitativen Bestimmung mindestens eines speziellen Bestandteils bzw. einer speziellen Verbindung in einer Produktprobe durch Markierung und Fixierung, dadurch gekennzeichnet, daß man mindestens eine Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 26 verwendet, die spezielle Rezeptoren der zu bestimmenden Verbindung enthält, die in jeder Fixierungs- und Ablesungskammer fixiert sind, und in welchem a) man in der Eintrittskammer, die von den anderen ringförmigen Kammern isoliert ist, die Produktprobe einsetzt, welche die markierten Verbindung enthält, b) man den Deckel bezüglich des Containers sich derart drehen läßt, daß man die Eintrittskammer mit der Fixierungs- und Ablesungskammer in Verbindung setzt, wobei die Entleerungskammer gegenüber den anderen ringförmigen Kammern isoliert ist, c) man die Vorrichtung zur Drehung um ihre vertikale Achse derart antreibt, daß man durch Fliehkraft in jeder Fixierungs- und Ablesungskammer die Produktprobe verteilt, welche die markierte Verbindung enthält, wobei dieses letztgenannte sich dann durch kräftige Wechselwirkung mit den spezifischen Rezeptoren verbindet, die in jeder Fixierungs- und Ablesungskammer fixiert sind, d) man den Deckel bezüglich des Containers derart drehen läßt, daß man die Fixierungs- und Ablesungskammer mit der Entleerungskammer in Verbindung setzt, e) man die Vorrichtung zur Drehung um ihre Achse derart antreibt, daß man durch Fliehkraft den überschüssigen Teil der Probe in die Entleerungskammer verteilt, f) man das Innere der Vorrichtung mit Hilfe einer Spülflüssigkeit spült, die man durch Fliehkraft in den verschiedenen ringförmigen Kammern der genannten Vorrichtung umlaufen läßt, indem man die vorausgehenden Schritte b), c), d) und e) reproduziert, um auf diese Weise in der Fixierungs- und Ablesungskammer alleine die markierte Verbindung zu bewahren, die durch starke Wechselwirkung mit den fixierten Rezeptoren verbunden ist, und g) man durch die Wand oder Wände der genannten Vorrichtung die genannte Verbindung erfaßt und bestimmt, die durch ein geeignetes Mittel markiert ist.
Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierung einer jeden speziellen, zu bestimmenden Verbindung der Produktprobe außen vor der Einbringung dieser in die Eintrittskammer der Vorrichtung durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierung einer jeden, zu bestimmenden Verbindung der Produktprobe in der Eintritts- und Markierungskammer dadurch durchgeführt wird, daß man vorab der Produktprobe ein spezifisches Markierungselement für jede zu bestimmende Verbindung zuführt, bevorzugt in trockener, nicht fixierter Form, und dann die Produktprobe in die isolierte Eintrittskammer derart einbringt, daß das Markierungselement sich durch kräftige Wechselwirkung mit der entsprechenden Verbindung verbindet, die in der genannten Produktprobe enthalten ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablesungsvorgang des Erfassens der markierten, fixierten Verbindung in der Fixierungs- und Ablesungskammer mit Hilfe einer CCD-Kamera durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die CCD-Kamera eine diskrete Zählung durch Senden/Empfangen eines Leuchtsignals der markierten, in jeder Fixierungs- und Ablesungskammer fixierten Verbindung derart durchführt, daß ein numerisches Erfassungssignal erhalten wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablesung der fixierten, markierten Wirkstoffe entsprechend der Strahlen der Fixierungs- und Ablesungskammer bewirkt wird.
Gerät für die Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 27 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß es eine vertikale Drehantriebswelle aufweist, auf der Vorrichtungen nach einem der Ansprüche 1 bis 26 aufgereiht sind, Mittel, um den Abstand der einen genannten Vorrichtungen von den anderen auf recht zu erhalten, Mittel, um die genannte, vertikale Antriebswelle zur Drehung in den beiden Richtungen anzutreiben, Mittel zum Einspritzen von Produktproben und Spülflüssigkeit in die Eintrittskammern der genannten Vorrichtungen, die auf der Antriebswelle aufgereiht sind, und Mittel, um die Deckel der Vorrichtungen relativ zu den Containern drehen zu lassen, so daß die verschiedenen ringförmigen, aufeinanderfolgenden Kammern dieser letztgenannten in Ver bindung gesetzt oder isoliert werden, und ein Ablesungsmittel der markierten, fixierten Wirkstoffe.