Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trennen von
Flüssigkeitsproben, mit einem Probenaufnahmegefäß, das eine
Einlaßöffnung und eine Auslaßöffnung aufweist, zwischen
denen eine Filterschicht angeordnet ist, einem eine Öffnung
aufweisenden Auffangbehältnis für die durch die Auslaßöff
nung hindurch austretende Flüssigkeit und einem sich an die
Auslaßöffnung anschließenden und diese umgebenden Auslaß
röhrchen.
Zum Trennen von Flüssigkeitsproben in ihre einzelnen Be
standteile, Reinigen bestimmter Komponenten der Flüssig
keitsprobe oder auch Filtern der Flüssigkeitsproben wird
die Flüssigkeit in ein Probenaufnahmegefäß eingebracht (pi
pettiert), wo sie eine Filterschicht (Filterpapier, Glas
fritte, Membran oder Material mit selektiver Adsorptionsei
genschaft) durchdringt und über eine Auslaßöffnung gegebe
nenfalls tropfenweise in ein mit Abstand unter dem Proben
aufnahmegefäß angeordnetes Auffangbehältnis gelangt. Das
Probenaufnahmegefäß und das Auffangbehältnis sind im
allgemeinen röhrenförmig ausgebildet, wobei die Filter
schicht auf der mit der Auslaßöffnung versehenen stirnsei
tigen Bodenwand des Probenaufnahmegefäßes aufliegt. Die
Auslaßöffnung hat einen Durchmesser von einigen wenigen
1/10 mm. Mehrere derartige Probenaufnahmegefäße sind neben
einander in Reihen und Spalten angeordnet und über eine
Trägerplatte miteinander verbunden. Das Durchdringen der
Filterschicht erfolgt insbesondere durch Ansaugen der Flüs
sigkeitsprobe infolge eines Unterdrucks. Zu diesem Zweck
wird eine einem Unterdruck aussetzbare Kammer mit der die
Probenaufnahmegefäße haltenden Trägerplatte luftdicht ver
schlossen. Innerhalb der Kammer befinden sich die den Pro
benaufnahmegefäßen zugeordneten Auffangsbehältnisse, die in
einem Gestell untergebracht und gehalten sind. Derartige
Apparaturen werden beispielsweise in medizinisch-techni
schen Labors zum gleichzeitigen Filtern von einer Vielzahl
von Flüssigkeitsproben mehrerer Patienten eingesetzt.
Aus US-PS 47 77 021 und 44 27 415 sind derartige Vorrich
tungen bekannt. Beiden bekannten Vorrichtungen gemeinsam
ist der Umstand, daß die die Filterschichten durchdringen
den Flüssigkeitstropfen der Proben in ein gemeinsames wan
nenartiges Auffangbehältnis gelangen, das Teil der Vakuum- oder
Unterdruckkammer ist, die durch die die einzeln ma
trixförmig angeordnete Probenaufnahmegefäße miteinander
verbindenden Trägerplatte verschlossen ist. Bei den bekann
ten Vorrichtungen zum Trennen von Flüssigkeitsproben ist
der von bzw. in der Filterschicht zurückgehaltene Bestand
teil der Probe von Interesse für die nachfolgenden Unter
suchungen. Die die Filterschichten durchdringende Flüssig
keit ist für die weitere Analyse "verloren". Für die Tren
nung bei der chemischen oder der Biopolymerpräparation von
Proben ist es jedoch erforderlich, die die Filterschicht
durchdringende oder aus der Filterschicht durch Aufbringen
von Lösungsmitteln ausgewaschenen bzw. gelösten Probenbe
standteile einzeln und getrennt voneinander auffangen zu
können. Das läßt sich mit den bekannten Vorrichtungen nicht
realisieren.
Aus US-PS 49 02 481 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der
in die Unterdruckkammer ein Einsatzstück mit mehreren ma
trixförmig angeordneten Auffangbehältnissen eingesetzt ist,
die jeweils unterhalb der Probenaufnahmegefäße angeordnet
sind. Die die Probenaufnahmegefäße miteinander verbindende
Trägerplatte befindet sich an den oberen Enden der Proben
aufnahmegefäße. Die Probenaufnahmegefäße, die rohrförmig
sind, wobei das untere stirnseitige Ende durch die Filter
schicht verschlossen ist, sind in eine auf der Oberseite
mit aufstehenden geschlossenen Rändern versehenen Steck
platte eingesteckt, die mit mehreren Löchern versehen ist.
Auf der Unterseite schließt sich an jedes Loch ein relativ
kurzes Auslaßröhrchen an, das eine gestufte Außenumfangs
fläche aufweist. Ferner sind auf der Unterseite pro Auslaß
röhrchen ein dieses umgebender geschlossener Rand ange
formt, wobei der Durchmesser dieser Ringränder gleich den
Durchmessern der Auffangbehältnisse ist, die mit Abstand
unterhalb der geschlossenen Ränder auf der Unterseite der
Steckplatte angeordnet sind. Die Auslaßröhrchen reichen
dabei nicht bis in die zugehörigen Auffangbehältnisse hin
ein.
Die einzelnen Auffangbehältnisse der Vorrichtung nach US-PS
49 02 481 haben lediglich einen geringen Abstand voneinan
der. Aufgrund des Abstands der Auffangbehältnisse von den
Probenaufnahmegefäßen besteht die Gefahr, daß Teile eines
Flüssigkeitstropfens, der von dem unter einem Probenaufnah
megefäß angeordneten Auffangbehältnis aufgenommen werden
soll, in ein benachbartes Auffangbehältnis gelangt und des
sen "Filtrat" kontaminiert. Ferner ist die Tropfenbildung
bei der bekannten Vorrichtung nach US-PS 49 02 481 nicht
gleichförmig, insbesondere dann ungleichförmig, wenn die
Unterdruckkammer kurzzeitig belüftet wird, um den in ihr
untergebrachten Satz von Auffangbehältnissen gegen einen
neuen auszuwechseln. Bei der Belüftung der Unterdruckkammer
wird nämlich die Unterseite der Steckplatte mit Tropfen
flüssigkeit benetzt. Bei anschließender Erzeugung eines
Unterdrucks bilden sich nun relativ große Tropfen, da die
angesaugte Flüssigkeit aufgrund der Benetzung der Unter
seite sich entlang dieser ausbreitet. Hierbei kann der
Tropfen bis zum Ringrand reichen, wo er über den Spalt
zwischen Ringrand und Auffangbehältnis abgesaugt wird. Die
Flüssigkeit gelangt also nicht in das gewünschte Auffang
behältnis, sondern unter Umständen in ein benachbartes Auf
fangbehältnis (Kontamination) bzw. läuft außen an den Auf
fangbehältnissen entlang. Kontaminationen der von den Auf
fangbehältnissen aufgefangenen Flüssigkeitstropfen sind
insbesondere bei der Biopolymerpräparation von Flüssig
keitsproben nicht tolerierbar, da hier die Untersuchung von
Nukleinsäuren und Proteinen nach vorheriger Durchführung
mehrerer (25 bis 40) selbstreplizierender Zyklen, z. B. in
der Polymerase Chain Reaction (PCR), durchgeführt wird,
mithin sich bereits geringfügige Kontaminationen (Verunrei
nigungen von 1 : 1000) vervielfachen und somit zu fehlerhaf
ten Ergebnissen bei der anschließenden Analyse führen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
zum Trennen von Flüssigkeiten der eingangs genannten Art zu
schaffen, bei der eine Kontamination der von dem Auffangs
behältnis aufgefangenen Flüssigkeit weitestgehend unter
bunden wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung vorge
schlagen, daß das Auffangbehältnis mit dem Rand seiner Öff
nung am Probenaufnahmegefäß und/oder am Auslaßröhrchen
anliegt, ohne (dadurch) luftdicht verschlossen zu sein, und
daß das Ende des Auslaßröhrchens durch die Öffnung des Auf
fangbehältnisses hindurch bis in dieses hineinragt. Sinn
gemäß besteht die Lösung also darin, daß die Flüssigkeits-(Trop
fen-)Abgabestelle des Probenaufnahmegefäßes und die
Berührungsfläche von Probenaufnahmegefäß und Auffangbehält
nis nicht in ein und derselben Horizontalebene liegen, son
dern einen Höhenabstand voneinander aufweisen, der derart
bemessen ist, daß ein am Ende des Auslaßröhrchens sich bil
dender Tropfen nicht in den Bereich der Berührungsfläche
gelangt. Das Ende des Auslaßröhrchens ist dabei unterhalb
der Berührungsfläche angeordnet.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ragt das die Auslaß
öffnung umgebende Auslaßröhrchen bis weit in das Auffangbe
hältnis hinein. Der Innendurchmesser des Auslaßröhrchens
beträgt zwischen 0,1 bis 1 mm, vorzugsweise ca. 0,5 mm. Das
Auslaßröhrchen hat eine Länge - von der Unterseite der Bo
denwand gerechnet - von 5 bis 20 mm, vorzugsweise etwa 6 mm.
Insgesamt liegt damit das Verhältnis aus Innendurchmesser
des Auslaßröhrchens zur Länge des Auslaßröhrchens zwischen
0,005 bis 0,2, vorzugsweise bei ca. 0,08. Zu allen Seiten
um das Ende des Auslaßröhrchens (Flüssigkeits- bzw. Trop
fenabgabestelle) herum ist dieses gegenüber einem benach
barten Auffangbehältnis durch die Wandung des dem Auslaß
rohr zugeordneten Auffangbehältnisses abgeschirmt. Eine
Kontamination wird damit so gut wie ausgeschlossen. Ein
übriges trägt die Berührung des Auffangbehältnisses im Be
reich seiner Öffnung mit dem Probenaufnahmegefäß bei. Abso
lut luftdicht sollte diese Berührung nicht sein, da in dem
Auffangbehältnis ein Unterdruck erzeugt werden und aufrecht
erhalten bleiben muß. Ideal wäre es, wenn zwischen Auffang
behältnis und Probenaufnahmegefäß ein Luftaustausch möglich
ist, ohne daß Flüssigkeit oder Aerosole austreten können.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere geeignet
für die oben beschriebenen Apparaturen, bei denen die zu
"trennenden" Flüssigkeitsproben mit Unterdruck durch die
Filterschicht hindurch gesaugt und von den Auffangbehält
nissen tropfenweise aufgefangen werden. Der nicht gänzlich
luftdichte Abschluß des Auffangbehältnisses gegenüber der
Umgebung sollte aber auch dann gegeben sein, wenn nicht mit
Unterdruck gearbeitet wird, sondern die Flüssigkeit auf
andere Weise, z. B. mittels einer Zentrifuge, durch die Fil
terschicht gedrückt wird. Die dabei in das Auffangbehältnis
gelangende Flüssigkeit würde zu einem Druckanstieg im Auf
fangbehältnis führen, wenn dieses luftdicht verschlossen
wäre. Daher ist auch hier ein nicht luftdichter Abschluß
des Auffangbehältnisses wünschenswert.
Vorteilhafterweise ist die Auslaßöffnung in der Bodenwand
des Probenaufnahmegefäßes angeordnet, wobei das Auffangbe
hältnis mit dem Rand seiner Öffnung an der Bodenwand an
liegt. Das Auffangbehältnis umgibt hierbei nicht das Pro
benaufnahmegefäß seitlich, sondern ist gänzlich unterhalb
des Probenaufnahmegefäßes angeordnet. Das Auffangbehältnis
und das Probenaufnahmegefäß sind vorzugsweise als einige
wenige Zentimeter lange Röhren ausgebildet und bestehen aus
Kunststoff. Eine Stirnwand der Probenaufnahmegefäß-Röhre
ist offen und stellt die Einlaßöffnung dar, während die
andere Stirnwand bis auf ein kleines Loch verschlossen ist.
Auf dieser die Bodenwand bildenden Stirnwand liegt die Fil
terschicht auf, die somit von der Bodenwand gestützt wird.
Sofern das Material der Filterschicht selbsttragend ist
(z. B. bei einer Glasfritte), ist die Stützung an der Boden
wand nicht erforderlich.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist
vorgesehen, daß an dem Probenaufnahmegefäß ein das Auslaß
röhrchen umgebender Stutzen angeformt ist, der kürzer ist
als das Auslaßröhrchen und auf dem das Auffangbehältnis mit
seiner Öffnung lose aufsteckbar ist. Bei loser Aufsteckung
des Auffangbehältnisses auf den Stutzen bildet sich ein
schmaler luftdurchlässiger Ringspalt. Stutzen und Auffang
behältnis bzw. dessen Öffnung bilden also eine Spielpas
sung. Der Stutzen, der nach Art eines ringförmigen Kragens
das Auslaßröhrchen (koaxial) umgibt, wirkt als Abschirmung
und trägt zur weiteren Reduzierung der Gefahr des Austritts
von Flüssigkeit oder Aerosolen aus dem Auffangbehältnis
bei. Vorzugsweise ist der Stutzen etwa halb so lang wie das
Auslaßröhrchen. Das Probenaufnahmegefäß, das Auslaßröhrchen
und der Stutzen sind vorteilhafterweise einstückig ausge
bildet.
Das Probenaufnahmegefäß mit den angeformten Auslaßröhrchen
und Stutzen sowie das Auffangbehältnis liegen vorteilhafter
weise als Kunststoff-Spritzteile vor. Dies gilt auch für
den Fall, daß mehrere Probenaufnahmegefäße auf einer gemein
samen Trägerplatte angeordnet sind (sogenannte Mikro
titter-Platte).
Ein luftdichter Abschluß von Auffangbehältnis und Proben
aufnahmegefäß kann erfolgen, wenn, wie bei einer vorteil
haften Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, in der Wand
des Auffangbehältnisses eine Durchgangsbohrung vorgesehen
ist, über die der Luftaustausch zwischen dem Inneren des
Auffangbehältnisses und der Umgebung ermöglicht wird. Die
Bohrung sollte jedoch oberhalb des Endes des Auslaßröhr
chens in der Wand des Auffangbehältnisses angebracht sein.
Eine weitere Möglichkeit der Realisierung eines nicht voll
ständig luftdichten Abschlusses besteht darin, daß in dem
an dem Probenaufnahmegefäß anliegenden Bereich des Auffang
behältnisses eine Ausnehmung angeordnet ist. Infolge dieser
Ausnehmung dichtet der Rand der Öffnung des Auffangbehält
nisses nicht luftdicht gegen das Probenaufnahmegefäß ab.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin
dung ist das Auffangbehältnis in seinem am Probenaufnahme
gefäß anliegenden Bereich mit einem luftdurchlässigen Mate
rial versehen, das den Austritt von Flüssigkeit und/oder
Aerosolen verhindert. Derartige zumeist elastische Mate
rialien sind bekannt, wie beispielsweise fibrillierte Te
trafluorethylen oder geblasene Mokro-Polymerfasern oder
Schaum. Durch entsprechende Anordnung der mit dem luft
durchlässigen Material versehenen Auffangbehältnisse in
nerhalb der Kammer der oben beschriebenen Apparatur liegen
die Auffangbehältnisse beim Verschließen der Unterdruck
kammer mit der die Probenaufnahmegefäße tragenden Träger
platte mit Druck an den Probenaufnahmegefäßen an, wobei
sich das luftdurchlässige Material komprimiert.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin
dung ist das Auffangbehältnis mit seiner Öffnung auf das
Auslaßröhrchen aufsteckbar. Hierbei verläuft das Auslaß
röhrchen vorzugsweise zum Ende hin konisch.
Wie bereits oben erwähnt, ist die Erfindung insbesondere
bei Apparaturen anwendbar, bei denen mehrere Probenaufnah
megefäße dicht nebeneinanderliegend angeordnet sind, so daß
die gleichzeitige Trennung mehrerer Flüssigkeitsproben er
möglicht wird. Die Probenaufnahmegefäße sind entweder in
einer einzigen Reihe nebeneinanderliegend angeordnet und
miteinander verbunden (Probenaufnahmegefäß-Streifen) oder
aber in einer zweidimensionalen Matrix in Reihen und zu
diesen orthogonalen Spalten angeordnet und miteinander ver
bunden, wobei in jedem dieser Fälle jedem Probenaufnahme
gefäß ein Auffangbehältnis zugeordnet ist. Da die Proben
aufnahmegefäße Wand an Wand anliegen und röhrenförmig sind,
ist der Stutzen zum Aufstecken eines Auffangbehältnisses
auf ein Probenaufnahmegefäß im Durchmesser vorzugsweise
kleiner als der Durchmesser des röhrenförmigen Probenauf
nahmegefäßes. Das hat den Vorteil, daß benachbarte Proben
aufnahmegefäße nicht auf Abstand gehalten werden müssen, um
zwischen ihnen ausreichend Platz für die aufsteckbaren Auf
fangbehältnisse zu schaffen. Die relativ hohe Packungsdich
te der Probenaufnahmegefäße, wie sie von den obigen Appara
turen her bekannt ist (auf einer Fläche von etwa 100 cm2
sind auf den im Stand der Technik bekannten Mikrofilter-Platten
96 Probenaufnahmegefäße untergebracht), kann hier
bei beibehalten werden. Die Längenabmessungen einer Mikro
titterstandard-Platte beträgt ca. 12,3 cm und 8,2 cm.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung läßt sich eine physi
kalische, chemische oder Biopolymertrennung und/oder -Rei
nigung von pflanzliche, tierische oder menschliche Zellen
beinhaltenden Flüssigkeiten, insbesondere die Trennung von
Nukleinsäuren und/ oder Proteinen der Zellen durchführen.
Hierzu durchdringt die Flüssigkeit in dem Probenaufnahme
gefäß eine Schicht aus selektiv adsorbierendem Material,
wobei die die Schicht verlassende Flüssigkeit in das Auf
fangbehältnis gelangt. Vorzugsweise weist die Schicht des
selektiv adsorbierenden Materials chromatographische Eigen
schaften auf, beispielsweise Ionenaustauscher-Eigenschaften
oder affinitätschromatographische Eigenschaften, wenn die
Schicht entsprechende Affinitätsliganden trägt. Eine bevor
zugte Trennschicht weist eine fibrillierte Polytetrafluor
ethylen-Matrix mit darin eingebetteten sorptiven derivati
sierten Siliziumdioxid-Partikeln, wie sie in US-PS 48 10 381
und US-PS 46 99 717 offenbart sind. Anschließend wird
das Auffangbehältnis gegen ein neues ausgetauscht und auf
die Schicht wird eine ein Lösungsmittel enthaltende Flüs
sigkeit gegeben, die einen bestimmten Anteil des in der
Schicht adsorbierten Materials löst, so daß dieses in das
Auffangbehältnis gelangt. Dabei ist entscheidend, daß die
ses gelöste Material kontaminationsfrei aufgefangen wird,
wobei diese Kontaminationsfreiheit auch dann noch gewähr
leistet ist, wenn mit Unterdruck gearbeitet wird und meh
rere Probenaufnahmegefäße mit ihren Auffangbehältnissen
dicht nebeneinanderliegend verwendet werden. Das Belüften
der Unterdruckkammer beim Auswechseln der Auffangbehält
nisse wirkt sich, wie bereits eingangs erwähnt, nachteilig
auf die Tropfenbildung aus. Ein derartiges Austauschen der
Auffangbehältnisse ist jedoch bei der Biopolymerpräparation
erforderlich, da durch die mehrfache Zugabe von jeweils
unterschiedliche Lösungsmittel enthaltenden Flüssigkeiten
jeweils unterschiedliche in der Schicht adsorbierte Mate
rialien gelöst und aufgefangen werden müssen. Die unter
schiedliche Tropfenbildung ist insbesondere auf die Benet
zung der Unterseite des Probenaufnahmegefäßbodens zurückzu
führen. Da bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Trop
fenabgabestelle aufgrund des langgestreckten Auslaßröhr
chens weit nach unten verlegt ist, wird dieser (negative)
Einflußfaktor für die unterschiedliche Tropfenbildung aus
geschlossen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin
dung ist die Filterschicht mittels eines Halterings an der
Bodenwand des Probenaufnahmegefäßes anliegend gehalten. Der
Haltering ist in dem Probenaufnahmegefäß eingesetzt, wobei
er mit Spannung gegen die Innenseite des Probenaufnahmege
fäßes drückt. Der Ring besteht aus einem gummiartigen, vor
zugsweise Kunststoffmaterial.
Die Filterschicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann
ein- oder mehrlagig ausgebildet sein. Bevorzugte Trenn
schichten weisen eine fibrillierte Polytetrafluorethylen-
Matrix mit darin eingebetteten sorptiven Partikeln auf, wie
sie zum Beispiel in US-PS 48 10 381 offenbart ist. Insbe
sondere kann die Filterschicht aus zwei porösen Fixierein
richtungen, insbesondere Fritten, mit dazwischenliegenden
Partikeln bestehen. Vorzugsweise haben die insbesondere in
Form von Schüttgut eingebrachten Partikel chromatographi
sche Eigenschaften, wie sie oben beschrieben sind. Die Par
tikel bestehen aus einem Material, das auf Silikagel, Dex
tran oder Agarose basiert. Die Fritten bestehen beispiels
weise aus Glas, Polyethylen (PE) oder Polytetrafluorethylen
(PTFE) und weisen eine Porosität von ca. 0,1 bis 250 µm,
vorzugsweise ca. 100 µm auf. Die Dicke der Partikelschicht
beträgt ca. 1 bis 10 mm, vorzugsweise ca. 2,5 mm, bei einer
Partikelgröße von 1 bis 300 µm, vorzugsweise 16 bis 23 µm.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin
dung weist die Filterschicht eine Trägermembran auf, in die
die adsorbierenden bzw. chromatographischen Partikel einge
bettet sind. Da die Trägermembran relativ brüchig ist und
deshalb die Gefahr besteht, daß sie bei Aufbringen eines
Unterdruckes bricht (relativ hoher Differenzdruck), wird
unterhalb der Trägermembran eine Stützgewebe-Schicht ange
ordnet, die die Trägermembran gegen den Boden des Proben
aufnahmegefäßes abstützt und vorzugsweise aus einem Vlies-Stoff
aus Polyalkylen-Fasern, wie zum Beispiel Polypropy
len- oder Polyethylen-Fasern besteht.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist auf die hier angegebe
nen Abmessungen der einzelnen Teile nicht beschränkt. Grund
sätzlich läßt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung in je
der beliebigen Größe herstellen, wobei auch die oben be
schriebene Weiterbildung der Erfindung zum gleichzeitigen
Trennen einer Vielzahl von Proben prinzipiell nicht auf die
dort angegebenen Abmessungen und sonstigen Zahlenangaben
beschränkt ist.
Nachfolgend werden anhand der Figuren Ausführungsbeispiele
der Erfindung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:
Fig. 1 bis 4 verschiedene Ausführungsformen der erfindungsge
mäßen Vorrichtung im Längsschnitt,
Fig. 5 in Seitenansicht eine Apparatur, bei der mittels
Unterdruck die in einer Vielzahl von Probenaufnah
megefäßen befindlichen Flüssigkeitsproben durch die
Filterschichten hindurch gesaugt und in den einzel
nen Probenaufnahmegefäßen zugeordneten Auffangbe
hältnissen aufgefangen werden,
Fig. 6 eine Abdeckplatte für die Apparatur nach Fig. 5,
von der mehrere in einer Reihe nebeneinanderliegend
angeordnete Probenaufnahmegefäße aufgenommen werden
und
Fig. 7 im Teillängsschnitt ein weiteres Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
In den Fig. 1 bis 4 sind vier Ausführungsbeispiele der
erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Dabei sind die
einander entsprechenden Teile jeweils mit den gleichen Be
zugszeichen versehen.
Gemäß Fig. 1 weist die Vorrichtung 10 ein röhrenförmiges
Probenaufnahmegefäß 12 auf, dessen oberes stirnseitiges
Ende 14 offen ist und die Einlaßöffnung 16 des Probenauf
nahmegefäßes 12 darstellt. Diese Einlaßöffnung 16 erstreckt
sich über die gesamte obere Stirnseite des röhrenförmigen
Gefäßes. Die untere Stirnseite 18 ist mit einer kreisrunden
Bodenwand 20 versehen. In der Bodenwand 20 ist eine zen
trale Auslaßöffnung 22 in Form eines Loches ausgebildet,
das einen Durchmesser von einigen 1/10 mm (0,2-0,9 mm,
vorzugsweise 0,4-0,6 mm) aufweist. An der Unterseite der
Bodenwand 20 ist ein konisches Auslaßröhrchen 24 angeformt,
das die Auslaßöffnung 22 umschließt und sich in axialer
Richtung des Probenaufnahmegefäßes 12 erstreckt. Das Aus
laßröhrchen 24 verjüngt sich zu seinem freien Ende 26 hin
und hat eine Länge von bis zu 2 cm (vorzugsweise 0,1-1 cm,
höchst vorzugsweise 0,2-1 cm) bei einem (gegebenen
falls zum Ende hin abnehmenden) Durchmesser von 0,3 bis 2,0
mm. Innerhalb des Probenaufnahmegefäßes 12 ist eine Filter
schicht 28 angeordnet, die aus einem selektiv adsorbieren
den Material besteht. Bei der Schicht 28 handelt es sich um
eine Spezialgewebefolie. Die Schicht 28 liegt auf der Boden
wand 20 des Probenaufnahmegefäßes 12 auf und überdeckt da
bei die Auslaßöffnung 22. Die Schicht 28 wird durch einen
gummiartigen, vorzugsweise Kunststoff-Haltering 30, der
gegen die Innenwand des Probenaufnahmegefäßes 12 andrückt,
an der Bodenwand 20 gehalten. Die Schicht 28 erlaubt die
selektive Adsorption von Inhaltsstoffen, insbesondere von
Nukleinsäuren und Proteinen in Flüssigkeiten, in denen voll
ständige pflanzliche, tierische oder menschliche Zellen
oder Teile davon enthalten sind.
Unterhalb des röhrenförmigen Probenaufnahmegefäßes 12 be
findet sich ein Auffangbehältnis 32, das vorzugsweise eben
falls röhrenförmig ist und die Form eines Reagenzglases
aufweisen kann. Der Bodenbereich des Auffangbehältnisses 32
kann dabei auch sich konisch nach unten verjüngend ausge
staltet sein. Der Durchmesser des Auffangbehältnisses 32
entspricht in etwa demjenigen des Probenaufnahmegefäßes 12;
das Auffangbehältnis 32 weist vorzugsweise etwa die 1 1/2-fache
axiale Länge des Probenaufnahmegefäßes 12 auf. An
seinem oberen Ende 34 ist das Auffangbehältnis 32 offen;
dieses offene Ende bildet die Öffnung 36 des Auffangbehält
nisses 32. Das Auffangbehältnis 32 liegt mit seinem die
Öffnung 36 begrenzenden Öffnungsrand 38 an der Unterseite
der Bodenwand 20 des Probenaufnahmegefäßes 12 an. Dabei
schließt der Öffnungsrand 38 nicht luftdicht mit der Boden
wand 20 ab; vielmehr ist bei gegen die Bodenwand 20 an
stoßendem Auffangbehältnis 32 noch ein Luftaustausch zwi
schen dem Inneren des Auffangbehältnisses 32 und dessen
Umgebung möglich. Dieser Luftaustausch ist erforderlich,
wenn die Vorrichtung 10 in einer Apparatur eingesetzt wird,
bei der mittels Unterdruck die Probenflüssigkeit durch die
Filterschicht 28 hindurch in das Auffangbehältnis 32 ge
saugt wird. Die Halterung oder Stützung des Auffangbehält
nisses 32 ist in Fig. 1 (und auch in den Fig. 2 bis 4) der
Einfachheit halber nicht dargestellt; eine mögliche Abstüt
zung wird im Zusammenhang mit Fig. 5 beschrieben werden.
Wie anhand von Fig. 1 zu erkennen ist, ragt das Auslaßröhr
chen 24 bis weit, d. h. einige Millimeter bis einige Zenti
meter, in das Innere des Auffangbehältnisses 32 hinein. Ein
sich am Ende 26 des Auslaßröhrchens 24 bildender Tropfen
befindet sich demzufolge nicht im Bereich des Öffnungsran
des 38, wo er aufgrund des nicht vollständigen Abschlusses
des Auffangbehältnisses 32 gegenüber dem Probenaufnahmege
fäß 12 austreten könnte. Die Kontaminationsgefahr bei dicht
nebeneinander angeordneten Vorrichtungen 10 ist also wei
testgehend ausgeschlossen, da zwischen der Tropfenabgabe
stelle (freies Ende 26 des Auslaßröhrchens 24) und der Öff
nung 36 des Auffangbehältnisses 32 ein ausreichender axia
ler Abstand gegeben ist.
Die Wandung 37 des Auffangbehältnisses kann zusätzlich eine
Durchgangsbohrung aufweisen, was bei 39 angedeutet ist. Die
Durchgangsbohrung kann auch in den Rand 38 als eine Ausneh
mung (Kerbe) eingebracht sein. Eine Durchgangsbohrung oder
eine Ausnehmung kann auch bei den anderen Ausführungsbei
spielen der Vorrichtung vorgesehen sein.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 unterscheidet sich von
demjenigen nach Fig. 1 darin, daß an der Unterseite der
Bodenwand 20 des Probenaufnahmegefäßes 12 ein kragenartiger
axial abstehender Ringstutzen 40 angeformt ist, der das
Auslaßröhrchen 24 koaxial umgibt. Der Stutzen 40 ist kürzer
als das Auslaßröhrchen 24, letzteres ragt also nach unten,
vorzugsweise um etwa seine halbe Länge, über das Ende des
Stutzens 40 über. Von außen auf den Stutzen 40 aufgesetzt
ist das Auffangbehältnis 32, dessen Innenwand mit der Außen
seite des Stutzens 40 in loser Berührung steht; zwischen
dem Stutzen 40 und dem Auffangbehältnis 32 besteht also
eine Spielpassung, die den nicht luftdichten Abschluß des
Auffangbehältnisses gewährleistet, ein Austreten von Flüs
sigkeit aus dem Auffangbehältnis 32 aber erschwert. In Fig.
2 ist die Spielpassung übertrieben als ein am Luftaustausch
zwischen dem Inneren des Auffangbehältnisses 32 und der
Umgebung ermöglichender Ringspalt 41 dargestellt. Der Stut
zen 40 hat primär nicht die Aufgabe, das Auffangbehältnis
32 am Probenaufnahmegefäß 12 zu halten, sondern dient in
erster Linie dazu, eine Barriere gegen das Austreten von
Flüssigkeit aus dem Auffangbehältnis 32 zu bilden. Der
Stutzen 40 hat vorzugsweise eine Länge von ca. 4 mm und
einen Durchmesser von 5 bis 8 mm, vorzugsweise 6,5 mm. Das
Auslaßröhrchen 24 ragt um mehr als 2 mm nach unten über den
Stutzen 40 über, weist also eine Länge von mehr als 6 mm
auf. Das Probenaufnahmegefäß 12 und das Auffangbehältnis 32
weisen einen Außendurchmesser von etwa 8 mm auf. Bei diesen
Abmessungen lassen sich 96 matrixförmig angeordnete Proben
aufnahmegefäße mit gegenseitigem Abstand von ca. 1 mm auf
einer gemeinsamen Trägerplatte mit Mikrotitterplatten-Stan
dard unterbringen. Die Länge, um die das Auslaßröhrchen 24
über den Stutzen 40 nach unten übersteht, sollte mindestens
gleich der Hälfte des Durchmessers des größtmöglichen Flüs
sigkeitstropfens sein.
In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem
das Auffangbehältnis 32 von außen auf das konisch sich ver
jüngende Auslaßröhrchen 24 aufsteckbar ist. Im aufgesteck
ten Zustand ist auch hier kein luftdichter Abschluß zwi
schen dem Auffangbehältnis 32 und dem Auslaßröhrchen 24
bzw. dem Probenaufnahmegefäß 12 gegeben. Bei dieser Aus
führungsform weist das Auslaßröhrchen 24 einen größeren
Durchmesser auf als im Falle der in den Fig. 1 und 2 dar
gestellten Ausführungsbeispielen.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vor
richtung 10 ist in Fig. 4 dargestellt. Dieses Ausführungs
beispiel entspricht im wesentlichen demjenigen nach Fig. 1,
wobei jedoch auf den Rand 38 der Öffnung 36 des Auffangbe
hältnisses 32 ein Ring 41 aus einem einerseits luftdurch
lässigen, andererseits jedoch für Flüssigkeiten dichten
porösen und hydrophoben Material (z. B. PE, PTFE) angeordnet
ist. Der Materialring 41 liegt an der Bodenwand 20 an.
Wie in den Fig. 1 bis 4 bei 42 angedeutet, ist die Boden
wand 20 eines Probenaufnahmegefäßes 12 Teil einer Träger
platte, über die eine Vielzahl von Probenaufnahmegefäßen 12
miteinander verbunden sind. Bei der Trägerplatte 42 handelt
es sich z. B. um eine Mikrotitter-Platte, mit der 96 Proben
aufnahmegefäße 12 einstückig verbunden sind. Die Träger
platte 42, die Probenaufnahmegefäße 12, die Auslaßröhrchen
24 und - im Falle des Ausführungsbeispiels nach Fig. 2 -
der Stutzen 40 sind einstückig miteinander verbunden und
als Kunststoffspritzteil gefertigt. Die Trägerplatte 42
verschließt in bekannter Weise eine Unterdruckkammer, in
der die Auffangsbehältnisse 32 untergebracht sind.
Da die Tropfenabgabestelle (unteres Ende 26 des Auslaßröhr
chens 24) in zum Durchmesser eines Flüssigkeitstropfens von
typischerweise ca. 50 µl relativ großem Abstand zur (Unter
seite der) Bodenwand 24 und damit zur Berührungsfläche zwi
schen Probenaufnahmegefäß 12 und Auffangbehältnis 32 ange
ordnet ist, berührt ein Flüssigkeitstropfen die Bodenwand
24 bzw. den Stutzen 40 auch nach einer Belüftung der Unter
seite der Bodenwand 24 und des Auffangsbehältnisses 32
nicht. Der Flüssigkeitstropfen wird demzufolge vollständig
von dem darunter angeordneten Auffangbehältnis aufgenommen
und gelangt nicht in den Bereich außerhalb dieses Auffang
behältnisses, so daß eine Kontamination der in einem be
nachbarten Auffangbehältnis enthaltenden Flüssigkeit so gut
wie ausgeschlossen ist.
In den Fig. 5 und 6 ist eine Apparatur bzw. Teile dersel
ben dargestellt, bei der die in einer Vielzahl von Proben
aufnahmegefäßen befindlichen Flüssigkeitsproben mittels
Unterdruck durch die Filterschichten hindurch in mehrere
Auffangbehältnisse gesaugt werden. Jedem Probenaufnahmege
fäß ist dabei ein Auffangbehältnis zugeordnet. Die Appara
tur 43 weist ein rechteckiges Gehäusebodenteil 44 auf, das
nach oben hin offen ist und in dessen die Öffnung begren
zenden Rand eine Dichtungsringschnur 46 eingelassen ist. In
einer der Seitenwände des Gehäusebodenteils 44 ist ein An
schlußstutzen 48 für den Ansaugschlauch 49 einer (nicht
dargestellten) Vakuumpumpe eingebracht. In dem Gehäuseboden
teil 44 ist ein Gestell 50 untergebracht, in dem mehrere in
Reihen und Spalten nebeneinanderliegend angeordnete Aufnah
meöffnungen angeordnet sind, in denen die Auffangbehältnis
se 32 eingesteckt und gehalten sind.
Auf das Gehäusebodenteil 44 aufgesetzt ist ein Trägerrah
menteil 52, das auf der Dichtungsringschnur 46 aufliegt.
Durch geeignete Ausgestaltung des Trägerrahmenteils 52 und
des Gehäusebodenteils 44 wird eine seitliche Verschiebung
des Trägerrahmenteils 52 relativ zum Gehäusebodenteil 44
verhindert. Das Trägerrahmenteil 52 trägt einen rechtecki
gen Materialblock 54 (im allgemeinen aus Kunststoffmate
rial), der mit seinem Randbereich auf einer Dichtungsring
schnur 56 aus Gummi aufliegt, die am Trägerrahmenteil 52
befestigt ist. In dem Materialblock 54 sind eine Vielzahl
von in Reihen und Spalten angeordneten vertikalen Sack
bohrungen 58 (Bohrlöcher) vorgesehen, die Probenaufnahmege
fäße bilden. Die Positionen der Bohrungen 58 entsprechen
denjenigen der Auffangbehältnisse 32 in dem Gestell 50.
Jede Bohrung 58 fluchtet also mit einem Auffangbehältnis
32.
Die unteren Enden der Bohrungen 58 sind bis auf einen
kleinen zentralen Kanal (Öffnung) verschlossen. Auf dem
Boden der Bohrlöcher 58 sind die Filterschichten
angeordnet, wobei sie die Bodenlöcher überdecken. Auf der
den Auffangbehältnissen 32 zugewandten Unterseite des Mate
rialblockes 54 ist pro Loch ein konisches Auslaßröhrchen 60
vorgesehen, das bei auf das Trägerrahmenteil 52
aufgesetztem Materialblock 54 in das zugehörige
Auffangbehältnis 32 hineinragt. Dabei liegt der
Öffnungsrand des Auffangbehältnisses an der Unterseite des
Materialblockes 54 an. Die Berührung eines Auffangbehält
nisses 32 mit der Unterseite des Materialblockes 54 kann
auf eine der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Weise er
folgen.
An zwei gegenüberliegenden Außenwänden des Gehäuseboden
teils 44 ist jeweils ein Hakenbügel 62 vorgesehen, mit
denen ein Spannbügel 64 festziehbar ist, der den Material
block 54 überspannt und gegen das Trägerrahmenteil 52 sowie
dieses gegen das Gehäusebodenteil 44 drückt. Infolge der
Dichtungsringschnüre 46 und 56 ist damit der von dem Ge
häusebodenteil 44, dem Trägerrahmenteil 52 und dem Mate
rialblock 54 begrenzte Raum 66 luftdicht verschlossen. Bei
Erzeugung eines Unterdrucks im Raum 66 werden in den Bohr
löchern 58 befindliche Flüssigkeitsproben durch die jewei
ligen Filterschichten hindurch angesaugt, wobei sie über
die Auslaßröhrchen 60 in die jeweiligen Auffangbehältnisse
32 gelangen. Wegen des "flüssigkeitsdichten" Abschlusses
der Auffangbehältnisse 32 (s. Ausführungsbeispiele gemäß
Fig. 1 bis 4) ist Kontaminationsfreiheit gesichert.
In Fig. 6 ist eine Lochplatte 68 dargestellt, die anstelle
des Materialblocks 54 der Apparatur 42 nach Fig. 5 einge
setzt wird, wenn ein Probenaufnahmegefäßstreifen 70, der
aus mehreren in einer Reihe nebeneinander angeordneten und
miteinander verbundenen Probenaufnahmegefäßen 12 besteht,
verwendet wird. In dem in Fig. 6 dargestellten Fall sind
acht Probenaufnahmegefäße 12 zum Probenaufnahmegefäßstrei
fen 70 zusammengefaßt. Die miteinander verbundenen Proben
aufnahmegefäße 12 sind von einem rechtwinklig zur axialen
Erstreckung der Probenaufnahmegefäße 12 verlaufenden
Flansch 72 umgeben. Der Flansch 72 ist etwa in Höhe der
Mitte der Probenaufnahmegefäße 12 angeordnet. Der Proben
aufnahmegefäßstreifen 70 wird auf die Lochplatte 68 aufge
steckt, wobei der untere Teil der Probenaufnahmegefäße 12
die Löcher 74 durchdringen, bis die Unterseite des Flan
sches 72 auf der Oberseite der Lochplatte 68 aufliegen. Der
Zwischenraum zwischen den einzelnen Löchern 74 in der Loch
platte 68 ist ebenfalls ausgespart, so daß sich insgesamt
ein Langloch 76 mit wellenförmigem Rand ergibt. Um dieses
Langloch 76 herum ist auf der Oberseite der Lochplatte 68
eine Dichtungsringschnur 78 angeordnet, die in eine Nut
eingesetzt ist und auf der die Unterseite des Flansches 72
ruht.
Fig. 7 stellt ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel der
Erfindung dar, mit einem porösen Material 80, zum Beispiel
Polyalkylen, Polytetrafluorethylen oder Papier, das
zwischen der Trennschicht 28 und der Bodenwand 20 innerhalb
des Probenbehälters 12 angeordnet ist. Die Bodenwand 20
weist eine oder mehrere radial angeordnete Rillen 82 sowie
die Rillen 82 überlagerndes faseriges Material 80 auf.
Die Ausbildung der Bodenwand bei dem Ausführungsbeispiel
der Fig. 7 läßt sich auch bei den in Zusammenhang mit den
Fig. 1 bis 4 beschriebenen Ausführungsbeispielen
realisieren.