DE4329791C2

DE4329791C2 - Verfahren zur automatischen Verteilung und zum Transport von Mikrofilterscheiben

Info

Publication number: DE4329791C2
Application number: DE19934329791
Authority: DE
Inventors: Teja Lichtenberg
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-09-03
Filing date: 1993-09-03
Publication date: 1996-02-15
Anticipated expiration: 2013-09-04
Also published as: DE4329791A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Verteilung und zum Transport von Mikrofilterscheiben.

Die Verwendung z. B. von Papierscheiben als Festphasen-Matrix für Antigene (Allergene) oder Antikörper und entsprechende Verfahren zur Aktivierung dieser Scheiben mit CNBr bzw. zur Beschichtung mit Proteinlösungen sind bekannt.

Aus der DE 92 06 942 U1 ist eine Einrichtung zur automatischen Verteilung von Mikrofilterscheiben bekannt, an die biologisch aktive Substanzen gebunden sind. Die Scheiben sind in einer Anzahl von Spendern übereinander alternierend mit Abstandhaltern parallel zur Arbeitsplatte einer Pipettiereinrichtung angeordnet und werden mit einem in den X/Y/Z-Richtungen gesteuert verfahrbaren Saugkopf von einem Aufbewahrungsort einzeln zu einer Mikrotiteranordnung transportiert. Durch das Stapeln der Trägerscheiben entstehen bei der Durchführung von Analysen zahlreiche zusätzliche Arbeitsschritte, die einen hohen Programmieraufwand und eine groß e Speicherkapazität erfordern. Bei hohem Probenaufkommen (Reihentests) ist die Zahl der Abstandhalter beträchtlich, so daß große Sammel behälter bzw. Ablageflächen vorhanden sein müssen, wofür meist kein Platz vor handen ist.

Die DE 92 07 767 U1 beschreibt eine Vorrichtung für die Zuführung von Proben in ein Analysegerät mit einem auswechselbaren Probenträger, auf dem in einem Raster eine Vielzahl von Plätzen zur Aufnahme je einer Probe angebracht sind. Mit einem Handhabungssystem, z. B. einem Saugkopf, werden die scheiben- oder tablettenförmigen Elemente von ihren Plätzen in dem Raster entnommen und an eine bestimmte Position (Ausschleus-Position) umgesetzt. Von dieser muß das Analysegerät die Probe mit einer eigenen Vorrichtung aufnehmen, in eine Meß position verbringen und nach Beendigung der Messung wieder zurücksetzen. Das Handhabungssystem dient somit zum Umsetzen der auf dem Probenträger zwi schengelagerten Scheiben, damit das Analysegerät auf die Proben zugreifen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von der Funktionsweise eines Pipettierroboters und der Verwendung von Mikrofilterscheiben als Fest phasen-Matrix ein Verfahren zum automatischen Transport und zur automa tischen Verteilung von Mikrofilterscheiben mit einem Pipettierroboter anzugeben, welches die durch eine Stapelung gemäß DE 92 06 942 U1 entstehenden Nach teile vermeidet.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs gelöst.

Die Vakuumgreifeinheit, vorzugsweise eine an ihrer stirnseitigen Wirkstelle plan geschliffene Pipettierkanüle, wird zweckmäßig an dem Roboterarm eines Pipet tierroboters angebracht und über ein Ventil sowie eine Vakuumleitung mit einer Vakuumpumpe verbunden. Der meist zur Standardausrüstung in einem Labor gehörende Pipettierroboter kann schnell und kostengünstig mit nur wenigen Bau elementen nachgerüstet werden. Dadurch wird die Leistungsfähigkeit eines be währten und für den Laboranten vertrauten Geräts erheblich erweitert, und zwar ohne hohe Anschaffungskosten, d. h. in sehr wirtschaftlicher Weise.

Indem die Mikrofilterscheiben in dem Spender auf einer Trägerplatte mittels Ab standhaltern in Form einer ebenen Präsentationsmatrix parallel zur Arbeitsplatt form des Roboters angeordnet werden, können diese rasch von dem Saugkopf angefahren werden. Da sich alle Scheiben in einer Ebene befinden, ist der Steu eraufwand für den Saugkopf verringert. Unterschiedliche Lagen oder Stapelhöhen der Scheiben müssen in der Programmsteuerung nicht berücksichtigt werden.

Wichtig ist zudem die Ausbildung des Mikrofilterscheiben-Spenders in Form eines kastenförmigen Containers mit verschließbarem Deckel, in dem die Trägerplatte fixiert ist. Diese kann leicht und problemlos gehandhabt werden; auch sind nur relativ geringe Lagerkapazitäten erforderlich. Dadurch, daß mehrere Mikrofilter scheiben-Spender auf einem Präsentationstablett zusammengefaßt werden, las sen sich selbst umfangreiche Analysen rasch und systematisch abarbeiten. Un terschiedlich sensibilisierte Filterscheiben liegen geordnet nebeneinander und können direkt entnommen werden.

Zwar ist in DE 40 34 422 A1 eine Einrichtung zur automatischen Bestückung von Leiterplatten oder Keramiksubstraten mit unterschiedlichen Bauelementen offen bart, wobei ein Bestückungskopf eine dreh- und axialfeste Halterung für Saug pipetten unterschiedlicher Größe aufweist, mit der Bauelemente unterschiedlicher Paßform aufgenommen, plaziert und abgelegt werden können. Die Saugpipetten werden aus einer Bereitstellungs-Station übernommen, worauf die einzelnen Bauelemente aufgenommen sowie positioniert und anschließend wieder abgelegt werden. Das Transportieren von Mikrofilterscheiben sowie das Pipettieren von Flüssigkeiten und Reagenzien ist mit einer solchen Vorrichtung jedoch nicht mög lich und auch nicht vorgesehen.

Weitere Vorteile des Verfahrens bestehen darin, daß Testverfahren auf der Basis von Mikrotiterplatten oder Röhrchen, bei denen als Festphase Mikrofilterscheiben Anwendung finden, vollständig automatisierbar sind. Infolge der gleichzeitigen Verwendung eines Pipettierroboters für die vollautomatische Verteilung der Mikro filterscheiben in die Mikrotiterplatten und für das Verbringen der flüssigen Proben benötigt man keine zusätzlichen Geräte oder Pipettiereinrichtungen und es wird keine weitere Laborfläche beansprucht.

Zum besseren Verständnis wird eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendete Vorrichtung anhand der Zeichnungen schematisch dar gestellt und das Verfahren im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 Das Verfahrensprinzip zur automatischen Verteilung und zum Transport von Mikrofilterscheiben mit einem Pipettierroboter für die Durchführung von Testverfahren nach der In-vitro-Immundiagnostik;

Fig. 2 die Draufsicht auf einen Pipettier-Roboter in schematischer Darstellung mit eingebauter Einrichtung zu Durchführung des Verfahrens zu automatischen Verteilung und zum Transport von Mikrofilterscheiben;

Fig. 3 eine Seitenansicht eines Pipettier-Roboters ebenfalls in schematischer Darstellung entsprechend Fig. 2;

Fig. 4 einen Mikrofilterscheiben-Spender in der Draufsicht;

Fig. 5 eine perspektivische Seitenansicht eines Containers für Mikrofilterscheiben-Spender; und

Fig. 6 die Draufsicht auf ein Präsentationstablett mit Mikrofilter scheiben-Spendern in Containern.

In Fig. 1 ist das Verfahrensprinzip zur automatischen Verteilung und zum Trans port von Mikrofilterscheiben mit einem Pipettierroboter 4 zur Durchführung von Testverfahren nach der In-vitro-Immundiagnostik dargestellt. Danach werden die Mikrofilterscheiben 1 für den Mikrofilterscheiben-Transfer in einer Scheiben- Präsentation in der Form eines Mikrofilterscheiben-Spenders 2 in einer in den X/Y/Z-Richtungen definierten Lage parallel zu Oberflächen der Arbeitsplattform 3 eines Pipettier-Roboters 4 vorgelegt, der mit einer in der Z-Richtung frei beweg lichen Vakuumgreifeinheit 5 an dem in den X/Y-Richtungen frei beweglichen Roboterarm 6 des Roboters aus einem Mikrofilterscheiben-Spender 2 die Mikrofilterscheiben 1 einzeln aufnimmt und diese in entsprechende Reaktionsge fäße einer Mikrofilterplatte 7 mit ebenfalls definierter Lage transferiert, in der durch Unterbrechung des Vakuums die Mikrofilterscheibe 1 im vorgegebenen Reakti onsgefäß der Mikrofilterplatte 7 plaziert wird und daß der Roboter zur Bewegung des mit einer Vakuumgreifeinheit 1 ausgestatteten Roboterarmes 6 für die Festle gung der die Entnahme/Abgabe-Position bestimmenden X/Y-Koordinaten und zur Berücksichtigung der Identität der transferierten Mikrofilterscheibe 1 durch entsprechende Software gesteuert wird. Die vertikale Bewegung der Vakuum greifeinheit 5 in der Z-Koordinate ist durch die Pfeile V und deren horizontale Be wegung in den X/Y-Koordinaten durch die Pfeile H angegeben.

Der in den Fig. 2 und 3 schematisch dargestellte Pipettier-Roboter 4 ist für die Durchführung des Verfahrens zur automatischen Verteilung und zum Transport von Mikrofilterscheiben 1 zusätzlich mit einer Vakuumleitung 10 mit einer am Roboterarm 6 angeordneten Vakuumgreifeinheit, in der Form einer an ihrer stirn seitigen Wirkstelle zu einer Verteilerkanüle 5a plangeschliffene Pipettierkanüle, in Verbindung steht.

Die erforderliche zusätzliche Ausrüstung des Pipettierroboters 4 ist in der Fig. 2 schraffiert dargestellt. Für den Transfer der Mikrofilterscheiben 1 ist hier eine Ver teilerkanüle 5a eingesetzt, so daß der Pipettierroboter 4 sowohl zum ursprüngliche vorgesehenem Transport von Reagenzien oder Proben in flüssiger Form aus Vorratsgefäßen in Reaktionsgefäße als auch für die automatische Verteilung von Mikrofilterscheiben 1 geeignet ist. Die Verteilernadel 5a ist am Roboterarm 6 be festigt, der durch Schrittmotor 11 in X-Y-Richtung frei bewegbar ist. Jede belie bige X/Y-Koordinate ist mit einer Genauigkeit von 1/10 mm einstellbar. Die Verteilerkanüle 5a selbst wird am Roboterarm 6 durch einen Schrittmotor 12 in Z- Richtung geführt, wie aus der Abb. 3 hervorgeht. Präsentationsmatrix als Mikrofil terscheiben-Spender 2 und Assaymatrix als Mikrotiterplatte 7 liegen in derselben X/Y-Ebene. Der Transport der Mikrofilterscheiben 1 aus der Präsentiermatrix in die Assaymatrix erfolgt in einer fest vorgegebenen X/Y-Ebene. Da zwischen der Vakuumpumpe 8 und der Verteilerkanüle geschaltete Ventil 9 reguliert Aufnahme- und Transport- sowie den Abgabe-Vorgang.

Nach dem Abschluß der Verteilung der Mikrofilterscheiben 1 werden die Pipetten 13 am Mehrfachverteiler 14 zugeschaltet, die an Spritzpumpen angeschlossen sind, denen eine Mehrkanalpumpe vorgeschaltet ist. Mittels Aspergieren und Di spergieren erfolgt so die Verteilung von Proben (z. B. Serum) und Reagenzien. Am Roboterarm 6 befinden sich zusätzliche Adapter, die Werkzeuge für den Transport der Mikrotiterplatten oder Röhrchen zu Inkubatoren oder Photometern aufnehmen können. Auf diese Weise wird durch die Anwendung der Erfindung der gesamte Arbeitsvorgang von der Plazierung der Mikrofilterscheiben 1 bis zur photometrischen Messung der Absorption am Ende der biochemischen Reaktion vollständig automatisierbar.

Eine wichtige Voraussetzung zum Transport der Mikrofilterscheiben 1 ist der in der Fig. 4 dargestellte parallel zur Arbeitsplattform 3 auflegbare Mikrofilterscheiben- Spender 2, bei dem auf einer Trägerplatte 15 durch Abstandhalter 16 die Mikrofil terscheiben 1 in definierter Lage parallel zur Arbeitsplattform eines Pipettierro boters 4 aufgenommen sind.

Zur besseren Handhabung des Mikrofilterscheiben-Spenders 2 ist nach Fig. 5 der Mikrofilterscheiben-Spender 2 als kastenförmiger Container 17 mit ver schließbarem Deckel ausgebildet, in dem eine Trägerplatte 15 fixiert befestigt ist. Jeder Mikrofilterscheiben-Spender 2 im Container 17 mit Deckel stellt eine ver sandfähige Einheit dar, die durch außen aufgebrachte Produktkennzeichnungen die notwendigen Angaben zur Identität, Haltbarkeit usw. aufweisen. Auf dem Mi krofilterscheiben-Spender 2 sind die Mikrofilterscheiben 1 so fixiert, daß sie beim Transport zum Anwender nicht herausfallen können.

Derart ausgebildete Container 17 mit abgenommenem Deckel sind gemäß Fig. 6 in ihrer Lage durch Distanzstücke 18 festgelegt und auf einem Präsentations tablett 19 zusammengefaßt, wobei sich die Zusammenstellung der Container 14 nach den spezifischen Laboranforderungen richtet.

Claims

Verfahren zur automatischen Verteilung und zum Transport von Mikrofilterschei ben (1), an die biologisch aktive Substanzen gebunden sind, von einem Mikrofilterscheiben-Spender (2) zu einer Mikrotiterplatte (7) mit einem Pipettierro boter (4) und einer in den X/Y/Z-Richtungen gesteuert verfahrbaren Vakuum greifeinheit (5), vorzugsweise einer an ihrer stirnseitigen Wirkstelle plangeschlif fenen Pipettierkanüle (5a), wobei die Vakuumgreifeinheit (5) zusätzlich an dem Roboterarm (6) des Pipettierroboters (4) angebracht und über ein Ventil (9) und eine Vakuumleitung (10) mit einer Vakuumpumpe (8) verbunden wird, zur Durch führung von Testverfahren der In-vitro-Immundiagnostik in Röhrchen oder Kavi täten der Mikrotiterplatte (7) als Reaktionsgefäße einer flüssigen mit einer festen Phase, wobei als feste Phase antigen- oder antikörperbeschichtete Mikrofilter scheiben (1) verwendet werden, die in dem Mikrofilterscheiben-Spender (2) auf einer Trägerplatte (15) mittels Abstandhaltern (16) in Form einer ebenen XY- Präsentationsmatrix parallel zur Arbeitsplattform (3) des Pipettierroboters (4) vorgelegt werden, wobei der Mikrofilterscheiben-Spender (2) als kastenförmiger Container (17) mit verschließbarem Deckel ausgebildet wird, in dem die Träger platte (15) fixiert befestigt wird, wobei mehrere Mikrofilterscheiben-Spender (2) durch Distanzstücke (18) festgelegt auf einem Präsentationstablett (19) zusam mengefaßt werden, und wobei der Roboterarm (6) durch eine geeignete Software programmiert gesteuert die Mikrofilterscheiben (1) einzeln aufnimmt und unter Berücksichtigung ihrer Identität in die Röhrchen oder Kavitäten der Mikrotiterplatte (7) ablegt, wobei mit dem Steuerprogramm die Entnahme- und Abgabepositionen in der Präsentationsmatrix und der Mikrotiterplatte (7) festlegbar sind, und wobei die Mikrotiterplatte (7) und die Präsentationsmatrix in derselben xY-Ebene liegen.