DE2429731C2 - Tropfvorrichtung für Laborflüssigkeiten - Google Patents

Description

a) das freie Ende des kürzeren Schenkels (16) der Sonde (10) durch eine horizontal verlaufende ringförmige Stirnfläche (18) gebildet ist,

b) die Durchgangsbohrung (17) der Sonde (10) einen Durchmesser im Bereich von 0,25 mm bis 3,0 mm besitzt,

c) eine elektro-optische Detektoreinrichtung (12) vorgesehen ist, welche, bezüglich der Tropfenfalliftiv einander gegenüberliegend, eine Lichtquelle (32) und eine PhotozeUe (34) aufweist, die beide in einem solchen Abstand unterhalb der ringförmigen Stirnfläche (18) der Sonde (10) angeordnet sind, daß der von der Lichtquelle (32) auf die Photozelle (34) gerichtete Licht- 2> strahl nur von Tropfen unterbrochen wird, die sich bereits von der Stirnfläche (18) der Sonde (10) abgelöst haben,

d) die Detektoreinrichtuiig (12) elektrisch mit einem in der zum Behälter führenden Druckgaszuleitung befindlichen elektrisch betätigbaren Sperr- und Entlüftungsventil (13) verbunden ist, welches durch Unterbrechung des von der Lichtquelle(32)aurdie Phptozelle(34)gerichteten Lichtstrahls auslösba, ist und dabei die » Druckgaszufuhr zum Behälter (11) sperrt sowie gleichzeitig den Behälter (11) auf Atmosphärendruck entlüftet und

e) die ringförmige Stirnfläche (18) der Sonde (10)

in einem solchen Abstand oberhalb der maximalen Höhe, auf welche die Behälterflüssigkeit infolge der Kapillaranziehung im längeren Schenkel (14) steigt, angeordnet ist, daß beim Entlüften des Behälters (11) sich die im kürzeren Schenkel (16) der Sonde (10) befindliehe Flüssigkeit in den längeren Schenkel (14) der Sonde (10) zurückzieht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (32) einen Infrarotlicht- >o strahl emittiert und daß die PhotozeUe (34) lediglich auf das Infrarotlicht anspricht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Tropfenfallinie und der PhotozeUe (34) eine opake Platte (33) mit einer öffnung angeordnet und derart mit der Lichtquelle (32) und der Photozelle (34) ausgerichtet ist, daß die Platte (33) den von der Lichtquelle (32) emittierten Strahl auf eine direkte Linie zwischen der Lichtquelle (32) und der PhotozeUe (34) m> beschränkt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangsbohrung (17) der Sonde (10) über ihre gesamte Länge einen gleichmäßigen Durchmesser aufweist. *>5

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Durchgangsbohrung (17) der Sonde (10) 0,5 mm beträgt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde (10) aus Glas hergestellt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Stirnfläche (18) der Sonde (10) einen Außendurchmesser gleich oder kleiner als 4,0 mm besitzt.

Die Erfindung betrifft eine Tropfvorrichtung gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs von Patentanspruch 1.

Bekanntlich erfordert eine Vielzahl von Labortestvorgängen die tropfenweise Zugabe von Flüssigkeiten, um bestimmte Reaktionen herbeizuführen, aufrechtzuerhalten oder zu unterbrechen. Ein typischer Fall für einen derartigen Labortestvorgang, der auf dem Gebiet der Immunohematologie durchgeführt wird, ist der Antihumanglobulintest nach Coombs, bei dem beim indirekten Coombs-Test ein Tropfen und beim direkten Test zwei Tropfen eines Antihumanserums, auch bekannt als Coombs-Serum (hergestellt aus dem Blut von Tieren, welche gegen gereinigtes menschliches Globulin immunisiert wurden), einer Probe zu untersuchender roter Blutzellen zugesetzt wird, um die sichtbare Agglutinierung dieser Erythrozyten herbeizuführen, welche du.-eh die vorherige immunologische Reaktion überzogen oder sensibüisiert wurden. Tritt eine Agglutinierung auf, so zeigt diese das Auftreten einer vorherigen Reaktion zwischen dem Blutzellenantigens und -antikörper auf. Der Test kann bei der Vorbereitung von Blut zur Verwendung in der Transfusion verwendet werden, wobei Spenderzellen und Empfängerserum zugemischt werden, um festzustellen, ob eine Kombination von Antigen und Antikörpern existiert, wobei eine positive Reaktion nach Zugabe des Antihumanserums die Inkompatibilität anzeigt Es ist ersichtlich, daß eine falsche negative Reaktion ernste Konsequenzen hi^en kann, da sie eine inkorrekte Anzeige der Blutkompatibilität geben würde. Während automatische Analysencinrichtungen zur Zeit immer häufiger im Laboratorium wegen der größeren Geschwindigkeit und der Zuverlässigkeit des automatisierten Verfahren im Gegensatz zu dem manuell ausgeführten Verfahren eingesetzt werden, besteht weiterhin eine fortgesetzte Gefahr, daß ein falsches Arbeiten der Vorrichtung zu irreführenden Ergebnissen führt. Beim Betrieb von Geräten beispielsweise, die ausgelegt sind, um den Coombs-Test durchzuführen, würde man das Auftreten falscher negativer Reaktionen erwarten, wenn aus irgendeinem Grund der Tropfen des Coombs-Serum nicht jedem Testrohr in den Endstufen des Verfahrens zugegeben würde oder wenn aus irgendeinem Grund nur eine unzureichende Serummenge in dieser Weise zugegeben würde. Das Problem kompliziert sich noch dadurch, daß dann, wenn Coombs-Serum der Luft ausgesetzt wird, es zunehmend viskos wird und den Durchgang der Tropfvorrichtung verstopfen kann.

Eine bekannte Tropfvorrichtung der eingangs genannten Art (US-PS 29 21 715) besitzt einen luftdicht abschließbaren Behälter, in welchem eine umgekehrt J-förmige Sonde mit ihrem längeren Schenkel aufgenommen ist. Das freie Ende des Schenkels reicht bis nahe an den Behälterboden. Ferner ist die Vorrichtung mit einer Einrichtung zur Zufuhr von Druckgas in den Behälter versehen. Mit dieser Vorrichtung sollen Tropfen mit einer steuerbaren Größe erzeugt werden,

wozu mittels der Sonde Flüssigkeit aus dem Behälter, der mit Druckgas beaufschlagt ist, zu einer Düse geführt wird, von welcher zur Formung des Tropfens eine Düsennadel vorsteht, die mit Druckluft beaufschlagt wird, um zur Formung des Tropfens einen ringförmigen Mantel aus Luft um die Nadel zu erzeugen. Dies berührt aber nicht die Schwierigkeit, die dann auftritt, wenn der Tropfen abgelöst wird und die sich zu diesem Zeitpunkt im freien Ende der Sonde befindende Flüssigkeit verkrustet, so daß die nachfolgende Flüssigkeitszufuhr zur Sondenspitze beeinträchtigt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine automatische Vorrichtung zur Abgabe von einzelnen Tropfen einer Laborflüssigkeit zu schaffen, die bei einfachem konstruktivem Aufbau verstopfungsfrei, zuverlässig und weitgehend wartungsfrei arbeitet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst, wobei zweckmäßige Ausgestaltungen durch die in den Unteransprüchen angegebenen Merkmale gekennzeichnet sind.

Nach Maßgabe der Erfindung wird erreicht, da3 unmittelbar nach Betätigung des Sperr- und Entlüftungsventils infolge eines den Lichtstrahl zwischen der Lichtquelle und der Photozelle unterbrechenden Tropfens die sich in der Sondenbohrung befindliche Laborflüssigkeit schlagartig bis auf die durch die Kapillaranziehung bestimmte Höhe innerhalb des längeren Schenkels der Sonde zurückgezogen wird, so daß ein Verkrusten des freien Endes der Sonde nicht auftreten kann. Damit ist die weitere Tropfenabgabe unbeeinträchtigt, so daß eine unbeabsichtigte Fälschung von Labortests weitgehend unterbunden ist. Ersichtlich wird dies mit konstruktiv einfachen Maßnahmen erreicht, so daß auch eine zuverlässige Funktionsweise der Vorrichtung gewährleistet ist.

Dadurch, daß die Lichtquelle einen Infrarotlichtstrahl emittiert und die Photozelle lediglich auf das Infrarotlicht anspricht, werden die Streueffekte des umgebenden Lichts reduziert, so daß diese Maßnahmen zur Verläßlichkeit und Genauigkeit der Vorrichtung in zweckmäßiger Weise beitragen.

Der Aufbau einer elektro-optischen Detektoreinrichtung zur Ermittlung eines herabfallenden Tropfens ist an sich bekannt, wie beispielsweise aus der FR-PS ⁴^ 14 28 878 ht-vorgeht, nicht jedoch der Einsatz einer elektro-optischen Detektoreinrichtung, um eine verstopfungsfreie Tropfenabgabe einer Tropfvorrichtung zu ermöglichen.

Nachfolgend wird ei.-; Ausführungsbeispiel der ^w Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt

F i g. 1 einen Vertikalschnitt durch eine Ausführungsform einer Tropfvorrichtung,

Fig.2 eine verkleinerte Ansicht von Sonde und Reagenzflasche,

Fig.3 einen vergrößerten Vertikalschnitt durch ein Ende der Sonde sowie

Fig.4 einen vergrößerter Schnitt ähnlich Fig.3, welche die Sondenspitze während der Tropfenbildung zeigt.

Die in Fig. I dargestellte Tropfvorrichtung umfaßt eine Sonde 10, einen Behälter 11, eine elektro-optische Detektoreinrichtung 12 und ein Sperr- und Entlüftungsventil 13. Für die meisten Anwendungsfälle wird Luft als Gas verwendet; wo jedoch notwendig oder wünschenswert, kann auch ein anderes geeignetes Gas oder eine Kombination von Gasen zur Anwendung kommen.

Die Sonde 10 ist aus relativ steifem dimensionsstabilem und nicht reaktivem Material wie Glas gebildet. Wir in den Fig.! und 2 dargestellt, ist die Sonde umgekehrt J-förmig ausgebildet und besitzt einen längeren Schenkel 14, einen sich horizontal erstreckenden Steg 15 und einen kürzeren Schenkel 16. Die Sonde 10 ist aus einem einzigen Rohr mit einer Durchgangsbohrung 17 ausgebildet, die sich über die volle Länge dieses Rohres erstreckt Der kürzere Schenkel 16 endet in einer ringförmigen Stirnfläche 18. Es hat sich gezeigt, daß zur richtigen Tropfenbildung diese Stirnfläche einen gleichförmigen Außendurchmesser, der nicht größer als 4,0 mm ist und einen Innendurchmesser im Bereich von 0^5 mm bis 3,0 mm aufweisen soll. Zur Verwendung bei einem Coombs-Serumliefersystem soll der optimale Innendurchmesser bei etwa 0,5 mm liegen.

Der Behälter 11 hat ein oberes offenes Ende, welches durch einen mit Gewinde versehenen Halsteil 19 gebildet ist Verscbiußeinrichtungen in Form einer Kappe 20 und eines elastischen Stopfers 21 dichten den Mund des Behälters ab. Wie am besitn aus F i g. 1 zu sehen, erstreckt sich der längere Schenkel «4 nach unten durch eine Öffnung 22 im Verschluß, wobei das freie Ende des Schenkels bis nahe an den Behälterboden reicht Der Flüssigkeitsinhalt des Behälters ist allgemein mit dem Bezugszeichen 23 bezeichnet, wobei das Maximalniveau der Flüssigkeit durch die Linie χ in F i g. 2 dargestellt ist Aufgrund der Kapillaranziehung stabilisiert sich das Niveau der Flüssigkeit innerhalb der Durchgangsbohrung 17 der Sonde 10 an einer Stelle, die sich erheblich oberhalb des Niveaus der Flüssigkeit in dem Behälter befindet. Die maximale Flüssigkeitshöhe im Schenkel 14 aufgrund solcher Kapillarwirkung ist durch die Linie y in den F i g. 1 und 2 angegeben. Dieses Flüssigkeitsniveau innerhalb des Schenkels wird erreicht wenn das Innere des Behälters sich auf atmosphärischem Druck befindet und das Niveau des Behälterinhalts sich auf einem Maximum befindet, d. h„ wenn der Behälter bis zu dem durch die Linie χ gezeigten Niveau gefüllt ist.

Es ist von besonderer Wichtigkeit, daß selbst dann, wenn die Flüssigkeit innerhalb des Schenkels 14 bis zu einem maximalen Niveau y aufgrund der Kapillaranziehung gestiegen ist, dieses Niveau sich noch wesentlich unterhalb der horizontalen Ebene ζ der Scndenstimfläche 18 befindet. Man sieht, daß der Höhenunterschied zwischen ζ und y zunimmt, während der Inhalt des Behälters 11 weniger wird. So geben die F i g. 1 und 2 Zustände an, unter denen die Entfernung zwischen y und zsich auf einem Minimum befindet.

Flüssigkeit aus der Sonde 10 wird ausgetragen, indem die Gleichgewichtsbedingtingen verändert werden, d. h„ indem der Druck innerhalb des Behälters gesteigert wird um die Flüssigkeit aus dem Behälter durch die Sonde in ein anderes Gefäß 24 zu verdrängen. Entsprechend der Darstellung wird die Drucksteigerung mittels des Sperr- und Entlüftungsventils 13 erreicht, wobei eine Luftpumpe 25, Leitung 26, ein Nadelventil 27, ein elektromagnetisches Ventil 28 und ein Filter 29 vorgesehen sind. Wie in F i g. 1 dargestellt, ist die Leitung 27 mit einer röhrenförmigen Kupplung 30 verbunden, die in einem Durchlaß 31 im Stopfen 21 aufgenommen ist. Bei Betätigung der Luftpumpe 25, bei der es sich um eine einfache elektrische Membranpumpe handeln kann, tritt ein Luftstrom unter Druck durch die Leitung 26 in das obere Ende des Behälters 11, wobei natürlich das Ventil 28 geöffnet ist.

Das elektromagnetische Ventil 28 ist so ausgebildet.

daß es den Zustrom der unter Druck stehenden Luft aus der Pumpe 25 nur dann blockiert, wenn das Ventil entregt ist. im entregten Zustand entlüftet das elektromagnetische Ventil den Teil der Leitung 26 zwischen Ventil 28 und Behälter ti gegen die Atmosphäre. Da Konstruktion und Arbeitsweise eines solchen Ventils bekannt sind, bedarf es hier keiner weitergehenden Beschreibung.

Die Steuerung des elektromagnetischen Ventils 28 erfolgt durch die elektro-optische Detektoreinrichtung in 12. Diese umfaßt eine Lichtquelle .32 für Infrarotlicht, eine mit öffnungen versehene Platte 33, welche den von der Lichtquelle emittierten Strahl auf eine direkte Linie zwischen der Lichtquelle 32 und einer Photozellc 34 beschränkt. Lichtquelle 32 und Photozellc 34 bilden i> einen Teil eines Schaltkreises 35, der elektrisch mit dem elektromagnetischen Ventil 28 gekoppelt ist, derart, daß dieses Ventil erregt bleibt und daher die Druckluftzuströmung zum Behälter Il solange zuläßt, wie der Lichtstrahl aus der Lichtquelle 32 zur Photozelle 34 .'< > ungebrochen bleibt. Die Lichtquelle 32 und die Photozelle 34 sind soweit unterhalb der ringförmigen Stirnfläche 18 der Sonde 10 angeordnet, daß der von der Lichtquelle 32 auf die Photozelle 34 gerichtete Lichtstrahl nur von Tropfen unterbrochen wird, die sich r> bereits von der Stirnfläche 18 der Sonde 10 abgelöst haben. Eine Unterbrechung des Infrarotstrahls durch einen herabfallenden Tropfen wird durch die Photozelle 34 und den Schaltkreis 35 ermittelt, so daß letzterer unmittelbar das elektromagnetische Ventil 28 entregt, welches dann solange entregt bleibt, bis es vom Schaltkreis 35 in Abhängigkeit von einem geeigneten Rückstellmechanismus, der nicht dargestellt ist, zurückgestellt wird. Beispielsweise kann die Rückstellung verzögert werden, bis das Gefäß 24 gegenüber einem anderen Gefäß ausgetauscht worden ist.

Das Ventil 28 wird erst entregt, wenn ein Tropfen sich nicht nur am freien Ende des kürzeren Schenkels 16. also an der ringförmigen Stirnfläche 18, gebildet hat, sondern tatsächlich von der Sonde freigegeben ist und nach unten zum Gefäß 24 fällt. Im Augenblick der Unterbrechung des von der Lichtquelle 32 emittierten Lichtstrahls, erfolgt die Entlüftung des Behälters II, so daß sich aufgrund des einstellenden Drucks die Flüssigkeit unmittelbar von der freien Spitze des kürzeren Schenkels 16 und dem Steg 15 in den längeren Schenkel 14 zurückzieht. Dadurch, daß die Flüssigkeit von der ringförmigen Stirnfläche 18 zurückgezogen wird, wird die Gefahr eines Zusetzens des freien Endes der Sonde 10 erheblich vermindert.

Hierzu 1 Blatt Zeichneten

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Tropfvorrichtung für Laborflüssigkeiten, mit einem die Laborflüssigkeit aufnehmenden, luftdicht abschließbaren Behälter, in weichem eine umgekehrt J-förmige Sonde mit ihrem längeren Schenkel aufgenommen ist, dessen freies Ende bis nahe an den Behälterboden reicht, und mit einer Einrichtung zur Zufuhr von Druckgas in den Behälter, dadurch geken nzeichnet, daß