NO336185B1 - Analyseapparat, analyseinnsats og analyseanordning - Google Patents

Description

Denne oppfinnelsen angår forbedringer av og relatert til analysesystemer (eng: assay systems), spesielt diagnostiske analysesystemer, særlig systemer som kan brukes på omsorgsstedet (eng: point-of-care), f.eks. på legens arbeidssted eller ved pasientens seng.

Mange diagnostiske analyser er for tiden tilgjengelig, f.eks. analyser for graviditet, blodsukker, homocystein, karbohydratfattig transferrin, blodpropp, blodkolesterol, etc. Noen slike analyser kan utføres av pasienten, og noen av pasientens lege, men mange, særlig de som gir et kvantitativt resultat, må for tiden bli utført i et laboratorium fjernt fra både pasient og lege og resulterer således i betydelige forsinkelser mellom prøvetaking og testing og krever generelt at pasienten gjør flere besøk til legen for å få analysens resultat. Dette er ikke bare upraktisk for pasienten men øker også kostnadene for pasienten eller organisasjonen som betaler for pasientens helseomsorg. Det er derfor et pågående behov for analysesystemer, særlig slike som gir kvantitative resultater, som kan opereres av legen eller legens kolleger ved omsorgsstedet til pasienten.

JP 8122336 beskriver et analyseapparat med innsatsbeholdere for bruk til automatiserte immunanalyseinstrumenter.

US 5000921 beskriver en pipetteprøveanordning for å fjerne og overføre flere væskeprøver og som kan posisjoneres i et fyllingfat og som kan fylle pipetter ved hjelp av kapillærvirkning.

US 5833927 beskriver en pipetteanordning med en pipettetupp som har en bakre ende som kan festes på en mikro-pipette og en fremre ende med en membran.

Kvantitative analysesystemer krever ofte svært nøyaktig volummåleanordninger, flere reagenser, og analysespesifikke resultatlesedetektorer, og det er upraktisk å tilveiebringe dedikerte analyseapparater for et stort område forskjellige analysesystemer ved omsorgsstedet, både på grunn av plasshensyn og kostnader.

Vi har derfor utviklet et analyseapparat som, i foretrukne utførelser, er i stand til å bli brukt ved omsorgsstedet, er i stand til å utføre et omfang av forskjellige analyser, er i stand til å gi kvantitative analyseresultater, og er relativt billig.

Analyseapparat, analyseinnsats og en analyseanordning i henhold til oppfinnelsen omfatter trekk som i fremsatt i patentkravene.

Sett fra ett aspekt tilveiebringer oppfinnelsen et analyseapparat, fortrinnsvis et diagnostisk analyseapparat, som omfatter: i) en analyseinnsats/kassett som omfatter minst to brønner og en pipette som kan posisjoneres i minst to av brønnene, idet pipetten har en nær/proksimal ende og en distal/fjern ende, idet den distale enden er lukket av en væskegjennomtrengelig membran;

ii) en holder arrangert for å motta nevnte innsats;

iii) drivemidler som kan opereres til å posisjonere pipetten i valgte brønner i nevnte innsats;

iv) en gasstrykkapplikator som kan kobles til pipetten hvorved å forårsake væskestrømning gjennom membranen;

v) en strålingsdetektor som er opererbar for å detektere stråling fra en brønn i innsatsen eller fra pipetten; og valgfritt men fortrinnsvis,

vi) en elektromagnetisk strålekilde.

Sett fra et ytterligere aspekt tilveiebringer oppfinnelsen en analyseinnsats (eng: cartridge) som omfatter minst to brønner og en pipette som kan posisjoneres i minst to av nevnte brønner, idet pipetten har en proksimal ende og en distal ende, idet den distale enden er lukket av en væskegjennomtrengelig membran.

En pipette er et rør med en åpning ved én ende (den distale enden) som en væske kan strømme inn i ved påføring av et redusert trykk på den andre enden (den proksimale enden). I apparatet referert til i foregående avsnitt er den distale enden til pipetten toppet med (lukket av) en væskegjennomtrengelig membran. Den proksimale enden av pipetten kan være åpen eller lukket, men hvis den er lukket må dette åpenbart være av midler som tillater trykkpåføring nødvendig for pipetten å virke som pipette. I en utførelse beskrevet under, er den proksimale enden av den membrantoppede pipetten forseglet med en gjennomborbar selvforseglende membran (f.eks. en gummipakning) og trykk kan bli påført gjennom en hul nål innsatt gjennom membranen. Alternativt kan den proksimale enden være lukket av en fjernbar hette eller stopper som blir fjernet for å tillate trykkpåføring, eller av en skjør forsegling som blir brutt for å tillate trykkpåføring.

Sett fra enda et aspekt tilveiebringer oppfinnelsen en analyseanordning som omfatter a) en innsatsholder som er i stand til å motta en analyseinnsats i henhold til oppfinnelsen; b) drivemidler som kan opereres for å posisjonere pipetten til en innsats i valgte brønner i innsatsen; c) en gasstrykkapplikator som kan kobles til pipetten til innsatsen hvorved å forårsake væskestrømning gjennom denne; d) en strålingsdetektor som kan opereres for å detektere stråling fra en brønn i innsatsen eller fra pipetten til denne; og, valgfritt men foretrukket, e) en elektromagnetisk strålekilde.

Kombinasjonen av anordningen og innsatsen i henhold til oppfinnelsen gir et analyseapparat i henhold til oppfinnelsen.

Analyseinnsatsen tilveiebringes fortrinnsvis til brukeren forhåndsfylt med reagensene som er nødvendig for den bestemte analysen eller analysene som skal utføres ved å bruke denne innsatsen. Der hvor to eller flere reagenser er nødvendig og disse ikke må blandes før analysen utføres, kan disse bli forhåndsfylt i forskjellige brønner i innsatsen. Generelt vil slike reagenser bli forhåndsfylt i brønnene i målte kvantiteter. Slike reagenser kan f.eks. være væsker, pulver, kulerunde partikler (eng: beads), belegg på brønnveggene, belegg på partikler eller materialer impregnert inn i eller immobilisert på membranen til pipetten. Der hvor reagensene er væske eller hvor de er følsomme for nedbrytning ved eksponering for luft eller fuktighet, kan innsatsen bli forseglet for å forhindre væsketap eller luft-eller fuktighetstilgang til den følsomme reagensen. Slik forsegling blir praktisk oppnådd ved å forme innsatsen med en brønninneholdende base og en brønndekkende hette, og hvis nødvendig å plassere en væskeufølsom forsegling, f.eks. en O-ring, mellom brønnåpningene i basen og brønndekkende hette, og hvis nødvendig ved å plassere en fjernbar forsegling, f.eks. en klebende forseglingsstripp, om den ytre forbindelsen mellom hette og base. I en annen mer foretrukket utførelse, kan én eller flere av brønnene bli folieforseglet før bruk: i denne utførelsen er den brønndekkende hetten fortrinnsvis utstyrt med folieforseglingskuttere for å kutte den brønndekkende folieforseglingen for å tillate pipetten å bli satt inn i disse brønnene. Alternativt kan hetten ha fleksibelt materiale ved posisjoner som svarer til toppen av brønnene (eller bare de væskeinneholdende brønnene) slik at når hette og base tvinges sammen, formes en væsketett forsegling ved brønntoppene. Slike materialer kan f.eks. være et lag belagt på hetten eller skiver eller pakninger festet (f.eks. sveiset eller klebet) til hetten. I en utførelse har den nedre overflaten til hetten fleksible utspring som er i stand til å virke som stoppere for brønnene. På denne måten virker stopperne til å holde hetten og basen sammen før bruk av innsatsen i en analyse og etter analyseutførelsen kan basen og hetten bli forseglet for fjerning rett og slett ved å tvinge de to sammen slik at stopperne igjen forårsakes å forsegle brønnene. Dette er særlig fordelaktig når brønnene etter analyseutførelse inneholder giftig eller potensielt infiserende materiale. Slike hetter kan hvis ønskelig bli fjernet før bruk; imidlertid vil i en foretrukket utførelse hetten virke for å holde pipetten og mulig også å gi festemidler for trykkapplikatoren. I en slik utførelse kan drivemidlene virke til å bevege basen relativt til hetten for å posisjonere pipetten i de ønskede brønnene i de forskjellige trinnene i analysen.

Generelt, og særlig der hvor innsatshetten har fleksible stoppere for brønnene i innsatsbasen, omfatter apparatet og anordningen i henhold til oppfinnelsen fortrinnsvis midler for å separere hetten fra basen slik at innsatsen kan bli lastet inn i anordningen mens den enda er forseglet. I én utførelse, omfatter slike adskillelsesmidler en kile (eng: wedge) som blir beveget forbi den lastede innsatsen og griper inn med utspring, f.eks. flenser, på hette og base for å tvinge de to fra hverandre. Det er ønskelig at disse separeringsmidler blir automatisk bragt i drift etter innsatslasting, f.eks. som respons på lukkingen av lokket til kammeret som inneholder den lastede innsatsen eller ved transport av innsatsen inn i kammeret for eksempel ved å bruke et transportbånd som tilsvarende kan fjerne innsatsen fra kammeret etter analyseutførelsen.

For forskjellige analyser, f.eks. for forskjellige analyser, kan det tilveiebringes forskjellige analyseinnsatser, imidlertid kan innsatsene være utformet for utførelse av to eller flere forskjellige analyser. I dette siste tilfellet vil det ofte være ønskelig at innsatsene inneholder to eller flere membranhettede pipetter, dvs. slik at en forskjellig pipette kan bli brukt for hver av analysene.

Brønnene i innsatsen kan ha ethvert ønsket mønster, f.eks. som en todimensjonal matrise (array) (f.eks. som i konvensjonelle multibrønnplater), som en lineærmatrise eller som en sirkulærmatrise. Bruken av sirkulære og særlig lineære matriser er særlig foretrukket ettersom mekanismen som er nødvendig for å flytte innsatsen mellom forhåndsvalgte posisjoner blir forenklet, dvs. drivemidlene kan så drives for å bevege innsatsen langs en lineær bane eller å rotere innsatsen.

Bruken av en lineær matrise av brønner er særlig foretrukket, særlig i en matrise som i sekvens omfatter: en materialhåndteringsbrønn (valgfritt før bruk å lagre en kapillærtoppet pipette fjernbart montert på innsatshetten eller tilpasset til å motta ved bruk en kapillærtoppet pipette som kan monteres på innsatshetten); en brønn som før bruk lagrer den membrantoppede pipetten eller en ytterligere kapillærtoppet pipette montert på innsatshetten; og én eller en serie av to eller flere (f.eks. opptil seks) brønner for analyseutførelse og analyseresultatlesing - disse brønnene kan omfatte reagenser og før bruk kan slike reagensinneholdende brønner være folieforseglet og én av disse brønnene kan ha en åpen ende eller åpen side for å forenkle resultatlesning. I et slikt arrangement kan hetten og basen ønskelig være separert før analyseutførelsen begynner og gjenkobles bare når analyseutførelsen er fullført. Resultatlesning i dette arrangementet finner derfor sted mens hetten og basen er frakoblet fra hverandre. I dette arrangementet er hetten og basen fortrinnsvis låst sammen, f.eks. ved en smekklås. Materialhåndteringsbrønnen kan f.eks. inneholde tørr reagens for blanding i løpet av analyseutførelsen, et filter for prøveseparering (f.eks. for å fjerne røde blodlegemer fra en blodprøve), eller en ytterligere pipette som er i stand til tilsvarende (eng: mating) inngrep med en hettemontert pipette (f.eks. en kapillærtoppet pipette).

Mens innsatsen kan omfatte minst to brønner, kan én eller flere posisjoner i brønnmatrisen til en multibrønninnsats ha åpen ende eller åpen side slik at deteksjon av stråling fra pipetten når den er plassert i slike posisjoner forenkles. Hvis stråling fra en pipette i en brønn skal detekteres, må minst en del av brønnveggen være gjennomsiktig for den typen stråling som skal detekteres.

Brønnene i innsatsen kan forbli stasjonære i løpet av analysen; imidlertid, ettersom det kan være ønskelig å bruke detektoren for å overvåke fremdriften av analysen, er det vanligvis foretrukket at drivemidlene kan opereres for å bevege innsatsen mellom to eller flere forhåndssatte posisjoner slik at detektoren kan detektere stråling fra forskjellige innsatsbrønner. Alternativt, men mindre foretrukket, kan detektoren selv kunne beveges mellom forhåndssatte posisjoner eller bevegbare speil kan tilveiebringes for å tillate at lysbanen fra innsatsen til detektoren kan varieres for å oppnå samme effekt.

I en foretrukket utførelse vil dermed drivemidlene operere i løpet av analysen for å løfte innsatshetten og pipetten vekk fra den brønninneholdende basen (eller mer fortrinnsvis å senke basen vekk fra hetten), å bevege basen relativt til hetten (fortrinnsvis ved å bevege basen, f.eks. lineært eller ved rotasjon) for å bringe pipetten inn i register med den ønskede brønnen, og å bevege hetten og basen sammen for å plassere pipetten i den ønskede brønnen, og så videre til analysen er fullført.

I noen analyser kan det være ønskelig å skråstille brønnene ved væskeoverføring eller å bevege væsken i en brønn og tilsvarende er det ønskelig at drivemidlene også kan opereres for å helle eller bevege (f.eks. riste eller gynge) minst den brønninneholdende delen av innsatsen.

Drivemidlene kan kunne opereres manuelt, f.eks. en mekanisk drift eller en motordrift aktivert ved hvert trinn av en operatør; imidlertid vil den fortrinnsvis være motordrevet aktivert for å utføre den nødvendige handlingen av en ekstern eller mer fortrinnsvis intern datamaskin som opererer analyseapparatet.

Brønnene i innsatsen kan ha enhver ønskelig form eller volum; imidlertid vil de fortrinnsvis være rettsidede sylindriske eller mindre fortrinnsvis avsmalnende sylindriske. Tverrsnittet av slike sylindriske brønner kan ha enhver ønsket form, f.eks. sirkulær, oval, polygonisk (f.eks. rektangulær), semisirkulær, etc. Brønnbasene kan være flate eller krumme; imidlertid for brønner som skal overvåkes fra undersiden i løpet av eller ved slutten av analysen, vil brønnbasen fortrinnsvis være flat. I en særlig foretrukket utførelse er brønnbasen flat og heller, dvs. ikke-horisontal. Brønnene kan være innenfor en solid fase eller alternativt, og mindre fordelaktig, kan brønnene være forbundet i en remse, plate, skive, typehjul, etc. format. Veggene i brønnene, f.eks. den solide brønninneholdende basen, vil fortrinnsvis være av plast, særlig lett transparent plast, f.eks. akryl, vinyl, styren-eller olefinplast. Valg av den bestemte plasten vil imidlertid avhenge, som er vanlig, av naturen til reagensene som brukes. Det har blitt funnet særlig fordelaktig å bruke plast med gode optiske egenskaper og lav gass- og/eller væskepermeabilitet. Til dette er kopolymerer av alfa-olefiner (f.eks. etylen og propylen, særlig etylen) og sykliske olefiner (f.eks. norbornen) særlig foretrukket, f.eks. produktet solgt under handelsnavnet Topas<®>8007 av Tricona GmbH i Frankfurt, Tyskland (Topas<®>8007 er en etylen/norbornen kopolymer. Det er ønskelig at slike kopolymerer har en lystransmisjon (målt i henhold til ASTM Dl003 for en 2 mm veggtykkelse) på minst 80 %, mest fortrinnsvis minst 90 %, og en vanndamppermeabilitet (ved 23°C og 85 % RH, målt i henhold til DIN 53122 på en 80 x 80 x 1 mm prøve) på mindre enn 0,2 g.mm.m"<2>d<_1>, mer foretrukket mindre enn 0,05 g.mm.m"<2>d<_1>.

Typisk vil brønnene ha indre diametere på 3-20 mm, særlig 5-15 mm, og volumer på 0,1-5 ml, særlig 0,1-1,5 ml.

Den membrantoppede pipetten i innsatsen i oppfinnelsen er fortrinnsvis sylindrisk og membranen er fortrinnsvis ved eller mer fortrinnsvis dekker den én ende. Den andre, åpne, enden er fortrinnsvis formet for hovedsakelig gasstett feste til en trykkapplikator. Pipetten kan være av ethvert passende materiale; imidlertid er transparent plast eller glass foretrukket. Membranen kan være festet til pipetten på enhver egnet måte, f.eks. ved sveising (f.eks. ultrasonisk eller termisk sveising), klebing, sammensmelting av en granulær membran forløper, etc.

Membranen selv kan være av ethvert egnet materiale, f.eks. plast (f.eks. nylon, polysulfoner, etc), glass (f.eks. glassfiber), metall, etc. Imidlertid er cellulosemembraner (forsterkede nitrocellulose) særlig foretrukket ettersom det er relativt rett frem å immobilisere antistoffer eller andre analysereagenser på slike materialer.

I forskjellige utførelser av oppfinnelsen, er membranen fortrinnsvis plan og vinkelrett til pipetteaksen; slike membraner er særlig effektive for å fjerne væske fra en horisontal flat- eller konkavbunnet brønn.

Membranen kan imidlertid alternativt og mer fordelaktig være plan men med en vinkel relativ til pipetteaksen, f.eks. opptil 85° fra vinkelrett til aksen, fortrinnsvis 10-80° fra vinkelrett, mer fortrinnsvis 50-70° fra vinkelrett, særlig omkring 60° fra vinkelrett. Der hvor pipetten og én eller flere av brønnene er rektangulær (f.eks. kvadratisk) i tverrsnitt, er det foretrukket at membranen kan ha en vinkel og at basen til én eller flere slike brønner tilsvarende kan ha en vinkel slik at den er hovedsakelig parallell til membranen når pipetten er i denne brønnen.

Bruken av en hellende membran er særlig fordelaktig hva angår et gitt pipettetverrsnittsareal, overflatearealet til membranen økes ettersom vinkelen er progressivt lenger vekk fra horisontalen, og gir slik et større overflateareal som kan leses eller overvåkes i løpet av analyseen. Mest overraskende tillater ikke bare hellende membraner hovedsakelig alt av innholdet i en tilsvarende formet brønn å bli tatt opp gjennom membranen, men opptaket er også uniformt over membranen (dvs. hvis en farget analytt blir fanget på membranen blir membranen uniformt farget). En ytterligere fordel er at membranen kan ses på fra siden og unngår enhver risiko for at dråper av prøve, reagens, etc, faller på apparatoptikken. Enda en fordel er at membranen kan enkelt bli belyst uten å forårsake at høyt innfall av belysningen blir reflektert inn i lysdetektoren. En annen fordel er at selv med en farget prøve (f.eks. blod), er det mulig å overvåke membranoverflaten gjennom brønnens sidevegg og dermed å terminere ethvert reaksjonstrinn når den ønskede endringen i membranoverflate har opptrådt ettersom membran-til-brønnveggavstanden kan være mindre enn for en horisontal membran i en væskeinneholdende brønn. Enda en ytterligere fordel er at dannelsen av bobler mellom membranen og den motstående brønnveggen blir redusert relativt til tilfellet for horisontale membraner og reduserer slik behovet for å helle eller riste innsatsbasen.

Bruken av vinklete membrantoppede pipetter er ansett å være ny og sett fra et ytterligere aspekt ved oppfinnelsen tilveiebringer den en pipette som har en di stal ende som er sylindrisk og toppet av en porøs membran hvor den ytre overflaten av denne er vinklet vekk fra planet som er vinkelrett på den sylindriske aksen til den fjerne enden, idet pipetten fortrinnsvis danner en del av en diagnostisk analyseinnsats.

Bruken av et rektangulært tverrsnitt for en brønn er særlig foretrukket ettersom dette reduserer tilfellene av at væskereagenser blir fanget ved den øvre enden av brønner ved kapillæreffekter etter inversjon av analyseinnsatsene ved transport eller lagring. Hjørnene hvor brønnsidevegger møtes bør derfor fortrinnsvis være så skarpe som mulig ved de øvre endene av brønnene, f.eks. ha en krumningsradius på 0,5 mm eller mindre, f.eks. 0,1 mm eller mindre. For å forhindre at væsker i basen av brønnene "kryper" opp hjørnene i brønnen, er det imidlertid ønskelig at ved de nedre endene av brønnene skal hjørnene være faset eller mer avrundet, f.eks. ha en krumningsradius på minst 0,5 mm, fortrinnsvis minst 0,8 mm.

Der hvor brønner skal bli brukt for analyseavlesning, f.eks. der hvor absorpsjonen til lyset som passerer gjennom en væske i brønnen skal måles, er det også særlig foretrukket å bruke en brønn med rektangulært tverrsnitt med en vinklet base. På denne måten, ved passende maskering av delen av brønnen som er synlig for detektoren, kan man velge å måle lys transmittert gjennom den fulle bredden til brønnen eller gjennom en smalere bredde ved basen til brønnen (dvs. mellom en sidevegg og den hellende basen). Lysbanelengden gjennom brønnen kan dermed økes eller minkes ved å bevege det synlige partiet opp eller ned. På denne måten, f.eks. hvor den optiske tettheten til brønninnholdet er høyt, kan en kortere banelengde bli valgt.

Videre, ved måling av lystransmisjonsintensitet ved to eller flere banelengder (f.eks. innenfor og over det avsmalnende basepartiet til brønnen), vil bidraget til brønnveggene på det detekterte signalet kunne bli bestemt og korrigert for.

Der hvor spredt lys skal detekteres (f.eks. hvor prøven som leses inneholder partikler eller agglomerater eller er fluorescent eller fosforescent), vil det være ønskelig å bruke brønnene med rektangulært tverrsnitt med innfallende lys rettet vinkelrett på et par av brønnvegger og med det spredte lyset detektert av en detektor

(f.eks. digitalt kamera) rettet på én av de andre veggene. Der hvor innsatser omfatter en lineær matrise av brønner, er avløsningsbrønnen for lysspredningsmålinger fortrinnsvis ved én ende av matrisen.

Denne bruken av vinklede vegger i brønner er også ny og danner ytterligere aspekter ved oppfinnelsen.

Sett fra et ytterligere aspekt tilveiebringer oppfinnelsen dermed et analyseapparat som omfatter: i) en analyseinnsats som omfatter minst én brønn og en pipette som kan posisjoneres i minst én av brønnene, minst én av brønnene har to parallelle plane sidevegger sammenføyd av en basevegg som omfatter minst én plan flate hvor normalen til flaten til denne er koplanar til og ikke vinkelrett til normalen til de parallelle plane overflatene til nevnte sidevegger;

ii) en holder arrangert for å motta nevnte innsats;

iii) drivemidler som kan opereres for å posisjonere nevnte pipette i valgte brønner av nevnte innsats;

iv) en gasstrykkapplikator som kan kobles til nevnte pipette for å forårsake væskestrømning gjennom membranen; og

v) en strålingsdetektor som kan opereres for å detektere stråling fra en brønn i nevnte innsats eller fra nevnte pipette.

I dette aspektet er basen fortrinnsvis plan, vinklet til horisontalen som beskrevet over, og brønnen er fortrinnsvis rektangulær i tverrsnitt. Innsatsen inneholder videre fortrinnsvis minst én kapillærtoppet pipette og/eller membrantoppet pipette, igjen som beskrevet heri.

Sett fra et ytterligere aspekt tilveiebringer oppfinnelsen en analyseinnsats som omfatter minst én brønn og en pipette som kan posisjoneres i minst den ene brønnen, minst én av brønnene har to parallelle plane sidevegger sammenføyd av en basevegg som omfatter minst én plan flate hvor normalen til overflaten til denne er koplanar til og ikke vinkelrett på normaler til de parallelle plane overflatene til sideveggene.

I tillegg til en membrantoppet pipette kan innsatsene til oppfinnelsen omfatte én eller flere ytterligere pipetter, igjen fortrinnsvis båret av innsatshetten, f.eks. for å måle ut et nøyaktig volum av en reagens eller prøve eller for å blande reagenser og prøver. I en foretrukket utførelse omfatter innsatsen en kapillærtoppet pipette som trekker opp en ønsket mengde fluid fra en prøve ved hjelp av kapillærvirkning. Det er særlig ønskelig at dette omfatter en kapillæråpning i et kammer med bredere indre diameter slik at kapillærvirkning forårsaker at bare kapillærtoppen fylles. Med toppen trukket tilbake fra omgivende væske, kan innholdet til toppen bli utstøtt til en innsatsbrønn under trykk, eller suget opp videre inn i pipetten forbi kapillærtoppen og kammeret.

I et annet aspekt ved oppfinnelsen kan innsatsen omfatte en kapillærtoppet pipette i stedet for membrantoppet pipette. Som det vil bli diskutert videre under, kan en slik innsats f.eks. bli brukt i en levringstids- (clotting time) analyse.

Den ytre diameteren til den membrantoppede pipetten er fortrinnsvis 0,8 mm, f.eks. 1-5 mm, særlig 1,5-2,5 mm, mindre enn den indre diameteren til brønnene for å lette gasstrøm mellom brønnvegg og pipette gjennom væskeoverføring på tvers av pipettemembranen og for å sikre hovedsakelig fullstendig opptak av væske fra brønnene. Gapet tillater også at brønnen inneholder væske (f.eks. 200 pl) og den membrantoppede pipetten før opptak av væske inn i pipetten.

Mens pipetten og brønnene kan ha samme type tverrsnittsform (dvs. sirkulær, kvadratisk, etc), kan det i blant være foretrukket at formene er lett forskjellige, f.eks. at én er sirkulær og den andre elliptisk, ettersom dette reduserer risikoen for at den membrantoppede pipetten holdes ved sug til bunnen av en brønn. Dette problemet kan lignende bli adressert ved å gjøre pipettetoppen eller brønnbasen lett irregulær, f.eks. med innsnitt eller utspring.

I en særlig foretrukket utførelse omfatter innsatsen: en base som omfatter et flertall, f.eks. 2-8 eller 10, brønner, hvorav minst to og fortrinnsvis minst tre er fri for væskereagenser og minst én inneholder en væskereagens; og en hette som bærer den membrantoppede pipetten slik at den er anbragt med membranenden i én av de tomme brønnene og med den åpne enden tilgjengelig på den ytre overflaten av dekselet, og har en prøveapplikasjonsåpning gjennom dekselet for å kommunisere med en annen av de væskefrie brønnene. Det er ønskelig at fjernbare forseglinger er tilveiebragt for å dekke de åpne endene av pipetten og prøveapplikasjonsåpningen. Hvis ikke hetten bærer brønnforseglingsstoppere eller brønnene er forseglet som beskrevet over, vil fortrinnsvis en ytterligere fjernbar forsegling være tilvei ebragt for å omgi den ytre sammenføyningen av en hette og base og O-ring eller andre forseglinger vil bli tilveiebragt rundt minst de væskeinneholdende brønnene mellom hette og base. På alle disse måtene er det ytre av innsatsen isolert fra luft og fuktighet før bruk. Basen og hetten har fortrinnsvis innsnitt eller utspring for å gripe inn med innsatsholderen og drivemidler, for å sikre korrekt register mellom hette og base gjennom analyseutførelse, og hvis hetten bærer brønnforseglende stoppere, for inngrep med en separator slik som beskrevet over som opereres for å separere hette og base for å tillate at analysen fortsetter.

Basen og hetten er fortrinnsvis slik at den membrantoppede pipetten kan bli plassert innenfor en "lesebrønn" eller i en brønnfri posisjon hvor stråling fra pipetten er tilgjengelig til detektoren. En slik "lesebrønn" kan f.eks. ha en lystran sp arent flat base eller flatt brønnsideparti som lyset kan passere gjennom til detektoren. I tilfelle hvor avlesningen er ved en brønnfri posisjon, kan dette f.eks. være en åpen endet åpning gjennom basen eller et parti av basen hvor sideveggene er fjernet eller utspart slik at lys fra pipetten kan nå detektoren uten å passere gjennom materialet som basen er formet av.

Bruken av en "lesebrønn" er foretrukket siden muligheten for reagenser eller prøver som drypper på legemet til analyseapparatet blir redusert. Der hvor en vinklet membran skal leses, kan bruken av en separat lesebrønn bli unngått ved å rett og slett løfte membranen ut av væsken i en brønn eller suge væsken gjennom membranen inn i pipetten og etterlate membranoverflaten eksponert for avlesning.

I én utførelse kan basen være formet for å tilveiebringe en speilflate (f.eks. en plastprismeflate) under bunnen av avlesningsbrønnen som reflekterer lys fra bunnen av avlesningsbrønnen, f.eks. fra vertikalen til horisontalen. På denne måten må ikke detektoren bli posisjonert under innsatsen og problemet med støv eller væske som faller på detektoren kan bli unngått. Som i en Fresnel-linse kan et prisme lignende bli produsert som en integrert kombinasjon av parallelle individuelle prismeelementer. Denne prismestrukturen er her referert til som en "Fresnel-prisme", og slike prismer og deres bruk, f.eks. som lysbanemodifikatorer i optiske apparater, f.eks. analyseanordninger, danner ytterligere aspekter ved den foreliggende oppfinnelsen. Bildeforvrengning, på grunn av overflateforvrengninger ofte sett i plaststøper med en tykkelse på mer enn noen få millimetere, blir redusert eller unngått ved bruk av plast Fresnel-prismer eller konvensjonelle plastprismer som har samme lysinnfallsoverflateareal. Bruken av en Fresnel-prisme formet i innsatsbasen for å oppnå lysrefleksjon er dermed særlig foretrukket i anordningene til oppfinnelsen. En typisk "Fresnel-prisme", er en struktur av transparent materiale med trinn på én side og flat på den andre - lys innfallende normalt på den horisontale delen av et trinn blir reflektert internt av den flate overflaten og forlater normalt gjennom den vertikale delen av et trinn. I effekt virker den derfor som et speil. Med en vinklet membran vil imidlertid et slikt Fresnel-prisme generelt ikke være nødvendig.

I innsatsene til oppfinnelsen, er den proksimale eller "åpne" enden til minst én pipette fortrinnsvis forseglet med en fleksibel selvforseglende membran, f.eks. en gummimembran, som kan være gjennomhullet av en hul nål for å tillate gasstrykkpåføring. I denne utførelsen er et avfallsreservoar fortrinnsvis anbragt i pipetten mellom pipettetoppen og den fleksible membranen. Med denne utførelsen kan væske i innsatsen bli trukket opp inn i avfallsreservoaret i løpet av eller ved slutten av analyseutførelse slik at den brukte innsatsen kan bli fjernet og kassert uten at det opptrer avfallslekkasje.

Gasstrykkapplikatoren i apparatet i oppfinnelsen kan f.eks. omfatte en pumpe, og en kanal fra pumpen til en innsatsforbindelse (eng: attachment), og valgfritt minst ett reservoar og en to- eller flerposisjonsventil. Inkluderingen av et reservoar, f.eks. med én eller flere liters kapasitet, og fortrinnsvis minst to reservoarer, tillater at trykk over og/eller under omgivelsene kan bli påført på pipetten for kortere varigheter med neglisjerbar tidsvariasjon av trykket påført på grunn av muligheten til å isolere pipetten fra pumpen og på grunn av den relativt lille trykkendringen innenfor reservoaret i løpet av trykkpåføringsperioden (som et resultat av den relativt store størrelsen på reservoaret). Mellom trykkpåføringer kan pumpen bli brukt til å bringe reservoartrykket tilbake til det ønskede nivå. Siden det kan være ønskelig å ventilere pipetten til atmosfærisk og/eller å tilveiebringe trykk over og under omgivelsene til pipetten, er det ønskelig å plassere en multiposisjonsventil i kanalen oppstrøms for pipetten for å tillate slike forskjellige trykkpåføringer. Ventilen som ønskelig også bør omfatte en lukket posisjon som ikke tillater noen gasstrøm til eller fra pipetten, er fortrinnsvis datamaskindrevet. Bruken av trykkreservoarer som beskrevet over resulterer imidlertid i et relativt stort plasskrav for apparatet og anordningen i henhold til oppfinnelsen. Siden anordningen fortrinnsvis skal være flyttbar, er det i stedet foretrukket å bruke en stempelbasert pumpe (f.eks. en sprøyte) koblet via en kanal (fortrinnsvis av minimalt volum) til eks. innsatstillegg (eng: attachment). Riktignok er det særlig foretrukket å ha en matrise av koblede stempelpumper, som hver er forbundet til en separat innsatstillegg slik at, når innsatsen er på plass, forårsaker drift av én pumpemotor at alle pumpene drives. I denne utførelsen har innsatsen fortrinnsvis tomme (eng: blank) eller aktive midler for å aktivere hver av disse forbindelsene, idet de tomme aktiveringsmidlene rett og slett tillater den respektive stempelpumpen å ventilere. I visse utførelser, f.eks. i levringstidsmålinger eller der hvor en analytt må binde en ligand immobilisert på pipettemembranen, kan det være ønskelig å fremskynde eller sinke passasjen av væske under påvirkning av trykkapplikatoren; under disse omstendighetene kan dette f.eks. bli oppnådd ved å sette opp farten eller minke hastigheten til stemplene i stempelpumpene.

Trykkapplikatoren er fortrinnsvis koblet direkte til den åpne enden til pipetten; imidlertid kan den alternativt og mye mindre fordelaktig være koblet direkte til en brønn i innsatsen med den åpne enden til pipetten åpen for omgivelsestrykket.

I én særlig utførelse, er et (fortrinnsvis bevegbar) trykkapplikatortillegg (eng: attachment) tilveiebragt for hver brønn eller brønnfri leseposisjon for innsatsen og innsatsen har blanke eller aktive midler for å aktivere hvert av disse tilleggene. På denne måten kan det være mulig å unngå behovet for forsiktig orientering av innsatsen ved plassering i holderen - innsatsen kunne bli plassert i hvilken som helst av de forhåndssatte tillatte orienteringene og lokket til apparatet bli lukket for å bringe tilleggene automatisk i engasjement med de blanke og aktive engasjementsmidlene på innsatsen. Innsatsidentifikasjon (som diskutert videre under) av apparatet ville så tillate at innsatsen ble beveget automatisk til den korrekte orienteringen for igangsettelse av analysen. Dette er imidlertid bare særlig ønskelig hvis det er viktig å redusere tiden nødvendig for innsatsplassering eller hvis innsatsen er utformet for bruk i flere analyser (dvs. har flere pipetter).

Detektoren i apparatet i oppfinnelsen kan være enhver egnet strålingsdetektor, f.eks. en radioaktiv emisjonsdetektor eller en elektromagnetisk strålingsdetektor. Alternativt kan apparatet omfatte to eller flere detektorer som er i stand til å detektere forskjellige typer stråling. Imidlertid, for bruk ved omsorgsstedet, er det foretrukket at detektoren kan være en elektromagnetisk strålingsdetektor og mer spesifikt en detektor i stand til å detektere lys i minst en del av UV- til IR-området, særlig nær UV- til nær IR-området og mer spesielt det synlige området. (Uttrykket lys er her brukt for å bety elektromagnetisk stråling i UV- til IR-området). For dette formålet er det særlig foretrukket å bruke et digitalt kamera som detektoren.

Bruken av et digitalt kamera som detektoren er særlig foretrukket siden det kan virke ikke bare som en lysdetektor men som en billedstrukturanalysator. F.eks. kan dermed uregelmessigheter i bildet av en membran på en pipette bli detektert og korrigert for.

Mellom detektor og innsats kan det være ønskelig å plassere, bevegbart eller fast, gjenstander som virker enten for å velge strålingsenergien som er tillatt å passere til detektoren (f.eks. filtre, prismer, etc.) eller å redusere strøstrålingspåvirkning på detektoren (f.eks. aperturer og lysfeller).

Strøstrålereduksjonsgjenstander er særlig viktig der hvor stråling som skal detekteres er svak (f.eks. som resultat fra kjemoluminescens eller fluorescens) eller stimulert eller resulterer fra transmisjon eller refleksjon av stråling målbar av detektoren. I slike omstendigheter, kan også lysbarrierer eller kollimatorer bli tilveiebragt andre steder i apparatet eller i innsatsen.

Generelt vil apparatet i henhold til oppfinnelsen ha elektromagnetiske strålekilder (f.eks. kilder for synlig lys eller nær IR til nær UV), anbragt for å forårsake at stråling emittert, reflektert eller transmittert av de ønskede innsatsbrønnene eller pipette passerer til detektoren. Som et resultat er det også foretrukket at innsats, innsatsholder og detektor er anbragt i et lystett kammer i apparatet og at apparatet har en lukkbar tilgangsport for innsatsplassering, f.eks. et lokk.

Det er særlig foretrukket at en lyskilde er tilveiebragt som, når innsatsen er på plass, har en brønn mellom den og detektoren, f.eks. slik at lystransmittansen i brønnen kan bestemmes. For dette formålet kan innsatsen ha en aperture som slik en lyskilde kan bli satt inn i ved innsatsinnlasting, fortrinnsvis en aksielt posisjonert aperture hvor brønnene i innsatsen er anbragt om en midtakse.

Det vil bli forstått at detektoren kan være posisjonert relativt til brønn og lyskilde for å detektere transmittert, reflektert, spredt eller emittert lys.

Der hvor detektoren er et digitalt kamera (eller en scanninglaser), kan den også bli brukt for analyseidentifisering. En strekkode eller lignende maskinlesbar kode kan altså bli plassert på analyseinnsatsen og, ved å lese denne kan datamaskinen som kjører apparatet identifisere naturen til analysen og dermed analysetrinnene nødvendig for effekt. Analysebrukeren kan tilsvarende anvende en strekkode eller maskinlesbar kode på analyseinnsatsen for å identifisere pasienten slik at apparatet kan generere en rapport som identifiserer pasient og analyse eller kan generere en post i eller for pasientens datamaskinarkiv. Kodelesing og resultatlesesystemer av denne typen er diskutert f.eks. i WO 98/32004.

Som nevnt over kan innsatser hvor pipetten er kapillærtoppet heller enn membrantoppet praktisk bli brukt for analysering for koaguleringstid i blod eller plasma (fortrinnsvis blod). Pipetten omfatter gjerne i sekvens en kapillærtopp, et kammer og andre kapillær, som kan være ikke-lineær, f.eks. sinus, hvis ønskelig. Åpning av innsatsen og dypping av kapillærtoppen i en blodprøve får den til å fylles opp til sammenføyningen ved kammeret, dvs. å ta opp et forhåndsbestemt prøvevolum. Innsatsen kan så bli lukket og plassert i analyseanordningen. Den andre kapillæren eller én av brønnene i innsatsen er belagt med et levringsfremmende middel (f.eks. vevsfaktor) og væskeprøven kan kontakteres med denne ved påføring av sub omgivelses- eller overomgivelsestrykk til den åpne ende av pipetten. I det første tilfellet forårsaker trykket at prøven blir trukket gjennom kammeret inn i den andre kapillæren og så i kontakt med levringsfremmende midler. I det andre tilfellet, driver det påførte trykket prøven inn i den belagte brønnen. Hvis ønskelig, i dette andre tilfellet, kan prøven og levringsfremmende middel bli blandet ved å bli trukket tilbake inn i pipetten og igjen drevet ut igjen én eller flere ganger. Deretter blir prøven trukket gjennom kapillærtoppen og kammer inn i den andre kapillæren. I begge tilfeller blir bevegelsen av prøven i den andre kapillæren under påført trykk overvåket av detektoren til levring har gått fremover til den utstrekningen at bevegelse ikke lenger kan detekteres. Dette kan kreve at prøven blir forflyttet frem og tilbake i den andre kapillæren ved alternerende påføring av trykk under og over omgivelsestrykket.

Det vil derfor forstås at den samme kapillæren kan bli brukt for å samle inn prøven (f.eks. blod), og å blande det med én eller flere reagenser (f.eks. ved å pumpe den inn i og ut av en brønn i innsatsen).

I ethvert tilfelle, for levringstidsmålinger er det viktig at prøvetemperaturen blir kontrollert og det er dermed ønskelig at anordningen, f.eks. i innsatsholderen, har temperaturkontroll, f.eks. en termostatstyrt varmeplate, en varmluftskilde, etc.

I en alternativ utførelse kan levringstid i blod eller plasma bli bestemt ved å anbringe prøven i en brønn som omfatter effervesentmiddel og å overvåke stigningshastigheten til boblene som blir generert ved å bruke et digitalt kamera. Der hvor en kapillærtoppet pipette blir brukt, kan det være ønskelig at denne er tilveiebragt separat fra innsatsen, formet til å være posisjonerbar i en brønn og kunne kobles til trykkapplikatoren.

Slike kapillærtoppede pipetter og deres bruk i forbindelse med analyseinnsatser danner ytterligere aspekter ved oppfinnelsen.

Slik sett fra et ytterligere aspekt tilveiebringer oppfinnelsen et analyseapparat som omfatter: i) en analyseinnsats som omfatter minst én og fortrinnsvis minst to, brønner og en pipette som kan posisjoneres i minst én og fortrinnsvis minst to av nevnte brønner, idet pipetten har en kapillærtopp;

ii) en holder arrangert for å motta nevnte innsats;

iii) drivemidler som opereres for å posisjonere pipetten i valgte brønner i nevnte innsats;

iv) en gasstrykkapplikator som kan kobles til nevnte pipette hvorved å forårsake væskestrøm gjennom membranen; og

v) en strålingsdetektor som kan opereres for å detektere stråling fra en brønn i innsatsen eller fra pipetten. Sett fra enda et aspekt tilveiebringer oppfinnelsen også en analyseinnsats som omfatter minst én og fortrinnsvis minst to brønner og en pipette posisjonerbar i minst én og fortrinnsvis minst to av nevnte brønner idet pipetten har en kapillærtopp.

Ved å bruke pipetter i analyseinnsatsene i oppfinnelsen er det dermed mulig å introdusere testprøver i innsatsbrønner, og blande reagenser eller reagenser og prøve i brønnene, å overføre væsker fra én brønn til en annen, etc. Ved å pumpe væske inn og ut av en pipette i én brønn er det mulig å forbedre homogeniteten av blandingen og ved å pumpe væsker frem og tilbake på tvers av en reagensbærende pipettemembran er det mulig å øke utstrekningen til reaksjonen med reagensen. Ved å variere hastigheten som væsken blir pumpet på tvers av en reagensbærende pipettemembran med er det også mulig å variere utstrekningen som reagensen reagerer. I henhold til dette gir pipette og innsatsformatet stor allsidighet for analyseutførelse.

Der hvor analyseinnsatsen omfatter en kapillærtoppet pipette, f.eks. for å føre blodprøver, er det ofte ønskelig å fjerne overskuddsfluid fra den ytre overflaten til kapillæren. I slike tilfeller er det foretrukket at én av brønnene har en absorbentpipettevisker som kapillærtoppen kan bli trukket mot for å få viskeren til å absorbere eventuell fluid på den ytre overflaten av kapillæren. Denne viskeren kan f.eks. ha form av en absorpsjonspute anbragt på eller nær den øvre enden av brønnen, f.eks. en U-formet pute fortrinnsvis snittet ved basen til U'en. I en slik utførelse, ettersom kapillæren trekkes tilbake fra brønnen kan den bli forskjøvet sideveis for å engasjere kapillærtoppen med snittet. Siden slik forskyvning kan opptre før den membrantoppede pipetten er fullstendig trukket tilbake fra brønnen hvor den er anbragt, kan det være nødvendig å utforme brønnene for å forhindre at den membrantoppede pipetten blir drevet inn i en brønnsidevegg. Brønnen på den membrantoppede pipetten kan dermed bli gjort bredere eller alternativt kan dens sidevegg delvis være fjernet ved den øvre enden av brønnen.

Heller enn å viske en kapillærtopp for å fjerne overskytende prøve fra yttersiden av toppen, er et alternativ å føre kapillærtoppen inn i en absorpsjonsmatrise anbragt parallelt med aksen til kapillærtoppen, f.eks. absorpsjonsfibre som ligger parallelt til toppen eller ark av absorbentmaterial (f.eks. papir) med overflater parallelt med kapillærtoppaksen. Siden den åpne toppen av kapillæren ikke vil kontaktere absorpsjonsmaterialet, blir innholdet i kapillæren ikke fjernet mens utsiden av kapillæren blir klarert for overskytende fluid. Dette er særlig viktig med blodprøver. Altså f.eks. en 1 pl kapillær viser dårlig presisjon hvis ikke blodet som kleber seg til utsiden av kapillæren blir fjernet. I gjennomsnitt bærer en 1^1 kapillær 0,25 pl på utsiden. Uten fjerning av blodet som kleber seg til utsiden er en CV (variasjonskoeffisient) på omkring 7-8 % (volum av levert blod) funnet. Med effektiv fjerning av blodet som bæres på utsiden blir CV en redusert til 1,0-1,5 %.

Der hvor kapillærvisking finner sted som en del av analyseutførelse, kan tidsforsinkelse før visking opptrer føre til tørking av blodet på utsiden av kapillæren. Når dette skjer vil blodet ikke fullstendig bli absorbert og kan løses i et etterfølgende oppblandingstrinn. Hvis brukeren venter 1 min. fra blodet tas inn i kapillæren til starting av instrumentet, vil avviskingen være noe inneffektiv. Å vente tre min. betyr ingen absorpsjon av blod i det hele tatt.

Det er derfor svært fordelaktig hvis kapillærvisking finner sted direkte etter blodprøveopptak ved kapillæren. Dette kan oppnås ved å anbringe i en kapillærmottakende brønn i innsatsen en absorbentmatrise som beskrevet over, f.eks. en strimmel papir foldet i en V-form hvor den åpne enden av Ven mottar kapillærtoppen. Papiret kan være posisjonert og holdes stabilt i brønnen enten ved å bruke kreftene til papiret som skyver utover mot brønnveggene eller hvis nødvendig ved å montere papiret i en støtteramme. Når brukeren introduserer kapillærholderen i innsatsen, vil kapillæren skyve de to øvre armene fra hverandre og kapillæren vil gli ned i kontakt med papiret på to sider motstående hverandre. Denne konstruksjonen med papiret parallelt med kapillæren sikrer at ikke noe blod kan bli absorbert fra det indre av kapillæren og i tillegg kan kapillæren aldri treffe bunndelen av det foldede papiret. Ved bruk av en 1 pl kapillær og fullt blod, ble en CV (blodvolum) på 0,75 % oppnådd med denne konstruksjonen.

I en ytterligere foretrukket utførelse er analyseinnsatsen tilveiebragt til brukeren med en kapillærtoppet pipette for bruk for prøvetaking enten løst eller avtagbart montert i innsatsen, f.eks. i en endebrønn av en lineær brønnmatrise. I denne utførelsen, avtagbart montert på kapillærtoppen, dvs. den distale ende av pipetten, er en hylse som tett engasjerer og fortrinnsvis er i flukt med den åpne enden av kapillærtoppen. Ved prøveopptak av kapillæren, vil overskytende ekstern væske tilsvarende feste seg på yttersiden av hylsen heller enn på yttersiden av selve kapillæren. Hylsen har fortrinnsvis, f.eks. på dens ytre overflate, midler for å engasjere med den indre eller øvre overflaten av en brønn i innsatsen (f.eks. en vridbar flens, etc.) slik at når den lastede kapillærtoppede pipetten blir presset inn i den brønnen kan den kapillærtoppede pipetten som blir fjernet fra brønnen (f.eks. ved start av automatisert analyseutførelse) og etterlater hylsen og den overskytende ytre væsken bak seg i brønnen. Eksperimenter har vist at ved overføring av en 1 pl blodprøve ved å bruke en slik hylsebeskyttet kapillær, kan CV (blodvolum) så lavt som de som kan oppnås med den foldede papirviskeren beskrevet i tidligere avsnitt bli oppnådd.

For visse analyser, kan det være ønskelig å utføre en separasjon av prøven, f.eks. for å generere en plasmaprøve fra en original blodprøve. I slike tilfeller kan det være ønskelig å plassere et filter i én av brønnene. Denne kan være fjernbar eller alternativt kan den forme en del av en integrert pipetteutvidelse anbragt i brønnen. En slik pipetteutvidelse kan f.eks. omfatte en sylinder som er åpen ved sin øvre ende hvor den er formet for engasjement med en pipette montert på innsatshetten, og pakket ved sin nedre ende med glassfiber. I en slik utførelse kan prøven bli tatt opp i en kapillærtoppet pipette montert på innsatshetten når hette og base er separert eller i en kapillærtoppet pipette monterbar i innsatshetten. Så, med hetten og basen engasjert, kan prøven bli drevet ut under lufttrykk inn i sylinderen til pipetteforlengelsen; filtratet vil passere inn i basen til brønnen. En andre hettemontert kapillærtoppet pipette kan så bli brukt for å trekke opp filtratet etter pipetten og pipetteforlengelsen har blitt trukket tilbake fra brønnen. På denne måten, ved å starte fra en blodprøve, kan en ufortynnet plasmaprøve bli produsert.

Så vel som pipetteforlengelser, kapillærviskere, etc, kan andre gjenstander bli anbragt inne i brønnene i innsatsen. F.eks. kan dermed brønnen for å motta en prøvetakingskapillær omfatte en ytterligere fast eller avtagbar brønn som omfatter en tørket reagens slik at prøven og denne reagensen kan blandes ved starten av analyseutførelse.

Apparatet, anordningen og innsatsene i henhold til oppfinnelsen er for bruk i analysemetoder. Slike metoder, å bruke apparatet, anordningen eller innsatsene til oppfinnelsen danner ytterligere aspekter ved oppfinnelsen. Mens oppfinnelsen er særlig egnet for medisinske diagnoseanalyser, kan den også bli brukt for andre analyser, f.eks. for miljø, ernæring, etc, omfattende analyser for prøver fra fremstillingsprosesser. Den er særlig egnet for slik bruk ettersom innsatsene og anordningene kan bli produsert tilstrekkelig små til å være fullstendig transportert)are, f.eks. med maksimumsdimensjoner for anordningen (eksklusive forbindelseselementer til eksternt utstyr eller kraftkilder) ikke mer enn 30 cm, mer fortrinnsvis ikke mer enn 20 cm.

Bruken av membrantoppede pipetter i analyser er også ny og danner et ytterligere aspekt ved oppfinnelsen. Sett fra dette aspektet tilveiebringer oppfinnelsen en analysefremgangsmåte hvor en væske blir overført fra en beholder til en pipette,karakterisert vedat enden til pipetten som væsken ankommer gjennom er forseglet av en væskepermeabel membran.

Sett fra et annet aspekt tilveiebringer oppfinnelsen også bruk av apparatet i henhold til oppfinnelsen til analyse for en analytt i en biologisk prøve eller for en egenskap for en biologisk prøve, f.eks. til analyse for levringstid i en blod- eller blodavledet prøve eller til analyse for en proteinanalytt i en kroppsvæske eller kroppsvæskeavledet prøve.

Eksempler på apparater og fremgangsmåter i henhold til oppfinnelsen vil nå bli illustrert videre med referanse til de følgende ikke-begrensende eksempler og de tilhørende tegningene hvor: Fig. 1 er et skjematisk tverrsnitt gjennom en innsats i henhold til oppfinnelsen; Fig. 2 er et skjematisk delvis tverrsnitt gjennom en innsats i henhold til oppfinnelsen; Fig. 3 er et skjematisk delvis tverrsnitt gjennom en innsats i henhold til oppfinnelsen; Fig. 4 er en skjematisk tegning av apparatet i henhold til oppfinnelsen; Fig. 5 er et skjematisk tverrsnitt gjennom en innsats i henhold til oppfinnelsen; Fig. 6 og 7 viser dose-responskurver for analysene i eksemplene 1 og 2; Fig. 8 viser resultatene for analysen i eksempel 3; Fig. 9-19 er skjematiske riss av ytterligere utførelser av innsatser i henhold til oppfinnelsen hvor brønnene er arrangert i en lineær matrise; Fig. 20 er et skjematisk riss som viser hvordan en bevegbar magnet kan bli brukt for å separere magnetiske polymerkuler fra en prøve i en brønn i en innsats i henhold til oppfinnelsen; Fig. 21 er et skjematisk riss som viser hvordan en papirstrimmel kan bli brukt til å viske overskytende væske fra utsiden av en kapillærtoppet pipette i en innsats i henhold til oppfinnelsen; Fig. 22 er et skjematisk riss som viser hvordan et membranforseglet avfallsreservoar kan danne en del av en pipette i en innsats i henhold til oppfinnelsen; og Fig. 23 er et skjematisk tverrsnitt sett fra siden av en kapillærtoppet pipette for bruk i en analyseinnsats i henhold til oppfinnelsen.

Med referanse til fig. 1 er det vist en gjennomsiktig plastsylindrisk innsatsbase 1 som inneholder sylindriske brønner 2 (hvorav bare to er vist) anbragt i et sirkulært mønster om innsatsakse 3. Over innsatsbasen 1 er det anbragt innsatsdeksel 5. Munnene til hver brønn er forseglet av stoppere 4 festet til dekselet 5. Dekselet 5 holder også pipette 6, presenterer en trykkaplikatorinnsatsforlengelse 7 til utsiden av dekselet og membran 8 - toppet pipetteende anbragt i en brønn 2 i basen 1. En prøveintroduksjonsport 9 er også til stede i dekselet 5. Port 9 og pipette 6 er holdt i overensstemmelse (eng: registry) med brønner 2 ved hjelp av sammenpassende utspring og utsparinger 10, 11, 12, 13. Tilsvarende sammenpassende utspring og/eller utspring 14 (her vist som utsparinger) er tilveiebragt i base 1 og deksel 5 for å tillate base og deksel å engasjere med innsatsholder og drivemidler (ikke vist) til analyseapparatet. Base og deksel har flenser 15 for å engasjere med separatoren (ikke vist) som skyver base og dekselforseglinger 16 fra hverandre før analyseutførelse starter. Naturen til analysen som innsatsen er ment for er identifisert av et strekkodemerke 17 på siden av basen. Pipetten og prøveapplikasjonsporten er vist forseglet av fjernbare strimmelforseglinger 16. Disse blir fjernet før innsatsen blir brukt.

I fig. 2 er innsatsen fra fig. 1 vist i en annen orientering for analyseresultatlesing ved slutten av analyseutførelse. I denne orienteringen er brønnene 18 og 19 forskjellig fra brønnene 2 i fig. 1. Brønn 18 er en "lesebrønn" som har et plastprisme 20 plassert ved sin base og en del av lysbanen fra membran til detektor er vist som en stiplet linje 21. Pipetten 7 er vist som inneholdende brukt reagens 22. Lyskilden 44 er vist på plass inne i en aksiell kanal 45 i innsatsbasen.

I fig. 3 er det vist en annen utførelse av innsatsen i fig. 2 hvor bunnen av lesebrønnen 18 har trinn og basen under lesebrønnen 18 heller hvorved sammen å danne en Fresnell-prisme 29. Lyskilde 46 er arrangert for å belyse membranen. I denne utførelsen er pipetten 7 også vist med et relativt stort volumkammer 47. Dette forenkler holding av væsken brukt i analysen i pipetten.

I fig. 4 er komponentene i apparatet i oppfinnelsen vist skjematisk. Innsats 23 (med base 1, deksel 5 og pipette 6) er holdt av en holder 24 og beveget av drivemidler 25. Pipetten 6 er forbundet via ledere 26 til stempel pumper 27 drevet av motor 28. En detektor, et digitalt kamera 32, er arrangert for å detektere lys fra avlesingsbrønnen i innsats 23 når analysen er fullført og lyskilder 44 og 46 med kraftforsyning 34 er arrangert for å belyse lesebrønnen.

Drivemidler 25, motor 28, kamera 32 og kraftkilde 34 blir operert av datamaskinen 35 som tilveiebringer en utgang på monitor/utskrift 36 eller til en fjern datamaskin 37 (f.eks. via en infrarød trådløs forbindelse). Kamera 32, lyskilder 44 og 46, holder 24 og innsats 23 er innenfor et lystett kammer 38 som har en innsatslaste- og lasteavport 39.

Fig. 5 viser et tverrsnitt gjennom en alternativ kapillærtoppet pipette som kan brukes i innsatsene i oppfinnelsen.

Den åpne pipetteenden 39 er tilpasset til å være festet til trykkapplikatoren. Den andre pipetteenden har en kapillærtopp 40 som kommuniserer til kammeret 41 og derfra via en ytterligere sinuskapillær 42 til den åpne enden 39. En del 43 av basen til brønnen 2 er belagt med et koaguleringsfremmende middel, f.eks. vevsfaktor. Dypping av kapillærtoppen 40 i blod eller plasma forårsaker at en fast volumprøve blir trukket inn av kapillæreffekt. Tilbaketrekking av pipetten fra prøven og så enten utdriving av innholdet til levringsfremmende middelbelagt brønn og så suging av prøven tilbake i kapillæren eller suging av prøven forbi vevsfaktoren i kapillæren, fremskynder start av levring og det digitale kameraet kan bli brukt for å bestemme tiden hvor prøvestrømmen langs kapillær 42 effektivt opphører, dvs. levringstiden. Fig. 9-19 viser alternative arrangementer for en analyseinnsats hvor brønnene er arrangert i en lineær måte. Fig. 9 viser en frakoblet kapillærtoppet pipette 50 som kan bli dyppet inn i en væske for å ta opp en prøve. Den lastede pipetten kan så bli ført (eng: slotted) inn i aperturen 51 i innsatshetten 52 og således anbringe kapillærtoppen i en endebrønn i innsatsbasen 53. Den åpne øvre ende av pipetten 50 har innsnitt 54 slik at hvis operatøren engasjerer pipetten med innsatshetten og basen ved å presse på toppen av pipetten øker ikke dette trykket i pipetten og således driver ut noen eller alt av prøven for tidlig. Fig. 10 viser innsatsen i fig. 9 sammenstilt følgende etter innsettingen av prøvepipetten, dvs. på det trinnet hvor innsatsen er klar til å bli plassert i apparatet i henhold til oppfinnelsen.

Ved utførelse av analysen, vil innsatshette og base bli separert av disengasjement av låsemekanismen 84. Den separerte innsatsen er vist i fig. 11. Innsatshetten 52 er vist bærende kapillærtoppet pipette 50 og membrantoppet pipette 55. Membrantoppet pipette 55 er rektangulær i tverrsnitt og har en vinklet tupp 56. For klarhet er membranen som dekker den åpne nedre enden av pipetten 55 ikke vist. Innsatsbase 53 er vist med seks brønner 57-62, hvor alle er generelt rektangulære i tverrsnitt. For å tillate kapillærtoppvisking, er en del av det øvre partiet av veggen mellom brønnene 57 og 58 fraværende. Som vist i fig. 12, er basene 63 i brønnene 59-62 vinklet slik at de er parallelle til toppen 56 til den membrantoppede pipetten. Brønnene 59-62 er folieforseglet ved deres øvre ender. Folieforseglingene blir gjennomhullet i løpet av analyseutførelse av gjennomhullingsmidler 64 initielt montert i innsatshetten (se fig. 13). De individuelle hullere er forbundet sammen i en strimmel 65 vist i fig. 14. Hver huller, som kan være av metall men som fortrinnsvis er plast, er en hul rektangulærtverrsnittssylinder med en bladkant 66 på den nedre kant og flenser 67 på øvre kant som får hulleren til å holdes av innsatsbasen straks den har blitt tvunget til engasjement med basen (som vist i fig. 15). Det indre tverrsnittet til hullerne er formet for å virke som en leder for pipettene. Fig. 16 viser innsatshetten og basen separert med en sideveis forskyvning for å bringe kapillærtoppen av pipetten 50 i kontakt med en absorpsjonsvisker 68 anbragt på toppen av brønnene 57. Som vist er membrantoppet pipette 55 delvis forskjøvet fra brønn 58 til brønn 57. Fig. 17 og 18 er utspilte riss av innsatshette og basemontasjer med pipetteforlengelser 69 og 70 som i bruk ville være anbragt i brønnen 57 som prøvepipetten 50 initielt blir introdusert inn i. I tilfellet i fig. 18, virker pipetteforlengelsen 70 til å transformere prøvepipetten til en membrantoppet pipette, f.eks. å tillate at en prøve blir filtrert. Fig. 19 viser en nedre ende av tre vegger arrangert for utførelse av blodlevringsanalyser som i fig. 19a og 19b har en stålball 72 som bevege seg langs basen av brønnen og i fig. 19c en polymerball 73 som vil flyte på prøveoverflaten når den fortsatt er en væske.

Etter analyseutførelse ved å bruke innsatsen i fig. 9-19, blir en absorpsjonsstrimmel fortrinnsvis satt inn i aperturen 71 i innsatshetten for å forhindre si ving av noe væske som er igjen i brønnene 58-62. Alternativt kan aperturen bli forseglet med et forlenget "stempel" som blir brukt for å presse hullerne gjennom folieforseglingene til brønnene 58-62.

I fig. 20, er det vist en brønn 75 i en innsats i henhold til oppfinnelsen. Denne brønnen omfatter en væske 76 som omfatter magnetiske polymerkuler. For å separere kulene fra væsken i løpet av analyseutførelsen (f.eks. som i eksempel 12 under), blir en magnet 77 beveget fra en posisjon (A) hvor den er fjernt fra brønnen til en posisjon (B) hvor den har kontakt med brønnveggen. En membrantoppet pipette kan så bli satt inn i brønnen og brukt til å trekke tilbake væsken og etterlater seg de magnetiske kulene.

I fig. 21 er det vist skjematisk en innsats 78 i henhold til oppfinnelsen med et lineært mønster med brønner 79-84, hvor en ende 79 er arrangert for å motta en prøvekapillær hvor toppen 85 er vist. Innenfor brønnen 79 er det anbragt en V-formet fold av absorpsjonspapir 86 slik at innsettelsen av kapillærtopp 85 i brønnen 79 får sidene av kapillæren til å bli visket av.

I fig. 22 er det vist delvis og skjematisk en innsats 87 i henhold til oppfinnelsen som har kapillærtoppede og membrantoppede pipetter 88 og 89 i innsatshette 90. Den membrantoppede pipetten 89 har mot sin distale ende et væskeavfallsreservoar 91 og så på plass inne i innsatshetten 90 er reservoaret lukket av en selvforseglingsgummipakning 92. Der hvor trykk skal påføres på den distale enden til den membrantoppede pipetten 89 er dette gjort ved å hulle pakningen 92 med en hul nål 93 festet til en trykkaplikator (ikke vist).

I fig. 23 er det vist en kapillærtoppet pipette 94 som er tilveiebragt som en del av en analyseinnsats i henhold til oppfinnelsen. Som tilveiebragt til brukeren, er pipetten 94 løselig posisjonert i én brønn, f.eks. som pipette 50 i brønn 57 i utførelsen i fig. 11. Den distale ende 95 til pipetten 94 har en hylse 96 som griper pipetteenden og tett omgir og er i flukt med selve toppen av kapillæren. Den øvre kanten av hylsen 96 har en drivbar flens 97 som kan bli tvunget forbi en sammenpassende flens i brønnen for å låse hylsen i brønnen. I bruk er den kapillærtoppede pipetten fjernet fra innsatsen ved hylse 96 festet, dyppet i en væskeprøve for å ta væske inn i kapillærtoppen, og igjen plassert i brønnen og presset for å låse hylsen i brønnen. Innsatsen kan så lastes inn i analyseanordningen og i analyseutførelse virke separasjon av innsatshette og base for å disengasjere hylsen fra kapillæren.

Eksempel 1

Analyse for C- reaktiv protein i serum

1 pl prøver av menneskelig blod, spisset (eng: spiked) med renset C-reaktivt protein (CRP) til konsentrasjoner i området fra 0-160 mg/l er plassert i en 9 mm indre diameter, rundbundet brønn (i en analyseinnsats ekvivalent til innsatsen i fig. 1) som inneholder 200 pl av en vannoppløsningsvæske (30 mM boratbuffer, pH 8,0 inneholdende 0,01 % w/v natriumsitrat, 0,02 % w/v NaN3og deoksykolat).

Den membrantoppede pipetten, som har en ytre diameter på 7,2 mm blir senket inn i den prøveinneholdende brønnen, og trykk under omgivelsestrykket blir påført på den åpne enden til pipetten som får brønninnholdet til å strømme gjennom membranen inn i pipetten. I dette eksemplet er pipettemembranen et nitrocelluloseark som har immobilisert på seg et monoklonal anti-CRP antistoff (preparert ved hjelp av konvensjonelle teknikker).

Pipetten blir så fjernet fra brønnen og senket inn i en andre brønn ved samme konfigurasjon som inneholder 200 pl av en vandig dispersjon av gullmikrokuler (gjennomsnittsdiameter på 4,5 nm, konsentrasjon (optisk tetthet ved 540 nm) på omkring 3, tilsvarende til en antistoffkonsentrasjon på omkring 50 pg/ml i 50 mM boratbuffer pH 8,05, inneholdende 20 mM NaCl, 0,05 w/v NaN3og 0,1 % w/v BSA) konjugert i konvensjonell måte til en monoklonal anti-CRP antistoff. Trykk under omgivelsestrykket blir igjen påført på den åpne enden til pipetten forårsaker at væsken i brønnen passerer inn i pipetten og således metter membranen med gullkonjugatet.

Pipetten blir så fjernet fra den andre brønnen og senket inn i en tredje brønn, gjennom en samme konfigurasjon, som inneholder 200 pl av den vandige fortynningsvæsken (supra). Trykk under omgivelsestrykket blir påført på den åpne enden av pipetten for å trekke vaskereagensen inn i pipetten; på denne måten blir ubundet gullkonjugat fjernet fra membranen.

Pipetten blir så fjernet fra den tredje brønnen og plassert i en fjerde, 9 mm indre diameter, flatbundet, tom brønn. For denne analysen, er denne fjerde brønnen avlesningsbrønnen. Pipettemembranen blir belyst (f.eks. med grønt lys fra en LED) gjennom den transparente brønninneholdende basen av analyseinnsatsen og lys på 540 nm reflektert av membranen blir detektert ved bruk av en detektor (f.eks. et digitalt kamera eller en fotodiode).

Fig. 6 i de medfølgende tegningene viser den lineære doseresponsen for denne analysen ved å bruke grønt LED.

Utførelsen av analysen krever omkring 40 sekunder fra serumtilsetning til refl ektansbestemmel se.

Eksempel 2

Analyse for human serumalbumin i urin

Human urin blir utarmet for human serumalbumin (HSA) ved ultrafiltrering og så spisset med renset HSA til konsentrasjoner mellom 0 og 200 mg/l.

En 10 pl prøve av urinen blir overført i en kapillær inn i en 9 mm indre diameter, rundbundet brønn (i en analyseinnsats ekvivalent til innsatsen i fig. 1) som inneholder 200 pl vandig natriumfosfatbuffer, pH 5,6 inneholdende 4,0 % v/v propan-l-ol, 0,05 % w/v NaN3, 0,003 % w/v tropeolin-0 og 0,5 % w/v BSA. Urinen blir blandet med fortynningsbufferen ved å bli pumpet inn og ut av kapillæren tre ganger. Kapillæren blir fjernet og den membrantoppede pipetten blir senket inn i brønnen. I denne analysen er membranen et nitrocelluloseark som har immobilisert på seg en monoklonal anti-HSA antistoff. Den fortynnede prøven blir trukket inn i pipetten som i eksempel 1.

Pipetten blir så fjernet fra brønnen og senket i en andre brønn som har samme konfigurasjon og som inneholder 200 pl av en dispersjon av

gullmikrokuleantistoffkonjugat (som i eksempel 1, men med en anti-HSA heller enn en anti-CRP antistoff, 50 mM boratbuffer pH 7,8, 0,05 % w/v NaN3og 0,2 % w/v BSA). Brønninnholdet blir trukket inn i pipetten som i eksempel 1, og som i eksempel 1 blir pipetten så overført til en tredje (vaske) og fjerde (lese) brønn. I denne analyseen er vaskereagensen PBS, pH 7,4.

Fig. 7 i de medfølgende tegningene viser doseresponskurven for denne analysen.

Eksempel 3

Analyse for glykohemoglobin i blod

1 pl av helt blod er tatt fra en blodprøve ved å bruke en kapillær montert på toppen av en invertert konisk beholder, volum omkring 50 pl, dvs. en traktformet anordning, som det er festet en trykkapplikator til den øvre enden av.

Kapillæren blir senket i en 9 mm indre diameter, rundbundet brønn i en analyseinnsats, som beskrevet i de foregående eksemplene) som inneholder 200 pl av en vandig borsyrekonjugatløsning.

Konjugatløsningen omfatter 0,25 mM xylen-cyanolboronsyrekonjugat (eksempel 18 i USA-A-5 631 364), 0,07 % w/v Triton X-100, 9 mM sinkklorid og 100 mM HEPES-buffer, pH8,15.

Blodprøven blir pumpet inn i brønnen og blandet med borsyrekonjugatløsningen ved å pumpe løsningen inn og ut av den koniske beholderen tre ganger. Kapillæren blir fjernet og brønninnholdet blir tillatt å inkubere i 2 min. Dette tillater detergenten å lysere (eng: to lyse) blodcellene, sinken å felle ut (precipitate) hemoglobinet og borsyrekonjugatet å binde til glysert hemoglobin.

Den membrantoppede pipetten blir så senket inn i brønnen og trykk under omgivelsestrykket blir påført som forårsaker væsken i brønnen å passere inn i pipetten og hemoglobinet å bli fanget på membranen. I denne analysen er membranen et porøst filter som har en 1 pm porestørrelse.

Pipetten blir fjernet fra brønnen og plassert i en andre brønn med samme konfigurasjon som omfatter 200 pl av en vandig vaskereagens (50 mM morfolinbuffer, pH 9,5, som omfatter 200 mM NaCl, 0,5 % w/v Triton X-100, 0,1 % w/v glyserol og 0,05 % w/v NaN3. Trykk under omgivelsestrykket blir påført på pipetten som trekker vaskereagensen og ubundet borsyrekonjugat inn i pipetten.

Pipetten blir så fjernet og senket inn i en 9 mm indre diameter, flatbundet, tom lesebrønn i innsatsen for reflektometrisk måling av hemoglobinet fanget på pipettemembranen. Totalt hemoglobin blir målt ved å bruke blått lys ved 460 nm og glykohemoglobin ved å bruke rødt lys ved 620 nm (f.eks. ved å bruke røde og blå LED'er). Andelen glykohemoglobin relativ til totalt hemoglobin (noen ganger referert til som % HblAc) er bestemt av forholdet mellom de målte reflektansene, kalibrert mot prøvene med kjent % Hb 1 Ac.

Fig. 8 i de medfølgende tegningene viser resultatene for analysene i dette eksemplet for seks blodprøver analysert for % HblAc 24 timer tidligere ved å bruke HPLC (Variant, BioRad).

Eksempel 4

Væskesamleeffektivitet for membrantoppede pipetter

Effektiviteten for væskeinnsamling fra forskjellige brønnkonfigurasjoner ble testet for en plan nitrocellulosemembrantoppet pipette som beskrevet i eksempel 1 i sammenligning med en standard konisk, åpentoppet pipette. I hvert tilfelle skulle 200 pl væske bli trukket tilbake fra en flat- eller rundbundet 9 mm indre diameter brønn i en myk eller hard plastbase (henholdsvis LDPE og polystyren). Resultatene er fremlagt i tabell 1 under.

Eksempel 5

Analyse for koaguleringstid for blod

Pipetten i fig. 5 blir brukt for å innsamle omkring 2 pl prøve med blod. Innsatsen blir så remontert og trykk blir påført pipetten for å drive blodprøven inn i en innsatsbrønn, som har en base som er belagt med et koaguleringsfremmende middel (f.eks. vevsfaktor). Trykk under omgivelsestrykket blir så påført for å trekke prøven tilbake inn i pipetten, forbi kammeret inn i sinuskapillæren. Prøven blir så skjøvet frem og tilbake i sinuskapillæren under påføring av trykk over og under omgivelsestrykket, og ved å bruke det digitale kameraet blir tiden mellom når blodprøven kontakterer det koaguleringsfremmende midlet og effektiv opphør av blodprøvebevegelse bestemt. Dette kan typisk være omkring 40 sek.

Eksempel 6

Analyse for koaguleringstid for komplett blod eller plasma

Det er brukt en analyseinnsats av typen vist i fig. 11. En av brønnene 59-62 inneholder tørket vevsfaktor og kalsiumklorid eller glukonat så vel som en stålball, f.eks. 2 mm i diameter (se fig. 19a).

Apparatet som innsatsen skal plasseres i har et varmeelement for å opprettholde innsatsinnholdet på omkring 37°C og med en magnet for å skyve stålballen langs basen til brønnen som den er anbragt i.

I brønn 57 er det anbragt en fjernbar kapillærtoppet pipette som er i stand til å ta opp et forhåndssatt volum av en prøve, f.eks. 1-15 pl, fortrinnsvis 10 pl av komplett blod, titrert venøst blod, plasma eller sitrert plasma.

Prøven ble tatt opp av den kapillærtoppede pipetten som så blir plassert i innsatsen som så blir plassert i analyseapparatet. Prøven blir så overført til den stålballinneholdende brønnen og blandet.

Innsatsen blir så skjøvet relativt til magneten i en horisontal retning parallelt med toppen av brønnen som inneholder ballen (enten er innsatsen i sin helhet eller magneten flyttet - imidlertid er fortrinnsvis innsatsen beveget med magneten hovedsakelig virkende for å holde stålballen statisk).

Et digitalt kamera er brukt for å overvåke posisjonen til stålballen. Ettersom blandingen begynner å koagulere opphører ballen å være statisk relativ til magneten og dette detekteres av kameraet og tillater således levringstiden (fra kontakt av prøven med kalsiumsaltløsning) til å bli bestemt.

I en alternativ, mindre foretrukket utførelse, er magneten under innsatsen utelatt og ballen er plassert i en brønn med en hellende base (f.eks. som vist i fig. 19b). Skarp bevegelse av innsatsen i retningen av den nedre enden til basen, f.eks. gjennom mekanisk sjokk eller ved aktivering av en elektromagnet på siden av brønnen, forårsaker at ballen beveger seg opp den hellende basen og, før levring opptrer, returnerer ballen til den nedre enden av basen under påvirkning av gravitet.

Eksempel 7

Analyse for koaguleringstid for komplett blod eller plasma

En analyseinnsats som i eksempel 6 blir brukt med en lavtetthets polymerball (f.eks. en polystyrenball 3-5 mm i diameter) i stedet for stålballen. Denne ballen er fortrinnsvis i en flat eller konkav-bundet, brønn med sirkulært tverrsnitt (se fig. 19c).

En prøve blir tatt og blandet som i eksempel 6 og så plassert i brønnen som inneholder ballen hvor ballen vil flyte på prøveoverflaten. Ballen blir så gjentatt tvunget under prøveoverflaten og tillatt å flyte tilbake opp til overflaten. Ettersom prøven koagulerer vil ballen returnere saktere til overflaten og så ikke i det hele tatt.

Ballen kan tvinges under overflaten ved trykk fra tuppen av pipetten eller alternativt kan en magnetisk bevegbar ball bli brukt og et magnetisk felt kan bli koblet på og av for å henholdsvis trekke ballen ned og løsgjøre den. Slike magnetisk responsive baller kan f.eks. være preparert ved å deponere superparamagnetiske krystaller i polymerballen (f.eks. i de magnetiske kulene solgt av Dynal Biotech, Oslo, Norge).

Eksempel 8

Analyse for leveringstid for plasma

En analyseinnsats lik den som er vist i fig. 11 er brukt. Som i eksempel 6, inneholder én av brønnene 59-62 en sitratbuffer, en annen omfatter fibrinogen og koaguleringsfaktor V og en tredje en kalsiumsaltløsning. Brønnen 57 inneholder en kapillærtoppet pipette og brønnen 58 inneholder filterforlengelser som vist i fig. 18.

En prøve blir tatt opp i den kapillærtoppede pipetten som så plasseres i brønnen 57 og innsatsen blir plassert i analyseapparatet og der varmet til 37°C. Prøven blir så overført til brønnen som inneholder buffer og blandet. Hele eller en forhåndssatt del av blandingen blir så overført til filterpipetteforlengelsen og cellefri fortynnet plasma blir pumpet inn i basen til brønnen. Et forhåndsbestemt volum av cellefri plasma blir så overført til brønnen som inneholder fibrinogen ved å bruke en ytterligere kapillærtoppet pipette og denne ytterligere pipetten blir også brukt til å overføre et forhåndsbestemt volum av kalsiumsaltløsningen til brønnen som inneholder fibrinogen/plasma for å initiere levringsreaksjonen. Brønnen blir belyst og et digitalt kamera blir brukt for å registrere turbiditeten til blandingen i brønnen. Tiden fra kalsiumtilsetning til økning av turbiditet til en forhåndsbestemt verdi er tatt som levringstiden.

Eksempel 9

Analyse for levring i komplett blod eller plasma

En analyseinnsats lik den som er vist i fig. 11 og beskrevet i eksempel 8 er brukt. Som i eksempel 8 inneholder én av brønnene 59-62 sitratbuffer og en annen en kalsiumsaltløsning, imidlertid er brønnen som inneholder ballen utelatt og i stedet for koaguleringsfaktor V og fibrinogen inneholder "reagens"-brønnen en tørket trombinspesifikk kromogen substans (f.eks. Nycotest Chrom (beskrevet i Janson et al. Thrombostasis and Haemostasis 62: 530 (poster 1677) (1989) og Jonker et al. Research in Clinic and Laboratory 20: 45-57 (1990)) eller én av de kromogeniske substansene diskutert i DE-A-3 113 350, DE-A-3 413 311, DE-A-3 311 289, US-A-4 458 015 eller US-A-4 784 944).

Prøven blir tatt og blandet analogt til prosedyren i eksempel 7. Koaguleringsprosessen resulterer i trombindannelse og dermed løsgjøring av en farge fra den kromogene substansen (f.eks. gul para-nitroanilin fra Nycotest Chrom).

Endringen i farge for prøven blir fulgt ved bruk av det digitale kamera og levringstiden er tatt som tiden fra kal siumtil setning til en forhåndsbestemt fargeendring.

Eksempel 10

Analyse for C- reaktiv protein ( CRP) i komplett blod ved å bruke enzymkoniugat

( ELISA)

Ved å bruke den kapillærtoppede pipetten i innsatsen, blir 1 \ il komplett blod tilsatt en brønn (f.eks. brønn 59) i en innsats lik den som er vist i fig. 11 og som inneholder 200 (il av en fortynning og ly sert væske (30 mM boratbuffer pH 8,0 som omfatter 0,01 % w/v natrium si trat, 0,02 % w/v NaN3og deksoykolat). Brønnen i innsatsen har et rektangulært tverrsnitt med indre dimensjoner 6,0 x 6,5 mm. Den plane bunnen til brønnen er vinklet 30° til lengdeaksen til brønnen.

Den rektangulære membrantoppede pipetten (som har ytre dimensjoner 3,7 x 4,2 mm og er utstyrt med en anti CRP anti-stoffbelagt nitrocellulosemembran montert 30° til lengdeaksen til membranrøret) blir senket inn i brønnen og den lyserte blodcelleløsningen blir absorbert gjennom membranen ved å påføre trykk under omgivelsestrykket til det indre av den membrantoppede pipetten. Når all væsken er absorbert, blir et trykk over omgivelsestrykket påført for å tvinge væsken en andre gang gjennom membranen og tilbake til brønnen. Passering av CRP-løsningen to ganger gjennom membranen øker ytterligere innfangingseffektiviteten til CRP.

Deretter blir den membrantoppede pipetten flyttet til en lignende brønn (f.eks. brønn 60) i innsatsen som inneholder en løsning av alkalinfosfatase (ALP) konjugert til en anti-CRP antistoff (tilnærmet 40 ug/ml ALP og 40 ug/ml antistoff i 50 mM boratbuffer pH 8,0 som inneholder 0,02 % w/v NaN3og 0,5 % w/v BSA. Konjugatløsningen ble absorbert gjennom membranen og pumpet tilbake til brønnen ved påføring av en sekvens av trykk under og over omgivelsestrykket inne i den membrantoppede pipetten som beskrevet over for antigeninnfangingen.

I det neste trinnet blir den membrantoppede pipetten flyttet til en ytterligere brønn (f.eks. brønn 61) i innsatsen som inneholder 200 pl vaskeløsning (50 mM boratbuffer pH 8,0 som inneholder 0,01 % w/v NaN3, 0,5 % w/v BSA og deoksykolat) som blir absorbert og deretter pumpet tilbake i brønnen. Dette vasketrinnet blir repetert to ganger ved å flytte den membrantoppede pipetten til to ekstra brønner (ikke vist i fig. 1, men ekvivalent til brønn 61) som også omfatter vaskeløsningen. Totalt tre vaskesykler sikrer en effektiv fjerning av ubundet konjugat.

Til slutt blir den membrantoppede pipetten flyttet til enda en brønn (f.eks. brønn 62) i innsatsen som inneholder 300 pl av en løsning av alkalinfosfatasesubstrat para-nitrofenylfosfat (1,0 mg/ml pNPP i 1,0 M dietanolaminbuffer pH 9,6 som inneholder 0,5 mM MgCb og 0,025 % w/v NaN3). Det gule enzymproduktet para-nitrofenol er utviklet ved å pumpe substratløsningen inn og ut av den membrantoppede pipette over en periode på 2 min. Inkuberingen blir terminert ved å pumpe all væske tilbake til brønnen og å heve den membrantoppede pipetten ut av substratløsningen. Ved å bruke 300 pl av substratløsning er fyllehøyden omkring 3 mm over toppen av den vinklede delen av brønnen, og tillater dermed at fargen blir målt gjennom parallelle vegger i brønnen.

Med den membrantoppede pipetten hevet, blir absorbansen målt ved å bruke blå LED som en lyskilde og et digitalt kamera for måling av transmittert lys.

Eksempel 11

Analyse for C- reaktiv protein ( CRP) i komplett blod ved å bruke lvsspredningsmålinger av aggregerte latekskuler

Ved bruk av den kapillærtoppede pipetten til innsatsen, blir 2 pl komplett blod tilsatt en brønn (f.eks. brønn 62) i en innsats lik den som er vist i fig. 11 og som inneholder 120 nm latekskuler (0,2 w/v) suspendert i 300 pl 50 mM boratbuffer pH 8,0 inneholdende 0,01 w/v natriumsitrat, 0,02 w/v NaN3og deoksykolat. Kulene er belagt ved enkel adsorpsjon med anti-CRP antistoff. Brønnen har rektangulært tverrsnitt og er ved enden av innsatsen for å forenkle målingen av lysspredning. Lys blir rettet på én sidevegg av brønnen. Etter en startfase av cellelysering som tar omkring 10 sek., blir økningen i lysspredningen målt ved en vinkel på 90° til det innfallende lyset. Økningen i lyssetting på grunn av CRP-hjulpet aggregering av latekskulene blir målt av det digitale kamera ved en bølgelengde på 425 nm.

Eksempel 12

Analyse for albumin i urin ved å bruke magnetiske kuler, fargede latekskuler og reflektometri

Ved å bruke den kapillærtoppede pipetten i innsatsen, blir 2 pl urin tilsatt en brønn (f.eks. brønn 62) i en innsats lik den som er vist i fig. 11 og som inneholder 1000 nm magnetiske polymerkuler (0,2 w/v) og 1000 nm blå latekskuler (0,2 w/v) i 200 pl 30 mM natriumfosfatbuffer pH 5,7 inneholdende 0,5 w/v BSA og 0,05 w/v NaN3. De magnetiske kulene (f.eks. av den typen som er tilgjengelig fra Dynal Biotech, Oslo, Norge) er belagt med et antistoff som reagerer med en epitop på albuminmolekylet forskjellig fra epitopen gjenkjent av antistoffet belagt på latekskulene.

Etter inkubering i 60 sek. blir en neodymmagnet (10x7x2 mm) flyttet fra sin hvileposisjon (20 mm fra den nærmeste veggen i brønnen) mot brønnen for å bringe magneten i direkte kontakt med sideveggen til brønnen. Magneten får kontakt med den veggen som er motsatt til den vinklede og dekker den væskefylte delen av brønnen (200 pl). Brønnen og posisjoneringen av magneten er vist skjematisk i fig. 20.1 hvileposisjonen er det magnetiske feltet som arbeider på de magnetiske kulene for svak til å flytte kulene. Når de er i kontakt med veggen, er avstanden fra magneten til den nærmeste og fjerneste indre veggen av brønnen henholdsvis 0,8 mm og 6,3 mm. I denne avstanden blir kulene kvantitativt samlet på veggen etter 30 sek. Ved tilstedeværelsen av en analytt blir blå lateks forbundet til magnetiske partikler og den reagerte andelen av latekskulene vil bli samlet på veggen mens ureagerte latekspartikler vil forbli suspendert.

Med magneten i kontaktposisjon blir den kapillærtoppede pipetten brukt til å suge opp væsken som inneholder de ureagerte latekspatriklene. Magneten blir så flyttet vekk fra brønnen til sin hvileposisjon.

Det kapillærtoppede pipetterøret blir så flyttet til en tom brønn (f.eks. brønn 61) og væsken blir avlevert til denne brønnen ved å påføre trykk over omgivelsestrykket til det indre av pipetten.

Den kapillærtoppede pipetten blir så flyttet til en annen brønn (f.eks. brønn 60) som inneholder 500 pl av vaskeløsning (PBS, pH 7,4) og 200 pl blir tatt opp. Den kapillærtoppede pipetten blir så flyttet tilbake til brønnen som inneholder de magnetiske kulene og kulene blir suspendert ved å pumpe vaskeløsningen inn og ut av brønnen 5 ganger. Magneten blir flyttet til kontaktposisjon og de magnetiske kulene tillates å bli samlet på veggen til brønnen. Etter 30 sek. blir vaskeløsningen tatt tilbake i den kapillærtoppede pipetten. Magneten blir deretter flyttet tilbake til sin hvileposisjon.

Den kapillærtoppede pipetten blir i det neste trinnet flyttet til brønnen som inneholder den første supernatant (brønn 61) og pumpet inn i denne brønnen.

Den kapillærtoppede pipette blir deretter flyttet til brønnen som inneholder vaskeløsningen (brønn 60) og 200 pl blir tatt opp.

Den kapillærtoppede pipetten blir flyttet til brønnen som inneholder de magnetiske kulene (brønn 62) og kulene blir resuspendert ved å pumpe vaskeløsningen inn og ut fem ganger.

En membrantoppet pipette utstyrt med en 0,45 pm mikroporøs membran blir flyttet til brønnen som inneholder de suspenderte magnetiske kulene (brønn 62) og kulene blir samlet på membranen ved sug.

Den membrantoppede pipetten heves ut av brønnen 62 og blå latekspartikler og de gul-brune magnetiske kulene blir kvantifisert ved reflektometri ved å bruke en rød LED for de blå latekskulene og en blå LED for de magnetiske kulene. Mengden absorbert rødt lys/mengde absorbert blått lys er et mål på andelen blått lateks i blandingen og dermed et mål på mengden albuminprosent i prøven.

Den samme innsatsen kan også bli brukt for bestemmelse av kreatinininnholdet i urin og dermed albumin: kreatininforhold i urinprøven. Albumin i urin gir en indikator på nyrefunksjon og albumin:kreatininforhold kan bli brukt for å korrigere for diuresis. Albumin:kreatininmåling er beskrevet f.eks. i US-A-5 385 847.

I denne utførelsen blir en andel av urinprøven blandet med en fortynningsreagens og et enzym eller enzymblanding som reagerer med kreatinin for å generere en farget analytt som blir detektert ved å bruke et digitalt kamera ved måling av lystransmisjon gjennom en brønn som inneholder urin, enzymer og fortynningsreagens.

Claims (22)

1. Analyseinnsats (52, 53),karakterisert vedat den omfatter minst to brønner (57-62) og en pipette (55) som kan posisjoneres i minst to av brønnene, idet pipetten har en proksimal ende og en distal ende idet den distale enden er lukket av en væskepermeabel membran, hvor innsatsen omfatter avtakbare base-(53) og hetteelementer (52), brønnene er anbragt i baseelementet og hetteelementet er arrangert for å bære pipetten.

2. Analyseinnsats i henhold til krav 1, karakterisert vedat innsatsen omfatter en kapillærtoppet pipette (50) og en membrantoppet pipette (55).

3. Analyseinnsats i henhold til et av kravene 1 og 2, karakterisert vedat innsatsen omfatter en pipette (55) som har den lukkede enden lukket av en skråstilt væskepermeabel membran.

4. Analyseinnsats i henhold til krav 3, karakterisert vedat membranen ligger i et plan med en vinkel på 20-40° til aksen til pipetten som den er festet til.

5. Analyseinnsats i henhold til et av de foregående kravene,karakterisert vedat innsatsen omfatter en membrantoppet pipette hvor den membrantoppede enden av denne har et rektangulært tverrsnitt.

6. Analyseinnsats i henhold til et av de foregående kravene,karakterisert vedat hetteelementet omfatter midler for å motta en kapillærtoppet pipette.

7. Analyseinnsats i henhold til et av de foregående kravene,karakterisert vedat minst én av brønnene er forseglet ved dens øvre ende av en brytbar forsegling og hvor hetteelementet har en kutter som er arrangert for å gjennomhulle forseglingen.

8. Analyseinnsats i henhold til et av de foregående kravene,karakterisert vedat baseelementet omfatter en absorpsjonsvisker arrangert for å viske yttersiden av en kapillærtoppet pipette som er satt inn i den.

9. Analyseinnsats i henhold til et av de foregående kravene,karakterisert vedat innsatsen omfatter en membrantoppet pipette som har den proksimale enden lukket av en brytbar selvforseglende membran.

10. Analyseinnsats i henhold til et av de foregående kravene,karakterisert vedat brønnene i innsatsen er arrangert i et lineært mønster.

11. Analyseinnsats i henhold til et av de foregående kravene, hvor minst én av brønnene omfatter en analysereagens.

12. Analyseanordning spesielt innrettet for å benyttes med en analyseinnsats ifølge hvilket som helst av kravene 1-11 og karakterisert vedat den omfatter a) en innsatsholder (24) som er i stand til å motta analyseinnsatsen (23); b) drivemidler (25) som kan opereres for å posisjonere pipetten (6) til en innsats i valgte brønner i innsatsen; c) en gasstrykkapplikator (27) som kan kobles til pipetten i innsatsen hvorved å forårsake væskestrømning gjennom denne; og d) en strålingsdetektor (32) som kan opereres for å detektere stråling fra en brønn i innsatsen eller fra pipetten i denne.

13. En anordning i henhold til krav 12, karakterisert vedat strålingsdetektoren omfatter et digitalt kamera.

14. En anordning i henhold til enten krav 12 eller 13, karakterisert vedat den ytterligere omfatter en lyskilde som er arrangert for å bestråle innsatsen.

15. Anordning i henhold til et av kravene 12-14, karakterisert vedat den ytterligere omfatter en magnet.

16. Anordning i henhold til et av kravene 12-15, karakterisert vedat den ytterligere omfatter en varmeanordning arrangert for å varme innsatsen.

17. Anordning i henhold til et av kravene 12-16, karakterisert vedat den ytterligere omfatter en kontroll anordning arrangert for å kontrollere analyseutførelse ved apparatet.

18. Anordning i henhold til et av kravene 12-17, karakterisert vedat gasstrykkapplikatoren omfatter et stempel anbragt i et sylindrisk hus og en drivemotor arrangert for å drive stempelet.

19. Et analyseapparatkarakterisert vedat det omfatter: i) en analyseanordning i henhold til et av kravene 12-18; og ii) en fjernbar analyseinnsats i henhold til et av kravene 1-11.

20. Bruk av apparat i henhold til et av kravene 1-19, for analyse for en analytt i en biologisk prøve eller for en egenskap av en biologisk prøve.

21. Bruk i henhold til krav 20, for analyse for levringstid i blodprøve eller en blodavledet prøve.

22. Bruk i henhold til krav 20, for analyse for en proteinanalytt i en kroppsvæskeprøve eller kroppsvæskeutledet prøve.