DE2700096A1 - Verfahren und apparatur fuer dosierung von fluessigkeit, fuer uebertragung von fluessigkeit und fuer verduennungsserien - Google Patents

Verfahren und apparatur fuer dosierung von fluessigkeit, fuer uebertragung von fluessigkeit und fuer verduennungsserien

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    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/02—Burettes; Pipettes
    • B01L3/0275—Interchangeable or disposable dispensing tips
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/10—Devices for transferring samples or any liquids to, in, or from, the analysis apparatus, e.g. suction devices, injection devices
    • G01N35/1065—Multiple transfer devices

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Description

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ipi. ing. Ham W. Sditang
Patentanwalt amburg 1, MöndwiMifpAh 91
Osmo Antero Suovaniemi Hpsiburg, den 27.12.1976
Armas Lindgrenintie 15 A
00570 Helsinki 57 Anwaltsakte: 3808
Finnland 9
Verfahren und Apparatur für Dosierung von Flüssigkeit, für übertragung von Flüssigkeit und für Verdünnungsserien
Das Verfahren und die Apparatur gemäss der vorliegenden Erfindung sind dadurch gekennzeichnet, dass man mit einer Mehrkanalpipette verschiedene Volumina pipettieren kann, indem man einen für das jeweilige Volumen kalibrierten Handgriffteil zum Körperteil der betr. Mehrkanalpipette austauscht. Mit der Pipette gemäss der vorliegenden Erfindung kann man gleichzeitig mehrere Proben hinüberführen, und im Zusammenhang damit werden Aushöhlungsscheiben, Reagenzglasreihen oder einzelne Reagenzgläser benutzt. Selbverständlich können beim Verfahren gemäss der Erfindung an den Körperteil der Serienpipette auch verschiedenartige in gewissen Volumenbereichen arbeitende einstellbare Handgriffteile angeschlossen werden.
Bei manchen Laborermittlungen werden Apparaturen benötigt, mit welchen kleine Flüssigkeitsmengen aus einem Glas in ein anderes hinübergeführt werden können. Das System soll einfach, schnell, wirtschaftlich und genau sein. Die Hinüberftlhrung von kleinen Flüssigkeitsmengen hat in Laboratorien zugenommen, und zwar besonders bei vielen Flüssigkeitsdosierungen und Verdünnungsserien (Bakteriologie, Immunohämatologie, Mykologie, Mykoplasma, Parasitologie, Rickettsia. ^1JPiSAi6' Virologie, V.D. Serologie).
Flüssigkeitsdosierungen und Verdünnungen lassen sich selbverständlich in einzelnen Gläsern mit einer einfachen Glas- oder Automatpipette ausführen. Dieses Verfahren ist aber wegen seiner Langsamkeit und Unwirtschaftlichkeit aufgegeben worden.
Auf dem Markt kommen zwei verschiedene Apparaturen vor, mit welchen man auf einem Mal eine Verdünnungsserie von mehreren Proben ausführen kann.
Im mit dem eingetragenen Warenzeichen "Cooke Microtiter" verbundenen System wird eine Scheibe verwendet, die 8 χ 12 Aushöhlungen aufweist, und die Titration aus einer Aushöhlung zur anderen wird mit einem oder mehr Mikrodiluter ausgeführt. Diese einzelnen Mikrodiluter werden entweder in der Hand, in einer in der Hand zu haltenden Vorrichtung oder in einer in einer Maschine stehenden automatischen Vorrichtung verwendet. Das Mischen der Flüssigkeit in der Aushöhlung erfolgt dadurch, dass der Mikrodiluter hin und zurück gedreht wird. Der Mikrodiluter führt die Flüssigkeit so hinüber, dass die Probe bzw. das Reagens durch die Kapillarkraft im kalibrierten Spitzenteil des Mikrodiluters haftet. Meistens werden in diesem System die Volumina von 25 und 50 μΐ benutzt. Das "Cooke Microtiter"-System weist viele Nachteile auf:
1) Die Mikrodiluter des Systems sind ungenau, weil das Füllen des Spitzenteils durch die Kapillarkraft erfolgt und der Spitzenteil unvollständig entleert werden kann, z.B. wegen Verschmutzung des Spitzenteils, wegen dessen Schrammen oder irgendwelcher anderen mechanischen Beschädigung, die nicht entdeckt worden ist.
2) Bei der rotierenden Mischbewegung beschädigen die Mikrodiluter den Boden der Aushöhlung oder zerbrechen gegen den Boden der Aushöhlung z.B. rote Blutkörperchen, die sehr häufig in den Verdünnungsserien enthalten sind. Hierbei erhält man leicht fehlerhafte Ergebnisse.
3) Das Füllen und die Entleerung des Spitzenteils des Mikrodiluters kann nicht visuell kontrolliert werden. Die Funktionierung der Vorrichtung beruht auf den Glauben oder auf häufig wiederholte Kontrollen.'
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1O Durch Isotopmessungen hat man sogenannte carryover festgestellt, wobei der Spitzenteil eines Mikrodiluters nicht vollständig entleert worden ist, sondern z.B. etwas von der ursprünglichen Probe von einer Aushöhlung in eine andere hinübergetragen wird.
5) Es ist beschwerlich, mit in der Hand zu haltenden Mikrodilutern zu arbeiten. Die Vorrichtung, in welcher die Mikrodiluter befestigt sind, beansprucht beim Arbeiten beide Hände gleichzeitig. Die automatische Maschine ist kompliziert, teuer, und macht die Ausführung der Verdünnungsserien langsamer, und auch der übergang von einer Analyse zu einer anderen ist umständlich und langsam.
6) Der übergang von einem Volumen zu einem anderen ist umständlich, weil kalibrierte Mikrodiluter (8 oder 12 Stück) gegen andere kalibrierte Mikrodiluter ausgetauscht werden müssen.
7) Weil die verschiedenen Volumina jeweils eigene Mikrodiluter haben, müssen die Laboratorien häufig sich mit wenigen Volumina (25 und 50 μΐ) befriedigen, um Kosten zu sparen.
8) Nach der Verwendung müssen die Mikrodiluter sorgfältig gewaschen werden, um Kontamination zu verhindern. Der Waschbedarf ergibt weitere Pehlermöglichkeiten und erhöht die Kosten.
Das zweite auf dem Markt vorkommende System, die Mehrkanal-Pinnpipette, die mit dem eingetragenen Warenzeichen "Finnpipette11 verbunden ist und bei welcher ein z.B. 3x3 Gläser enthaltender Satz von Reagenzgläsern benutzt wird und bei welcher 3 oder Proben gleichzeitig dosiert und hinübergeführt werden können, ist weiter entwickelt als das obige System:
1) Die Dosierung der Flüssigkeit erfolgt unter Kontrolle (durchschnittlich mit einer Präzision von -1 %).
2) Bei der Mehrkanal-nFinnpipette" werden Einwegspitzen aus Kunststoff verwendet (kommerziell zugängliche sogenannte Finntip- und Labtip-Spitzenscheiben, von welchen für die letztgenannte das Warenzeichen "Finntip" eingetragen ist). Hierbei kommen keine Wasch- bzw. Kontaminationsprobleme vor.
3) Das Füllen und die Entleerung der Spitzen können visuell kontrolliert werden.
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4) Nach der Entleerung können die Spitzen mehrmals gespült werden. Dadurch wird carryover vermieden.
5) Zwei Spülungen der Spitzen sind ausreichend für leistungsfähiges und behutsames Mischen. Dabei findet z.B. weder Schrammen der Aushöhlungen noch z.B. Zerbrechen von roten Blutkörperchen statt.
6) Die Mehrkanal-"Finnpipette" kann mit einer Hand gehalten und bedient werden.
7) Die Mehrkanal-"Finnpipette" ist einfach und schnell zu verwenden, und der Übergang von einer Analyse zu einer anderen ist ohne Schwierigkeit möglich. Die Vorrichtung ist nicht kompliziert, weswegen ihre Einkaufskosten niedrig sind. Ebenso sind auch die Betriebskosten niedrig.
8) Drei verschiedene Mehrkanal-"Pinnpipetten" decken den Bereich von 5 bis 1000 ul. Für die Einstellung ist der Einstellmechanismus von "Finnpipette" benutzt worden.
Der Einstellmechanismus der "Finnpipette11 senkt die Einkaufskosten von Laboratorien für die Apparatur, weil mit einer Mehrkanal-"Finnpipette" mehrere verschiedene Volumina pipettiert werden können. In manchen Routinenlaboratorien werden aber wenige Volumina benötigt (häufig z.B. 10, 25, 50, 100 und 200 μΐ) Bei der Einstellung der Pipette kann ein menschliches Versagen eintreten, die Einstellung kann sich verändern, oder der Einstellwert einer eingestellten Pipette wird unrichtig gedeutet.
Die Mehrkanal-"Finnpipette" weist einen Körperteil auf, woran die Kolben und die Spitzen gelegen sind. Als Ausdehnung des Körperteils befindet sich der Handgriffteil, der einen Einstellmechanismus aufweist.
Die Serienpipette gemäss der vorliegenden Erfindung weist einen Körperteil und mehrere austauschbare Handgriffteile auf, welche aber einem gewissen Volumen entsprechen. Dabei kann man mit einer Vorrichtung z.B. 10, 25, 50, 100 oder 200 μΐ pipettieren, indem man einen dem jeweiligen Volumen entsprechenden kalibrierten Handgriffteil einsetzt.
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Im Vergleich zur Mehrkanal-"Finnpipette" werden mit der Mehrkanalserienpipette gemäss der vorliegenden Erfindung mehrere zusätzliche Vorteile erreicht:
1) Die Vorrichtung ist einfach herzustellen, wenn der Handgriffteil keinen Einstellmechanismus für verschiedene Volumenbereiche aufweist. Dagegen weist er dabei eine Kalibrierungsvorrichtung für irgendeinen bestimmten Volumenbereich auf. Mit der Kalibriervorrichtung kann man die Hublänge im voraus derartig einstellen, dass sie genau dem Flüssigkeitsvolumen entspricht, das vorgesehen ist, eingesaugt zu werden wenn der betr. Handgriff am Körperteil befestigt ist. Die Kalibriervorrichtung kann ausserdem ein Verschliessmittel aufweisen, mit welchem es verhindert werden kann, dass sich die Kalibrierung wegen Auflockerung oder aus ähnlichem Grunde verändert. Auch aus Versehen ist es dann nicht möglich, die Kalibrierung zu verändern.
Selbverständlich kann bei den austauschbaren Handgriffteilen auch ein gewisser weiterer Volumenbereich einstellbar sein, wobei die Beibehaltung des eingestellten Werts für ein bestimmtes Volumen auch durch einen sicheren Verschluss sichergestellt ist, so dass diese Handgriffe für verschiedene Volumenbereiche auch von unausgebildetem Personal benutzt werden können, und zwar in derselben Weise wie die vorher beschriebenen Handgriff teile, nachdem sie im voraus entsprechenderweise für einen bestimmten Volumenwert eingestellt worden sind.
2) Die Mehrkanalpipette gemäss der vorliegenden Erfindung kann für verschiedene Volumina eingestellt werden, indem ein kalibrierter Handgriff gegen einen anderen ausgetauscht wird. Dies ist eine leichtere und schnellere Operation auszuführen als die Einstellung der Mehrkanal-"Finnpipette".
3) Die Einstellung der Mehrkanalpipette gemäss der Erfindung erfolgt immer in derselben Weise, und bei der Einstellung sind keine Fehler möglich.
4) Der eingestellte Wert wird sicher beibehalten, und die Auslegung des Einstellwertes ist leicht, indem man nur feststellt, welche Mikroliterzahl am Handgriffteil geschrieben steht.
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5) Die Serienpipette gemäss der Erfindung kann von einem Laborpersonal mit wenigerer Ausbildung bedient werden, ohne dass die Qualität der Ergebnisse trotzdem beeinträchtigt wird.
Dabei ist die Serienpipette gemäss der vorliegenden Erfindung, im Vergleich zu den "Cooke Microtiter"- und zum Mehrkanal-"Pinnpipette"-System, die einfachste, die schnellste, die wirtschaftlichste und die genaueste.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird von der beiliegenden Zeichnung veranschaulicht.
Figur 1 stellt eine Mehrkanalpipette dar. Am Körperteil 1 sind Kegel 2 befestigt, als deren Ausdehnungen Spitzenbehälter 3 gelegen sind. Der Handgriffteil 4 gestaltet eine Ausdehnung des Körperteils 1. Der Handgriffteil 4 weist, in Pig. I sichtbar, einen Knopf 5, einen Knopfstiel 6 und eine Sekundärstlitze 7 auf. Wenn der Knopf 5 gegen die Sekundärstütze 7 gedrückt ist, werden die Spitzenbehälter 3 der Mehrkanal-Labpipette in eine Tiefe von rund 0,5 bis 1,0 cm gesenkt. Dann, wenn man den Knopf 5 in die obere Lage aufgehen lässt, saugen die Kolben in jeden Spitzenbehälter 3 ein gewisses Volumen aus den Aushöhlungen 9 der Aushöhlungsscheibe 8. Die Spitzenbehälter 3 werden z.B. in die nächste Aushöhlungsreihe der Aushöhlungsscheibe dadurch entleert, dass der Knopf 5 gegen die Sekundärstutze 7 gedrückt wird und das Drücken noch um einen Abstand mehr gegen die Federkraft der Sekundärstutze 7 fortgesetzt wird. Nach der Entleerung der Spitzenbehälter wird die Federkraft den Knopf 5 in dessen obere Lage wiederherstellen.
Figur 2 stellt eine 4-Kanalpipette dar. Der Handgriffteil weist auf einen Mantel 10, eine Kalibriermutter 11 und darinnen einen Raum 12 für einen Schlüssel, eine Sekundärstutze 13, einen Knöpfetiel 14, einen Knopf 15, eine Sekundärfeder 16, die gegen eine am Mantel 10 vorkommende Stütze 17 für Sekundärfeder liegt. Indem die Kalibriermutter 11 in dem bzw. gegen den Uhrzeigersinn gedreht wird, kann die Hublänge a des Knopfstiels 14 so eingestellt werden, dass sie einem gewissen Volumen entspricht. Der Mantel 10 des Handgriffteils ist mit
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Gewinde l8 am Körperteil 19 befestigt. Der Körperteil 19 weist eine Stutzplatte 21 für die Kolben 20 auf, an welcher Platte ein Stiel 22 befestigt ist. Der Stiel wird in die Hochlage von einer Primärfeder 23 gedrückt. Die Bodenscheibe 24 der Kolben 20 ist an der Stützplatte 21 befestigt. Stützfedern 25 drücken die Kolben 20 gegen die Stützplatte 21. Die Kolben 20 können sich seitlich etwas bewegen. Die Kraft der Stützfedern 25 der Kolben 20 ist so dimensioniert, dass sie höher ist als die Reibungskraft des entsprechenden 0-Ringes 26 eines jeden Kolbens 20. Die Kolben 20 laufen jeweils in ihren eigenen Zylinderräumen 27. Der Zylinderraum 27 wird von einem Zylindermantel 28 umgeben, welcher sich zum Spitzenkegel 29 fortsetzt. Der 0-Ring 26 wird gegen das Ende 30 des Zylindermantels 28 von einer Stütze 31 des 0-Ringes und von einer StUtzfeder 32 gestützt. Die Kraft der StUtzfeder 32 ist höher als die vom 0-Ring 26 des Kolbens 20 veranlasste Reibungskraft. Die Zylindermäntel 28 und die deren Ausdehnungen bildenden Spitzenkegel 29 sind an einer Stützplatte 33 befestigt, welche wieder am Körperteil 19 befestigt ist. Die Spitzenkegel 29 werden durch Spitzenbehälter 34 luftdicht ausgedehnt. Die Spitzenbehälter 34 sind entweder separat oder durch einen kleinen Streifen 35 miteinander verbunden. Er erleichtert das Spannen der Spitzenbehälter 34 als Ausdehnungen der Spitzenkegel, wenn die Streifen 35 von geeigneter Länge oder etwas zu lang sind. Wenn die Spitzenbehälter 34 durch Streifen 35 miteinander verbunden sind, lassen sie sich leicht ineinander zu Verpackungen von mehreren Spitzenbehältern verpacken. Ein allzu dichtes Zusammenpacken der Spitzenbehälter 34 wird von den Streifen 36 verhindert. Spitzenbehälter 34, von welchen mehrere durch Streifen 35 miteinander verbunden sind, können aus Kunststoff mit Spritzgusstechnik hergestellt werden. Von einer solchen Reihe von Spitzenbehältern kann man eine Spitzenbehälterreihe von geeigneter Länge entweder durch Reissen oder durch Abschneiden des erwünschten Streifens losmachen. Wenn die Verbindungsstreifen ausreichend lang und elastisch gemacht werden, können mit Spitzenbehälterreihen eines einzigen Typs Pipetten ausgerüstet werden, bei welchen die Abstände der Spitzenkegel 29 ■— Variation aufweisen können. Dabei kann jeder ,Spitzenbehälter am entsprechenden Spitzenkegel luftdicht gespannt werden. Z.B.
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Streifen 35 aus Kunststoff können wegen ihrer Elastizität gebogen werden, wenn sie allzu lang zwischen zwei auf
nebeneinander stehenden Spitzenkegeln 29 gestellten Spitzenbehältern 31I sind. Die Bogenform der Streifen kann entsprechenderweise völlig oder teilweise gerade werden, wenn sie auf weiter entfernt voneinander gelegenen Spitzenkegeln gestellt werden.
Figur 3 stellt,in kleinerem Massstab als die vorherigen Figuren, beispielsweise vier für verschiedene Volumina kalibrierte Handgriffteile A, B, C und D, bei welchen man mittels der kalibrierten Hublängen a, b, c und d in die Spitzenbehälter 3, 31* entprechende Volumina 5» 10, 15 und 20 μΐ einsaugt. Wenn man mit der in Fi^. 1 dargestellten Pipette z.B. 20 μΐ pipettieren will, setzt man darinnen einen diesem Volumen entsprechenden Handgriffteil D ein.
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Claims (3)

  1. Patentansprüche: 4 / U U U
    Ein Verfahren für Dosierung von Flüssigkeit, für übertragung von Flüssigkeit und für Verdünnungsserien, gekennzeichnet dadurch, dass mit einer Mehrkanalpipette verschiedene Volumina dadurch pipettiert werden, dass an den Körperteil (1, 19) der Pipette für jedes Volumen ein separater Handgriffteil angeschlossen wird, der im voraus für das betr. FlUssigkeitsvolumen fertig kalibriert worden ist.
  2. 2. Eine Apparatur für die Ausführung des im Anspruch dargestellten Verfahrens, gekennzeichnet dadurch, dass sie einen Körperteil (1, 19) der Pipette und austauschbare Handgriffteile, die an den Körperteil losmachbar befestigt werden können, aufweist, indem die fertig kalibrierten Hublängen (a, b, c, d) der genannten Handgriffteile gewissen in Spitzenbehälter (3, 3Ό einzusaugenden Flüssigkeitsvolumina (z. B. 10, 25, 50 oder 100 μΐ) entsprechen.
  3. 3. Eine Apparatur gemäss Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, daes die Handgriffteile (4, 10) dem am Körperteil (1, 19) gelegenen Befestigungsmittel (18) entsprechende Befestigungsmittel aufweist, und zwar für die Befestigung der Handgriffteile an den Körperteil und für deren Entfernung davon.
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