DE10063984A1

DE10063984A1 - Laboratory separator for magnetic particles employed in molecular biology, employs a moving magnet holder contacting reaction vessel to draw particles against its wall

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Publication number: DE10063984A1
Application number: DE10063984A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Bienhaus
Original assignee: BILATEC GES ZUR ENTWICKLUNG BI
Current assignee: BILATEC GES ZUR ENTWICKLUNG BI
Priority date: 2000-12-19
Filing date: 2000-12-19
Publication date: 2002-06-20

Abstract

A moveable magnet holder (2) and a reaction vessel holder (3) can be brought into contact, such that magnetic particles are drawn against the reagent vessel wall.

Description

In vielen Bereichen der Molekularbiologie, der Diagnostik und in zunehmenden Maße auch im sogenannten High Throughput Screenning, also den neueren Methoden zur Wirkstoffsuche durch automatisches Testen in großen Stückzahlen, spielen Magnetpartikelsuspensionen als Festphasenträger eine große Rolle. Diese Festphasen mit magnetischen Kern dienen unter anderem zum Isolieren von biologisch aktiven Substanzen, so beschrieben u. a. in WO 88/06632. Es wurden bisher verschiedenste Verfahren und Vorrichtungen dafür beschrieben.In many areas of molecular biology, diagnostics and increasingly in so-called high throughput screening, i.e. the newer methods for drug discovery through automatic testing in large quantities, magnetic particle suspensions play as Solid phase carriers play a major role. These solid phases with magnetic core serve under other for isolating biologically active substances, so described u. a. in WO 88/06632. Various methods and devices therefor have been described.

So beschreiben EP 136 126 und WO 87/05536 Verfahren und Vorrichtungen unter Verwendung von Behältnissen in denen sich die Magnetpartikelsuspensionen befinden, die am Boden geschlossen sind. Dahingehend weisen die Behältnisse beschrieben in WO 95/00247, EP 0691541 und DE 44 21 058 Behältnisse auf, die am Boden offen sind. Es handelt sich hierbei u. a. auch um Pipettenspitzen als Behältnisse in denen Magentpartikelsuspensionen abgetrennt werden. Die in US 3567026, US 3676337 und US 4018886 beschriebenen Vorrichtungen zeichnen sich dadurch aus, daß größere Volumina von an einem Dauermagneten vorbeigeführt werden, wobei trichterförmige Reaktionsgefäße zum Einsatz gelangen.So EP 136 126 and WO 87/05536 describe methods and devices under Use of containers in which the magnetic particle suspensions are located are closed on the ground. In this respect, the containers described in WO 95/00247, EP 0691541 and DE 44 21 058 on containers that are open at the bottom. It is u. a. also around pipette tips as containers in those Magnetic particle suspensions are separated. The in US 3567026, US 3676337 and Devices described in US 4018886 are characterized in that larger volumes of are guided past a permanent magnet, with funnel-shaped reaction vessels for Get involved.

Vor allem in der Molekularbiologie werden zunehmend größere Volumina solcher Magnetpartikelsuspensionen eingesetzt, um aus einer relativ großen Probenmenge Isolate zu gewinnen. Diese liegen im Bereich von 0,5-500 ml. Als Beispiel sei die Untersuchung von Fleischproben auf pathogene Keime genannt: Werden in 25 g. Fleisch keine pathogenen Keime gefunden, kann das Fleisch als pathogenfrei deklariert werden. Werden molekularbiologische Methoden angewandt, so ergibt die vorgeschriebenen Probenmenge ein Lysevolumen von ca. 50 ml. Aus diesem Volumen werden mittels Magnetpartikel Analyte abgetrennt, die danach einer Amplifikation und einer Detektion zugeführt werden.In molecular biology in particular, larger and larger volumes are becoming such Magnetic particle suspensions are used to isolate from a relatively large amount of sample win. These are in the range of 0.5-500 ml. As an example, the study of Meat samples called for pathogenic germs: Are in 25 g. Meat not pathogenic If germs are found, the meat can be declared pathogen-free. Become Molecular biological methods applied, results in the prescribed sample amount Lysis volume of approx. 50 ml. This volume is used to make analytes using magnetic particles separated, which are then fed to amplification and detection.

Alle hier zitierten Verfahren sind für Volumina in den genannten Größenordnungen nicht geeignet, da jeweils nicht bewegliche Magnete oder Reaktionsgefäße zum Einsatz gelangen, so daß die jeweiligen Abstände in großen Reaktionsvolumen von den weitest entfernten Magnetpartikeln zum Magneten so groß sind, daß die Feldstärken von herkömmlichen Dauermagneten nicht ausreichen, um eine entsprechende Abscheidung an den Wandungen in einer üblichen Zeit bis max. 30 min. zu ermöglichen. All of the methods cited here are not for volumes of the order of magnitude mentioned suitable, since immobile magnets or reaction vessels are used, so that the respective distances in large reaction volumes from the most distant Magnetic particles for magnets are so large that the field strengths of conventional ones Permanent magnets are not sufficient to ensure appropriate deposition on the walls a usual time up to max. 30 min. to enable.

Erfindungsgemäße Magnetseparatoren mit bewegten Magneten oder Reaktionsgefäßen, die solchen Anforderungen genügen lassen sich zunächst in zwei Kategorien einteilen:
Kategorie A) Magnetpartikelseparatoren für die Trennung von Magnetpartikeln in komplexen Suspensionen bestehend aus nicht magnetischen Feststoffen und Magnetpartikeln in Flüssigkeiten (Fig. 1-9).
Kategorie B) Magnetpartikelseparatoren für die Trennung von Magnetpartikeln in einfacher Suspension mit Flüssigkeiten (Fig. 10-15).Magnetic separators according to the invention with moving magnets or reaction vessels that meet such requirements can initially be divided into two categories:
Category A) Magnetic particle separators for the separation of magnetic particles in complex suspensions consisting of non-magnetic solids and magnetic particles in liquids ( Fig. 1-9).
Category B) Magnetic particle separators for the separation of magnetic particles in simple suspension with liquids ( Fig. 10-15).

Abbildungenpictures

Fig. 1 Schnitt einer Vorrichtung für Kategorie A) Fig. 1 section of a device for Category A)

Fig. 2 Aufsicht der Vorrichtung für Kategorie A) aus Fig. 1 FIG. 2 supervision of the device for category A) from FIG. 1

Fig. 3 Perspektivische Sicht eines Dauermagneten (8) mit Polung Fig. 3 perspective view of a permanent magnet ( 8 ) with polarity

Fig. 4 Perspektivische Sicht eines Dauermagneten (8) zusammengesetzt aus drei einzelnen Magneten mit jeweiliger Polung. Fig. 4 perspective view of a permanent magnet ( 8 ) composed of three individual magnets with respective polarity.

Fig. 5 Aufsicht eines erfindungsgemäßen Reaktionsgefäßes (14) mit einer Rille (21) Fig. 5 top view of a reaction vessel according to the invention (14) having a groove (21)

Fig. 6 Aufsicht eines erfindungsgemäßen Reaktionsgefäßes (14) mit zwei Rillen (21) Fig. 6 top view of a reaction vessel according to the invention (14) having two grooves (21)

Fig. 7a Schnitt durch ein Reaktionsgefäß (14) mit einer Rille im zylindrischen Bereich Fig. 7a section through a reaction vessel ( 14 ) with a groove in the cylindrical region

Fig. 7b Schnitt durch ein Reaktionsgefäß (14) mit einer Rille auf der gesamten Längsseite Fig. 7b section through a reaction vessel ( 14 ) with a groove on the entire long side

Fig. 8 Schnitt durch ein Reaktionsgefäß (14) mit zwei Rillen jeweils auf der gesamten Längsseite. Fig. 8 section through a reaction vessel ( 14 ) with two grooves each on the entire long side.

Fig. 9 Aufsicht einer Mehrfachanordnung der Vorrichtung aus Fig. 1 Fig. 9 plan view of a multiple arrangement of the apparatus of Fig. 1

Fig. 10 Aufsicht einer Vorrichtung nach Kategorie B). Fig. 10 supervision of a device according to category B).

Fig. 11 Aufsicht einer Vorrichtung nach Kategorie B). Fig. 11 supervision of a device according to category B).

Fig. 11a Detailausschnitt einer Vorrichtung nach Kategorie B). Fig. 11a detail of a device according to category B).

Fig. 12 Schnitt einer Vorrichtung nach Kategorie B). Fig. 12 section of a device according to category B).

Fig. 13 Schnitt einer Vorrichtung mit mehreren Magneten (8) und zwei Motoren (28). Fig. 13 section of a device with several magnets ( 8 ) and two motors ( 28 ).

Fig. 14 Schnitt einer Vorrichtung mit mehreren Magneten (8) und einem Motor (28) im Ausgangszustand. Fig. 14 section of a device with several magnets ( 8 ) and a motor ( 28 ) in the initial state.

Fig. 14a Schnitt einer Vorrichtung mit mehreren Magneten (8) und einem Motor (28) im Endzustand. Fig. 14a section of a device with several magnets ( 8 ) and a motor ( 28 ) in the final state.

Fig. 15 Schnitt einer Vorrichtung nach Kategorie B) mit Federelment (29) im Ausgangszustand. Fig. 15 section of a device according to category B) with spring element ( 29 ) in the initial state.

Fig. 15a Schnitt einer Vorrichtung nach Kategorie B) mit Federelment (29) im Endzustand. Fig. 15a section of a device according to category B) with spring element ( 29 ) in the final state.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung der Kategorie A in Fig. 1 besteht aus einer beweglichen, bevorzugt drehbaren, Magnethalterung (2) und einer beweglichen, bevorzugt drehbaren, Reaktionsgefäßhalterung (3) mit Öffnung (7), die sich auf ein und der selben Achse (10) befinden. Diese Elemente werden über eine Bodenplatte (4) und zwei seitliche Bogenlochplatten (15) gehalten.A device according to the invention of category A in FIG. 1 consists of a movable, preferably rotatable, magnetic holder ( 2 ) and a movable, preferably rotatable, reaction vessel holder ( 3 ) with an opening ( 7 ), which are on one and the same axis ( 10 ) are located. These elements are held over a base plate ( 4 ) and two lateral arch perforated plates ( 15 ).

Beide Elemente lassen sich mittels Antriebsmotoren in beliebige Stellungen bringen und über entsprechende Arretierungsöffnungen (11) arretieren, so daß drei verschiedene Winkel (9, 12, 25) zu unterscheiden sind: Winkel (9) zwischen der Horizontalen und der beweglichen Magnethalterung (2); Winkel (12) zwischen der Horizontalen und der beweglichen Reaktionsgefäßhalterung (3); Winkel (25) zwischen der beweglichen Magnethalterung (2) und der beweglichen Reaktionsgefäßhalterung (3). Dafür kann auch ein Arretierstift (16) zum Einsatz gelangen.Both elements can be brought into any position by means of drive motors and locked via corresponding locking openings ( 11 ), so that three different angles ( 9 , 12 , 25 ) can be distinguished: angle ( 9 ) between the horizontal and the movable magnetic holder ( 2 ); Angle ( 12 ) between the horizontal and the movable reaction vessel holder ( 3 ); Angle ( 25 ) between the movable magnet holder ( 2 ) and the movable reaction vessel holder ( 3 ). A locking pin ( 16 ) can also be used for this.

Eine bevorzugte Stellung ist die, bei der der Magnethalter (2) mit den integrierten Dauermagneten (8) und der Reaktionsgefäßhalter (3) in unmittelbare Nähe gebracht werden können, so dass das Magnetfeld der im Magnethalter integrierten Magnete auf das Volumen des Reaktionsgefäßes ausgerichtet ist.A preferred position is that in which the magnet holder ( 2 ) with the integrated permanent magnets ( 8 ) and the reaction vessel holder ( 3 ) can be brought into close proximity, so that the magnetic field of the magnets integrated in the magnet holder is aligned with the volume of the reaction vessel.

In einer weiteren Stellung kann der Reaktionsgefäßhalter (3) in einen Winkel zur Schwerkraftrichtung gebracht werden, so dass mittels magnetischer Anziehungskräfte Magnetpartikel im Reaktionsgefäß nach oben gezogen werden können, während nicht magnetische Schwebeteilchen der Schwerkraft folgend nach unten absinken. Auf diese Weise kann eine einfache Trennung von magnetischen und nicht magnetischen Schwebeteilchen erreicht werden.In a further position, the reaction vessel holder ( 3 ) can be brought into an angle to the direction of gravity, so that magnetic particles in the reaction vessel can be drawn upwards by means of magnetic attraction forces, while non-magnetic floating particles sink downwards due to gravity. In this way, a simple separation of magnetic and non-magnetic floating particles can be achieved.

Zweck der Vorrichtung ist es, Magnetpartikel, wie sie z. B. beschrieben sind in DE 195 28 029, in entsprechenden einfachen Suspensionen bestehend aus Flüssigkeiten und magnetischen Feststoffen abzuscheiden, wobei dies ein Volumina von 0,5-500 ml, bevorzugt jedoch 1-75 ml stattfindet.The purpose of the device is to magnetic particles such as. B. are described in DE 195 28 029, in corresponding simple suspensions consisting of liquids and deposit magnetic solids, this being a volume of 0.5-500 ml, preferred however 1-75 ml takes place.

Ein weiteres Einsatzgebiet der Vorrichtung ist es, Suspensionen, bestehend aus Flüssigkeiten und nicht magnetischen Feststoffen, mit Magnetpartikeln zu versetzen und die Magnetpartikel von den nicht magnetischen Feststoffen und der Flüssigkeit abzuscheiden. Diese Problematik tritt insbesondere dann auf, wenn z. B. Bodenproben molekularbiologisch untersucht werden sollen. Die Bodenprobe wird in einem entsprechenden Puffersystem aufgeschlämmt oder in einem entsprechenden Lysepuffer aufgeschlämmt, so dass biologische Komponenten, wie z. B. Zellenviren o. ä., lysiert werden und die freigesetzte Nukleinsäure an die entsprechend zugesetzten Magnetpartikel binden können. Eine solche Anwendung ist beschrieben in WO 96/09379. Für eine solche Applikation müssen entsprechend große Mengen Bodenproben eingesetzt werden, um kleinste Spuren molekularbiologisch nachweisen zu können. Die Reaktionsvolumina befinden sich üblicherweise in einem Volumenspielraum von 0,5-500 ml, bevorzugt jedoch 10-75 ml. Wiederum ein Anwendungsgebiet ist die Abtrennung von biologischen nicht magnetischen Feststoffen, wie Zelltrümmer, Gewebereste, Knorpel- oder Knochenmehl in Flüssigkeiten mittels Magnetpartikel aufzuarbeiten.Another area of application of the device is suspensions consisting of liquids and non-magnetic solids to add magnetic particles and the magnetic particles to separate from the non-magnetic solids and the liquid. This problem occurs especially when e.g. B. Soil samples can be examined from a molecular biological point of view should. The soil sample is slurried in an appropriate buffer system or in an appropriate lysis buffer, so that biological components such as z. B. cell viruses or the like, are lysed and the released nucleic acid to the corresponding can bind added magnetic particles. Such an application is described in WO 96/09379. For such an application, large quantities of soil samples are required can be used in order to be able to detect the smallest traces of molecular biology. The Reaction volumes are usually in a volume range of 0.5-500 ml, but preferably 10-75 ml. Another area of application is the separation of biological non-magnetic solids, such as cell debris, tissue remains, or cartilage Process bone meal in liquids using magnetic particles.

Als Form der Reaktionsgefäße werden bevorzugt zylindrische Geometrien benutzt, mit einem Durchmesser von 5-50 mm, bevorzugt jedoch 10-25 mm. Die Länge der Reaktionsgefäße beträgt 10-200 mm, bevorzugt jedoch 25-200 mm. Insbesondere werden auch zylindrische Reaktionsgefäße eingesetzt, die neben der entsprechenden Öffnung am oberen Ende eine kegelförmige Bodengeometrie (23) am unteren Ende aufweisen, wie in Fig. 7 dargestellt.Cylindrical geometries are preferably used as the shape of the reaction vessels, with a diameter of 5-50 mm, but preferably 10-25 mm. The length of the reaction vessels is 10-200 mm, but preferably 25-200 mm. In particular, cylindrical reaction vessels are also used which, in addition to the corresponding opening at the upper end, have a conical base geometry ( 23 ) at the lower end, as shown in FIG. 7.

Magnetseparationen der Kategorie A ließen sich überraschenderweise mit Reaktionsgefäßen (14) dargestellt in Fig. 5 zusammen mit der Vorrichtung dargestellt in Fig. 1 und 2 durchführen. Dieses Reaktionsgefäß zeichnet sich dadurch aus, daß zwei gegenüber liegende Rillen (21) und (22) entlang der Längsseite des Reaktionsgefäßes (14) angebracht sind. In diesen Rillen sammeln sich in dem beschriebenen Prozeß einerseits die nicht magnetischen Feststoffe durch Absetzen und andererseits die Magnetpartikel nach Anlegen eines Magneten an die Reaktionsgefäßwand.Magnetic separations of category A could surprisingly be carried out with reaction vessels ( 14 ) shown in FIG. 5 together with the device shown in FIGS. 1 and 2. This reaction vessel is characterized in that two opposing grooves ( 21 ) and ( 22 ) are provided along the long side of the reaction vessel ( 14 ). In the described process, these grooves collect on the one hand the non-magnetic solids by settling and on the other hand the magnetic particles after a magnet has been placed on the reaction vessel wall.

Für die magnetische Abtrennungen nach Kategorie B hat sich dagegen ein Reaktionsgefäß mit einer Rille (21) als besonders erwiesen, da in dieser Rille die Magnetpartikel gesammelt werden können und eine erhebliche Verbesserung der Trennung von den Flüssigkeiten stattfindet.For the magnetic separations according to category B, however, a reaction vessel with a groove ( 21 ) has proven to be special, since the magnetic particles can be collected in this groove and the separation from the liquids is considerably improved.

Dies hat den Vorteil, dass Magnetpartikel aus einem großen Ausgangsvolumen wie z. B. 50 ml auf ein kleines Volumen mit z. B. 0,5 ml in der Kegelspitze (23) aufkonzentriert werden können. Außerdem ist mit dieser Geometrie ein Arbeiten mit einem XYZ-Pipettierroboter einfach möglich. Dies ist deswegen von Bedeutung, da diese Reaktionsgefäße z. B. auch benutzt werden, um Magnetpartikelsuspensionen nach Aufkonzentration zu waschen und mit der kegelförmigen Bodenausformung auch geringe Reste der Waschlösung beim Absaugprozess entfernt werden können, ohne Magnetpartikel abzusaugen.This has the advantage that magnetic particles from a large initial volume such. B. 50 ml to a small volume with z. B. 0.5 ml can be concentrated in the cone tip ( 23 ). This geometry also makes it easy to work with an XYZ pipetting robot. This is important because these reaction vessels, for. B. can also be used to wash magnetic particle suspensions after concentration and with the conical bottom shape even small residues of the washing solution can be removed during the suction process without suctioning off magnetic particles.

Aber auch andere Bodengeometrien sind prinzipiell denkbar, so zum Beispiel mit Rundboden, als einem kugelförmigen oder elipsoidgeformten Boden, oder aber Formen, die einem Kegelstumpf entsprechen. Prinzipiell sind auch nicht zylindrische d. h. z. B. rechteckige Reaktionsgefäße für spezielle Zwecke einsetzbar.However, other floor geometries are also conceivable in principle, for example with Round bottom, as a spherical or ellipsoidal shaped bottom, or shapes that correspond to a truncated cone. In principle, non-cylindrical d. H. z. B. rectangular Reaction tubes can be used for special purposes.

Als Dauermagnete werden Magnete bei den für die Separation von Magnetpartikeln in diesen Applikationen benötigten Magneten handelt es sich bevorzugt um starke Dauermagnete bevorzugt in Form von rechteckigen Streifen eingesetzt, wie in Fig. 3 angedeutet. Diese sind bevorzugt aus Neodyn und so magnetisiert, wie in Fig. 3 dargestellt mit einer Längsseite (20) einer Breitseite (19) und einer Schmalseite (18), wobei die Magnetisierung längs der Breitseite (19) verläuft.Magnets are used as permanent magnets. The magnets required for the separation of magnetic particles in these applications are preferably strong permanent magnets, preferably in the form of rectangular strips, as indicated in FIG. 3. These are preferably made of neodyne and magnetized as shown in FIG. 3 with a long side ( 20 ), a broad side ( 19 ) and a narrow side ( 18 ), the magnetization running along the broad side ( 19 ).

Es können auch mehrere solche Magnete in einem Verbund von drei Magneten angeordnet als Sandwich mit alternierender Magnetpolung eingesetzt werden, wie Fig. 4 zeigt.A plurality of such magnets arranged in a group of three magnets can also be used as a sandwich with alternating magnetic polarity, as shown in FIG. 4.

In Fig. 1 und 2 sind solche Magnete (8) sowohl in die bewegliche Magnethalterung (2) eingebracht. Aufgabe dieser Dauermagnete (8) ist es, die Magnetpartikel aus der Suspension an die Reaktionsgefäßwand zu ziehen, dort zu halten, so dass die übrig bleibende, Magnetpartikel freie Lösung oder Suspension aus Flüssigkeit mit nicht magnetischen Feststoffen entsprechend abgesaugt werden kann.In Fig. 1 and 2 such magnets (8) are introduced into both the movable magnet holder (2). The task of these permanent magnets ( 8 ) is to pull the magnetic particles from the suspension to the reaction vessel wall, to hold them there, so that the remaining magnetic particle-free solution or suspension of liquid with non-magnetic solids can be suctioned off accordingly.

Der Ablauf einer Magnetseparation der Kategorie A verläuft wie folgt und ist in der nachfolgenden Tabelle zusammengefaßt.The course of a magnetic separation of category A is as follows and is in the following table summarized.

Zum Einfüllen der der Reaktions- bzw. Suspensionsgemische in das Reaktionsgefäß (14) in der beweglichen Reaktionsgefäßhalterung (13) sowie das Einbringen von Magnetpartikeln wird Position A eingesetzt. Hierbei ist das Reaktionsgefäß (14) vom Magneten (8) getrennt und das Reaktionsgefäß (14) steht senkrecht. Zur anschließenden Magnetseparation wird das Reaktionsgefäß (14) mit dem Magneten (8) in Kontakt gebracht; Winkel (25) ist somit 0.Position A is used to fill the reaction or suspension mixtures into the reaction vessel ( 14 ) in the movable reaction vessel holder ( 13 ) and to introduce magnetic particles. The reaction vessel ( 14 ) is separated from the magnet ( 8 ) and the reaction vessel ( 14 ) is vertical. For the subsequent magnetic separation, the reaction vessel ( 14 ) is brought into contact with the magnet ( 8 ); Angle ( 25 ) is therefore 0.

Wird die Einheit aus Magnet (8) und Reaktionsgefäß (14) aus der horizontalen schräg gestellt d. h. Winkel (9) zwischen 35° und 55° (Position B), so sinken nichtmagnetische Feststoffe nach unten und Magnetpartikel werden an die Wandung des Reaktionsgefäßes (14) gezogen.If the unit consisting of magnet ( 8 ) and reaction vessel ( 14 ) is tilted from the horizontal, ie angle ( 9 ) between 35 ° and 55 ° (position B), non-magnetic solids sink downwards and magnetic particles are attached to the wall of the reaction vessel ( 14 ) drawn.

Anschließend wird die Einheit aus Magnet (8) und Reaktionsgefäß (14) wieder in die Senkrechte gestellt (Position C), um die Flüssigkeit und den nichtmagnetischen Bodensatz zu entfernen. Um Magnetpartikel in Position D in der Spitze des kegelförmigen Bodens (23) zu sammeln, wird die Einheit aus Magnet (8) und Reaktionsgefäß (14) getrennt und durch schräg stellen des Reaktionsgefäßes (14) mit einem Winkel (25) von 5°-55° und Zugabe von Flüssigkeit fließen die Magnetpartikel in der Spitze des kegelförmigen Bodens (23) zusammen. Für diesen Prozeß können auch weitere Magnete eingesetzt werden, die entlang der Längsseite des Reaktionsgefäßes (14) von der Öffnung zum Boden fahren, wie später genauer ausgeführt. Then the unit consisting of the magnet ( 8 ) and the reaction vessel ( 14 ) is again placed in the vertical position (position C) in order to remove the liquid and the non-magnetic sediment. In order to collect magnetic particles in position D in the tip of the conical bottom ( 23 ), the unit consisting of magnet ( 8 ) and reaction vessel ( 14 ) is separated and by tilting the reaction vessel ( 14 ) at an angle ( 25 ) of 5 ° - 55 ° and the addition of liquid, the magnetic particles flow together in the tip of the conical bottom ( 23 ). Further magnets can also be used for this process, which travel along the long side of the reaction vessel ( 14 ) from the opening to the bottom, as will be explained in more detail later.

Beschreibung von definierten Positionen A-D, die mit der Zuordnung der jeweiligen Funktion:
Description of defined positions AD, with the assignment of the respective function:

Fig. 9 zeigt Mehrfachanordnungen der Vorrichtung in Fig. 1 und 2, die für größeren Durchsatz zum Einsatz gelangen können. Die Bewegungen können dabei mittels eines Motors bewerkstelligt werden, der die Achse (10) antreibt. FIG. 9 shows multiple arrangements of the device in FIGS. 1 and 2 which can be used for larger throughput. The movements can be accomplished by means of a motor that drives the axis ( 10 ).

Erfinderische Vorrichtungen zum Abtrennen der Suspensionen nach Kategorie B sind in den Fig. 10-15 dargestellt. Eine spezielle Vorrichtung zum Abtrennen von Magnetpartikeln insbesondere aus Reaktionsgefäßen (14) mit größeren Volumina in einer Aufnahme sind in der Fig. 10, sowie in den Schemazeichnungen 11 und 11a dargestellt.Inventive devices for separating the suspensions according to category B are shown in FIGS. 10-15. A special device for separating magnetic particles, in particular from reaction vessels ( 14 ) with larger volumes in one receptacle, is shown in FIG. 10 and in the schematic drawings 11 and 11 a.

Fig. 10 zeigt in der Aufsicht eine typische Aufnahme (13) für mehrere Reaktionsgefäße (14) in einer speziellen Anordnung. Hier sind vorzugsweise Anordnungen in Mikrotitrationsplatten Format wie beschrieben in US 4154795 vorgesehen. In jüngster Zeit sind in diesen Formaten auch Reaktionsgefäße mit höherem Volumina bevorzugt 0,5 bis 500 ml insbesondere jedoch 0,5 bis 3 ml im sogenannten Clusterrackformat in Verwendung. Zur Abtrennung dieser wird zwischen einer Reihe von Reaktionsgefäßen (14) ein Dauermagnet (8) entlang der Röhrchen gefahren. Der Dauermagnet (8) ist bevorzugt aus Neodyn in einer Ausführungsform, wie in Fig. 3 dargestellt oder aber auch in einer Sandwichausführungsform, wie in Fig. 4. Fig. 10 shows in plan view a typical receptacle (13) for a plurality of reaction vessels (14) in a specific arrangement. Arrangements in microtitration plate format as described in US 4154795 are preferably provided here. Recently, reaction vessels with higher volumes, preferably 0.5 to 500 ml, in particular 0.5 to 3 ml in the so-called cluster rack format, have also been used in these formats. To separate them, a permanent magnet ( 8 ) is moved along the tubes between a series of reaction vessels ( 14 ). The permanent magnet ( 8 ) is preferably made of neodyne in one embodiment, as shown in FIG. 3, or else in a sandwich embodiment, as in FIG. 4.

In Fig. 11 ist eine erfinderische Variante dargestellt, die eine bewegliche Halterung (2) für die Magnete (8) vorsieht, die sich jeweils zwischen zwei Reaktionsgefäßen (14) befindet.In Fig. 11 an inventive variant is shown, which provides a movable holder ( 2 ) for the magnets ( 8 ), which is located between two reaction vessels ( 14 ).

Dieser Dauermagnet bevorzugt aus Neodyn und kann in quadratischer oder zylindrischer Ausführungsform ausgeführt werden mit einer Polung wie in Fig. 11a dargestellt.This permanent magnet is preferably made of neodyn and can be designed in a square or cylindrical embodiment with a polarity as shown in FIG. 11a.

Weitere erfinderischen Details sind nun in einer schematischen Schnittdarstellung in Fig. 12 dargestellt. Hier sind die Reaktionsgefäße (14) angedeutet, dazwischen eine Vorrichtung bestehend aus einem Dauermagneten (8) zwischen den Reaktionsgefäßen (14) eine Vorrichtung bestehend aus den Dauermagneten (8) einer beweglichen Magnethalterung (2), einer Achse (27) zu einem Motor (28). Der Motor (28) kann zum Beispiel als Spindelantrieb ausgeführt sein und die Achse (27) als Spindel, so daß durch Einschalten des Motors sich die Spindel nach unten bewegt und somit der damit verbundene Dauermagnet (8) entlang des Reaktionsgefäßes (14) zum Boden hingeführt wird. Diese Bewegung wird bevorzugt mit einer Mikrokontrollersteuerung versehen, so daß sie sehr flexibel ausgeführt werden kann und zum Beispiel eine extrem langsame Bewegung dahingehend ausgeführt wird, daß der Magnet in Stufen 2 mm nach unten gefahren wird und jeweils eine bestimmte Zeit abgewartet wird bis alle Magnetpartikel sich an dem Magnet am nächsten befindenden Wandung abgeschieden haben. Further inventive details are now shown in a schematic sectional illustration in FIG. 12. Here the reaction vessels ( 14 ) are indicated, in between a device consisting of a permanent magnet ( 8 ) between the reaction vessels ( 14 ) a device consisting of permanent magnets ( 8 ) a movable magnet holder ( 2 ), an axis ( 27 ) to a motor ( 28 ). The motor ( 28 ) can be designed, for example, as a spindle drive and the axis ( 27 ) as a spindle, so that when the motor is switched on, the spindle moves downward and thus the permanent magnet ( 8 ) connected to it along the reaction vessel ( 14 ) to the bottom is led there. This movement is preferably provided with a microcontroller control, so that it can be carried out very flexibly and, for example, an extremely slow movement is carried out in such a way that the magnet is moved down in steps of 2 mm and in each case a certain time is waited until all the magnetic particles are removed deposited on the magnet closest to the wall.

Diese Vorrichtung ist bevorzugt dafür geeignet, zylindrische Reaktionsgefäße (14) mit oder ohne Rillen oder Reaktionsgefäße zum Beispiel mit Rundboden zu bedienen und die Magnetpartikel langsam an den Boden zu ziehen. Durch die langsame Abwärtsbewegung wird nämlich auch erreicht, daß die bereits an der Wandung abgeschiedenen Magnetpartikel langsam nach unten rutschen und in einer spezifischen Kante gesammelt werden können.This device is preferably suitable for operating cylindrical reaction vessels ( 14 ) with or without grooves or reaction vessels, for example with a round bottom, and slowly pulling the magnetic particles to the bottom. The slow downward movement also means that the magnetic particles already deposited on the wall slowly slide downwards and can be collected in a specific edge.

Werden jedoch, wie in der Molekularbiologie üblich, Reaktionsgefäße (14) mit einem kegelförmigen Boden (23) verwendet, ist die zuvor geschilderte Vorrichtung ungeeignet.However, if, as is usual in molecular biology, reaction vessels ( 14 ) with a conical bottom ( 23 ) are used, the device described above is unsuitable.

Dafür eignet besser die in Fig. 13 dargestellte Vorrichtung, die mehr als einen beweglichen Dauermagneten (8) zum Sammeln der Magnetpartikel in den Reaktionsgefäßen (14) verwendet. Zunächst sind zwischen den Reaktionsgefäßen (14), wie in Fig. 12, eine Anordnung mit Motor (28), eine Achse (27) sowie eine bewegliche Magnethalterung (2) und ein Dauermagnet (8) vorgesehen, der im zylindrischen Teil des Reaktionsgefäßes (14) die Magnetpartikel sammelt, indem durch die Motorbewegung der Magnet zum Boden des Reaktionsgefäßes (14) gefahren wird. Um nun die Magnetpartikel in der Kegelspitze zu sammeln ist eine Anordnung von weiteren Magneten an einer zweiten beweglichen Aufnahme angebracht. Diese sind so ausgelegt, daß die Magnetpartikel von dem Magneten (8) an den Satz der zweiten beweglichen Dauermagneten (8.2.) übernommen werden und mit diesen langsam in die Spitze des Kegels geführt werden können. In Fig. 13 ist dazu ein separater Motor (28.2) zur Bewegung der zweiten beweglichen Magnetaufnahme (2.2.) vorgesehen. In Fig. 14 dagegen ist eine Ausführungsform dargestellt, die erreicht, daß nur ein einziger Motor (28) zur Bewegung der beiden beweglichen Magnetaufnahmen genutzt wird. Hierbei ist bei der unteren beweglichen Aufnahme für Dauermagnete (2.2.) ein Federelement (29) vorgesehen. Fig. 14 zeigt nun den Ausgangszustand der Vorrichtung, der bewegliche Dauermagnet (8) wird über den zylindrischen Teil entlang gefahren, die Magnetpartikel folgen entlang der Wandung des Reaktionsgefäßes (14) und im zylindrischen Teil werden die Magnetpartikel durch die Dauermagnete (8.2.) übernommen und in die Kegelspitze gezogen.The device shown in FIG. 13, which uses more than one movable permanent magnet ( 8 ) for collecting the magnetic particles in the reaction vessels ( 14 ), is better suited for this. First, between the reaction vessels ( 14 ), as in FIG. 12, an arrangement with a motor ( 28 ), an axis ( 27 ) and a movable magnet holder ( 2 ) and a permanent magnet ( 8 ) are provided, which are located in the cylindrical part of the reaction vessel ( 14 ) collects the magnetic particles by moving the magnet to the bottom of the reaction vessel ( 14 ) due to the motor movement. In order to collect the magnetic particles in the cone tip, an arrangement of further magnets is attached to a second movable holder. These are designed so that the magnetic particles are transferred from the magnet ( 8 ) to the set of the second movable permanent magnets (8.2.) And can be slowly guided into the tip of the cone with them. For this purpose, a separate motor ( 28.2 ) is provided in FIG. 13 for moving the second movable magnet holder (2.2.). In contrast, FIG. 14 shows an embodiment which achieves the effect that only a single motor ( 28 ) is used to move the two movable magnetic receptacles. In this case, a spring element ( 29 ) is provided in the lower movable receptacle for permanent magnets (2.2.). Fig. 14 shows the initial state of the device, the movable permanent magnet ( 8 ) is moved along the cylindrical part, the magnetic particles follow along the wall of the reaction vessel ( 14 ) and in the cylindrical part the magnetic particles are taken over by the permanent magnets (8.2.) and pulled into the cone tip.

In diesem Zustand kann nun die überschüssige Flüssigkeit entfernt werden. Um eine Resuspension dieser Magnetpartikel, zum Beispiel bei geforderten Waschprozessen, zu ermöglichen, ist in Fig. 14a dargestellt, daß die Magnete in ausreichendem Abstand von den Reaktionsgefäßen (14) gefahren werden können, so daß die Magnetfelder der Dauermagnete (8) nicht mehr auf die Magnetpartikel einwirken können und somit eine störungsfreie Resuspension für Waschschritte durchgeführt werden kann. Fig. 15 zeigt nun eine weitere erfinderische Ausführungsform, die besonders dafür geeignet ist, beliebige Reaktionsgefäße zu verarbeiten. Wie zuvor ist in diesem Falle ein Reaktionsgefäß (14) mit kegelförmigen Boden dargestellt sowie zwei bewegliche Dauermagneten (8), die einen variablen Abstand 30 einhalten können. Dieser variable Abstand wird durch ein Federelement (29) bewirkt, das die beiden Dauermagnete zunächst auseinander spreizt und so durch Abwärtsbewegung der Dauermagnete (8) über den Motor (28) und Achse (27) exakt der vorgegebenen Wandung des Reaktionsgefäßes entlang fahren kann. In dem Falle des hier dargestellten Reaktionsgefäßes mit kegelförmigen Boden können die Magnetpartikel dann in Abbildung Fig. 15a an der Spitze des Bodens entsprechend gesammelt werden, die überschüssige Flüssigkeit absaugt werden, es können dann die Magnete entsprechend Fig. 14a noch weiter von dem Boden entfernt werden, so daß eine entsprechende Resuspension und ein Waschen der Magnetpartikel möglich ist. Es sei darauf hingewiesen, daß diese Vorrichtung auch geeignet ist, um z. B. Rundbodenröhrchen oder aber Röhrchen mit anderen Bodenformen, wie kegelstumpfartig, ellipsoid oder andersartig sich zum Boden verjüngend, benutzt werden können und auf diese Art und Weise eine entsprechende Magnetseparation durchgeführt werden kann. In this state, the excess liquid can now be removed. In order to enable a resuspension of these magnetic particles, for example in the case of required washing processes, it is shown in Fig. 14a that the magnets can be moved at a sufficient distance from the reaction vessels ( 14 ) so that the magnetic fields of the permanent magnets ( 8 ) no longer apply the magnetic particles can act and thus a trouble-free resuspension for washing steps can be carried out. Fig. 15 shows a further inventive embodiment it is particularly suitable to process any reaction vessels. As before, a reaction vessel ( 14 ) with a conical bottom is shown in this case, as well as two movable permanent magnets ( 8 ), which can maintain a variable distance 30 . This variable distance is brought about by a spring element ( 29 ) which first spreads the two permanent magnets apart and can thus move exactly along the specified wall of the reaction vessel by moving the permanent magnets ( 8 ) downward via the motor ( 28 ) and axis ( 27 ). In the case of the reaction vessel shown here with conical bottom, the magnetic particles can then be collected in accordance with Figure Fig. 15a at the top of the soil, the excess liquid will sucks, it can then the magnets corresponding to Fig. 14a further from the ground are , so that a corresponding resuspension and washing of the magnetic particles is possible. It should be noted that this device is also suitable for z. B. round-bottom tubes or tubes with other bottom shapes, such as a truncated cone, ellipsoid or otherwise tapering to the bottom, can be used and in this way a corresponding magnetic separation can be carried out.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11

Magnetvorrichtung
magnetic device

22

bewegliche Magnethalterung
movable magnetic holder

33

bewegliche Reaktionsgefäßhalterung
movable reaction vessel holder

44

Grundplatte
baseplate

55

offen
open

66

offen
open

77

Öffnung
opening

88th

Dauermagnet
permanent magnet

99

Winkel zwischen beweglichem Magnetseparator und Horizontale
Angle between the movable magnetic separator and the horizontal

1010

Achse
axis

1111

Arretierungsöffnungen
detent openings

1212

Winkel zwischen beweglichem Reagenzhalterung und Horizontale
Angle between the moving reagent holder and the horizontal

1313

Aufnahme für Reaktionsgefäß
Holder for reaction vessel

1414

Reaktionsgefäß
reaction vessel

1515

Bogenlochplatte
Arch perforated plate

1616

Arretierungsstift
locking pin

1717

Seitenaufbau für Magnethalterung
Side structure for magnetic holder

1818

Schmalseite Dauermagnet
Narrow side permanent magnet

1919

Breitseite Dauermagnet
Broadside permanent magnet

2020

Längsseite Dauermagnet
Long side permanent magnet

2121

Rille A an Reaktionsgefäß
Groove A on the reaction vessel

2222

Rille B an Reaktionsgefäß
Groove B on the reaction vessel

2323

Kegelförmige Bodenausformung des Reaktionsgefäßes
Conical bottom shape of the reaction vessel

2424

Verlängerung der Rillen A und B in der kegelförmigen Bodenausformung
Extension of grooves A and B in the conical bottom shape

2525

Winkel zwischen Magnethalterung und Reaktionsgefäßhalterung
Angle between the magnetic holder and the reaction vessel holder

2626

Kante
edge

2727

Achse zum Motor
Axis to the engine

2828

Motor
engine

2929

Federelement
spring element

3030

Abstand zwischen den Dauermagneten
Distance between the permanent magnets

3131

Rille am kegelförmigen Boden
Groove on the conical bottom

Claims

1. Vorrichtung zur Abscheidung magnetischer Partikel bestehend aus einer oder mehrerer beweglicher Magnethalterung(en) (2), aus einer oder mehrerer beweglicher Reaktionsgefäßhalterung(en) (3) dadurch gekennzeichnet, dass eine bewegliche Magnethalterung (2) und eine Reaktionsgefäßhalterung (3) so in Kontakt gebracht werden können, dass magnetische Partikel gegen die Reagenzgefäßwand gezogen werden können.1. Device for separating magnetic particles consisting of one or more movable magnet holder (s) ( 2 ), one or more movable reaction vessel holder (s) ( 3 ), characterized in that a movable magnet holder ( 2 ) and a reaction vessel holder ( 3 ) so can be brought into contact that magnetic particles can be drawn against the wall of the reagent.

2. Vorrichtung zur Abscheidung magnetischer Partikel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionsgefäßhalterung (3) beweglich ausgeführt ist.2. Device for separating magnetic particles according to claim 1, characterized in that the reaction vessel holder ( 3 ) is designed to be movable.

3. Vorrichtung zur Abscheidung magnetischer Partikel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegliche Magnethalterung (2) und die bewegliches Reaktionsgefäßhalterung (3) so in Kontakt gebracht werden können, dass magnetische Partikel entgegen der Schwerkraft nach oben und gegen die Reagenzgefäßwand gezogen werden können.3. Apparatus for separating magnetic particles according to claim 1 and 2, characterized in that the movable magnet holder ( 2 ) and the movable reaction vessel holder ( 3 ) can be brought into contact so that magnetic particles are pulled upwards against the force of gravity and against the reagent vessel wall can be.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen des Reaktionsgefäßes 0,5-500 ml beträgt, bevorzugt jedoch 1-75 ml.4. The device according to claim 1 to 3, characterized in that the volume of the Reaction vessel is 0.5-500 ml, but preferably 1-75 ml.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsgefäß eine Rille (21) aufweist, in der sich die Magnetpartikel ansammeln können.5. Device according to claims 1 to 4, characterized in that the reaction vessel has a groove ( 21 ) in which the magnetic particles can accumulate.

6. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsgefäß eine der Rille (21) gegenüber liegende Rille (22) aufweist, die ein Ansammeln von nicht magnetischen Feststoffen ermöglicht.6. Device according to claims 1 to 5, characterized in that the reaction vessel has a groove ( 22 ) opposite the groove ( 21 ) which enables non-magnetic solids to accumulate.

7. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegliche Magnethalterung (2) und die bewegliche Reaktionsgefäßhalterung (3) in einer speziellen Stellung in Kontakt gebracht werden können (Magnetseparation "ein") und in einer anderen Stellung wieder von einander so getrennt werden können, dass das Reaktionsgefäß sich außerhalb des Magnetfeldes befindet (Magnetseparation "aus").7. Device according to claims 1 to 6, characterized in that the movable magnet holder ( 2 ) and the movable reaction vessel holder ( 3 ) can be brought into contact in a special position (magnetic separation "on") and in a different position from each other again can be separated so that the reaction vessel is outside the magnetic field (magnetic separation "off").

8. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Magnetseparator (2) und Reaktionsgefäßhalterung (3) in eine senkrechte Stellung gebracht werden können, so dass durch die Öffnung (7) des Reaktionsgefäßes eine Absaugung der Reaktionsflüssigkeit mittels XYZ-Pipettierroboter erfolgen kann. 8. Device according to claims 1 to 7, characterized in that the magnetic separator ( 2 ) and the reaction vessel holder ( 3 ) can be brought into a vertical position, so that the reaction liquid can be suctioned off by means of an XYZ pipetting robot through the opening ( 7 ) of the reaction vessel ,

9. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnethalter (2) und die Reaktionsgefäßhalterung (13) so positioniert werden können, dass die Längsachse des Reaktionsgefäßes zur Horizontalen einen Winkel von 25-65°, bevorzugt jedoch 55-35°, aufweisen.9. Device according to claims 1 to 8, characterized in that the magnet holder ( 2 ) and the reaction vessel holder ( 13 ) can be positioned so that the longitudinal axis of the reaction vessel to the horizontal an angle of 25-65 °, but preferably 55-35 ° , exhibit.

10. Vorrichtung zur Abtrennung von magnetischen Partikeln, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehre bewegliche Dauermagnete (8) in unmttelbarer Nähe eines länglichen Reaktionsgefäßes (14) so der Längsachse entlang bewegt wird, daß sich die magnetischen Partikel sich an der Wand abscheiden und mit der Bewegung des Magneten nach unten zum Reaktionsgefäßboden gezogen werden.10. A device for separating magnetic particles, characterized in that one or more movable permanent magnets ( 8 ) in the immediate vicinity of an elongated reaction vessel ( 14 ) is moved along the longitudinal axis so that the magnetic particles separate on the wall and with the Movement of the magnet down to the reaction vessel bottom.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des Dauermagneten mit einem Motor erfolgt, dessen Bewegung durch einen Steuerrechner nach einem zuvor festgelegten und gespeicherten Ablauf erfolgt.11. The device according to claim 10, characterized in that the movement of the Permanent magnets with a motor, the movement of which is controlled by a control computer a previously defined and saved sequence.

12. Vorrichtung zur Abtrennung von magnetischen Partikeln in einem länglichen Reaktionsgefäß, daß sich am Boden kegelförmig verjüngt, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehre bewegliche Dauermagnete (8) auf einer ersten beweglichen Aufnahme (2) in unmttelbarer Nähe eines länglichen Reaktionsgefäßes (14) so der Längsachse entlang bewegt wird, daß sich die magnetischen Partikel sich an der Wand abscheiden und mit der Bewegung des Magneten nach unten zum Reaktionsgefäßboden gezogen werden und daß zum Sammeln der Magnetpartikel in der Spitze des kegelförmigen Bodens des Reaktionsgefäßes, einer oder mehrere Dauermagnete auf einer zweiten beweglichen Aufnahme mit unabhängiger Bewegung im Bereich des kegelförmigen Bodens an der Reaktionsgefäßwand entlang bewegt werden.12. Device for the separation of magnetic particles in an elongated reaction vessel that tapers conically at the bottom, characterized in that one or more movable permanent magnets ( 8 ) on a first movable receptacle ( 2 ) in the immediate vicinity of an elongated reaction vessel ( 14 ) so is moved along the longitudinal axis so that the magnetic particles deposit on the wall and are drawn down to the bottom of the reaction vessel with the movement of the magnet and that one or more permanent magnets on a second to collect the magnetic particles in the tip of the conical bottom of the reaction vessel movable receptacle with independent movement in the region of the conical bottom along the reaction vessel wall.

13. Vorrichtung zur Abtrennung von magnetischen Partikeln in einem länglichen Reaktionsgefäß (14), daß sich am Boden kegelförmig verjüngt, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei bewegliche Dauermagnete (8) auf einer entlang der Längsachse des Reaktionsgefäßes beweglichen Aufnahme (2) so mit einander gekoppelt sind, daß sie bei einer Bewegung entlang der Längsachse zum Boden des Reaktionsgefäßes durch Änderung des Abstand (30) zwischen den beiden Magneten in unmittelbarer Nähe der Wandungen der Reaktionsgefäßes (14) verbleiben.13. A device for separating magnetic particles in an elongated reaction vessel ( 14 ) that tapers conically at the bottom, characterized in that at least two movable permanent magnets ( 8 ) are coupled to one another on a receptacle ( 2 ) movable along the longitudinal axis of the reaction vessel are that they remain in the immediate vicinity of the walls of the reaction vessel ( 14 ) when moving along the longitudinal axis to the bottom of the reaction vessel by changing the distance ( 30 ) between the two magnets.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13 dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelung zwischen den beiden Magneten mit einem Motor erfolgt.14. The apparatus according to claim 13, characterized in that the coupling between the both magnets with a motor.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14 dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelung zwischen den beiden Magneten mit einem Federelement (29) erfolgt.15. The apparatus according to claim 14, characterized in that the coupling between the two magnets with a spring element ( 29 ).