DD239473A1 - SAMPLE SUPPLIER FOR DISCRETE ANALYSIS OF LIQUID ANALYSIS ASSAYS - Google Patents
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Abstract
Bei einem Probentraeger zur diskreten Analyse fluessiger Analysenansaetze mit dem Ziel der Erhoehung der Messgenauigkeit und der Anwendungsbreite photometrischer Methoden besteht die Aufgabe, einen zugleich als Messkuevette einsetzbaren Probentraeger zu entwickeln, der fuer alle in ihm befindlichen Proben uebereinstimmende Schichtdicken gewaehrleistet, der temperierbar und leicht zu reinigen ist. Die Aufgabe wird erfindungsgemaess dadurch geloest, dass ein Hohlraum enthaltender zentraler Koerper an seiner Grundflaeche durch einen unteren und an seiner Deckflaeche durch einen oberen Abschlusskoerper begrenzt ist und dass die Abschlusskoerper jeweils in gemeinsamen Ebenen liegende Flaechenbereiche aufweisen, die sich zumindest in der Naehe von Grund- oder Deckflaeche befinden.In the case of a sample carrier for the discrete analysis of liquid analysis assays with the aim of increasing the accuracy of measurement and the range of application of photometric methods, the object is to develop a sample carrier which can be used as a measuring cuvette and which ensures uniform layer thicknesses for all the samples contained therein, which can be tempered and easily cleaned is. The object is achieved according to the invention by virtue of the fact that a central body containing a cavity is delimited at its base by a lower end body and by an upper end body and that the terminators each have areas lying in common planes which are at least close to ground level. or deck area.
Description
Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings
Die Erfindung betrifft einen Probenträger zur diskreten Analyse flüssiger Analysenansätze.The invention relates to a sample carrier for the discrete analysis of liquid analytical approaches.
Es ist vorzugsweise einsetzbar für chemische, enzymatische und immunologische Analysen in der biologischen Forschung, der klinischen Chemie und Laboratoriumsdiagnostik, für analytische Aufgaben, z.B. in der Tier- und Pflanzenzucht, in der Mikrobiologie, der Immunbiologie und der Tropenmedizin.It is preferably usable for chemical, enzymatic and immunological analyzes in biological research, clinical chemistry and laboratory diagnostics, for analytical tasks, e.g. in animal and plant breeding, in microbiology, immunobiology and tropical medicine.
Der Probenträger wird vorwiegend dort eingesetzt, wo Proben in größerer Stückzahl mit photometrischen Methoden (kolorimetrisch, fluorimetrisch, turbidimetrisch, nephelometrisch) untersucht werden sollen.The sample carrier is predominantly used where samples are to be analyzed in larger numbers using photometric methods (colorimetric, fluorimetric, turbidimetric, nephelometric).
Mikroliterplatten, die aus einem Verbund matrixförmig angeordneter Probenaufnahmebehälter bestehen, haben den Vorteil hoher Praktikabilität hinsichtlich der Probenbeschichtung und der innerhalb der Plattenhöhefrei wählbaren, durch das Volumen des Analysenansatzes gegebenen SchichtdickeMicroliter plates consisting of a composite of sample containers arranged in a matrix have the advantage of high practicability with regard to sample coating and the layer thickness which can be freely selected within the plate height and given by the volume of the analytical batch
Sie besitzen jedoch folgende Nachteile: However, they have the following disadvantages:
Durch die unterschiedliche optische Wirkung der an Licht grenzenden freien Oberflächen in den verschiedenen Kavitäten ist kein konstanter optischer Strahlenverlauf gegeben. Unterschiedliche adhäsive Bindungen des Analysenansatzes an den Gefäßwänden, Volumenfehler und Abweichungen der geometrischen Parameter der Einzelgefäße beeinflussen den Strahlenverlauf des Lichtes im Photometer, die Präzision der Schichtdicke und damit die Qualität der Analysenergebnisse.Due to the different optical effect of the light-bordering free surfaces in the different cavities no constant optical beam path is given. Different adhesive bonds of the analytical approach to the vessel walls, volume errors and deviations of the geometric parameters of the individual vessels influence the beam path of the light in the photometer, the precision of the layer thickness and thus the quality of the analysis results.
Die Anwendungsbreite der Mikroliterplatte wird so erheblich eingeschränkt.The scope of application of the microliter plate is thus considerably limited.
Probenträger des Mikroküvettentypes, wie sie z. B. in der DD-PS 107783 beschrieben sind, haben demgegenüber den Vorteil der exakt festgelegten Schichtdicke und erlauben photometrische Messungen auch zu sehr geringen Probenmengen mit hoher Präzision.Sample carrier of the type of microcuvette, as z. As described in DD-PS 107783, in contrast, have the advantage of exactly defined layer thickness and allow photometric measurements even to very small amounts of sample with high precision.
Ein Nachteil dieser Küvetten besteht darin, daß durch das Fehlen der seitlichen Begrenzung bei den einzelnen Probenplätzen das Aufbringen von detergenzhaltigen Lösungen mit niedriger Oberflächenspannung große Sorgfalt erfordert. Außerdem ist die Schichtdicke auf maximal 2-3 mm begrenzt, wodurch die kolorimetrische und turbidimetrische Messungen die Untersuchung von Proben mit geringen Absorptionskoeffizienten eingeschränkt ist.A disadvantage of these cuvettes is that, due to the lack of lateral confinement at the individual sample sites, the application of low surface tension, detergent-containing solutions requires great care. In addition, the layer thickness is limited to a maximum of 2-3 mm, whereby the colorimetric and turbidimetric measurements is limited to the investigation of samples with low absorption coefficients.
Beide Küvettenarten haben den gemeinsamen Nachteil, daß sie nur sehr schwer temperierbar und damit für enzymatische Messungen nicht einsetzbar sind.Both cuvette types have the common disadvantage that they are very difficult to temper and thus can not be used for enzymatic measurements.
Ziel der Erfindung ist es, präzise kolorimetrische, fluorimetrische, nephelometrische und turbidimetrische Messungen zur diskreten Analyse einer Vielzahl in einem Analyseblock angeordneter Analysenansätze zu gewährleisten und den Meßmethoden eine hohe Anwendungsbreite zu geben.The aim of the invention is to ensure precise colorimetric, fluorimetric, nephelometric and turbidimetric measurements for the discrete analysis of a large number of analytical approaches arranged in an analysis block and to give the measuring methods a wide range of applications.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen zugleich als Meßküvette einsetzbaren Probenträger für die Aufnahme flüssiger Proben zu entwickeln, der bei leichter Handhabbarkeit definierte, für die photometrische Analyse vorteilhafte und für alle im Probenträger befindlichen Proben übereinstimmende Schichtdicken gewährleistet, der auch temperierbar und leicht zu reinigen ist.It is an object of the invention to develop a simultaneously usable as a measuring cuvette sample carrier for receiving liquid samples, which ensures easy handling defined, advantageous for the photometric analysis and for all samples in the sample carrier consistent thicknesses, which is also tempered and easy to clean ,
Die Aufgabe wird durch einen Probenträger zur diskreten Analyse flüssiger Analysenansätze in gleichgestalteten, an einem Ende verschlossenen und in definierter Anordnung vorgesehenen Hohlräumen, die zueinander parallel verlaufende Begrenzungsebenen aufweisen, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein die Hohlräume enthaltender zentraler Körper, dessen Grund- und Deckfläche die Begrenzungsebenen der Hohlräume bilden, an der Grundfläche durch einen unteren und an der Deckfläche durch einen oberen Abschlußkörper begrenzt ist, daß in den oberen Abschlußkörper an der dem zentralen Körper zugewendeten Seite Vertiefungen eingearbeitet sind, die in einer gemeinsamen Ebene liegende, aus optisch durchlässigem Material bestehende Flächenbereiche umgrenzen, deren Zahl und Anordnung der der Hohlräume entspricht und die diese zumindest teilweise überdecken, daß der untere Abschlußkörper die Hohlräume verschließende, in einer gemeinsamen Ebene liegende Flächenelemente aufweist, und daß sich die gemeinsamen Ebenen parallel zur Grund- und Deckfläche zumindest in der Nähe der ihnen zugeordneten Flächen befinden.The object is achieved by a sample carrier for the discrete analysis of liquid analysis approaches in identically designed, closed at one end and cavities provided in a defined arrangement, which have mutually parallel boundary layers, according to the invention solved in that a cavity containing central body whose base and top surface the Forming boundary planes of the cavities, is bounded at the base by a lower and on the top surface by an upper closure body, that in the upper end body on the side facing the central body recesses are incorporated, which is in a common plane, made of optically transmissive material Define surface areas, the number and arrangement of which corresponds to the cavities and at least partially cover this, that the lower closure body closes the cavities occluding, lying in a common plane surface elements eist, and that the common planes are parallel to the ground and top surface at least near their associated areas.
In Abhängigkeit von der Oberflächenspannung der Analysenansätze sind zwei Ausführungen des oberen Abschlußkörpers vorgesehen.Depending on the surface tension of the analytical approaches, two embodiments of the upper closure body are provided.
Bei der ersten berühren die durch die Vertiefungen umgrenzten Bereiche durch Abstandshalter zwischen dem zentralen Körper und dem oberen Abschlußkörper die in den Hohlräumen befindlichen Analysenansätze so, daß diese in dem zwischen dem zentralen Körper und dem oberen Abschlußkörper befindlichen Teil seitlich nur durch Luft begrenzt sind.In the first, the regions bounded by the depressions, by means of spacers between the central body and the upper closure body, contact the analysis approaches in the cavities such that they are bounded laterally only by air in the part located between the central body and the upper closure body.
Die andere Ausführung zieht Zapfen aus optisch durchlässigem Material als die durch die Vertiefungen umgrenzten Bereiche vor, die mit seitlichem Spiel teilweise in die Hohlräume ragen.The other embodiment prefers pegs of optically transmissive material as the areas bounded by the recesses which project partially into the cavities with lateral play.
Ist ein Abschlußkörper nach der ersten Variante vorgesehen, ist es vorteilhaft, in der Deckfläche des zentralen Körpers Vertiefungen einzuarbeiten, die die Hohlräume mit Abstand umschließen und den Vertiefungen im oberen Abschlußkörper im wesentlichen gegenüberliegen.If a closure body according to the first variant is provided, it is advantageous to incorporate depressions in the top surface of the central body, which surround the cavities at a distance and essentially lie opposite the depressions in the upper closure body.
Vorteilhaft für leichtes Reinigen ist es, wenn der untere Abschlußkörper aus einem optisch durchlässigen, flexiblen Material und einer dem im Bereich der Grundfläche des zentralen Körpers vorhandenen Profil angepaßten Andruckplatte besteht.It is advantageous for easy cleaning if the lower closure body consists of an optically permeable, flexible material and a pressure plate adapted to the profile present in the region of the base of the central body.
Das flexible Material kann gleichzeitig mit Reaktionspartnern für eine Analyse versehen sein.The flexible material may be simultaneously provided with reactants for analysis.
In einer weiteren Lösung gemäß der Erfindung sind die Hohlräume als in den zentralen Körper eingelassene Rohre gleicher Länge mit kalibrierten Innendurchmessern ausgebildet, deren Enden jeweils in gemeinsamen Ebenen liegen, die parallel zur Grund- und Deckfläche sich zumindest in der Nähe der zugeordneten Fläche befinden.In a further solution according to the invention, the cavities are formed as recessed tubes of the same length in the central body with calibrated inner diameters, the ends of each lie in common planes, which are parallel to the base and top surface at least in the vicinity of the associated surface.
ZurTemperierung des erfindungsgemäßen Probenträgers besitzt der aus wärmeleitendem Material bestehende zentrale Körper weitere miteinander verbundene Hohlräume, die die Hohlzylinder zumindest teilweise umschließen, die mit mindestens einem durch den zentralen Körper nach außen geführten Kanal versehen sind und die Mittel zur meß- und regelbaren Temperierung enthalten.For temperature control of the sample carrier according to the invention, the central body made of thermally conductive material has further interconnected cavities which at least partially enclose the hollow cylinders, which are provided with at least one channel led through the central body and contain the means for measurable and controllable temperature control.
Soll der Probenträger gemäß der Erfindung heizbar sein, sind mindestens die Grund- oder die Deckfläche oder eine Querschnittsfläche des zentralen Körpers mit einem stromleitenden Material zu überziehen, das die Hohlräume freiläßt.If the sample carrier according to the invention is to be heated, at least the base or the top surface or a cross-sectional area of the central body are to be coated with an electrically conductive material which leaves the cavities free.
Ausführungsbeispielembodiment
Die Erfindung soll nachstehend anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to the schematic drawing. Show it:
Fig. 1: eine perspektivische Darstellung der Einzelelemente eines Probenträgers gemäß der ErfindungFig. 1: a perspective view of the individual elements of a sample carrier according to the invention
Fig. 2: einen Probenträger mit oberem Abschlußkörper für Analysensubstanzen mit geringer OberflächenspannungFig. 2: a sample carrier with upper closure body for analysis substances with low surface tension
Fig. 3: eine Seitenansicht eines temperierbaren zentralen Körpers3 shows a side view of a temperature-controllable central body
Fig.4: a—d Seitenansichten von Teilen eines Probenträgers, mit in den zentralen Körper eingelassenen Rohren4 shows a-d side views of parts of a sample carrier, with tubes embedded in the central body
Der in Fig.1 dargestellte Probenträger besteht aus einem quaderförmigen zentralen Körper 1,dem an seiner Grund- und seiner Deckfläche 2,3 optisch durchlässige Abschlußkörper 4,5 benachbart sind. In die Deckfläche 3 sind als Nuten 6 ausgebildete Vertiefungen eingearbeitet, die in einer Matrix angeordnete, zylindrische Hohlräume 7 des zentralen Körpers 1 umschließen. Die Grund- und die Deckfläche 2,3 bilden die Begrenzugsebenen der Hohlräume 7.The sample carrier shown in Figure 1 consists of a cuboid central body 1, which are adjacent to its base and its top surface 2.3 optically transparent closure body 4.5. In the top surface 3 formed as grooves 6 depressions are incorporated, which surround arranged in a matrix, cylindrical cavities 7 of the central body 1. The base and the top surface 2.3 form the Begrenzugsebenen the cavities. 7
Von den den zentralen Körper 1 benachbarten Abschlußkörpern 4,5 weist der obere als Nuten 8 ausgebildete Vertiefungen auf, die den Nuten 6 im wesentlichen gegenüberliegen und in einer gemeinsamen Ebene liegende Flächenbereiche 9 umgrenzen. Der untere Abschlußkörper 4 ist zum Beispiel lösbar über mechanische oder magnetische Mittel (nicht dargestellt) oder fest am zentralen Körper 1 befestigt.Of the central body 1 adjacent end bodies 4,5, the upper grooves 8 formed as depressions, which are substantially opposite to the grooves 6 and 9 lying in a common plane surface areas. For example, the lower closure body 4 is releasably secured by mechanical or magnetic means (not shown) or fixed to the central body 1.
Zur Analyse werden in die nach unten durch den Körper 4 abgeschlossenen Hohlräume 7 flüssige Analysenansätze mit einer entsprechend angelegten Pipettiereinrichtung gefüllt, so daß konvexe Flüssigkeitsmenisken die obere Begrenzung der Hohlräume 7 überragen (Die obere Begrenzung der Hohlräume 7 entspricht in Fig. 1 der Deckfläche 3).For analysis, 7 liquid analysis approaches are filled with a correspondingly applied pipetting device into the cavities 7 closed down through the body 4, so that convex liquid menisci project beyond the upper boundary of the cavities 7 (the upper boundary of the cavities 7 corresponds to the top surface 3 in FIG. 1). ,
Auf der Deckfläche 3 vorgesehene Abstandhalter 10 sind so ausgelegt, daß beim Auflegen des Abschlußkörpers 5 dieser mit den zwischen seinen Nuten 8 eingeschlossenen Flächenbereichen 9 die Flüssigkeitsmenisken berührt.Provided on the top surface 3 spacers 10 are designed so that when placing the closure body 5 of these with the trapped between its grooves 8 surface areas 9 touches the liquid menisci.
Durch die Zonenbegrenzung infolge der Nuten und diekohäsive und adhäsive Wirkung — die Analysenansätze sind im Meniskusteil seitlich nur durch Luft begrenzt — wird die Flüssigkeit stabil gehalten und ein Verlaufen vermieden. Gleichzeitig besitzen alle sich in den Hohlzylindern befindlichen Flüssigkeitssäulen eine konstante Schichtdicke durch ihren oberen Abschluß.Due to the zone limitation due to the grooves and the cohesive and adhesive effect - the analysis approaches are laterally limited in the meniscus part only by air - the liquid is kept stable and bleeding avoided. At the same time, all the liquid columns located in the hollow cylinders have a constant layer thickness through their upper end.
Der Probenträger wird in ein entsprechend ausgelegtes Photometer eingelegt, wo eine sukzessive oder gleichzeitige Analyse erfolgt. Die Anwendung des Types des oberen Abschlusses gemäß Fig. 1 setzt eine ausreichende Oberflächenspannung der zu untersuchungenden Flüssigkeiten voraus.The sample carrier is inserted into a correspondingly designed photometer, where a successive or simultaneous analysis is carried out. The application of the type of upper closure according to FIG. 1 requires a sufficient surface tension of the liquids to be investigated.
Ist diese nicht vorhanden, findet die in Fig.2 dargestellte technische Lösung gemäß der Erfindung Anwendung, bei der die Vertiefungen im oberen Abschlußkörper 5 so gestaltet sind, daß Zapfen 11 mit in einer Ebene liegenden Begrenzungsflächen 12 gebildet werden. Die weitere Begrenzung des zentralen Körpers 1 wird durch einen Abschlußkörper gebildet, der aus einer planparallelen Platte 13 und einer Andruckplatte 14 besteht. Zusätzliche Dichtungselemente 15 verhindern ein Auslaufen und ein Vermischen der Analysenansätze.If this is not present, the technical solution according to the invention shown in FIG. 2 is used according to the invention, in which the depressions in the upper closure body 5 are designed such that pins 11 are formed with boundary surfaces 12 lying in one plane. The further limitation of the central body 1 is formed by a closure body, which consists of a plane-parallel plate 13 and a pressure plate 14. Additional sealing elements 15 prevent leakage and mixing of the analytical approaches.
Diese Lösung des unteren Abschlusses ist auch bei der in Fig. 1 dargestellten Lösung anwendbar.This solution of the lower termination is also applicable to the solution shown in Fig. 1.
Durch Eintauchen der Zapfen 11 in die in die Hohlräume 7 eingefüllte Analysensubstanz wird durch den Abstand der Begrenzungsflächen 12 zur Grundfläche 2 die wirksame Schichtdicke der zu photometrierenden Substanz bestimmt. Ein seitliches Spiel der Zapfen.11 zu den Wänden der Hohlräume 7 ermöglicht ein Verdrängen von überschüssiger Substanz.By immersing the pins 11 in the filled into the cavities 7 analysis substance is determined by the distance of the boundary surfaces 12 to the base 2, the effective layer thickness of the substance to be photometrized. A lateral play of the pin 11 to the walls of the cavities 7 allows displacement of excess substance.
Die Füllhöhe der Analysensubstanz muß so gewählt werden, daß beim Eintauchen der Zapfen 11 in die Flüssigkeit ein Überlaufen vermieden wird.The filling level of the analyte must be chosen so that overflow is avoided when the pins 11 are immersed in the liquid.
Durch die Verwendung von verschiedenen oberen Abschlußkörpern 5 in untereinander Zapfen 11 mit unterschiedlicher Länge aufweisen, können mit dem gleichen zentralen Körper unterschiedliche Schichtdicken realisiert werden.By using different upper closure bodies 5 in each other pin 11 having different lengths, different layer thicknesses can be realized with the same central body.
Der in Fig. 3 dargestellte zentrale Körper 1 weist zur Probentemperierung der Hohlräume 7 zumindest teilweise umschließende weitere Hohlräume 6 auf, die untereinander verbunden sind (nicht dargestellt). Die Hohlräume 16 können für den Durchfluß von Temperierflüssigkeit oder zur Aufnahme von Heiz- und Temperaturmeßeinrichtungen ausgebildet sein. Kanäle 17,18, die mit den Hohlräumen 16 verbunden sind, dienen als Zu-oder Abfluß oder als Zuleitungsöffnungen für elektrische Leitungen. Eine weitere Möglichkeit zur Temperierung der Probe ergibt sich, indem die Grund- und/oder die Deckfläche bzw. eine oder mehrere Querschnittsflächen mit einem stromleitenden Material überzogen sind, das die Hohlräume freiläßt.The illustrated in Fig. 3 central body 1 has for sample tempering of the cavities 7 at least partially enclosing further cavities 6, which are interconnected (not shown). The cavities 16 may be formed for the flow of bath liquid or for receiving heating and temperature measuring. Channels 17,18, which are connected to the cavities 16, serve as inflow or outflow or as supply openings for electrical lines. Another possibility for temperature control of the sample is obtained by the base and / or the top surface or one or more cross-sectional areas are coated with an electrically conductive material that leaves the cavities.
In Fig.4a-d sind die Hohlräume 7 als in den zentralen Körper 1 eingelassene Rohre 19 ausgebildet, deren Rohrenden 20,21 jeweils gemeinsame, nichtdargestellte Ebenen bilden, die parallel zur Grund- und zur Deckfläche 2,3 liegen. Die gemeinsamen Ebenen fallen entweder mit der Grund- bzw. der Deckfläche 2,3 zusammen (a) oder sie sind versetzt dazu angeordnet (b-d).In Fig 4a-d, the cavities 7 are formed as recessed into the central body 1 tubes 19, the tube ends 20,21 each form common, not shown planes that are parallel to the base and the top surface 2.3. The common planes either coincide (a) with the base or top surface 2,3, or they are offset (b-d).
Während bei der Lösung gemäß Fig.4a in der Deckfläche 3, wie bereits in Fig. 1 dargestellt. Nuten 6 eingearbeitet sind, wird eine diesen Nuten 6 entsprechende Wirkung durch die Erhabenheit der Rohrenden 21 gegenüber der Deckfläche 3 (Fig. 3b-d) erzielt.While in the solution according to Fig.4a in the top surface 3, as already shown in Fig. 1. Grooves 6 are incorporated, an action corresponding to these grooves 6 is achieved by the grandeur of the pipe ends 21 relative to the top surface 3 (Fig. 3b-d).
Durch die Versetzung der durch die Rohrenden 20 gebildeten Ebene gegenüber der Grundfläche 2 wird eine Profilbildung erreicht, die es gestattet, einen unteren Abschlußkörper einzusetzen, der aus einem als Folie 22 ausgebildeten optisch durchlässigen, flexiblen Material und einer dem Profil angepaßten Andruckplatte 23 zusammengesetzt ist.By the offset of the plane formed by the tube ends 20 with respect to the base 2 a profile formation is achieved, which makes it possible to use a lower closure body, which is composed of a formed as a film 22 optically permeable, flexible material and a profile adapted to the pressure plate 23.
Die Folie 22 wird durch die Andruckplatte 23, die Rohre 19 abdichtend, an das Profil des Grundkörpers 1 angelegt, wobei die Andruckplatte 23 mechanisch oder magnetisch befestigt wird.The film 22 is applied by the pressure plate 23, sealing the tubes 19, to the profile of the base body 1, wherein the pressure plate 23 is mechanically or magnetically attached.
Diese Lösung gestattet ein einfaches Reinigen des Probenkörpers durch Entfernen der Folie 22 und durch Einsatz einer neuen. Im Bedarfsfall ist es möglich, die Folie 22 an der dem zentralen Körper zugewendeten Fläche, mindestens an den die Rohre 19 verschließenden Flächenteilen, mit Reaktionspartnern für eine Analyse zu versehen.This solution allows easy cleaning of the specimen by removing the foil 22 and by using a new one. If necessary, it is possible to provide the film 22 on the surface facing the central body, at least on the surface parts closing off the pipes 19, with reaction partners for analysis.
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