DE19710712A1 - Appts for automatic hybridising and detection of DNA sequences - Google Patents
Appts for automatic hybridising and detection of DNA sequencesInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Hybridisieren und Detektieren von DNS-Sonden-Sequenzen an auf Trägern immobilisiert aufgebrachten DNS(Desoxyribonucleinsäure)-Sequenzen. The invention relates to an apparatus and a method for Hybridization and detection of DNA probe sequences on on supports immobilized applied DNA (deoxyribonucleic acid) sequences.
Zur Entschlüsselung des biologischen Bauplanes von Organismen, vor zugsweise der DNS-Struktur (Desoxyribonucleinsäure) des Menschens, kommt bei der Genomanalyse in biotechnologischen Forschungslabors die Methode der sogenannten Hybridisierung zum Einsatz.To decode the biological blueprint of organisms, before preferably the DNA structure (deoxyribonucleic acid) of humans, comes from genome analysis in biotechnological research laboratories The so-called hybridization method is used.
Hierzu werden aus dem zu untersuchenden Organismus, beispielsweise dem Menschen, extrahierte und in Abschnitte fragmentierte DNS-Abschnitte, deren DNS-Sequenz unbekannt ist, auf Membranen, soge nannten Hybridisationsfiltern, immobilisiert. Auf die immobilisierten DNS-Ab schnitte wird eine Flüssigkeit aufgebracht, die synthetisch hergestellte DNS-Abschnitte bekannter Sequenz, die sogenannten DNS-Sonden, ent hält. Für eine spätere, erleichterte Detektierung der bekannten DNS-Sonden, sind diese vorzugsweise zusätzlich mit Fluoreszenzlabeln, als Markierungen versehen. Befindet sich eine zur DNS-Sonde komplementäre DNS-Probe auf dem Filter, so bindet die Sonde an den entsprechenden komplementären DNS-Abschnitt. Dieser Vorgang wird als Hybridisierung bezeichnet. Nach dem Entfernen aller nichtgebundener DNS-Sonden kön nen die Stellen, an denen eine Hybridisierung stattgefunden hat, durch Detektion, beispielsweise durch Fluoreszenznachweis, lokalisiert werden. Durch die Zuordnung von bekannten DNS-Sonden zu den jeweiligen kom plementären, auf dem Filter immobilisiert aufgebrachten unbekannten DNS-Ab schnitten, können diese identifiziert werden. Auf der Grundlage derartig gewonnener Informationen kann ein Genkatalog einer bestimmten DNS erstellt werden.For this purpose, the organism to be examined, for example human, extracted and fragmented sections of DNA, whose DNA sequence is unknown, on membranes, so-called called hybridization filters, immobilized. On the immobilized DNA Ab cuts a liquid is applied, the synthetically produced DNA sections of known sequence, the so-called DNA probes holds. For a later, easier detection of the known DNA probes, are these preferably also with fluorescent labels, as Markers. There is a complement to the DNA probe DNA sample on the filter, so the probe binds to the corresponding one complementary DNS section. This process is called hybridization designated. After removing all unbound DNA probes the locations where hybridization has occurred Detection, for example by fluorescence detection. By assigning known DNA probes to the respective com complementary unknown DNA Ab immobilized on the filter cut, these can be identified. Based on that Information obtained can be a gene catalog of a specific DNA to be created.
In gegenwärtigen biotechnologischen Forschungslabors werden die Ar beitsschritte, die für die Hybridisation notwendig sind, nicht zuletzt aufgrund der nur geringen Anzahl von zu analysierenden Proben bzw. Filter, vorwie gend manuell durchgeführt. Hierzu müssen die entsprechend präparierten Filter, auf denen die zu untersuchenden DNS-Sequenzen in immobilisierter Weise aufgebracht sind, in Bädern biochemisch vorbehandelt, getrocknet und mit entsprechenden Sondenflüssigkeiten besprüht werden, um in einer Detektionseinheit die entsprechenden Hybridisierungsstellen erfassen und entsprechend auswerten zu können.In current biotechnological research laboratories, the Ar steps that are necessary for hybridization, not least due to the small number of samples or filters to be analyzed, performed manually. For this, the appropriately prepared Filters on which the DNA sequences to be examined are immobilized Are applied, biochemically pretreated in baths, dried and sprayed with appropriate probe liquids to be in a Detection unit detect the corresponding hybridization sites and to be able to evaluate accordingly.
Der Umgang mit derartigen gentechnologischen Arbeitsmitteln sowie DNS-Ab schnitten erfordert ein hohes Maß an Reinheit sowie einer getrennten Behandlung der einzelnen Filter, ohne dabei die einzelnen Filterinhalte durch Querkontamination während des Filterhandlings zu verunreinigen.The handling of such genetic engineering tools as well as DNS-Ab cutting requires a high level of purity as well as a separate one Treatment of the individual filters without the individual filter contents contaminated by cross-contamination during filter handling.
Insbesondere der Wunsch nach einer Leistungssteigerung der manuell durchzuführenden Meßproben, die verbunden ist mit einer Erhöhung des Filterdurchsatzes, um nicht zuletzt auch durch einen erhöhten Proben durchsatz zu einer gesicherteren Auswertestatistik zu gelangen, besteht die Forderung nach einer automatischen Lösung zur Durchführung der vorste hend genannten Hybridisierungsvorgänge.In particular, the desire for an increase in manual performance to be carried out, which is associated with an increase in the Filter throughput, not least due to increased samples throughput to arrive at more reliable evaluation statistics Demand for an automatic solution to carry out the previous one mentioned hybridization processes.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung sowie ein Ver fahren zum Hybridisieren und Detektieren von DNS-Sonden-Sequenzen an auf Träger immobilisiert aufgebrachten DNS-Sequenzen derart anzugeben, so daß zum einen die Hybridisierung automatisch, bei einem hohen Durch satz an einzelnen, zu detektierenden Filtern, durchgeführt werden kann. Insbesondere soll die Vorrichtung die Hybridisierung und Analyse von nacheinander zu untersuchenden Filtern mit jeweils unterschiedlicher Son denflüssigkeit ermöglichen. Die Vorrichtung muß den hohen Reinheitser fordernissen entsprechen und insbesondere jegliche Querkontaminations möglichkeiten zwischen den jeweiligen Filtern ausschließen. Die Vorrich tung soll insbesondere eine flexible Verfahrensführung ermöglichen, so daß die für die Hybridisierung und Detektion von DNS-Sequenzen erforderli chen Arbeitsschritte individuell durchgeführt werden können. Die Vorrich tung soll weitgehend die gleiche Flexibilität bieten, wie es bei der manuellen Durchführung von Hybridisationsexperimenten in biotechnologischen For schungslabors möglich ist. The invention has for its object a device and a Ver start to hybridize and detect DNA probe sequences to indicate DNA sequences immobilized on carriers in such a way so that on the one hand the hybridization automatically, at a high throughput set of individual filters to be detected. In particular, the device is said to hybridize and analyze filters to be examined in succession, each with a different son allow the liquid. The device must be of high purity meet requirements and in particular any cross-contamination exclude possibilities between the respective filters. The Vorrich device should in particular allow flexible procedures, so that required for the hybridization and detection of DNA sequences Chen work steps can be carried out individually. The Vorrich tion should largely offer the same flexibility as manual Conducting hybridization experiments in biotechnological for research laboratories is possible.
Die Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe ist im Anspruch 1 und 33 angegeben. Anspruch 1 richtet sich auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung, Anspruch 33 auf ein Verfahren zum Hybridisieren und Detek tieren von DNS-Sondensequenzen unter Verwendung der erfindungsge mäßen Vorrichtung. Die übrigen Ansprüche enthalten den Erfindungsge danken vorteilhaft ausbildende Merkmale.The solution to the problem on which the invention is based is in the claim 1 and 33 indicated. Claim 1 is directed to an inventive Apparatus, claim 33 for a method for hybridization and detection animals of DNA probe sequences using the Invention moderate device. The remaining claims contain the invention thank advantageous training features.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Hybridisieren und Detektieren von DNS-Sonden-Sequenzen an auf Trägern immobilisiert aufgebrachten DNS-Se quenzen, weist eine Aufnahmeeinheit auf, die mit einer Vielzahl von Trä gern bestückbar ist. Eine Vereinzelungseinheit entnimmt aus der Aufnah meeinheit die Träger nacheinander und bringt sie vereinzelt auf einer Transporteinheit auf, auf der die Träger einer Beaufschlagungseinheit zu geführt werden, in der mittels einer Aufbringeinheit die Träger mit wenig stens einem biochemisch wirksamen Medium derart beaufschlagt werden, so daß die immobilisierten DNS-Sequenzen mit dem Medium in Kontakt treten. Der Beaufschlagungseinheit nachgeordnet ist eine Detektionsein heit, die etwaige Veränderungen an den immobilisierten DNS-Sequenzen erfaßt. Schließlich gelangen die vereinzelt auf der Transporteinheit aufge brachten Träger zu einer Stapeleinheit, die die auf der Transporteinheit vereinzelt aufgebrachten Träger in eine Aufnahmeeinheit stapelförmig ver bringt.The inventive device for hybridizing and detecting DNA probe sequences on DNA Se immobilized on supports quenzen, has a recording unit that with a variety of Trä is happy to equip. A separating unit removes from the receptacle unit one after the other and brings them individually on one Transport unit on which the carrier of an application unit to are carried out in which the carrier with little by means of an application unit at least one biochemically active medium is applied in such a way so that the immobilized DNA sequences are in contact with the medium to step. A detection unit is arranged downstream of the application unit any changes to the immobilized DNA sequences detected. Finally, they arrive sporadically on the transport unit brought carriers to a stacking unit which was on the transport unit sporadically applied carrier in a receiving unit in a stack brings.
Durch den erfindungsgemäßen Kernaufbau der Vorrichtung, die sich aus den vorstehend genannten Komponenten ergibt und durch weitere Einhei ten in vorteilhafter Weise ausgestaltet werden kann, die im einzelnen im folgenden beschrieben werden, ist es möglich, den Vorgang der Hybridisa tion sowie Detektion zur Genomanalyse vollautomatisch durchzuführen und einen hohen Durchsatz an zu analysierenden Filtern zu erreichen. Gleich zeitig bietet die erfindungsgemäße Vorrichtung die Möglichkeit der individu ellen Sondenwahl pro Filter, da die einzelnen Filter vereinzelt in die Beauf schlagungseinheit einbringbar sind, in der sie mit einer Aufbringeinheit ge zielt mit einem biochemisch wirksamen Medium beaufschlagt werden kön nen. Durch die vorteilhafte Ausbildung der Aufbringeinheit als Sprühdüse ist es insbesondere möglich, das biochemisch wirksame Medium, das in aller Regel aus einer Sondenflüssigkeit besteht, die synthetisch hergestellte be kannte DNS-Sequenzen enthält, gleichmäßig und gezielt auf die Oberflä che eines Trägers, der als Filter ausgebildet ist, aufzubringen, so daß der Verbrauch an Sondenflüssigkeit minimiert werden kann.Due to the core structure of the device according to the invention, which consists of the components mentioned above and by further units ten can be designed in an advantageous manner, which in detail described below, it is possible to process the Hybridisa tion and detection for genome analysis to be carried out fully automatically and to achieve a high throughput of filters to be analyzed. Soon at an early stage, the device according to the invention offers the possibility of individual ellen probe selection per filter, since the individual filters in the Beauf Impact unit can be introduced in which they ge with an application unit targets a biochemically active medium nen. Due to the advantageous design of the application unit as a spray nozzle in particular, it is possible to use the biochemically active medium, which in all Usually consists of a probe liquid, the synthetically manufactured be contains known DNA sequences, evenly and specifically to the surface che of a carrier, which is designed as a filter, so that the Consumption of probe fluid can be minimized.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung befreit insbesondere die Fachkräfte von monotonen, repetitiven Arbeiten, so daß sie sich anspruchsvolleren Tätig keiten widmen können.The device according to the invention frees the skilled workers in particular from monotonous, repetitive work, so that it becomes more demanding activity be able to dedicate
Mit Hilfe der vollautomatisch arbeitenden Einzelkomponenten der erfin dungsgemäßen Vorrichtung ist zudem die Durchführung eines erfindungs gemäßen Verfahrens unter Verwendung der Vorrichtung möglich, das aus folgenden Verfahrensschritten besteht:With the help of the fully automatic individual components from erfin device according to the invention is also the implementation of a fiction According to the method possible using the device that from the following procedural steps exist:
Eine mit einer Vielzahl von Trägern bestückte Aufnahmeeinheit wird, vor zugsweise manuell, an die Vereinzelungseinheit verbracht, an der die Trä ger vereinzelt aus der Aufnahmeeinheit automatisch genommen werden und auf eine, im Taktbetrieb angetriebene Transporteinheit gelangen. Die Träger werden derart auf die Transporteinheit aufgelegt, so daß sie mit den immobilisierten DNS-Sequenzen versehene Trägeroberseiten nach oben gerichtet sind. Die Transporteinheit verfährt nachfolgend die vereinzelt auf die Transporteinheit aufgebrachten Träger zu einer Leseeinheit, die die auf den Trägern befindliche Kennungen liest. Anschließend werden die Träger einzeln in die Beaufschlagungseinheit verfahren, in der sie getrennt von einander mit wenigstens einem biochemisch wirksamen Medium besprüht werden. Insbesondere ist eine individuelle Zuordnung zwischen den einzel nen Trägern und die aufgebrachte Sondenflüssigkeit möglich, da die vorge schaltete Leseeinheit den Filterinhalt identifiziert und mit einer bestimmt auszuwählenden Sondenflüssigkeit bzw. mit einem biochemisch wirksamen Medium in Verbindung bringt. Die auf diese Weise mit einem biochemisch wirksamen Medium besprühten Träger werden zu einer Detektionseinheit geführt, bei der etwaige Anbindungsereignisse an den immobilisierten DNS-Sequenzen erfaßt werden. Die Träger gelangen nachfolgend in eine Stapeleinheit, durch die die Träger stapelweise in eine Aufnahmeeinheit abgelegt werden.A receiving unit equipped with a multiplicity of carriers is in front preferably manually, to the separation unit, where the Trä can be automatically removed from the recording unit and get to a transport unit driven in cyclical operation. The Carriers are placed on the transport unit so that they with the immobilized DNA sequences provided carrier tops up are directed. The transport unit then moves the individual up the transport unit applied carrier to a reading unit, which the on reads identifiers located on the carriers. Then the carrier move individually into the application unit, in which it is separated from sprayed each other with at least one biochemically active medium will. In particular, an individual assignment between the individual NEN carriers and the applied probe liquid possible because the pre switched reading unit identified the filter content and determined with a probe liquid to be selected or with a biochemically active Connects medium. That way with a biochemical active medium sprayed carriers become a detection unit led in the event of any connection events to the immobilized DNA sequences can be detected. The carriers subsequently enter one Stacking unit through which the carrier is stacked in a receiving unit be filed.
Neben den erfindungsgemäßen Kernkomponenten der Vorrichtung, die sich auf die Aufnahme-, Vereinzelungs-, Transport-, Beaufschlagungs-, Detektions- sowie Stapeleinrichtung beziehen, ist die Vorrichtung vor zugsweise durch weitere Komponenten modular zu erweitern, die insbe sondere das Waschen der einzelnen Träger sowie sogenannte Inkubati onsplätze betrifft. Ferner ist ein Handhabungssystem vorgesehen, das in Art eines auf einem Linearantrieb angebrachten Roboterarmes ausgestaltet ist, der den Transport der mit Trägern befüllten Aufnahmeeinheit zwischen den einzelnen Komponenten ermöglicht.In addition to the core components of the device according to the invention, the focus on the reception, separation, transport, loading, Relate detection and stacking device, the device is in front to expand modularly with additional components, especially especially the washing of the individual carriers as well as so-called incubation places concerned. A handling system is also provided, which in Type of a robot arm attached to a linear drive is the transport of the receiving unit filled with carriers between the individual components.
Die Erfindung soll anhand der nachstehenden Ausführungsbeispielen ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand der Figuren beschrieben werden. Es zeigen:The invention is based on the following exemplary embodiments without Limitation of the general inventive concept based on the figures to be discribed. Show it:
Fig. 1 Gesamtanordnung einer modular erweiterten, erfindungs gemäßen Vorrichtung,An enlarged Fig. 1 overall arrangement of modular device, fiction, modern,
Fig. 2 schematisierte Darstellung der Vereinzelungseinheit, Fig. 2 schematic representation of the separating unit,
Fig. 3 schematisierte Darstellung der Beaufschlagungseinheit, Fig. 3 schematic representation of the applying unit,
Fig. 4 schematisierte Darstellung der Stapeleinrichtung, sowie Fig. 4 shows a schematic representation of the stacking device, as well
Fig. 5 Darstellung einer der Stapeleinrichtung nachgeordneten Vorrichtung zum Entfernen von Luftblaseneinschlüssen Innerhalb des Trägerstapels. Fig. 5 representation of a stacking device downstream of the device for removing air bubble inclusions within the carrier stack.
Eine vorteilhaft ausgebildete Vorrichtung zum Hybridisieren und Detektie ren von DNS-Sonden-Sequenzen an auf Trägern immobilisiert aufge brachten DNS-Sequenzen ist in Fig. 1 dargestellt. An Position 1 ist eine Ein- und Ausgabestation vorgesehen, an der eine leere Aufnahmeeinheit 2 mit den zu untersuchenden Trägern einzeln, beispielsweise manuell, be stückbar ist. Die Aufnahmeeinheit ist vorzugsweise als Transportkorb aus gestaltet, der einseitig eine Öffnung aufweist, über die der Transportkorb mit den Trägern bestückbar ist. Der Transportkorb weist insbesondere eine ebene Grundplatte auf und verfügt überdies über einen flüssigkeitsdurch lässigen Korbaufbau sowie über eine Aufnahmevorrichtung, über die die Aufnahmeeinheit von einem Handhabungssystem 3, das in Art eines Ro boterarms 3 ausgebildet ist und auf einer Lineareinheit 4 verfahrbar ange bracht ist, ergriffen werden kann.An advantageously designed device for hybridizing and detecting DNA probe sequences on DNA sequences immobilized on carriers is shown in FIG. 1. At position 1 , an input and output station is provided, at which an empty receiving unit 2 with the carriers to be examined can be individually, for example manually, be piece-packed. The receiving unit is preferably designed as a transport basket which has an opening on one side through which the transport basket can be fitted with the carriers. The transport basket has, in particular, a flat base plate and also has a liquid-permeable basket structure and a receiving device via which the receiving unit is gripped by a handling system 3 , which is designed in the manner of a robot arm 3 and is movable on a linear unit 4 can be.
Die in der Aufnahmeeinheit 2 eingebrachten Träger, die als Filtermembra nen ausgestaltet sind, auf denen einseitig auf ihrer Oberseite die zu unter suchenden DNS-Sequenzen immobilisiert aufgebracht sind, sind derart in die Aufnahmeeinheit eingebracht, so daß die Membranseite der Filter mit den immobilisierten DNS-Sequenzen nach unten gerichtet sind. In der Auf nahmeeinheit haben die einzelnen Filter genügend Bewegungsspielraum, so daß sie bei einem nachfolgenden Waschprozeß aufeinander gleiten können, um eine gute Verteilung der Waschflüssigkeit innerhalb der Auf nahmeeinheit zu erzielen.The carriers introduced in the receiving unit 2 , which are designed as filter membranes, on which the DNA sequences to be examined are immobilized on one side on their top, are introduced into the receiving unit in such a way that the membrane side of the filter with the immobilized DNA Sequences are directed downwards. In the acquisition unit, the individual filters have sufficient freedom of movement so that they can slide on one another in a subsequent washing process in order to achieve a good distribution of the washing liquid within the acquisition unit.
Das Handhabungssystem 3 verfährt die mit Filtern bestückte Aufnahmeein heit 2 zu einer Wascheinheit, die in dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungs beispiel zwei Waschbehältnisse 5 und 6 vorsieht, wovon das Waschbehält nis 5 mittels eines Heizgerätes 7 derart beheizbar ist, so daß eine Wasch flüssigkeit, die über entsprechende Zuleitungen von einem Bevorratungs behältnis 8 dem Waschbehältnis 5 zugeführt wird, auf eine vorgebbare Temperatur erwärmbar ist. Die Waschflüssigkeit besteht in aller Regel aus einer Puffer- und/oder biochemischen Flüssigkeit. Die Waschbehältnisse 5 und 6 sind gekapselt ausgeführt und verfügen über eine Verschließkappe, über die das Handhabungssystem die Aufnahmeeinheiten in die Waschbe hältnisse einbringen kann. Das Be- und Entladen der Waschplätze erfolgt vollautomatisch, wobei die vorgesehenen Öffnungen automatisch geöffnet und wieder geschlossen werden können. Der dem temperierten Waschbe hältnis 5 nachgeschaltete Waschbehältnis 6 sieht eine Reinigung der Trä ger bei Raumtemperatur vor und ist über eine Zuleitung 9 mit einer Vielzahl diverser Behältnisse 10, in denen weitere Waschflüssigkeiten enthalten sind, verbunden. Ebenso sind die Waschbehältnisse 5 und 6 über eine Zu leitung 11 miteinander verbunden, über die ein entsprechender Flüssig keitsübertrag von dem Waschbehältnis 5 in das Waschbehältnis 6 im Wege eines natürlichen Gefälles erfolgt.The handling system 3 moves the unit fitted with filters 2 to a washing unit which, in the embodiment shown in FIG. 1, provides two washing containers 5 and 6 , of which the washing container 5 is heated by means of a heater 7 such that a washing liquid , which is fed to the washing container 5 via corresponding supply lines from a storage ratio 8 , can be heated to a predeterminable temperature. The washing liquid usually consists of a buffer and / or biochemical liquid. The washing containers 5 and 6 are encapsulated and have a sealing cap through which the handling system can insert the holding units into the washing containers. The loading and unloading of the washing stations takes place fully automatically, whereby the openings provided can be opened and closed automatically. The temperature-controlled washing container 5 downstream washing container 6 provides for cleaning the Trä ger at room temperature and is connected via a feed line 9 to a variety of different containers 10 , in which further washing liquids are contained. Likewise, the washing containers 5 and 6 are connected to one another via a line 11 , via which a corresponding liquid is transferred from the washing container 5 into the washing container 6 by way of a natural gradient.
Beide Waschbehältnisse sind mit einem nicht dargestellten Antrieb verse hen, so daß eine Vibrations- oder Schaukelbewegung auf die Waschbe hältnisse 5 und 6 übertragen werden kann. Auf diese Weise ist eine gute Durchmischung und Reaktion der Reinigungsflüssigkeiten mit den einge brachten Trägern zu erreichen. Der gesamte Flüssigkeitszu- bzw. -ablauf erfolgt mittels Ventilsteuerung automatisch.Both washing containers are hen with a drive verse, not shown, so that a vibration or rocking movement on the washing containers 5 and 6 can be transmitted. In this way, thorough mixing and reaction of the cleaning liquids with the introduced carriers can be achieved. The entire liquid inflow and outflow takes place automatically by means of valve control.
Nach erfolgter Reinigung der in der Aufnahmeeinheit 2 eingebrachten Filter wird die Aufnahmeeinheit zur Vereinzelungseinheit 12 verbracht, die in de taillierter Darstellung aus Fig. 2 schematisch zu entnehmen ist. Die Verein zelungseinheit 12 weist einen um eine schwenkbare Achse gelagerten Waschbehälter 13 auf, der mit Waschflüssigkeit befüllt ist, die über eine Zuleitung von den vorangestellten Waschbehältnissen 5 und 6 in den Waschbehälter 13 gelangt. Alle in der Aufnahmeeinheit 2 stapelförmig ab gelegten Filter F werden dabei von der Flüssigkeit benetzt, so daß die ein zelnen Filter, die gegeneinander beweglich sind, nicht aneinander haften. Ein in der Fig. 2 schematisch dargestelltes Handhabungssystem 14, das über diverse Achsen Linearbewegungen ausführen kann, ist mit einem schwenkbaren Sauggreifer 15 versehen, der jeweils an die Unterseite eines in der Aufnahmeeinheit 2 befindlichen Filters F verfährt.After cleaning of the filters introduced in the receiving unit 2 , the receiving unit is brought to the separating unit 12 , which can be seen schematically in detail in FIG. 2. The Verein zelungseinheit 12 has a pivotable axis mounted washing container 13 which is filled with washing liquid, which passes through a feed line from the above washing containers 5 and 6 in the washing container 13 . All of the filters F placed in the receiving unit 2 in a stack form are wetted by the liquid, so that the individual filters, which are mutually movable, do not adhere to one another. A handling system 14 shown schematically in FIG. 2, which can execute linear movements over various axes, is provided with a swiveling suction gripper 15 , which moves to the underside of a filter F located in the receiving unit 2 .
Wie vorstehend bereits angedeutet, ist es möglich, durch Kippbewegung des Waschbehälters 13 einen Flüssigkeitsfilm zwischen den einzelnen Fil tern F einzubringen, so daß die Entnahme jedes einzelnen Filters mit Hilfe des vorstehend beschriebenen Sauggreifers erleichtert ist. Während der Entnahme wird jedoch die Kippbewegung unterbrochen. Ist der Waschbe hälter 13 vollständig von Filtern F entleert, so wird die Waschflüssigkeit zur Entsorgung in ein Abflußgefäß 16 verbracht, in das auch die Reinigungs flüssigkeiten der Waschplätze 5 und 6 gelangen.As already indicated above, it is possible, by tilting the washing container 13, to introduce a liquid film between the individual filters F, so that the removal of each individual filter is facilitated with the aid of the suction pad described above. However, the tilting movement is interrupted during the removal. If the washing container 13 is completely emptied of filters F, the washing liquid is disposed of in a drainage vessel 16 , into which the cleaning liquids of the washing stations 5 and 6 also reach.
Das mit dem Sauggreifer 15 ausgebildete Handhabungssystem nimmt je den einzelnen Filter F auf und legt diesen auf eine Wendestation 17, die als ebene Platte ausgebildet ist und um eine ihrer Längsseiten schwenkbar (siehe Pfeil) gelagert ist. Nach dem Ablegen eines Filters F auf der Wende station 17 verfährt das Handhabungssystem über den abgelegten Filter F und trocknet diesen an seiner Unterseite mit Hilfe einer Luftdüse 18, die im Bereich des schwenkbaren Sauggreifers 15 angebracht ist.The handling system designed with the suction gripper 15 picks up the individual filter F and places it on a turning station 17 , which is designed as a flat plate and is pivotable about one of its long sides (see arrow). After placing a filter F on the turning station 17 , the handling system moves over the deposited filter F and dries it on its underside with the aid of an air nozzle 18 which is attached in the region of the swiveling suction pad 15 .
Durch Kippbewegung der ebenen Platte 17 wird der Filter F auf ein Förder band 19 verbracht, so daß die Membranseite des Filters nach oben ge richtet ist. Zur genaueren Fixierung des Filters F auf dem Förderband 19 sind nicht dargestellte Sauggreifer vorgesehen, die den Filter auf dem För derband positionieren.By tilting the flat plate 17 , the filter F is placed on a conveyor belt 19 , so that the membrane side of the filter is directed upwards. For more precise fixing of the filter F on the conveyor belt 19 suction pads, not shown, are provided, which position the filter on the conveyor belt.
Die vorstehend genannten Baugruppen der Vorrichtung, Ein- und Ausga bestation, Waschbehältnisse 5 und 6 sowie die Vereinzelungseinheit 12 sind von einer großen Wanne W umgeben, so daß etwaige Reinigungsflüs sigkeitsverluste vermieden werden können. The above-mentioned assemblies of the device, input and output Bestation, washing containers 5 and 6 and the separating unit 12 are surrounded by a large tub W, so that any cleaning fluid losses can be avoided.
Die vereinzelt auf dem Förderband 19 aufgebrachten Filter F werden im Taktbetrieb einer Leseeinheit 20 zugeführt, die vorzugsweise als Barcode leser ausgeführt ist. Jeder einzelne Filter F weist einen Barcode auf, der verschiedene Informationen zur Identifizierung jedes einzelnen Filters ent hält. Mit Hilfe der Leseeinheit ist es möglich, entweder in Abhängigkeit des Filterinhaltes bestimmte, im weiteren Verfahrensverlauf aufzubringende Sondenflüssigkeiten bzw. biochemisch wirksame Medien vorzusehen oder eine nachträgliche eineindeutige Zuordnung zwischen dem Filter und einer aufgebrachten Sondenflüssigkeit herzustellen. Die Leseeinheit ist mit einem entsprechenden Auswerterechner verbunden, der die entsprechende In formationsspeicherung bzw. Steuerung für die Auswahl der Sondenflüssig keit vornimmt.The filters F applied individually on the conveyor belt 19 are fed in cycle operation to a reading unit 20 , which is preferably designed as a barcode reader. Each individual filter F has a barcode which contains various information for identifying each individual filter. With the aid of the reading unit, it is possible either to provide certain probe fluids or biochemically active media that are to be applied in the further course of the process, depending on the filter content, or to establish a subsequent unambiguous association between the filter and an applied probe fluid. The reading unit is connected to a corresponding evaluation computer, which carries out the corresponding information storage or control for the selection of the probe liquid speed.
Ferner ist eine weitere Druckluftdüse 21 vorgesehen, die die Oberfläche eines jeden Filters mit Druckluft beaufschlagt, wobei etwaige Reste von Oberflächenflüssigkeit vom Filter entfernt werden. Um jeden einzelnen Fil ter rutschfest auf dem Förderband 19 zu fixieren, ist eine Unterdruckquelle unterhalb des Förderbandes vorgesehen, die zudem den Filter geeignet auf dem Förderband positioniert. Dies ist in Fig. 3 dargestellt. Zur Fixierung des Filters F ist das Förderband 19 mit Löchern versehen, durch die der Unter druck einer nicht in der Fig. 3 dargestellten Unterdruckquelle an der Fil terunterseite angreifen kann. Die mit der Luftdüse 21 getrockneten Filter F gelangen sodann vereinzelt in die Beaufschlagungseinheit 22 (siehe hierzu Fig. 1). Vorzugsweise sind die Beaufschlagungseinheit 22 sowie auch die Trocknungsdüse 21 getrennt von jeweils einem Gehäuse umgeben, die jedoch nicht in Fig. 3 eingezeichnet sind. Innerhalb des Gehäuses der Be aufschlagungseinheit 22 ist eine Sprühdüse 23 vorgesehen, die über eine Zuleitung mit diversen Flüssigkeitsbehältnissen verbindbar ist. So sieht die Beaufschlagungseinheit 22 eine Vielzahl unterschiedlicher DNS-Sonden flüssigkeiten und/oder biochemisch wirksamen Medien vor, die bei spielsweise im Rahmen einer Mikrotiterplatte M bereitgestellt werden kön nen. Ferner sind Heiz- und Kühleinheiten HK vorgesehen, um gewünschte Temperaturverhältnisse für die auf die Filter aufzubringenden Flüssigkeiten bereitzustellen. Neben der DNS-Sondenflüssigkeiten sind auch Behältnisse für weitere biochemisch wirksame Medien vorgesehen. Die Sondenflüssig keitsaufnahme kann mit Hilfe eines Dosiergerätes z. B. mit Hilfe eines Auto samplers durchgeführt werden. Die jeweilige Zuordnung der Sondenflüs sigkeit bzw. des biochemisch wirksamen Mediums zum Filter wird von ei nem Auswerte- bzw. Steuerrechner vorgenommen. Der Auswerte- und Steuerrechner, der in der Figur nicht dargestellt ist, sorgt insbesondere zu einer nachträglichen Rückverfolgung der Zuordnung zwischen aufge brachter Sondenflüssigkeit und Filter.Furthermore, a further compressed air nozzle 21 is provided, which acts on the surface of each filter with compressed air, any residues of surface liquid being removed from the filter. In order to fix each individual filter non-slip on the conveyor belt 19 , a vacuum source is provided below the conveyor belt, which also positions the filter suitably on the conveyor belt. This is shown in FIG. 3. To fix the filter F, the conveyor belt 19 is provided with holes through which the negative pressure of a vacuum source not shown in FIG. 3 can attack the bottom of the filter. The filters F dried with the air nozzle 21 then pass individually into the application unit 22 (see FIG. 1). The application unit 22 and also the drying nozzle 21 are preferably each surrounded separately by a housing, which are not shown in FIG. 3, however. Within the housing of the loading unit 22 , a spray nozzle 23 is provided which can be connected to various liquid containers via a feed line. For example, the application unit 22 provides a large number of different DNA probes, liquids and / or biochemically active media, which can be provided in the context of a microtiter plate M, for example. Furthermore, heating and cooling units HK are provided in order to provide the desired temperature conditions for the liquids to be applied to the filters. In addition to the DNA probe fluids, containers are also provided for other biochemically active media. The probe liquid keitsaufnahme can with the help of a dosing device, for. B. using an auto sampler. The respective assignment of the probe liquid or the biochemically active medium to the filter is carried out by an evaluation or control computer. The evaluation and control computer, which is not shown in the figure, ensures in particular that the assignment between the applied probe liquid and filter is subsequently traced.
Da die zu besprühenden Filter vereinzelt in die Beaufschlagungseinheit 22 eingebracht werden, wird die Sprühdüse nach jeder einzelnen Sondenbe aufschlagung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Filtern mit Hilfe einer Sprühflüssigkeit und/oder Druckluftreinigung gereinigt, um Querkontamina tionen zwischen zwei aufeinanderfolgenden Filtern zu vermeiden.Since the filters to be sprayed are introduced into the application unit 22 , the spray nozzle is cleaned after each individual probe application between two successive filters with the aid of a spray liquid and / or compressed air cleaning in order to avoid cross-contamination between two successive filters.
Der jeweilige Auftrag der Flüssigkeit auf die Filteroberfläche erfolgt in der Weise, daß die Flüssigkeit in die Sprühdüse geleitet wird und durch Beauf schlagung mit Druckluft auf die Filteroberseite ausgeblasen wird. Während des Besprühens ist der Filter mit Hilfe des Unterdruckes fest fixiert.The liquid is applied to the filter surface in each case Way that the liquid is fed into the spray nozzle and by Beauf blow with compressed air on the top of the filter. While of spraying the filter is firmly fixed with the help of negative pressure.
Die auf diese Weise behandelten Filteroberseiten werden nachfolgend über das getaktet angetriebene Förderband 19 zu einer Detektionseinheit 24 verbracht, mit der etwaige Hybridisationsereignisse festgestellt werden können. Übliche Methoden der Detektion sind Fluoreszenzaufnahmen, da die DNS-Sondenflüssigkeiten mit entsprechenden fluoreszierenden Marken versehen sind.The filter tops treated in this way are subsequently brought via the cyclically driven conveyor belt 19 to a detection unit 24 , with which any hybridization events can be determined. Usual methods of detection are fluorescence recordings, since the DNA probe liquids are provided with appropriate fluorescent labels.
Die aus der Detektionseinheit auf dem Förderband 19 gelangenden Filter werden einer Stapeleinheit 25 zugeführt, die in Fig. 4 schematisch darge stellt ist. Die Stapeleinheit 25 weist eine um eine Achse schwenkbare ebe ne Platte P mit einem Anschlag auf, auf die die Filter F einzeln, nacheinan der von der Transporteinheit 19 gegen den Anschlag aufgleiten. Durch ent sprechendes Verschwenken der ebenen Platte P um die Achse (siehe hier zu Doppelpfeil) werden die einzelnen Filter stapelförmig in eine weitere Aufnahmeeinheit 2 verbracht. Vorzugsweise kann die Fixierung der Filter F beim Wenden mit Hilfe nicht dargestellter Sauggreifer gewährleistet wer den. Das Einbringen der Filter in die Aufnahmeeinheit erfolgt mit der Mem branoberseite jeweils nach unten gerichtet.The filters coming from the detection unit on the conveyor belt 19 are fed to a stacking unit 25 , which is shown schematically in FIG. 4. The stacking unit 25 has a pivotable plane plate P with a stop, onto which the filters F slide individually, one after the other, from the transport unit 19 against the stop. By accordingly pivoting the flat plate P around the axis (see here for double arrow), the individual filters are stacked in a further receiving unit 2 . Preferably, the fixation of the filter F can be guaranteed when turning with the help of suction cups, not shown. The filter is inserted into the recording unit with the membrane top facing downwards.
Nach Ablegen des letzten Filters eines Stapels wird ein Luftbalg oder eine Walze, wie sie in Fig. 5 dargestellt ist, auf den Filterstapel aufgesetzt. Der Luftbalg bzw. die Walze 26 wird auf dem Stapel hin- und herbewegt, wo durch etwaige zwischen den Filtern eingeschlossene Luftblasen aus den Filterzwischenräumen entweichen. Der Auflagedruck des Luftbalges ist da bei derart eingestellt, so daß eine nur definierte Menge an Flüssigkeit ent weichen kann.After the last filter of a stack has been put down, an air bellows or a roller, as shown in FIG. 5, is placed on the filter stack. The air bellows or the roller 26 is moved back and forth on the stack, where any air bubbles trapped between the filters escape from the filter spaces. The contact pressure of the air bellows is set in such a way that only a defined amount of liquid can escape.
Im weiteren wird die Aufnahmeeinheit mit den stapelförmig abgelegten Fil tern mit Hilfe des Handhabungssystems 3 in ein abschließbares Behältnis 27 eingebracht, dem sogenannten Inkubationsplatz, in dem die Filter eine entsprechend vorgegebene Zeitdauer verweilen. Das Ein- und Ausführen der Aufnahmeeinheit in bzw. aus dem Inkubationsplatz erfolgt vollautoma tisch mit Hilfe des Handhabungssystems. Ebenso erfolgt das Öffnen und Schließen des Behältnisses vollautomatisch. Neben einem bei Raumtem peratur befindlichen Inkuabtionsplatz 27 ist ebenso ein abschließbares Be hältnis 28 vorgesehen, das auf eine bestimmte Temperatur beheizbar ist. Die Temperierung des vorzugsweise keimfrei abzuschließenden Behältnis ses kann entweder durch Einbringen in einen Temperaturschrank oder durch einen beheizten Flüssigkeitskreislauf erfolgen.Furthermore, the receiving unit with the stacked Fil tern is introduced with the help of the handling system 3 in a lockable container 27 , the so-called incubation area, in which the filter linger a corresponding predetermined period of time. The insertion and export of the recording unit in and out of the incubation place is fully automatic using the handling system. The container is also opened and closed fully automatically. In addition to a room at room temperature Incuabtionsplatz 27 is also a lockable loading 28 is provided which is heated to a certain temperature. The temperature of the preferably sterile container can be sealed either by placing it in a temperature cabinet or by a heated liquid circuit.
Der Transport der Aufnahmeeinheit zwischen den einzelnen Stationen er folgt mit Hilfe eines linear verfahrenbaren Handhabungssystems 3, das vollautomatisch arbeitet. Um eine Verschmutzung des Bodens beim Trans port der Aufnahmeeinheit mit den Filtern zu vermeiden, ist eine Auffang wanne unter dem gesamten Transportweg zwischen den einzelnen Statio nen vorgesehen.The transport of the pick-up unit between the individual stations takes place with the aid of a linearly movable handling system 3 , which operates fully automatically. In order to avoid contamination of the floor during transport of the receiving unit with the filters, a drip pan is provided under the entire transport route between the individual stations.
Das gesamte System wird von einem Leitrechner gesteuert, über den der Anwender ein jeweiliges gewünschtes Programm mit entsprechend gespei cherten Prozeßparametern eingibt.The entire system is controlled by a master computer via which the User a respective desired program with appropriately saved process parameters.
Das Durchlaufen der einzelnen, in der Fig. 1 dargestellten Stationen, kann je nach Anwendung mehrfach durchlaufen werden, so daß beispielsweise in einem ersten Durchlauf eine zu untersuchende Filteroberfläche in der Beaufschlagungseinheit nicht gleich mit einer Sondenflüssigkeit besprüht wird, sondern zunächst mit einer biochemisch wirksamen Flüssigkeit be aufschlagt wird, die beispielsweise die immobilisiert aufgebrachten DNS-Se quenzen reaktiviert, so daß erst in einem zweiten Durchgang der jeweili ge Filter mit einer Sondenflüssigkeit beaufschlagt wird.The passage through the individual stations shown in FIG. 1 can be repeated several times depending on the application, so that, for example, in a first passage a filter surface to be examined is not sprayed with a probe liquid in the application unit, but first with a biochemically active liquid be opened, which, for example, reactivates the immobilized DNA sequences, so that the respective filter is only acted on with a probe liquid in a second pass.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung bietet dem Anwender eine Vielzahl von Möglichkeiten, mit denen eine Behandlung der einzelnen Filter möglich ist.The device according to the invention offers the user a variety of Possibilities with which the individual filters can be treated.
Claims (40)
- - einer Aufnahmeeinheit, die mit einer Vielzahl von Trägern bestückbar ist,
- - einer Vereinzelungseinheit, die die in der Aufnahmeeinheit eingebrachten Träger auf eine Transporteinheit vereinzelt aufbringt,
- - einer Beaufschlagungseinheit, in die vermittels der Transporteinheit die Träger einzeln einführbar sind und mittels einer Aufbringeinheit mit wenig stens einem biochemisch wirksamen Medium derart beaufschlagt werden, daß die immobilisierten DNS-Sequenzen mit dem Medium in Kontakt tre ten,
- - einer Detektionseinheit, die etwaige Veränderungen an den immobiliser ten DNS-Sequenzen erfaßt, und
- - einer Stapeleinrichtung, die die auf der Transporteinheit vereinzelt aufge brachten Träger in eine Aufnahmeeinheit stapelförmig verbringt.
- a receiving unit which can be equipped with a large number of carriers,
- a separating unit, which applies the carriers introduced in the receiving unit to a transport unit,
- an application unit into which the carriers can be inserted individually by means of the transport unit and which are loaded with at least one biochemically active medium by means of an application unit such that the immobilized DNA sequences come into contact with the medium,
- - A detection unit that detects any changes in the immobilized ten DNA sequences, and
- - A stacking device, which brings up the carrier brought up individually onto the transport unit in a receiving unit in a stack.
Ein- und Ausgabestation, an der die Aufnahmeeinheit mit Trägern bestück bar ist oder an der leere Aufnahmeeinheiten angenommen werden oder mit Trägern bestückte Aufnahmeeinheiten entnommen werden können,
der Wascheinheit,
der Vereinzelungseinheit sowie zwischen
der Stapeleinheit und den abschließbaren Behältnissen, den sogenannten Inkubationsbehältnissen verbringt und an entsprechenden Stellen positio niert.30. Device according to one of claims 22 to 29, characterized in that the handling system, the unit in any order between a unit
Input and output station at which the receiving unit can be equipped with carriers or at which empty receiving units can be accepted or where receiving units equipped with carriers can be removed,
the washing unit,
the separation unit and between
spends the stacking unit and the lockable containers, the so-called incubation containers, and positions them in appropriate places.
daß eine mit einer Vielzahl von Trägern bestückte Aufnahmeeinheit an der Ver einzelungseinheit positioniert wird, an der die Träger vereinzelt aus der Aufnahmeeinheit genommen werden und auf eine, im Taktbetrieb arbeiten de Transporteinheit gelangen, so daß die mit den immobilisierten DNS-Se quenzen versehenen Trägeroberseiten nach oben gerichtet sind, daß die Transporteinheit die Träger vereinzelt taktweise zu einer Leseein heit verfährt, die die auf den Trägern befindliche Kennungen liest, daß die Träger einzeln in die Beaufschlagungseinheit verfahren werden, in der sie getrennt voneinander mit wenigstens einem biochemisch wirksamen Medium besprüht werden,
daß die besprühten Träger zu einer Detektionseinheit gelangen, bei der etwaige Anbindungsereignisse an den immobilisierten DNS-Sequenzen erfaßt werden, und
daß die Träger in Stapeleinheit gelangen, durch die die Träger stapelweise in eine Aufnahmeeinheit abgelegt werden.33. A method for hybridizing and detecting DNA probe sequences on DNA (deoxyribonucleic acid) sequences immobilized on supports using the device according to one of claims 1 to 32, characterized in that
that a receiving unit equipped with a multiplicity of carriers is positioned at the individual unit, at which the carriers are removed individually from the receiving unit and arrive at a transport unit working in cyclical operation, so that the carrier tops provided with the immobilized DNA sequences follow above are directed that the transport unit moves the carriers occasionally to a reading unit which reads the identifiers located on the carriers, that the carriers are moved individually into the loading unit in which they are sprayed separately from one another with at least one biochemically active medium,
that the sprayed carriers reach a detection unit in which any binding events on the immobilized DNA sequences are recorded, and
that the carriers arrive in a stacking unit, through which the carriers are stacked in a receiving unit.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19710712A DE19710712A1 (en) | 1997-03-14 | 1997-03-14 | Appts for automatic hybridising and detection of DNA sequences |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19710712A DE19710712A1 (en) | 1997-03-14 | 1997-03-14 | Appts for automatic hybridising and detection of DNA sequences |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19710712A1 true DE19710712A1 (en) | 1998-09-17 |
Family
ID=7823443
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19710712A Ceased DE19710712A1 (en) | 1997-03-14 | 1997-03-14 | Appts for automatic hybridising and detection of DNA sequences |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19710712A1 (en) |
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EP0514927A1 (en) * | 1991-05-24 | 1992-11-25 | Walter Gilbert | Method and apparatus for rapid nucleic acid sequencing |
US5451500A (en) * | 1989-11-17 | 1995-09-19 | Gene Tec Corporation | Device for processing biological specimens for analysis of nucleic acids |
US5538849A (en) * | 1992-12-29 | 1996-07-23 | Toyo Boseki Kabushiki Kaisha | Apparatus for automated assay of DNA probe and method for assaying nucleic acid in sample |
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- 1997-03-14 DE DE19710712A patent/DE19710712A1/en not_active Ceased
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: GPC BIOTECH AG, 82152 PLANEGG, DE |
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8131 | Rejection |