DE2117423B2

DE2117423B2 - SAMPLE CARRIAGE AND TRANSPORT DEVICE

Info

Publication number: DE2117423B2
Application number: DE19712117423
Authority: DE
Priority date: 1970-04-13
Filing date: 1971-04-08
Publication date: 1976-01-29
Also published as: US3681029A; IL36602A0; DE2117423A1; BR7102117D0; FR2089490A5; BE765595A; IL36602A; GB1340358A; CA940100A; NL7104786A; SE376480B; CH531172A; JPS5611886B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Prob?nträger- und Transportvorrichtung zum Mischen und Transportieren von Flüssigkeiten — beispielsweise von Proben und Reagenzien — in einem Zentrifugalkraftfeld, insbesondere zur Verwendung in rotierenden photometrischen Analyseeinrichtungen, in Form einer ringförmigen Scheibe mit einer Vielzahl von radial angeordneten Ausnehmungen auf der Oberseite, wobei jede der Ausnehmungen in Reihenfolge nach außen wenigstens eine Reagenzkammer, eine Probenkammer und eine Transportkammer aufweist, die Transportkammer am unteren Ende mit einem am Umfang der Scheibe mündenden Auslaßkanal versehen ist und die äußeren, in Richtung nach oben gesehen nach außen geneigten Wandflächen der Reagenzkammer bzw. -kammern und der Probenkammer in einem Winkel zur Richtung der Zentrifugalkraft geneigt sind, der kleiner ist als ein rechter Winkel.The invention relates to a sample carrier and Transport device for mixing and transporting liquids - for example samples and Reagents - in a centrifugal force field, especially for use in rotating photometric Analysis devices, in the form of an annular disc with a plurality of radially arranged Recesses on the top, each of the recesses in sequence outward at least has a reagent chamber, a sample chamber and a transport chamber, the transport chamber on the lower end is provided with an outlet channel opening at the circumference of the disc and the outer, viewed in the upward direction, outwardly inclined wall surfaces of the reagent chamber or chambers and of the sample chamber are inclined at an angle to the direction of the centrifugal force which is smaller than a right angle.

Wegen der zahlreichen durchzuführenden mikroanalytischen Untersuchungen in der biochemischen Forschung, bei klinischen Routineuntersuchungen für Ärzte und Krankenhäuser, in der Enzymforschung u. dgl. hat in den letzten |ahren das Bedürfnis für schnell arbeitende, automatische Analysevorrichtungen in bemerkenswertem Maße zugenommen. Zusätzlich zu diesem erhöhten Bedarf an Analysen ist es auf bestimmten Gebieten oft kritisch, eine Reihe von Reaktionen genau zum gleichen Zeitpunkt zum Laufen zu bringen, was jedoch erforderlich ist, wenn man zuverlässige Ergebnisse erzielen möchte. Dies ist besonders für die Enzymforschung wichtig, wo meßbare Änderungen oft erst nach einem nur wenige Sekunden oder Minuten andauernden Reaktionsverlauf auftreten. Es sind jedoch nur wenige Vorrichtungen zum schnellen und genauen Durchführen einer Analyse verfügbar, mit denen die wachsende Zahl und die unterschiedliche Ars der von Ärzten und Forschern erwünschten Versuche ausgeführt werden können.Because of the numerous microanalytical investigations to be carried out in biochemical research, in routine clinical examinations for doctors and hospitals, in enzyme research and the like In recent years the need for high-speed, automatic analysis devices has been remarkable Dimensions increased. In addition to this increased need for analysis, in certain areas it is often critical to carry out a number of Getting reactions to work at exactly the same time, which is required when one want to achieve reliable results. This is particularly important for enzyme research, where it is measurable Changes often only occur after a reaction process lasting only a few seconds or minutes. However, there are only a few devices for rapid and accurately perform an analysis available with which the increasing numbers and the different ars the experiments desired by doctors and researchers can be carried out.

Zur Durchführung einer schnellen Mikroanalyse für einen weitgezogenen Bereich unterschiedlicher Flüssigkeilen, beispielsweise Körperflüssigkeiten (wie Blutserum). Nahrungsmitteln u.dgl., ist ein analytisches, viele Stationen aufweisendes Photometer bekanntgeworden (Science, Volume 166. S. 317 bis 324. 1969), das unter Verwendung eines Zentrifugalkraftfeldes arbeitet. Da zahlreiche Analysen schnell und gleichzeitig ausgeführt werden können, ist diese Vorrichtung in den Fällen von besonderem Interesse, wo eine große Anzahl von Proben einzubeziehen oder unterschiedliche Versuche mit einer Probe durchzuführen sind. Da so eine Vorrichtung darüber hinaus die Verwendung von relativ kleinen Volumina von Reagenzien, d.h. im Mikroliterbei eich, gestattet, kann die Verwendung von teuren Re.iMionsmitteln stark verringert werden. Allerdings ist es bei so einer Vorrichtung ohne weiteres möglich, daß Teile der Probe womöglich gar auf dem Probenkammerboden verbleiben, ohne in die Transportkammer mit hinübergerissen zu werden, wenn nämlich das Reagenzmittel über die öffnung der Probenkammer direkt in die Transportkammer hineingeschwappt ist. Dadurch kann es zu einer außerordentlich störenden Änderung der gewünschten Konzenirationsverhaltmsse in der endgültigen Mischung kommen.To carry out a quick microanalysis for a wide range of different liquid wedges, for example, body fluids (such as blood serum). Food and the like, is an analytical one, many Stations exhibiting photometer become known (Science, Volume 166. P. 317 to 324. 1969), which under Using a centrifugal force field works. Because numerous analyzes are carried out quickly and simultaneously this device is of particular interest in cases where a large number of Samples are to be included or different tests are to be carried out with one sample. There one Device also allows the use of relatively small volumes of reagents, i.e. in microliters calibrated, allowed, the use of expensive Re.iMionsmittel be greatly reduced. However, it is With such a device it is easily possible that parts of the sample may even be on the sample chamber floor remain without being dragged over into the transport chamber, namely if that Reagent is sloshed directly into the transport chamber through the opening of the sample chamber. This can lead to an extremely disruptive change in the desired concentration behavior come in the final mix.

Eine weitere bekannte, mit einem Zentnfugalkraftfeld arbeitende Vorrichtung für mikroanalyiische Untersuchungen (»Analytical Biochemistry«, 28 [1%9], ρ 545 bisAnother well-known one, with a centnfugal force field working device for microanalytical investigations (»Analytical Biochemistry«, 28 [1% 9], ρ 545 bis

562) verwendet das Prinzip der Doppelstrahlspektroskopie wo die Absorptionsvermögen einer flüssigen Probe und einer Bezugslösung miteinander verglichet) werden. Die Anordnung besteht hier im Prinzip aus einer Reihe von Küvetten. die um den Umfang eines Rotors so angeordnet sind, daß, wenn der Rotor in Drehung versetzt wird, die Zentrifugalkraft die Reagenzien und Proben zu den Küvetten transportiert, wo die Konzentration spektroskopisch gemessen wird. Dabei ist eine Scheibe für die Aufnahme der Proben vorgesehen, die Reihen von konzentrisch angeordneten Hohlräumen aufweist. In dem innersten Hohlraum werden die Reagenzien und die Serumproben in dem Mittelhohlraum der Probenscheibe untergebracht, die dann registriert und in dem Rotor angeordnet wird.562) uses the principle of double-beam spectroscopy where the absorption capacities of a liquid sample and a reference solution are compared) will. The arrangement here basically consists of a number of cuvettes. those around the perimeter of a Rotor are arranged so that when the rotor is rotated, the centrifugal force the Reagents and samples are transported to the cuvettes, where the concentration is measured spectroscopically. A disc is provided for receiving the samples, the rows of concentrically arranged Has cavities. In the innermost cavity, the reagents and the serum samples are in the The central cavity of the sample disc is housed, which is then registered and placed in the rotor.

wobei jedes Reagenz und jede Scrumprobe ihre jeweilige Küvette haben. Wenn der Rotor beschleunigt wird, bewegen sich die Reagenzien und die Proben infolge der Zentrifugalkraft zu dem äußersten Hohlraum, wo sie durch einen kleinen Kanal zu der Küvette transportiert werden. Während des Transports werden das Reagenz und die Probe vermischt. Die gefüllten Küvetien drehen sich schnell an dem ortsfesten Lichtstrahl vorbei, während die Lichtdurchlässigkeit gemessen wird. Diese Vorrichtung weist jedoch den Nachteil auf, daß die Reagenzien und Proben nicht völlig in die Küvette transportiert werden können. Wenn aber die Überführung nicht vollständig ist, kann die Konzentration der Probe in der Küvette unrichtig sein, was zu einer fehlerbehafteten Ablesung führt.with each reagent and scrum sample theirs have the respective cuvette. When the rotor is accelerated, the reagents and samples move due to centrifugal force to the outermost cavity, where it passes through a small channel to the cuvette be transported. The reagent and sample are mixed during transport. The filled Cuvetia rotate quickly past the fixed light beam, while the light transmission is measured. However, this device has the disadvantage that the reagents and samples are not can be completely transported into the cuvette. But if the transfer is not complete, it can the concentration of the sample in the cuvette may be incorrect, which leads to an incorrect reading.

Eine weitere bekannte, mit einem Zentrifugalkraftfeld arbeitende Vorrichtung für mikroanalytische Untersuchungen ist in der BF-PS 7 42 962 beschrieben. Bei dieser Vorrichtung sind in einer ringförmigen ScheibeAnother known device for microanalytical investigations that works with a centrifugal force field is described in BF-PS 7 42 962. In this device are in an annular disc

eine Vielzahl von radial angeordneten Ausnehmungen auf der Oberseite vorgesehen, wobei jede der Ausnehmungen in Reihenfolge nach außen eine Reagenzkammer, eine Probenkammer und eine Transportkammer aufweist. Vom u.neren Ende der Transportkammer weg führt ein an dem Umfang der Scheibe mündender Auslaßkanal, von dem aus die mit der Reagenzflüssigkeit vermischte Probenflüssigkeit in eine Aufnahmekammer nach außen abgeleitet wird, in der sie durch Vorbeiführung an einem ortsfesten Lichtstrahl sodann strahlenspektroskopisch untersucht werden kann. Bei einer Vorrichtung dieser Art ist es infolge des geringen daoei verwendeten Anstiegswinkels, mit dem die Wände der einzelnen Kammern zur Außenseite der Rotationsscheibe hin ansteigen, wie auch infolge Jer etwa gleich großen Tiefe von Reagenzkammer, Probenkammer und Transportkammer wiederum sehr leicht möglich, daß ein Überschwappen der Flüssigkeit aus der einen dieser Kammern in die andere ohne Berührung des Bodens bzw. des Inhalts derselben stattlinden kann. Dies führt wiederum zu einer unreichenden Entleerung der einzelnen Kammern, wodurch der gesamte Mischvorgang erst relativ spät, nämlich in der Transportkammer bzw. Mischkammer eingeleitet wird.a plurality of radially arranged recesses are provided on the top, each of the Recesses in sequence to the outside a reagent chamber, a sample chamber and a transport chamber having. From the lower end of the transport chamber away leads an outlet channel opening at the periphery of the disc, from which the with the Reagent liquid mixed sample liquid is discharged into a receiving chamber to the outside, in which it can then be examined by radiation spectroscopy by passing a stationary light beam can. In a device of this type, it is due to the small angle of incline used with the the walls of the individual chambers rise towards the outside of the rotary disk, as also as a result of Jer approximately the same depth of the reagent chamber, sample chamber and transport chamber in turn It is easily possible for the liquid to spill over from one of these chambers into the other without Touching the soil or the contents of the same can take place. This in turn leads to a insufficient emptying of the individual chambers, which means that the entire mixing process takes place relatively late, namely is introduced into the transport chamber or mixing chamber.

Ausgehend von diesem gattungsgemäßen Stand der Technik stellt sich die Erfindung die Aufgabe, eine solche Vorrichtung so zu verbessern, daß bei ihr die Probe und die Reagenzien bei guter Vermischung beider völlig in die Küvette übergeführt werden können, wobei eine optimale Genauigkeit bei den auftretenden Misch- wie Überführungsvorgängen gegeben sein soll.Based on this generic prior art, the invention has the task of providing a to improve such a device that with her the sample and the reagents with good mixing both can be transferred completely into the cuvette, with an optimal accuracy in the occurring Mixing and transfer processes should be given.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Probenkammer von geringerer Tiefe als die Reagenzkammer ist. Hierdurch wird gegenüber dem gattungsgemäßen Stand der Technik der Vorteil erreicht, daß das Reagenzmittel, nachdem es unter der Wirkung der Fliehkraft an der Wand der Reagenzkammer hochgelaufen ist, mit großer Zuverlässigkeit über den Kammerboden der Probenkammer streicht, dabei die Probe selbst mitreißt und gemeinsam mit der Probe die Wand der Probenkammer hinauf in die Transportkammer geführt wird. Hierdurch findet bereits in der Probenkammer eine Mischung zwischen Reagenzmittel und Probr statt, ohne daß die Gefahr eines Überschwappens der Probenflüssigkeit gegeben wäre. Gleichzeitig wird durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen aber auch noch gewährleistet, daß das den Boden der Probenkammer beaufschlagende Reagenzmittel immer die gesamte Probe anschließend mit in die Transportkammer hinüberreißt, ohne daß, wie dies beim bekannten Stand der Technik ohne weiteres möglich ist, etwa Teile des Probenmittels womöglich gar auf dem Boden der Probenkammer verbleiben, ohne in die Transportkammer mit hinübergerissen zu werden, wie dies der Fall ist, wenn das Reagenzmittel über die Öffnung der Probenkammer direkt in die Transportkammer hineinschwappt. Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird gegenüber der.i bekannten Stand der Technik somit eine frühzeitiger eintretende und damit gründlichere Vermischung der einzelnen Komponenten erzielt, wodurch die Genauigkeit des Vorliegens des für die Endmischüng gewünschter. Mischungsverhältnisse', stark verbessert wird und überdies eine vollständige Überführung der Flüssigkeiten in die Transportkammer bzw. in die Küvette gewährleistet ist.According to the invention, this is achieved in that the sample chamber is less deep than the reagent chamber is. This has the advantage over the generic prior art that the Reagent after it has run up against the wall of the reagent chamber under the action of centrifugal force is, strokes with great reliability over the chamber floor of the sample chamber, while the The sample itself is carried along and, together with the sample, up the wall of the sample chamber into the transport chamber to be led. As a result, there is already a mixture of reagents in the sample chamber and Probr take place without the risk of the sample liquid spilling over. At the same time, the measures according to the invention also ensure that the Reagent acting on the bottom of the sample chamber always includes the entire sample in the Tears over the transport chamber without, as is easily possible with the known prior art, some parts of the sample agent may even remain on the floor of the sample chamber without entering the Transport chamber to be torn over, as is the case when the reagent is over the Opening of the sample chamber sloshes directly into the transport chamber. By the invention Device is compared to the known prior art Technology means that the individual components are mixed at an earlier stage and therefore more thorough achieved, thereby increasing the accuracy of having that desired for the final mix. Mixing ratios', is greatly improved and, moreover, a complete transfer of the liquids into the transport chamber or in the cuvette is guaranteed.

Bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung erweist esIn a device according to the invention, it turns out

ίο sich als besonders vorteilhaft, wenn der Boden der Probenkammer an der Stelle, wo er auf die Wand triflt. die die Probenkammer von der Transporikammer trennt, gekrümmt ist. Von besonderem Voneil ist es weiterhin auch noch, wenn die Kammern eine im wesentlichen zylindrische Form haben.ίο prove to be particularly beneficial when the bottom of the Sample chamber at the point where it hits the wall. which separates the sample chamber from the transport chamber, is curved. It is of particular advantage furthermore even if the chambers have a substantially cylindrical shape.

An Hand der Zeichnung wird die Erfindung an Hand einer beispielsweisen Ausführungsform noch näher erläutert.With reference to the drawing, the invention is explained in greater detail with reference to an exemplary embodiment explained.

Die schematisch im Axialschnit! gezeigte Vorrichiung besteht aus einer Rotorscheibe 10, die um eine Achse 12 roiiert und eine Reagenzkammer 14, eine Probenkammer 16, eine Transporikammer 18 und eine Auslaßcffnung 20 aufweist. Wenn sich die die Reagenz- und Probenkammer enthaltende Scheibe dreht, treibt, v.ie aus der Zeichnung zu ersehen ist, die zunehmende Zentrifugalkraft das Reagenz aus seiner Kammer die Zwischenwand zwischen der Reagenz- und der Probenkammer hinauf und die Probe aus ihrer Kammer in die Transportkammer hinüber. In dem Augenblick.The schematic in the axial section! shown device consists of a rotor disk 10 which rotates around an axis 12 rotated and a reagent chamber 14, a sample chamber 16, a transport chamber 18 and an outlet opening 20 has. When the disk containing the reagent and sample chambers rotates, v.ie can be seen from the drawing, the increasing centrifugal force the reagent from its chamber Up partition between the reagent and sample chambers and the sample out of its chamber into the transport chamber. At this moment.

wo das Reagenz die Probe in die Transportkammer und gegebenenfalls in die Küvette hinüberreißt, beginnt unmittelbar die Vermischung von Reagenz und Probe. Dadurch, daß die Reagenz- und die Probenkammer zur äußeren Umfangsfläche der Scheibe geneigt sind und die Probenkammer nicht so tief wie die Reagenzkammer ist, d. h. sich zwischen ihnen eine Trennwand bzw. ein Absatz ausbildet, werden das Reagenz und die Probe getrennt gehalten, bis man die Rotorscheibe rotieren läßt. Das flüssige Reagenz steigt dann an der Außenwand der Reagenzkammer hoch, trat über den Boden der Probenkammer und reißt die Probe die Wand der Probenkammer hinauf mit in die Transportkammer. Die Probenkammerwand sollte bis zu einem Punkt ansteigen, der gerade unter der Oberseite der Rotorscheibc liegt.where the reagent pulls the sample over into the transport chamber and possibly into the cuvette the mixing of reagent and sample immediately. The fact that the reagent and sample chambers to outer peripheral surface of the disc are inclined and the sample chamber is not as deep as the reagent chamber is, d. H. If a partition or a shoulder is formed between them, the reagent and the sample become kept separate until the rotor disk is allowed to rotate. The liquid reagent then rises to the Outside wall of the reagent chamber stepped up over the bottom of the sample chamber and tears the sample Wall of the sample chamber up into the transport chamber. The sample chamber wall should be up to a Rise to the point just below the top of the rotor disc.

Die Kammern können beispielsweise zylindrisch, oval, quadratisch oder ähnlich geformt sein, solange nur dir prinzipielle geometrische Form beibehalten ist. Die Rotorscheibe selbst kann aus einer Vielzahl von Materialien hergestellt werden, beispielsweise aus linearem Polyäthylen hoher Dichte, Tetrafluoräthylen u.dgl. Die Oberflächen der Kammern müssen natürlich aus einem Material bestehen, an dem weder die Reagenzien noch die Proben fes'.haften können, wenn der Rotor in Drehung versetzt wird. Die Stelle in der Probenkammer 16, bei welcher der Boden aul die dem Außenumfang der Scheibe 10 am nächsten liegende Wand trifft, ist vorzugsv/eise gekrümmt ausgebildet.The chambers can, for example, be cylindrical, oval, square or similar, as long as the basic geometric shape is retained. the Rotor disk itself can be made from a variety of materials, such as linear high density polyethylene, tetrafluoroethylene, etc. The surfaces of the chambers must be natural consist of a material to which neither the reagents nor the samples can adhere, if the rotor is set in rotation. The point in the sample chamber 16 at which the bottom aul the The outer circumference of the disk 10 meets the wall closest to it is preferably curved.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Sample carrier and transport device for mixing and transporting liquids - for example samples and reagents - in a centrifugal force field, in particular for use in rotating photometric analysis devices, in the form of an annular disc with a plurality of radially arranged recesses on the top, each of the has recesses in order to the outside at least one reagent chamber, a sample chamber and a transport chamber, the transport chamber at the lower end with ^e: nem opening out at the periphery of the disc outlet channel is provided, and the outer, seen in the direction upwardly outwardly inclined wall surfaces of the reagent chamber or - chambers and the sample chamber are inclined at an angle to the direction of the centrifugal force which is smaller than a right angle, characterized in that the sample chamber (16) is less deep than the reagent chamber (14).

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the bottom of the sample chamber (16) on the point where it meets the wall that separates the sample chamber (16) from the transport chamber (18) separates, is curved.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the chambers (16; 18) in the substantially cylindrical in shape.