DE19954840A1 - Device for the preparation of biological samples for DNA analysis - Google Patents

Device for the preparation of biological samples for DNA analysis

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DE19954840A1 DE1999154840 DE19954840A DE19954840A1 DE 19954840 A1 DE19954840 A1 DE 19954840A1 DE 1999154840 DE1999154840 DE 1999154840 DE 19954840 A DE19954840 A DE 19954840A DE 19954840 A1 DE19954840 A1 DE 19954840A1
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Abstract

The invention relates to a method and a device for preparing biological samples for DNA analysis. To prepare said samples, the inventive method consists of the following steps: a) the sample is introduced into an automatic device, b) the quality of the sample is measured, c) the sample quantity is then determined, d) the measured value is compared with a desired value, e) the concentration of the sample is modified if the measured value deviates from the desired value, f) the steps c) to e) are repeated until the measured value is identical to the desired value and g) the standardised sample is delivered for further processing. The inventive device has a high degree of automation in the preparation and/or conditioning of DNA samples.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufbereitung biologischer Proben für die DNA-Analyse.The invention relates to a device for processing biological samples for DNA analysis.

Der Stand der Technik zur Analyse von biologischen Proben hinsichtlich ihrer DNA bedingt, daß zur Untersuchung ei­ ner Probe in einem Reaktionsgefäß oder einer Gruppe von Proben in einer Mikrotiterplatte die Verfahrensschritte
The prior art for the analysis of biological samples with regard to their DNA requires that the method steps for examining a sample in a reaction vessel or a group of samples in a microtiter plate

  • - Bestimmung der Qualität der DNA,- determining the quality of the DNA,
  • - Bestimmung der Quantität der DNA und- determination of the quantity of DNA and
  • - Verdünnung der DNA durch Zupipetieren geeigneter Lö­ sungsmittel zur Erreichung einer Standardisierung der Proben- Dilution of the DNA by pipetting in suitable solvents means to achieve a standardization of the rehearse

als Einzelarbeitsschritte mit hohem manuellen Aufwand durch hochqualifiziertes Laborpersonal durchgeführt wer­ den.as individual work steps with high manual effort carried out by highly qualified laboratory personnel the.

In den vor den genannten Arbeitsschritten zur Probengewin­ nung und in der nachfolgenden eigentlichen Analyse ist bereits ein hoher Automatisierungsgrad erreicht. Die ge­ nannten Zwischenschritte zur Bestimmung der Qualität und Quantität sowie zur Standardisierung der Proben erfordern einen hohen zeitlichen Aufwand und stellen, da sie manu­ ell an jeweils einzelnen Arbeitsstationen durchgeführt werden, einen erheblichen Kostenfaktor im gesamten Analy­ seprozeß dar. Zudem stellt die menschliche Arbeit ein nicht zu unterschätzendes Fehlerpotential dar.In the steps before the mentioned steps to win the sample and in the actual analysis that follows a high degree of automation has already been achieved. The ge named intermediate steps to determine the quality and Require quantity as well as standardize the samples take up a lot of time and because they are manu ell carried out at individual workstations become a significant cost factor in the entire analy process. In addition, human labor ceases error potential that should not be underestimated.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaf­ fen, welche einen hohen Automatisierungsgrad bei der Auf­ bereitung und/oder Konditionierung von DNA-Proben be­ wirkt.The object of the invention is to create a device fen, which has a high degree of automation when opening  Preparation and / or conditioning of DNA samples works.

Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet.The task is accomplished by a device with the features of the main claim solved. Advantageous configurations of the device according to the invention are in the dependent Labeled claims.

Die Aufgabe wird also erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung zur Aufbereitung biologischer Proben für die DNA-Analyse, umfassend eine bidirektionale Fördereinrich­ tung 11 für Probenbehälter 6, eine Qualitätsmess-Station 9, eine Quantitätsmess-Station 10, mindestens einen Rea­ genzienbehälter 3 mit nachgeordneter Dosiereinrichtung 2 und eine Steuerung 4.The object is thus achieved according to the invention by a device for processing biological samples for DNA analysis, comprising a bidirectional conveying device 11 for sample containers 6 , a quality measuring station 9 , a quantity measuring station 10 , at least one reagent container 3 with a downstream metering device 2 and a controller 4 .

Vorteilhaft ist es, daß die bidirektionale Fördereinrich­ tung 11 ringförmig ausgebildet ist. Dabei ist es insbe­ sondere vorteilhaft, daß Probeneingang 7 und Probenaus­ gang 8 an derselben Position angeordnet sind.It is advantageous that the bidirectional Fördereinrich device 11 is annular. It is particularly advantageous that the sample inlet 7 and sample outlet 8 are arranged in the same position.

Erfindungsgemäß bevorzugt ist es, daß die Qualitätsmess- Station 9 und/oder die Quantitätsmess-Station 10 minde­ stens eine fotometrische, fluorometrische, potentiometri­ sche, elektrochemisch, densitometrische und/oder refrak­ tometrische Messeinrichtung umfaßt.It is preferred according to the invention that the quality measuring station 9 and / or the quantity measuring station 10 comprises at least one photometric, fluorometric, potentiometric, electrochemical, densitometric and / or refractometric measuring device.

Es ist ferner vorteilhaft, daß die Dosiereinrichtung 2 ein elektrisch oder pneumatisch gesteuertes Ventil, eine Schlauchpumpe, eine Kolbenpumpe oder eine Zahnradpumpe ist.It is also advantageous that the metering device 2 is an electrically or pneumatically controlled valve, a hose pump, a piston pump or a gear pump.

Es ist besonders vorteilhaft, daß die Steuerung 4 ein Computer ist. It is particularly advantageous that the controller 4 is a computer.

Es ist insbesondere erfindungsgemäß bevorzugt, daß die Steuerung 4 mit einer Schnittstelle 5 verbunden ist, wo­ bei die Schnittstelle 5 mit weiteren Analysegeräten und/oder Laborrobotern in Verbindung steht und Mess- und Steuerwerte von diesen erhält oder an diese weiterleitet.It is particularly preferred in accordance with the invention that the controller 4 is connected to an interface 5 , where the interface 5 is connected to further analysis devices and / or laboratory robots and receives measurement and control values from these or forwards them to them.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung verknüpft nun die ge­ nannten Einzelschritte, die bisher als eigenständige, voneinander unabhängige Vorrichtungen und/oder Verfahren, nacheinander durchgeführt werden müssen, zu einer logi­ stischen Einheit, so daß zum einen der Arbeitsaufwand und somit die Kosten für diese unbedingt notwendigen Schritte drastisch reduziert werden und zum anderen mögliche Feh­ ler durch menschliches Versagen ausgeschlossen werden. Zudem läßt sich bei der Initiierung und Überwachung der Prozesse durch eine geeignete Steuerung bzw. Regelung mit geringem Aufwand eine Erfassung der Prozeßdaten und Para­ meter in einer Datenbank realisieren, um Nachvollziehbar­ keit und Qualitätssicherung zu ermöglichen. Das gilt ins­ besondere auch im Hinblick auf die Richtlinien der GLP ("Good Laboratory Practices") und auf die Qualitätssiche­ rung in Bezug auf ISO 9000.The device according to the invention now links the ge named individual steps that were previously independent, independent devices and / or methods, must be carried out successively, at a logi tical unit, so that on the one hand the workload and hence the cost of these essential steps be drastically reduced and secondly possible mistake be excluded by human error. In addition, the initiation and monitoring of Processes using a suitable control system the process data and para Implement meters in a database in order to be traceable ability and quality assurance. That applies in particular especially with regard to the guidelines of the GLP ("Good Laboratory Practices") and on the quality assurance ISO 9000.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Aufbereitung von biologischen Proben für die anschließende DNA-Analyse, ist dadurch gekennzeichnet, daß bedingt durch logische Verknüpfung, realisiert durch eine Steuerung oder einen externen Computer oder dgl., biologische Proben in den laborüblichen Probenbehältern, Einzelreaktionsgefäßen oder Mikrotiterplatten oder dgl. hinsichtlich ihrer Qua­ lität mittels des UV-Absorptionsverfahrens oder dgl. und ihrer Quantität mittels Fluoreszenzmessung unter Verwen­ dung von interkalierenden Farbstoffen oder dgl. unter­ sucht und ausgewertet werden und anschließend durch ge­ zieltes und gesteuertes Hinzufügen von geeigneten Lö­ sungsmitteln auf eine vom Bediener wählbare oder eine auf andere Weise vorgegebene Konzentration verdünnt werden, um ein für die Weiterverarbeitung notwendiges, standardi­ siertes Probenformat zu erreichen.The inventive device for processing biological samples for subsequent DNA analysis, is characterized by the fact that due to logical Linking, realized by a controller or a external computer or the like. biological samples in the laboratory sample containers, single reaction vessels or microtiter plates or the like in terms of their quality lity by means of the UV absorption process or the like. And their quantity by means of fluorescence measurement using of intercalating dyes or the like under be searched and evaluated and then by ge targeted and controlled addition of suitable solutions means to one that can be selected by the operator or one  other way predetermined concentration can be diluted a standard for the further processing to achieve a defined sample format.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich ferner durch eine Ansteuerung der internen oder externen Steue­ rung des Gerätes über geeignete Schnittstellen durch die Maschinen aus, die zur vorhergehenden und nachfolgenden Probenverarbeitung eingesetzt werden.The device according to the invention is also distinguished by controlling the internal or external tax the device via suitable interfaces through the Machines that go to the previous and subsequent Sample processing can be used.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist ferner gekennzeich­ net durch die Integration weiterer Funktionen zur Bear­ beitung von Proben vor dem Hintergrund der DNA-Analyse.The device according to the invention is also characterized net by integrating additional Bear functions processing of samples against the background of DNA analysis.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgt zusätzlich eine Erfassung von Kenndaten der durchgeführten Prozeß­ schritte in einer internen oder externen Datenbank.In the case of the device according to the invention, this is also carried out a collection of key data of the process carried out steps in an internal or external database.

An Hand der beigefügten Zeichnung wird die Erfindung nä­ her erläutert.On the basis of the accompanying drawing, the invention is ago explained.

Es zeigtIt shows

Fig. 1 eine schematische Anordnung einer erfindungsgemä­ ßen Vorrichtung in einem ersten Ausführungsbeispiel. Fig. 1 is a schematic arrangement of an inventive device in a first embodiment.

In Fig. 1 ist schematisch die Anordnung der Einzelkompo­ nenten der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem ersten Ausführungsbeispiel dargestellt. Über den Probeneingang 7 werden die Probenbehälter 6, welche bereits die zu unter­ suchenden Proben enthalten, in die Vorrichtung einge­ speist. Die gesamte Vorrichtung ist zweckmäßigerweise in einem Gehäuse 1 zusammengefaßt. Der Probenbehälter 6 wird nun, gesteuert durch die Steuerung 4, in die Qualitäts­ mess-Station 9 und in die Quantitätsmess-Station 10 ein­ geführt und dort jeweils vermessen. Mittels der bidirek­ tionalen Fördereinrichtung 11 kann die Probe innerhalb der erfindungsgemäßen Vorrichtung an beliebige Stellen bewegt werden, um dort beispielsweise vermessen zu werden oder aber an den Dosiereinrichtungen 2, welche von Rea­ genzienbehältern 3 gespeist werden, mit Chemikalien und/oder Reagenzien und/oder Lösemitteln, Puffern und dergleichen versehen zu werden. Es ist klar, daß die An­ zahl der Reagenzienbehälter 3 nicht beschränkt ist und derart gewählt ist, daß die erforderlichen Zugaben der Medien gewährleistet sind. Sollten sich an die Zugabe der Medien Messungen anschließen müssen, so werden die Proben mittels der bidirektionalen Fördereinrichtung 11 wieder zu den Mess-Stationen 9 bzw. 10 bewegt. Ist die Probe in dem jeweiligen Probenbehälter 6 entsprechend der Vorgabe konditioniert worden, wird der entsprechende Probenbehäl­ ter 6 am Probenausgang 8 der Vorrichtung entnommen.In Fig. 1, the arrangement of the individual components of the inventive device is shown schematically in a first embodiment. Via the sample inlet 7 , the sample containers 6 , which already contain the samples to be examined, are fed into the device. The entire device is advantageously combined in a housing 1 . The sample container 6 is now, controlled by the controller 4 , in the quality measuring station 9 and in the quantity measuring station 10 out and measured there. By means of the bidirectional conveying device 11 , the sample can be moved anywhere within the device according to the invention, for example to be measured there or at the metering devices 2 , which are fed by reagent containers 3 , with chemicals and / or reagents and / or solvents , Buffers and the like. It is clear that the number of reagent containers 3 is not restricted and is selected such that the required additions of the media are ensured. If measurements have to follow the addition of the media, the samples are moved again to the measuring stations 9 and 10 by means of the bidirectional conveyor 11 . If the sample in the respective sample container 6 has been conditioned in accordance with the specification, the corresponding sample container 6 is removed from the device at the sample outlet 8 .

Die für die folgende Analyse der Proben erforderlichen Parameter werden extern ermittelt und über die Schnitt­ stelle 5 in die Steuerung 4 der Vorrichtung eingegeben. Die Schnittstelle 5 bildet auch die Verbindung zu den hier nicht dargestellten weiteren Analyseautomaten und/oder Laborrobotern für die manuelle Handhabung von Probenbehältern und dergleichen.The parameters required for the subsequent analysis of the samples are determined externally and entered into the controller 4 of the device via the interface 5 . The interface 5 also forms the connection to the further automatic analyzers and / or laboratory robots (not shown here) for the manual handling of sample containers and the like.

Die Herstellung der einzelnen Komponenten der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung ist dem Fachmann als solches bekannt. Auch die notwendigen Steuerungen und/oder Computerpro­ gramme lassen sich von einem Fachmann ohne erfinderisches Zutun an Hand der vorliegenden erfinderischen Idee ohne weiteres herstellen und/oder programmieren.The manufacture of the individual components of the Invention device according to the skilled worker is known as such. Also the necessary controls and / or computer pro Grams can be done by a specialist without inventive To do on the basis of the present inventive idea without manufacture and / or program more.

Es ist klar, daß dem Fachmann geläufige Abwandlungen der in den Beispielen und Figuren gezeigten Ausführungsbei­ spiele, gleichfalls zum Umfang der vorliegenden erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung gehören. It is clear that modifications of the embodiment shown in the examples and figures games, also on the scope of the present inventions device according to the invention.  

BezugszeichenlisteReference list

11

Gehäuse
casing

22nd

Dosiereinrichtung
Dosing device

33rd

Reagenzienbehälter
Reagent container

44th

Steuerung
control

55

Schnittstelle
interface

66

Probenbehälter
Sample container

77

Probeneingang
Sample receipt

88th

Probenausgang
Sample exit

99

Qualitätsmess-Station
Quality measuring station

1010th

Quantitätsmess-Station
Quantity measurement station

1111

Fördereinrichtung
Conveyor

Claims (7)

1. Vorrichtung zur Aufbereitung biologischer Proben für die DNA-Analyse, umfassend eine bidirektionale För­ dereinrichtung (11) für Probenbehälter (6), eine Qua­ litätsmess-Station (9), eine Quantitätsmess-Station (10), mindestens einen Reagenzienbehälter (3) mit nachgeordneter Dosiereinrichtung (2) und eine Steue­ rung (4).1. Device for processing biological samples for DNA analysis, comprising a bidirectional För dereinrichtung ( 11 ) for sample containers ( 6 ), a quality measurement station ( 9 ), a quantity measurement station ( 10 ), at least one reagent container ( 3 ) with downstream metering device ( 2 ) and a control ( 4 ). 2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bidirektionale Fördereinrichtung (11) ring­ förmig ausgebildet ist.2. Device according to claim 1, characterized in that the bidirectional conveyor ( 11 ) is ring-shaped. 3. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Probeneingang (7) und Probenausgang (8) an der­ selben Position angeordnet sind.3. Device according to claim 2, characterized in that sample inlet ( 7 ) and sample outlet ( 8 ) are arranged in the same position. 4. Vorrichtung gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Qualitätsmess-Station (9) und/oder die Quantitätsmess-Station (10) minde­ stens eine fotometrische, fluorometrische, potentio­ metrische, elektrochemisch, densitometrische und/oder refraktometrische Messeinrichtung umfaßt.4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the quality measuring station ( 9 ) and / or the quantity measuring station ( 10 ) comprises at least one photometric, fluorometric, potentio metric, electrochemical, densitometric and / or refractometric measuring device. 5. Vorrichtung gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiereinrichtung (2) ein elektrisch oder pneumatisch gesteuertes Ven­ til, eine Schlauchpumpe, eine Kolbenpumpe oder eine Zahnradpumpe ist.5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the metering device ( 2 ) is an electrically or pneumatically controlled valve, a peristaltic pump, a piston pump or a gear pump. 6. Vorrichtung gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (4) ein Computer ist. 6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the controller ( 4 ) is a computer. 7. Vorrichtung gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (4) mit ei­ ner Schnittstelle (5) verbunden ist, wobei die Schnittstelle (5) mit weiteren Analysegeräten und/oder Laborrobotern in Verbindung steht und Mess- und Steuerwerte von diesen erhält oder an diese wei­ terleitet.7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the controller ( 4 ) is connected to an interface ( 5 ), the interface ( 5 ) being connected to further analysis devices and / or laboratory robots and measuring and control values of receives this or forwards it to them.
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