DE2504269C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum genauen Pipet­ tieren von kleinen Flüssigkeitsmengen für Probe- und Reagenzmischungen mit wenigstens einer einen Flüssig­ keitsbehälter aufweisenden Pipette sowie eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens.

Grundsätzlich ist das Problem bekannt, daß sich die Temperatur beim Messen von Enzymreaktionen nicht verän­ dern darf (Z. Klin. Chem. Klin. Biochem., 11. Jg. 1973, Heft 1). Dort wird u.a. ausgeführt, daß man bisher bei der Standardisierung von verschiedenen Standardisierungs­ temperaturen ausgegangen ist, beispielsweise bei 25°C, bei 30°C und bei 37°C. Grundsätzlich erfolgte die Festlegung dieser Temperaturen willkürlich, wobei man sich bemühte, diese willkürlich festgelegten Kriterien zu standardisieren, um zu einem optimalen Verfahren zu kommen, bei dem alle von der Temperatur der Messung abhängigen Parameter innerhalb tatsächlich zu praktizie­ render Grenzen liegen.

Wichtig für diese Untersuchungen ist, daß sich die Temperatur der Reaktionsmischung beim Pipettieren nicht verändert.

Bei den bisher bekannten Pipettierungsverfahren, bei denen beispielsweise die Flüssigkeiten in Behälter gegeben werden, die sich auf Raumtemperatur befinden, oder bei denen man zu dosierende Flüssigkeiten durch auf Raumtemperatur befindliche Dosiergeräte oder Schläuche durchgehen läßt, ist die Temperatur der zu pipettierenden Flüssigkeiten nicht beherrschbar. Die Folge ist, daß die Temperatur der Reaktionsmischungen, die erheblich von der Raumtemperatur abweichen, sich während der Pipettierungs­ zeit ändert. Temperaturfehler beim Messen der Anfangsge­ schwindigkeit von Enzymreaktionen verursachen im Endre­ sultat einerseits Fehler erheblicher Größe und anderer­ seits dauert der Ausbalancierungsvorgang der Temperatur sehr lange.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit denen die Genauig­ keit beim Pipettieren erheblich verbessert werden kann, wobei gegenüber dem bekannten Problem der starken Tempe­ raturabhängigkeit enzymatischer Reaktionen das Tempera­ turverhalten aller am Pipettieren beteiligten Mittel so verbessert wird, daß diese keinen nachteiligen Einfluß auf die enzymatischen Reaktionen ausüben.

Gelöst wird die Aufgabe gem. der Erfindung dadurch, daß in einen thermostatisierten Raum einer Pipettier-Wärmebe­ handlungseinheit eine oder mehrere Pipette(n) ganz oder teilweise so eingepaßt wird bzw. werden, daß wenigstens der bzw. die Flüssigkeitsbehälter der Pipette(n) in einem thermostatisierten Zustand sind, daß die Pipette(n) mit ihrem bzw. ihren Flüssigkteitsbehälter(n) in auf gleiche Temperatur wie der thermostatische Raum gebrachte, eine Probenflüssigkeit enthaltende Probenbehälter in eine vorbestimmte Tiefe hineingesenkt wird bzw. werden und anschließend eine gewünschte Probenflüssigkeitsmenge in den bzw. die Flüssigkeitsbehälter der Pipette(n) einge­ saugt wird, wobei das anschließende Schütteln und Aufbe­ wahren der Proben und Reaktionsmischungen bei gleicher vorbestimmter Temperatur des Raumes erfolgt.

Durch diese Verfahrensschritte wird vorteilhafterweise erreicht, daß der gesamte Pipettierungsvorgang mit allen daran beteiligten Pipettierungsmitteln bei absolut gleicher Temperatur durchgeführt wird, wobei absolute gleiche Temperatur hier im Sinne von innerhalb vorbe­ stimmter, akzeptabler Toleranzgrenzen liegender Tempe­ ratur verstanden werden soll.

Die Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß auf vorgegebener konstanter Tempera­ tur gehaltene Pipettiergeräte Halter zur Aufnahme einer oder mehrerer Pipetten aufweisen und daß im Innenraum der Pipettiergeräte außer den Flüssigkeitsbehältern der Pipetten im Grundgestell der Pipettier-Wärmebehandlungs­ einheit eingesenkte, auf der gleichen vorbestimmten Temperatur gehaltene Reagenz- oder Probenbehälter ange­ ordnet sind.

Zwar ist auch ein Instrument zur automatischen Bestimmung der Aminosäuresequenzen in Proteinen und Peptiden bekannt (European J. Biochem. 1, 1967, Seite 80-91), bei dem ledig­ lich die äußere Oberfläche eines Reaktionsbehälters beheizt wird, um die flüssigen Lösungen, nachdem sie durch Zentrifugalkraft auf die Innenseite einer rotieren­ den Glaskuppel gesprüht worden sind, zu trocknen. Aber die bekannte Heizeinrichtung ist lediglich thermostati­ siert, und zwar bei einer Temperatur, bei der die flüs­ sige Lösung nicht an den Wänden kondensiert.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die nachfol­ genden schematischen Zeichnungen im einzelnen beschrie­ ben. Darin zeigen:

Fig. 1 in perspektivischer Darstellung die Pipet­ tier-Wärmebehandlungseinheit,

Fig. 1a im einzelnen den Aufbau der in Fig. 1 dargestellten Pipettier-Wärmebehandlungsein­ heit pro Schnitt längs dem Pipettierungsge­ rät,

Fig. 1b, 1c eine andere Schüttelanordnung der in Fig. 1 dargestellten Pipettier-Wärmebehandlungsein­ heit,

Fig. 2 die in Fig. 1 dargestellte Pipettier-Wärme­ behandlungseinheit in der Ansicht von oben,

Fig. 3-6 andere Ausführungsformen der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Pipettier-Wärmebehand­ lungseinheit,

Fig. 7 ein Grundgestell der Pipettier-Wärmebehand­ lungseinheit,

Fig. 8-17 verschiedene in das Innere des in Fig. 7 dargestellten Grundgestells eingepaßte Elemente,

Fig. 18-20 eine Vielschrittserienpipette mit thermo­ statisiserender Regeleinheit,

Fig. 21 eine Küvettengruppe und die im Zusammenhang mit dieser benutzte Vielschrittserienpipette in der Ansicht von der Seite im Schnitt,

Fig. 22 den in Fig. 21 dargestellten Küvettenblock und die Spitze der Serienpipette in der Phase, in der die Flüssigkeitsbehälter der Serienpipetten gefüllt sind und

Fig. 23 eine Darstellung der Reagenzblöcke von oben.

Bevor im einzelnen auf das Verfahren und die Vorrichtung eingegangen wird, wird zunächst die Problematik des Temperaturverhaltens von Reaktionsmischungen beim Pipet­ tieren anhand einer Gegenüberstellung erläutert. In Laboratorein werden Reaktionsgeschwindigkeiten gewisser Enzyme gemessen, wobei derartige Messungen gewöhnliche Routinemessungen sind. Für diese Messungen werden die Reaktionsgemische so hergestellt, daß beispielsweise den auf eine Temperatur von +37°C erwärmten Proberöhrchen oder Küvetten eine 50 µl Lösung zugesetzt wird, die das Enzym enthält. Nach dem Ausgleich der Temperatur von +37°C fügt man eine oder mehrere +37°C warme Reagenzien hinzu, die im allgemeinen Puffer, Substrate und Kofak­ toren enthalten.

Die Schnelligkeit der Enzymreaktionen ist meist von der Temperatur der Reaktionsmischung abhängig. Es ist deshalb vor allem wichtig, daß die Temperatur der Reaktionsmi­ schung beim Pipettieren sich nicht verändert. So hat Bergmayer gezeigt, daß sich die Temperatur beim Messen von Enzymreaktionen nicht verändern darf und daß, je höher die Temperatur der Reaktion gemessen wird, es umso schwerer ist, die Temperatur konstant zu halten. Weiter hat Bergmayer nachgewiesen, daß, wenn die Temperatur der Reaktionsmischung beim Pipettieren der Lösung merklich von der Zimmertemperatur abweicht, das Kalibrieren der Pipetten unrichtig wird, wobei der Lösungszusatz unter Schütteln der Reaktionsgefäße Fehler verursacht. Es ist jedoch erwiesen, daß die Geschwindigkeit der Enzymreakti­ onen anstatt bei +37°C auch bei +25°C oder +30°C gemessen werden kann und daß der Wärmeumschlag mit einer Genauig­ keit von ±0,2°C funktionieren könnte (Scand. J. Clin. Invest. 33, 287-306, 1974).

Gewöhnlich wird ein Reagenz mit einer Handpipette versetzt, die Pump- und Aufbewahrungsteil enthält. Zusätzlich zu den Handpipetten gebraucht man auch maschi­ nelle Pipetten. Diese Pipetten sind auf dem Labortisch frei oder in Gestellen angerodnet, wobei die Temperatur der gesamten Pipette der Raumtemperatur nahezu ent­ spricht.

Tabelle I

Tabelle I zeigt Temperaturänderungen der im Spitzenbehäl­ ter der Pipette befindlichen Flüssigkeit in Abhängigkeit von der Funktionszeit, wenn mit der sich auf Raumtemper­ atur befindlichen Pipette auf 37,1°C erwärmtes destillier­ tes Wasser pipettiert wird.

Das Pipettieren wurde mit einer Pipette (Finnpipette 13) ausgeführt, die im Bereich von 200-1000 µl für ver­ schiedene Volumina einstellbar ist, wobei als Spitzenbe­ hälter als solchem der gem. dem FINNTIP 61 benutzt wurde.

Die Temperatur des in den Spitzenbehälter gesaugten destillierten Wassers wird durch einen kalibrierten NTC-Widerstand gemessen, der mit einem Digitalvoltmeter verbunden war.

Die Temperatur des zu pipettierenden destillierten Wassers betrug vor dem Pipettieren +37,1°C, während die Raumtemperatur +23,5°C betrug. Aus der obigen Tabelle ist ersichtlich, daß dann, wenn man mit der Handpipette 200 µl destillierten Wassers, das sich auf einer Temperatur von +37,1°C befindet, pipettiert, die Temperatur der im Behälter der Pipette bei Raumtemperatur befindlichen 200 µl großen Wassermenge in 5 sec. von +37,1°C auf 34,0°C gesunken ist, d.h. um 3,1°C. Entsprechend ist die Temperatur der bei Raumtemperatur im Flüssigkeitsbehälter der Pipette befindlichen 400 µl großen Wassermenge in 5 sec. um 1,9°C gesunken. Gewöhnlich beträgt aber beim schnellen Pipettieren die Pipettierungszeit gerade 5 sec. Wenn in dieser Zeit die Temperatur der im Behälter der Pipette befindlichen Flüssigkeit gesunken ist und dieses abgekühlte Reagenz in die erwärmte Proberöhre oder Küvette gebracht wird, dauert es immer einige Zeit, bis in der Proberöhre oder der Küvette die ursprüngliche Temperatur erreicht wird.
Zeit (sec.)Temperatur

-537,1 0-134,3 534,6 2035,7 6036,5 9036,7 12037,1

Tabelle II zeigt die Veränderung der Temperatur in der Funktionszeit, wenn die sich auf Raumtemperatur befindli­ che Pipette gebraucht wird, um die erwärmte Flüssigkeit (200 µl) zu der im erwärmten Reaktionsgerät befindlichen Flüssigkeit (50 µl) zu pipettieren.

Das Messen der Temperatur erfolgt auch hier durch einen in das Reaktionsgefäß gesenkten, mit dem Digitalvoltmeter in Verbindung stehenden kalibrierten NTC-Widerstand. Die Raumtemperatur beträgt dabei +23,5°C.

Aus der Tabelle II ist ersichtlich, daß wegen der auf Raumtemperatur befindlichen Pipette beim Pipettieren von 200 µl Wasser (+37,1°C), welches 5 sec. im Flüssigkeits­ behälter der Pipette gehalten wird und welches danach in einer Zeit von 0-1 sec. in das Reaktionsgefäß gebracht wird, welches mit dem Inhalt (50 µl) auf 37,1°C ausbalan­ ciert ist, die Temperatur der Wassermischung (50+250 µl Wasser) zunächst auf +34,3°C gesunken ist. Erst nach dem Ablauf von 120 sec. hat sich die Temperatur auf die ursprüngliche Temperatur von 37,1°C ausbalanciert.

Tabelle III

Die Tabelle III zeigt die Veränderung der Temperatur in der Funktionszeit, wenn man eine thermostatisierte Pipette gebraucht. Das Pipettieren und das Messen der Temperatur wird, wie in der Tabelle I angegeben, ausge­ führt. Der Spitzenbehälter der Pipette ist auf 37,05°C themostatisiert. Die Temperatur des zu pipettierenden Wassers beträgt +37,05°C, die Raumtemperatur +23,5°C.

Aus der Tabelle III ist ersichtlich, daß dann, wenn der Spitzenbehälter der Pipette auf die Temperatur thermo­ statisiert ist, auf der die zu pipettierenden Flüssigkei­ ten sich befinden, die Temperatur der 200 µl großen Wassermenge im Verlauf von 5 sec. nur von +37,05°C auf +36,9°C sinkt, wobei bei einer Menge von 400 µl die Temperatur noch in einem geringeren Maße sinkt. Aus diesem Versuch ergibt sich, daß beim Gebrauch einer thermostatisierten Pipette die Temperatur der Reagenzen und Proben gehalten werden kann.

Bezüglich der Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens wird auf die Fig. 1 und 2 verwiesen, in denen eine in ein Grundgestell 1 gesetzte Pipettier-Wärmebehandlungsein­ heit dargestellt ist. Als Stütze der duchsichtigen Pipettiergeräte 2 dienen die Serienpipetten 3 und 3′. Die Flüssigkeitsbehälter 4 und 4′ der Serienpipetten 3 und 3′ befinden sich im thermostatisierten Innenraum 5 des thermostatisierten durchsichtigen Pipettiergeräts 2. Im vorerwähnten Innenraum 5 befinden sich die im Grundge­ stell eingesenkten, entweder festen oder abnehmbaren Reagenz- oder Probebehälter 6 und 6′, in die die Flüssig­ keitsbehälter 4 und 4′ der Serienpipetten 3 uns 3′ der neun Behälter z. B. durch Druck der Serienpipetten gegen eine Federkraft in bestimmte Tiefe eingesenkt werden können, wobei in die Flüssigkeitsbehälter 4 und 4′ die gewünschte Flüssigkeitsmenge eingesaugt werden kann. Neben den Reagenz- oder Probebehältern 6 und 6′ können auch Proberöhrchengruppen ausgebildet sein, wobei aus jeder neunten Proberöhre eine Probe in die der Serienpi­ petten entsprechenden Flüssigkeitsbehälter eingesaugt werden kann. Neben den Reagenzbehältern oder Proberöhren kann es auch einzelne Proberöhren geben. Das Pipettierge­ rät 2 ist mit einem Wärmewiderstand versehen, der neben den Reagenzbehältern 6 und 6′ angeordnet ist. Dieser Wärmewiderstand reguliert auch die Temperatur des Innen­ raums 5. Hierbei werden die Spitzen 4 und 4′ der Serien­ pipetten 3 und 3′ themostatisiert auf dieselbe Tempera­ tur gebracht, die die Flüssigkeit der Reagenzbehälter 6 und 6′ aufweist. Ebenso sind die Röhren der im Schüttler befindlichen Proberöhrengruppen thermostatisiert. Beim Pipettieren mit eine erwärmten Pipette auf dem Reagenz­ gefäß 6 in die Proberöhrengruppe 7 ändert sich die Temperatur der Flüssigkeit nicht. In im Grundgestell 1 befindlichen, mit Deckel versehenen Behälter 8 kann man in thermostatisiertem Zustand beispielsweise Flüssig­ keitsbehälter, Pipetten, Reagenzbehälter, Reagenzien, Proben, Proberöhrchen und Proberöhrengruppen aufbewahren.

In Fig. 1a ist das in Fig. 1 dargestellte Pipettiergerät 2 detailliert dargestellt. Das Pipettiergerät 2 ist dabei mit dem Grundgestell durch eine Kupplung 15 ver­ bunden, durch welche das Pipettengerät vom Grundgestell elektrischen Strom erhält sowie elektrisch gesteuert wird. Im Gestell 16 des Pipettiergeräts sind die elektri­ schen Widerstände 17 angeordnet, die den Proberöhrenblock 18 oder irgend einen anderen Probe- oder Reagenzbehälter erwärmen. Einen Innenraum 19 des Pipettiergeräts 2 erwär­ men die im Grundgestell 20 angerodneten Wärmewiderstände 21. Die Serienpipette 3 ruht mit Hilfe der Stütze 22 im Pipettiergerät, wobei die Flüssigkeitsbehälter der Serienpipette 3 in die Röhren des Proberöhrenblocks 18 in einen gewünschten Abstand x in bestimmte Tiefe versenkt werden können. In die Flüssigkeitsbehälter 4 der Serien­ pipette 3 kann dann die gewünschte Flüssigkeit gesaugt werden.

In den Fig. 1b und 1c sind beispielhaft 2 Schüttler dargestellt. Der in Fig. 1 dargestellte Schüttler wird mit dem Grundgerät über eine Kupplung 24 verbunden, wodurch der Schüttler elektrisch gesteuert wird und der elektrische Strom zum Motor 25 und zum Gestell 26 angeordneten Wärmewiderstand 27 gelangt.

Mit einer Achse 28 des Motors 25 ist ein Schwungrad 29 verbunden, dessen Achse 30 über Lager 31 exzentrisch mit einer Schüttelplatte 32 verbunden ist. Die exzentrische Bewegung der Schüttelplatte 32 schüttelt die in den Röhren des Probenröhrenblocks 33 befindliche Flüssigkeit. Der Proberöhrenblock befindet sich im thermostatisierten Raum 34, wobei dieser Raum durch einen Deckel 35 abge­ schlossen werden kann.

Der in Fig. 1c dargestellte Schüttler enthält eine Kupplung 24′, den Motor 25′, das Gestell 26′ und die darin befindlichen Wärmewiderstände 27′. Die Achse 28′ des Motors 25 ruht auf einem Lager 29′. Als Fortsetzung der Achse 28′ dient eine exentrische Achse 30′, die auf einem Lager 31′ gelagert ist.

Über die Lager 31′ überträgt sich die exentrische Bewe­ gung der Achse 30′ auf die Schüttelplatte 32′, die durch eine federende Stütze 36′ mit dem Grundgestell 26′ verbun­ den ist, damit die Schüttelplatte 32′ sich nicht drehen kann. In der Schüttelplatte 32′ befinden sich Stützen 37, die ein Ruhen des Proberöhrenblocks 33′ bewirken. Der thermostatisierte Luftraum 34′ kann durch einen Deckel 35′ geschützt werden.

In Fig. 2 ist die Pipettier-Wärmebehandlungseinheit in der Ansicht von oben dargestellt. Aus der Fig. sind die Serienpipetten jeden Proberöhrenblocks (A, B, C) ersicht­ lich. Zum Pipettieren der Reagenzien I und II aus den Reagenzbehältern 10 dienen entsprechende Serienpipetten 3′.

Die Reaktionsmischungen in den Proberöhrchenblöcken 7 (A, B, C) befinden sich in thermostatisierten Einheiten, die man bei Bedarf durch Deckel abdecken kann. Die thermo­ statisierte Einheit 11 kann im Grundgestell 1 entweder fest oder lösbar angeordnet sein. Ferner kann anstatt des Proberöhrchenblocks 11 eine Schütteleinheit vorgesehen sein, die den Inhalt jedes Proberöhrchenblocks 7 nach dem Pipettieren schüttelt. In den Schüttler paßt auch ein Proberöhrchen oder mehrere verschiedene. Außerdem kann der Schüttler auch an anderer Stelle im Grundgestell angeordnet sein. Für jeden Proberöhrchenblock 9 ist eine entsprechende Serienpipette 3 vorgesehen und dement­ sprechend ist für jede der neun Proben im Proberöhrchen­ block 9 ein Flüssigkeitsbehälter 4 der Serienpipette 3 vorgesehen. Auf diese Weise vermeidet man Kontaminatio­ nen.

Mittels der Serienpipetten 3 versetzt man die Proben zu dem entsprechenden Reaktionsmischungsproberöhrchenblock 7 (A, B, C). Danach kann man in Proberöhrchenblock 7 (A, B, C) pipettieren, z. B. Inkubationsmediumreagenz I vom Reagenzbehälter 10 mittels der entsprechenden Serienpi­ pette 3′. Vom Reagenzbehälter 10 aus kann man die ge­ wünschte Zeit präkubieren. Die Zeit kann man z. B. durch die Handtasten 12 einstellen. Die Steuerungs- und Regu­ liereinheit kann auch u.a. eine Zeitinaktivkupplung 13 und ein Alarmlicht oder eine Signallampe enthalten. Danach pipettiert man das Anfangsreagenz II durch die entsprechende Serienpipette, beispielsweise zuerst zum Reagenzröhrchenblock 7 A, wobei nach Ablauf einer gewissen Zeit die in diesem Proberöhrenblock befindlichen Reakti­ onsgemischmengen, beispielsweise zum Messen versetzt werden. Die Temperatur der Flüssigkeiten, die in der Pipettier-Wärmebehandlungseinheit in der Pipettierzeit zu pipettieren sind, hat sich nicht verändert. Der Schüttler ergänzt die Stelle, wobei nach jedem Pipettieren das Schütteln im thermostatisierten Schüttler erfolgen kann. Hierbei braucht man die Proberöhrchen oder die Proberöh­ renblöcke nicht zum Schütteln in ein anderes Gerät zu versetzen, was Temperaturänderungen und zugleich Fehler in den Reaktionsresultaten zur Folge haben könnte.

Nachfolgend werden die anderen dargestellten Ausführungs­ formen der Pipettier-Wärmebehandlungseinheit erläutert.

In der in Fig. 3 dargestellten Vorrichtung befindet sich im Grundgestell 1 eine periodische Einheit im Takt mit einer thermostatisierten Platte 38, auf die die Probe­ röhrchenblöcke oder Proberöhrchengruppen 39 gesetzt sind. Das Gerät enthält die zu diesen Proberöhrchenblöcken oder Proberöhrchengruppen passenden Serienpipetten 40. Die Serienpipetten befinden sich in einem thermostatisierten Pipettengerät 41.

Ein Innenraum 42 dieses Pipettengeräts enthält die Spitzenbehälter der Serienpipetten 40 und ein in das Grundgestell 1 eingesenktes Probe- oder Reagenzfaß 43. Das Grundgestell 1 enthält auch den festen oder ablösba­ ren Schüttler 44. Die Platte (Scheibe) 38 kann abgenom­ men, bei Bedarf einzeln erwärmt werden und sie kann auch durch einen passenden Deckel bedeckt werden, wodurch Wärmeverluste vermieden werden.

In Fig. 4 ist eine zusammengesetzte Vorrichtung darge­ stellt, in deren Grundgestell 1 zwei Serienpipetten 45 und eine aus Proberöhrchenblock oder Reagenzbehälter gebildete Einheit 47 eingesetzt sind. Durch eine Wärmeplatte der Vorrichtung ist der Proberöhrchenblock oder ein Proberöhrchengerät 49 erwärmbar. Von der Wärmeplatte 48 kann das Gefät 49 zum Schüttler 50 versetzt werden, von dem aus eine thermostatisierte Bahn 51 beispielsweise zum Meßgerät führt.

In Fig. 5 ist eine Vorrichtung dargestellt, in deren Grundgestell 1 sich eine Scheibe 52 befindet, bei der im thermostatisierten Raum die Probeküvetten 53 sich in Anordnung 54 befinden und an diese gruppiert geeignete Dosierer 55 und 56. Die Vorrichtung kann ein Reagenzgerät oder Schüttler 57 oder mehrere enthalten, die in geeigne­ ter Reihenfolge und in geeignetem Abstand angeordnet sind. Außerdem kann die Vorrichtung auch ein Meßgerät 58 enthalten, das beispielsweise die Absorbanz der Lösung messen kann. Alle vorgenannten Geräte sind getrennt oder zusammen in einem thermostatisierten Raum angeordnet. Die Vorrichtung kann ganz oder teilweise automatisch funktio­ nieren, es können aber auch verschiedenen Versetzungen und Pipettierungen manuell gehandhabt werden. Das Meßgerät kann eine Meßeinrichtung sein, die gleichzeitig eine oder mehrere Proben messen kann, und es kann ein- oder mehr­ kanalig ausgebildet sein.

In Fig. 6 ist ein Gerät dargestellt, in dem im automati­ schen Dosierungsgerät 59 eine Pipetten- oder Dosierungs­ einheit 60 automatisch zum gewünschten Probe- oder Reagenzbehälter 61 oder zum Proberöhrchenblock 62 ver­ setzt wird. Die ganze Vorrichtung oder deren Teile sind besonders thermostatisiert.

In Fig. 7 ist das Grundgestell 1 dargestellt, wobei ein Innenteil 63 dieses Grundgestells 1 mit verschiedenen Elementen je nach Gebrauchszweck eingerichtet werden kann. Die Öffnung des Innenteils bzw. Innenraumes 63 des Grundgestells kann mit einem durchsichtigen Deckel 64 bedeckt werden.

Die in Fig. 9 dargestellte Wärmefläche paßt als Boden in den Innenteil 63 des Grundgestells 1. In der Wärmefläche ist eine Kupplung 65 vorgesehen, die in eine am Boden des Grundgestells befindliche Kupplung 66 paßt. Durch die Kupplung der Wärmefläche und aller anderen hier gezeichneten Elemente erhalten diese aus dem Grundgestell 1 elektrischen Strom und die erforderliche Steuerung. Die in Fig. 8 darge­ stellte Wärmelade kann in den Innenteil 63 des Grundge­ stells eingepaßt werden.

Fig. 10 stellt die Wärmeelemente von 3 Proberöhrchen­ blöcken dar. In diesen Thermoelementen können sich Öffnungen 67 für besondere Röhren befinden. Fig. 11 zeigt Thermoelemente für einen Küvettenblock und Fig. 12 die Schüttler von 3 Küvettenblöcken, die an das Grundgestell angeschlossen werden können. In Fig. 13 ist ein Schüttler eines Küvettenblockes dargestellt. Aus Fig. 14 ist das Thermogerät für 3 Serienpipetten ersichtlich, die mit dem Grundgestell verbunden werden oder frei auf dem Tisch stehen können. Fig. 15 zeigt das Thermoelement einer Serienpipette und Fig. 16 das Thermoelement eines Rea­ genzbehälters. Aus Fig. 17 ist die Steuerungs- und Regulierungseinheit für verschiedene Funktionen wie Zeit, Temperatur, Schütteln, automatische Steuerung usw. ersichtlich.

Wenn mit den gegenwärtig auf dem Markt erhältlichen Pipetten kleine Mengen Flüssigkeit pipettiert werden, kann in die regulierbaren Pipetten oder in die Pipetten mit festem Volumen die Flüssigkeit genau nach einer kalibrierten Skala der Pipette oder der für das feste Volumen angegebenen Menge eingesaugt werden. Wenn der Flüssigkeitsbehälter einer derartigen Pipette entleert wird, bleiben immer eine dünne Haut oder Flüssigkeits­ tropfen auf der Innenseite des Flüssigkeitsbehälters der Pipette übrig. Robert E. Wenk et. al.(Clinical Chemistry 20/3, 320 . . . 323, 1974) haben bestätigt, daß eine Pipette mit derselben Einstellung beim Pipettieren verschiedene Volumina ergab, je nachdem ob man einen unbenutzten oder einen vorher gebrauchten Flüssigkeitsbe­ hälter verwendete. Außerdem wurde beobachtet, daß der prozentuale Fehler beim Pipettieren umso größer wurde, je kleiner das Volumen der Pipetten war. Heleen G. F. Zwart (Tÿdschrift voor Medische Analisten 29/4, 127 . . . 131, 1974) hat ausgeführt, daß es zudem je nach Hersteller der Pipetten bei der Kalibrierung der Pipetten auch große Kalibrierfehler gab.

Beim Pipettieren einer Probe mit den gewöhnlich im Gebrauch befindlichen Pipetten bestimmt sich die zu pipettierende Größe des Volumens nach der Länge der Kolbenbewegung der Pipette. Das Kalibrieren jeder Pipette entsprechend der Gradeinteilung der Pipette der in der Pipette angezeigten Menge erfolgt immer im Rahmen der Herstellungsphase beim Hersteller. Viele der heute auf dem Markt erhältlichen Pipetten pipettieren demzufolge nicht fortwährend die angezeigte Flüssigkeitsmenge, wobei außerdem das Entleeren der Pipettenspitzen unbestimmt ist.

Die Aufgabe der hier erwähnten Vielschrittserienpipette ist, zunächst genau mehrer Flüssigkeitsvolumina (Proben und Reagenzien) nacheinander in den Flüssigkeitsbehälter zu überführen, indem die Probe teilweise gemischt wird, oder sie werden mit Hilfe von kleinen Luftsäulen vonein­ ander getrennt. Wenn in die Vielschrittserienpipette die in jedem Flüssigkeitsbehälter befindlichen, teilweise ge mischten oder aufeinander folgenden Flüssigkeitsvolumina entleert worden sind, wird der Flüssigkeitsbehälter der Vielschrittserienpipette der Küvettengruppe zu den entsprechenden Küvetten verschoben.

In der Vielschrittserienpipette gemäß Fig. 18 sind Flüssigkeitsbehälter 68 sichtbar, die über eine Schnell­ kupplung 69 im Gestell 70 befestigt sind. Mit dem Gestell 70 ist ein Handgriffteil 71 verbunden, an dem Bedienungs­ tasten 72 des Gerätes angeordnet sind. Eine elektrische Leitung 73 verbindet den Handgriffteil mit der in Fig. 19 dargestellten Regeleinheit der Vielschrittserienpipette. In Fig. 20 ist die Regeleinheit in Ansicht von oben dargestellt. Die Regeleinheit enthält ein Gerät 74 der Vielschrittserienpipette, auf das die Vielschrittserien­ pipette so aufgesetzt ist, daß die Flüssigkeitsbehälter 68 durch die Löcher 75 in den Innenraum des Gerätes gelangten, der auf die jeweils nötige Temperatur thermo­ statisiert ist. Die Temperatur des Innenraumes kann durch den Regelknopf 76 geregelt werden. Von den mit Fingern zu betätigenden Knöpfen oder Tasten 77 aus kann man die Volumina der zu pipettierenden Proben und Reagenzien einstellen. Die Signallampe 78 zeigt an, daß das Pipet­ tieren ausgeführt wurde.

In der Vielschrittserienpipette wird der Hub der Kolben 79 dadurch bestimmt, wieviele Umdrehungen oder Teilumdre­ hungen ein elektrischer Motor 80 über eine Gewindeachse 81 und ein damit verbundenes Gewinderohr 82 ein mit den Kolben verbundenes Bewegungsorgan 83 verschiebt. Im mit den Kolben verbundenen Bewegungsorgan 83 sind die Kolben 79 in Seiteneinrichtung mit geringem Abstand befestigt und in Längsrichtung der Kolben ohne Abstand oder durch eine Feder 84 derart gestützt, daß die auf die Kolben gerichtet Reibung des O-Rings 85 nicht die Kolben in Längsrichtung bewegen kann. Der O-Ring 85 dichtet den zwischen einem Zylinderraum 86 und dem Kolben 79 befind­ lichen Spalt. Die Umdrehungen oder Teilumdrehungen werden mit Hilfe der Photodiode 87 gezählt. Das Licht aus der Lichtquelle 88 zur Photodiode 87 kann unterbrochen werden. Als Lichtbrecher dient eine Spurenscheibe 89, die beispielsweise an einer Achse 90 des Motors 80 befestigt ist und an der Verbindungsstelle der Drehachse 81 ange­ ordnet ist. Diese Spurenscheibe unterbricht das von der Lichtquelle 88 zur Lichtdiode 87 gelangende Licht ein oder mehrere Male, wenn die Drehachse eine Umdrehung macht. Aus diesen unterbrochenen Signalen errechnet die in der in der Fig. 19 dargestellten Regeleinheit befind­ liche Elektronik eine bestimmte Anzahl an Signalen, die der Größe der in der Regeleinheit angeordneten Knöpfe oder Tasten 77 entsprechen. Beim Vielschrittserienpipet­ tieren kann man anstelle des obigen Motors einen Viel­ schrittmotor benutzen, der einen steuerungselektronik­ gemäßen zweckmäßigen Aufbau aufweist. In der Regeleinheit befindet sich auch ein der Vielschrittserienpipette dienendes Gerät 74, wobei die Vielschrittserienpipette durch ein Kabel 73 mit der Regeleinheit verbunden ist. Die Funktionsbefehle der Vielschrittserienpipette kann man durch Bedienelemente 91, 92 in der Vielschrittserien­ pipette oder vom Bedienelement 78 in der Regeleinheit aus bedienen. Alle elektronischen und zu programmierenden Elemente der Vielschrittserienpipette können auch in der Vielschrittserienpipette selbst enthalten sein. Die Befestigung einer Spitzenscheibe 93 der Vielschrittse­ rienpipette geschieht durch eine in der Serienpipette gem. Finnischen Patentnummer 47 460 gezeigten Schnell- Kupplung 69, so daß jeder Flüssigkeitsbehälter 68 der Spitzenplatte durch eine Dichtung 94 luftdicht mit einem entsprechenden Zylinderraum 68 verbunden wird. In der Vielschrittserienpipette kann eine unterschiedliche Anzahl Spitzenbehälter enthalten sein.

Die Vielschrittserienpipette kann man elektrisch derart programmieren, daß diese sich in der Füll- oder Entlee­ rungsphase in einem vorbestimmten Abstand bewegen oder in mehreren vorbestimmten langen Abständen, der bzw. die gewissen Flüssigkeitsvolumen entsprechen. In einer solchen elektronischen Vielschrittserienpipette gibt es keine Kalibrierprobleme und ihre mechanisch beweglichen Teile bewegen sich ebenso wie manuell betätigte Pipet­ ten.

Als Ausführungsbeispiel wird im folgenden die Funktion einer Vielschrittserienpipette bei der Herstellung einer Enzymreaktion erklärt. Die Vielschrittserienpipette ist programmiert, in jede der neun Flüssigkeitsbehälter 68 z. B. aus dem Küvettenblock 95 (Fig. 20) 30 µl große Proben 96 zu saugen. Danach wird die Vielschrittserienpipette zum Küvettenblock 97 versetzt (Fig. 23), in dem fertig dosierte Reagenzien 98 sich befinden, und der Pipette wird der Befehl gegeben, die Saugphase um zusätzlich 270 µl fortzusetzen. Hierbei befindet sich in jedem Flüssig­ keitsbehälter 68 mit jeder Vielschrittserienpipette zusammen 300 µl Flüssigkeit. Wenn die Vielschrittserien­ pipette den Entleerungsbefehl erhält, werden die in den Flüssigkeitsbehältern der Vorrichtung befindlichen, teilweise gemsichten Proben und Reagenzien zu den Küvet­ ten des Küvettenblocks 95 verschoben. In der Entleerungs­ phase hat die Vielschrittserienpipette den Befehl erhal­ ten, sich in einem etwas größeren Abstand zu bewegen, wodurch die Vorrichtung gefüllt wurde, und danach zur Füllstellung zurückzukehren. Hierdurch wird sicherge­ stellt, daß die Flüssigkeitsbehälter sich vollkommen entleeren. Wenn die Probe und die Reagenzien auf die oben angezeigte Art nacheinander in den Flüssigkeitsbehälter der Vielschrittserienpipette eingesaugt sind, erhält man aus dem Flüssigkeitsbehälter der Vielschrittserienpipette sehr genau kleine Probenmengen für die Küvetten der Küvettenblöcke. Beim Pipettieren des Reagenz oder der Reagenzien in der Probe kann man auch ein gegenüber dem vorgeschriebenen System anderes benutzen. Darüber hinaus kann man die Vielschrittserienpipette programmieren, in jeden seiner Flüssigkeitsbehälter ein großes Flüssig­ keitsvolumen einzusaugen und ebenfalls so zu programmie­ ren, daß dieses in mehreren vorbestimmten großen bzw. kleinen Dosierungen entleert werden kann. So kann man kleine Flüssigkeitsmengen sehr genau dosieren.

Auch kann in der hier dargestellten Vielschrittserienpi­ pette oder in irgend einem anderen Modell ein flüssig­ keitsdosierender Teil oder Teile der Flüssigkeitsbehälter oder der ganzen Pipette thermostatisiert werden. Die Vielschrittserienpipette oder irgend eine andere Pipette kann man derart programmieren, daß sie sich automatisch von einem oder mehreren bestimmten Plätzen zu einem oder mehren bestimmten Plätzen versetzen bzw. verschieben. Darüber hinaus kann, damit die Flüssigkeitsbehälter der Vielschrittserienpipette oder irgend eines anderen Flüssigkeitsdosierers thermostatisiert sind, sich die ganze Vorrichtung teilweise oder ganz in thermostatisier­ tem Zustand befinden.

Schließlich sei darauf hingewiesen, daß bei der Verwen­ dung des Begriffs Pipette ebenfalls Vielschrittserienpi­ pette verstanden werden kann, ebenso wie für die Verwen­ dung des Begriffes Probenbehälter, der die Begriffe Proberöhrchen, Reagenzröhrchen, Gemischproberöhrchen, Reaktionsgemischprobeküvette, Reaktionsgemischbecken usw. umfaßt.

Claims (5)

1. Verfahren zum genauen Pipettieren von kleinen Flüssig­ keitsmengen für Probe- und Reagenzmischungen mit wenig­ stens einer einen Flüssigkeitsbehälter aufweisenden Pipette, dadurch gekennzeichnet,
daß in einen thermostatisierten Raum einer Pipettier-Wär­ mebehandlungseinheit eine oder mehrere Pipette(n) ganz oder teilweise so eingepaßt wird bzw. werden, daß wenig­ stens der bzw. die Flüssigkeitsbehälter der Pipette(n) in einem thermostatisierten Zustand sind.
daß die Pipette(n) mit ihrem bzw. ihren Flüssigkeitsbe­ hälter(n) in auf gleiche Temperatur wie der thermo­ statisierte Raum gebrachte, eine Probenflüssigkeit enthaltende Probenbehälter in eine vorbestimmte Tiefe hineingesenkt wird bzw. werden und
anschließend eine gewünschte Probenflüssigkeitsmenge in den bzw. die Flüssigkeitsbehälter der Pipette(n) einge­ saugt wird, wobei
das anschließende Schütteln und Aufbewahren der Proben und Reaktionsmischungen bei gleicher vorbestimmter Temperatur des Raumes erfolgt.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf vorgegebener konstanter Temperatur gehaltene Pipettiergeräte (2) Hal­ ter (22) zur Aufnahme einer oder mehrerer Pipetten (3, 3′) aufweisen und daß im Innenraum (5) der Pipettiergeräte (2) außer den Flüssigkeitsbhältern (4, 4′) der Pipetten (3, 3′) im Grundgestell (1) der Pipettier-Wärmebehand­ lungseinheit eingesenkte, auf der gleichen Temperatur gehaltene Reagenz- oder Probenbehälter (6, 6′) angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in fester Verbindung mit den auf vorgegebener kon­ stanter Temperatur gehaltenen Pipettiergeräten (2) Vielschritt-Serienpipetten vorgesehen sind, deren Pipet­ tenkolben (79) über einen Schraubenantrieb (81, 82) mit einem Elektromotor (80) in Verbindung steht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung des Elektromotors (80) dessen Antriebs­ achse (90) mit einer signalgebenden Scheibe (89) verbun­ den ist, die zur Erzeugung von Signalen zwischen einer Lichtquelle (88) und einer Fotodiode (87) hindurch läuft.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, 4, dadurch gekennzeich­ net, daß der Elektromotor (80) als Schrittmotor ausgebild­ et ist.