DE2123210C2 - Storage and reaction cell for chemical or biological reactions - Google Patents
Storage and reaction cell for chemical or biological reactionsInfo
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Description
5555
Die Erfindung betrifft eine Speicher- und Reaktionszeile für chemische oder biologische Reaktionen, mit mindestens zwei Kammern, von denen mindestens eine einen Reaktionsraum bildet sowie mindestens ein Reaktionsmittel in stabilem Zustand aufzunehmen vermag, wobei die Kammern durch je eine mindestens teilweise entfernbare Trennwand voneinander abgeteilt sind.The invention relates to a storage and reaction line for chemical or biological reactions, with at least two chambers, at least one of which forms a reaction space and at least one reaction medium capable of receiving in a stable state, the chambers each at least partially removable partition are separated from each other.
Bei der Vornahme von Reihenanalysen Im medizin!- sehen bzw. biologischen Bereich kann man Im allgemeinen nur dann zu gesicherten Erkenntnissen kommen, wenn sehr umfangreiche Versuchs- oder Untersuchungsreihen unter gleichbleibenden Bedingungen ausgewertet werden können. Die erforderliche Anzahl von einzelnen Ausweitungen erzwingt eine Mechanisierung nicht nur aus Kostengründen, sondern vor allem deswegen, weil auf diese Welse Auswertungsfehler mit größerer Sicherheit vermieden werden. Hinzu kommt, daß der Auswertung zunächst das Sammeln von zu untersuchenden Proben vorausgehen muß, und auch hier kommt es wesentlich auf eine gleichförmige Art der Behandlung und auf eine einfache Handhabung an.When carrying out series analyzes in the medical or biological field, one can in general Reliable knowledge can only be obtained if very extensive series of tests or investigations are evaluated under constant conditions can be. The required number of individual expansions not only forces mechanization for reasons of cost, but mainly because on these catfish evaluation errors with greater certainty be avoided. In addition, the evaluation first involves collecting samples to be examined must precede, and here, too, it depends essentially on a uniform type of treatment and on easy handling.
Der Erfindung lag somit die Aufgabe zugrunde, eine für chemische oder biologische Reaktionen einsetzbare Speicher- und Reaktionszelle zu finden, die beispielsweise in entsprechender Stückzahl an die Ärzteschaft verteilt, von diesen mühelos benutzt werden kann und die die Gewinnung von aussagekräftigen Informationen dadurch ermöglicht, daß alle beispielsweise von Patienten entnommenen Proben unter weitgehend Identischen Bedingungen zur Analyse vorbereitet werden.The invention was therefore based on the object of providing a device that could be used for chemical or biological reactions To find storage and reaction cells, for example, in corresponding numbers to the medical profession distributed, can be easily used by them and the extraction of meaningful information thereby enables all samples taken, for example, from patients to be largely identical Conditions for analysis are prepared.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die einleitend genannte Speicher- und Reaktionszelle dahingehend weiterzubilden, daß die Zelle aus aufeinanderfolgenden stlrnseltlg lösbaren miteinander verbundenen Kammern besteht, wobei jeweils an der einen Stirnseite eine Innere Ausnehmung und am entgegengesetzten Ende eine äußere Ausnehmung vorgesehen ist, deren einander entsprechenden geometrischen Formen eine lösbare Verbindung der Kammern untereinander ermögAlchen.To achieve this object, the invention proposes the storage and reaction cell mentioned in the introduction to the effect that the cell is made up of successive mutually releasable cells connected chambers, with an inner recess on one end face and an inner recess on the opposite one At the end of an outer recess is provided, their corresponding geometric shapes enable a detachable connection between the chambers.
Der Lösungsgedanke der Erfindung besteht darin, daß beispielsweise dem Arzt eine Einweg-Zelle In die Hand gegeben wird, in der sich labormäßig eingebrachte Reaktionsmittel für die Probe, Filter oder dergleichen befinden, und in die die Probe eingebracht werden kann, so daß alle Proben - bei gleich ausgestatteten Zellen - Identisch behandelt und einer Reihenanalyse zugeführt werden können, die dann zu aussagekräftigen Ergebnissen führt.The idea behind the invention is that, for example, the doctor has a disposable cell in his hand is given, in the laboratory introduced reactants for the sample, filter or the like, and into which the sample can be introduced, so that all samples - with identically equipped cells - are treated identically and submitted to a serial analysis which then leads to meaningful results.
Der Vorteil dieser Lösung besteht darin, daß mit einfachen Mitteln und hoher Sicherheit der Reproduzierbarkelt unterschiedliche Reaktionsmittel und andere Stoffe nacheinander mit der Probe zur Reaktion gebracht werden können, und zwar entweder von dem Untersuchenden selbst oder aber unter Identischen zeltlichen und temperaturmäßigen Bedingungen in einem Analysenlabor. The advantage of this solution is that with simple Medium and high reliability of reproducibility, different reactants and other substances sequentially can be reacted with the sample, either by the examiner himself or under identical temperature and temperature conditions in an analysis laboratory.
Vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkelten der erfindungsgemäßen Lösung sind In den Unteransprüchen angegeben.Advantageous possible embodiments of the inventive Solution are given in the subclaims.
Es 1st darauf hinzuweisen, daß es aus dem Stand der Technik bekannt war, chemisch miteinander reagierende Stoffe voneinander getrennt In einem gemeinsamen Behältnis unterzubringen. So Ist in der GB-PS 9 67 928 ein Behältnis beschrieben, In dem sich zwei oder mehr miteinander chemisch reagierende Komponenten befinden, die jedoch Innerhalb des Behältnisses voneinander getrennt sind, so daß die Reaktion erst nach Aufhebung der Trennung stattfinden kann. In der US-PS 26 81 168 Ist ein zwelschallger Behälter beschrieben, dessen Innerer Teil zerstörbar und dadurch In den äußeren Teil entleerbar Ist. In der US-PS 29 82 396 Ist erläutert, wie man mehrere Reagenzien durch Trennschichten voneinander vorübergehend trennen kann. Schließlich 1st der US-PS 29 54 144 ein Behälter für einen Zwei-Komponenten-Klebestoff oder dergleichen zu entnehmen. Die beiden Komponenten sind wiederum getrennt voneinander im Behälter untergebracht. Durch Perforation oder andere Zerstörung der Trennung zwischen den beiden Kompo-It should be noted that it was known from the prior art to be chemically reactive with one another Substances separated from each other To be stored in a common container. So is in GB-PS 9 67 928 a container described in which there are two or more Components that react chemically with one another are located within the container from one another are separated, so that the reaction can only take place after the separation is canceled. In US-PS 26 81 168 Is a different container described, the inner part of which can be destroyed and thus emptied into the outer part Is. In US-PS 29 82 396 is explained how to can temporarily separate several reagents from one another by means of separating layers. Finally, the US PS 29 54 144 a container for a two-component adhesive or the like can be found. The two Components are in turn housed separately from one another in the container. Through perforation or others Destruction of the separation between the two compo-
h. nenten Ist eine Mischung der Bestandteile möglich, die ;. dann gemeinsam durch eine einzige Ausgangsöflhung ξ abgegeben werden. h . nenten Is it possible to mix the components that contain;. can then be released together through a single exit opening ξ.
s Für die erfindungsgemäßen Zwecke sind diese bekannten Vorschläge nicht verwertbar, da sie es weder gestat- i. ten, mehr als zwei Komponenten in vorbestimmter ReI-hsnfolge mit einer von außen hinzugegebenen Probe I; reagieren zu lassen, noch die Möglichkeit zu einer prels- |- werten Herstellung und leichten Handhabung sowie Weife terverarbeltung bieten. Im Gegensatz zum Stand der . Technik ermöglicht die erfindungsgemäße Lösung nicht nur Reaktionen Innerhalb der Zellen, sondern bei Bedarf i: auch eine Innere Filtration und die Entnahme von Filter- ; scheiben bzw. Membranen zur externen mechanisierten Auswertung.For the purposes according to the invention, these known proposals cannot be used, since they neither permit- i. th, more than two components in a predetermined order with an externally added sample I; to let react, still offer the possibility of a premium production and easy handling as well as processing. In contrast to the state of. Technology enables the solution according to the invention not only reactions within the cells, but if necessary i: also an internal filtration and the removal of filter; disks or membranes for external mechanized evaluation.
Die Erfindung 1st nachstehend unter Bezugnahme auf ; die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele H erläutert. Es zeigt:The invention is hereinafter referred to with reference to; the exemplary embodiments H shown in the drawing are explained. It shows:
. Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine erte Ausführungsform einer aus mehreren Kammern zusammengesetzten Speicher- und Reaktionszelle; FIg. la eine Stopfstange für eine derartige Zelle; Fig. Ib eine Perforationssonde für die Zelle; Flg. Ic eine Adsorptionsscheibe für die Zelle; F1 g. 2 eine Draufsicht auf die Zelle gemäß FI g. 1; Flg. 3 einen Vertikalschnitt durch eine Adsorptionskammer, . Fig. 1 is a vertical section through a first embodiment a storage and reaction cell composed of several chambers; FIg. la a stuffing rod for such a cell; Fig. Ib shows a perforation probe for the cell; Flg. Ic an adsorption disk for the cell; F1 g. 2 shows a plan view of the cell according to FI g. 1; Flg. 3 a vertical section through an adsorption chamber,
Flg.4 einen Vertikalschnitt durch eine andere Ausführungsform der Zelle undFig. 4 shows a vertical section through another embodiment the cell and
F l g. 5 eine Draufsicht auf die Zelle gemäß FI g. 4. Die Speicher und Reaktionszelle stellt einen aus mehreren Kammern bestehenden Behälter zur Aufnahme von Reagenzien dar, denen eine zu analysierende Probe eines Stoffes zugesetzt werden soll. Abweichend von den dargestellten zylindrischen Formen der Zelle kann diese auch eine andere Gestaltung haben. Sie soll zenlrlfuglerfähig sein und besteht vorteilhaft aus einem nicht benetzbaren Kunststoff, wie z. B. Polystyrol oder Polypropylen. Als Herstellungsmaterial Ist auch eine Kombination aus festen und halbfesten Kunststoffen mit flexiblen Kunststoffen, beispielsweise Polyäthylen oder Gelatine geeignet. Eine Speicher- und Reaktionszeile kann aus einer Anzahl Identischer Einzelheiten bestehen oder aus abweichend gestalteten Bestandteilen, die jedoch zu einer mehrkammerlgen Zelle zusammensetzbar sind. ; Die Speicher- und Reaktionszelle gemäß den Flg. 1 und 2 besteht aus vier gleichen Kammern 11, die stlrnseltlg zusammengesteckt sind. Die Kammern 11 haben eine hohlzylindrische Form und weisen an Ihrem einen Stirnende eine äußere Ausnehmung 12, an Ihrem anderen Stirnende eine Innere Ausnehmung IS und eine Trennwand 17 Im Bereich eines ihrer Enden auf.F l g. 5 shows a plan view of the cell according to FI g. 4th The storage and reaction cell represents a container consisting of several chambers to hold Represent reagents to which a sample of a substance to be analyzed is to be added. Different from those shown cylindrical shapes of the cell, this can also have a different design. You should be able to fly be and is advantageously made of a non-wettable plastic, such as. B. polystyrene or polypropylene. As a manufacturing material is also a combination of solid and semi-solid plastics with flexible ones Plastics, for example polyethylene or gelatin, are suitable. A memory and reaction line can consist of a number of identical details or of differently designed components, but which are too can be assembled into a multi-chamber cell. ; The storage and reaction cell according to Flg. 1 and 2 consists of four identical chambers 11, which are aligned are plugged together. The chambers 11 have a hollow cylindrical shape and point to your one Front end an outer recess 12, at your other front end an inner recess IS and one Partition wall 17 in the area of one of its ends.
Die beiden Ausnehmungen 12, 15 sind komplementär zueinander ausgebildet. Sie dienen der stirnseitigen Verbindung mehrerer Kammern derart, daß jeweils eine Innere Ausnehmung 15 einer Kammer 11 In die äußere Ausnehmung 12 der nächstfolgenden Kammer eingeführt werden kann. Die Ausnehmungen sind leicht konisch ausgebildet, so daß sie eine gute Abdichtung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Kammern bewirken eo und eine haltbare Verbindung sicherstellen. Andererseits sind jedoch auch andere Verbindungselemente zwischen zwei Kammern, wie z. B. Gewindegänge oder Zungen vorstellbar.The two recesses 12, 15 are complementary formed to each other. They are used to connect several chambers at the front in such a way that each one Inner recess 15 of a chamber 11 in the outer Recess 12 of the next chamber can be introduced. The recesses are slightly conical designed so that they cause a good seal between two successive chambers eo and ensure a durable connection. On the other hand, however, there are also other connecting elements between two chambers, such as B. threads or tongues imaginable.
Die Innenwände 16 der Kammern 11 verlaufen entweder parallel oder trichterförmig mit Bezug auf die Mittelachse jeder Kammer und können mit zusätzlichen Schultern oder Ausnehmungen versehen sein, um eine Stopfstange gemäß Flg. la oder eine Perforiersonde gemäß Flg. Ib einsetzten zu können. Die Stopfstangen 20 bzw. die Perforiersonden 21 können Kanäle 27 (Flg. Ib) aufweisen, die beim Filtrieren den Durchschnitt von Waschflüssigkeit in den Reaktlonstell der Zelle erleichtern.The inner walls 16 of the chambers 11 run either parallel or funnel-shaped with respect to the central axis each chamber and can be provided with additional shoulders or recesses to accommodate a stuffing rod according to Flg. la or a perforating probe according to Flg. To be able to use Ib. The stuffing rods 20 resp. the perforation probes 21 can have channels 27 (Fig. Ib), which, when filtered, facilitate the averaging of wash liquid into the cell's reactants.
Die den Hohlraum der Kammer 11 überspannende Trennwand 17 hat eine solche Festigkeit, daß sie den im Gebrauch auftretenden mittleren Beschleunigungen widersteht. Die Festigkeit ist jedoch wiederum so gering, daß die Trennwand 17 Im Bedarfsfall von einer Pertorationssonde 21 durchstoßen werden kann. Dieses Perforieren kann durch eine in der Trennwand 17 vorgesehene Nut noch erleichtert werden.The partition 17 spanning the cavity of the chamber 11 has such a strength that it corresponds to the Resists medium accelerations during use. However, the strength is again so low that that the partition 17 can be pierced by a pertoration probe 21 if necessary. This perforation can be made even easier by a groove provided in the partition wall 17.
Die Innere Ausnehmung 15 bildet nicht nur die Aufnahme und den Anschlag für die äußere Ausnehmung 12 der nächstfolgenden Kammer, sondern kann auch der Halterung eines Filterträgers 18 mit Filtermembrane 19 dienen. Der Filterträger 18 besteht aus einer festen oder halbfesten Scheibe. Es 1st beispielsweise aus einem durchlässigen Polyäthylen mit einer Porengröße hergestellt, die größer ist als die Porengröße der Filtermembran. Herstellungsmaterial und Porengröße der Fiätermembrane 19 werden entsprechend den jeweiligen Anforderungen ausgewählt.The inner recess 15 not only forms the receptacle and the stop for the outer recess 12 of the next chamber, but can also be the Hold a filter carrier 18 with filter membrane 19 are used. The filter support 18 consists of a solid or semi-rigid disc. For example, it is made of a permeable polyethylene with a pore size which is larger than the pore size of the filter membrane. Manufacturing material and pore size of the filter membrane 19 are selected according to the respective requirements.
Wenn die Speicher- und Reaktionszelle in Verbindung mit einem besonderen (externen) Filterbett eingesetzt wird, können der Filterträger 18 und die Filtermembrane 19 entfallen. Wenn eine Innere Filtration unter Anlegung eines Vakuums vorgenommen werden soll, entfällt dagegen die Trennwand 17. Falls In einer Zentrifuge filtriert wird, kann In der Trennwand 17 der untersten Kammer der Zelle ein Kapillarkanal vorgesehen sein, durch den die von dem einströmenden Filtrat verdrängte Luft entweicht. When the storage and reaction cells are used in conjunction with a special (external) filter bed the filter support 18 and the filter membrane 19 can be omitted. If an internal filtration is under application a vacuum is to be made, on the other hand, the partition 17 is omitted. If filtered in a centrifuge In the partition 17 of the lowermost chamber of the cell, a capillary channel can be provided through which the air displaced by the inflowing filtrate escapes.
Alternativ zu dem beschriebenen Filtrationssystem kann in der jeweils unteren Kammer 11 der Zelle eine beispielsweise aus Polystyrol bestehende Membran 22 eingesetzt sein, auf der sich adsorbierte oder anderweitig haftende Reaktanten befinden. Zum Gebrauch wird diese Membrane 22 In die Reaktantenlösung eingetaucht. Sie kann so angeordnet werden, daß sie auf einer oder beiden Oberflächen völlig frei liegt, wie es In Flg. 3 gezeigt ist. Um die unterhalb der Membrane 22 befindliche Trennwand 17 perforieren zu können und um das Umspülen der Membrane 22 zu erleichtern, befindet sich In Ihrer Mitte eine öffnung 23.As an alternative to the filtration system described, a For example, made of polystyrene membrane 22 can be used, on which adsorbed or otherwise adhering reactants are located. For use, this membrane 22 is immersed in the reactant solution. she can be arranged so that it is completely exposed on one or both surfaces, as shown in Flg. 3 is shown. Around the partition located below the membrane 22 17 to be able to perforate and to facilitate the rinsing around the membrane 22 is located in your Middle an opening 23.
Eine andere Ausführungsform einer Kammer 25 1st In Flg. 3 gezeigt. Diese Kammer 25 hat eine zylindrische Innenwand 24 und weist eine von der Trennwand 17 axial vorstehende Erhebung 26 auf, auf der eine Membrane 22 ruht.Another embodiment of a chamber 25 1st In Flg. 3 shown. This chamber 25 is cylindrical Inner wall 24 and has an elevation 26 which projects axially from the partition wall 17 and on which a membrane 22 rests.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Speicher- und Reaktionszeit ist in den Flg. 4 und S dargestellt. Die einzelnen Kammern 25 sind Im Grundsatz wiederum zylindrisch ausgebildet. Ihre Innenräume 28 verlaufen parallel jedoch versetzt zur Mittelachse der Kammer, so daß eine Trennung der beiden Innenräume aufeinanderfolgender Kammern 25 gewährleistet 1st, solange sich diese Kammern In einer der Fig. 4 entsprechenden Winkelstellung zueinander befinden. Zum Herstellen einer Verbindung zwischen jeweils zwei Innenräumen 28 werden die Kammern 25 um Ihre gemeinsame Mittelachse verdreht. Dieses Verdrehen wird durch Vorsprünge 30 erleichtert, die sich an den Kammern befinden. Diese Vorsprünge stellen also eine spezielle Form einer Handhabe dar.Another exemplary embodiment of the storage and response time is shown in FIGS. 4 and S. the individual chambers 25 are again cylindrical in principle. Your interiors 28 run parallel, however, offset to the central axis of the chamber, so that a separation of the two interior spaces is successive Chambers 25 are guaranteed as long as these chambers are in an angular position corresponding to FIG. 4 are to each other. To establish a connection between two interior spaces 28 in each case the chambers 25 around their common central axis twisted. This twisting is facilitated by projections 30 which are located on the chambers. These So projections represent a special form of a handle.
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