DE2943579A1

DE2943579A1 - Vorrichtung fuer die untersuchung von durch lebende organismen hervorgerufenen biochemischen oder enzymatischen reaktionen

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Publication number: DE2943579A1
Application number: DE19792943579
Authority: DE
Inventors: Henry E Dr Meunier
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-10-30
Filing date: 1979-10-29
Publication date: 1980-11-27
Also published as: FR2440400A1; US4258135A; GB2036075A

Description

DR. BERG DIPL-ING STAPF DIPL.-ING. SCHWABE DR. DR. SANDMAIR

PATENTANWÄLTE 79Δ3579 Postfach 860245 · 8000 München 86

Anwaltsakte 50 465 29, OKt. 199

Dr. Henry E. Meunier
38000 Grenoble, Frankreich

Vorrichtung für die Untersuchung von durch 1 ebene e Organismen hervorgerufenen biochemischen oder enzymatisehen Reaktionen

- Ansprüche -

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(089) 91 «2 72	T«le»r»mme:
9(8273	■EROSTAPFPATENT München
988274	TELEX:
983310	0524560 BERG d

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B_e_s_c h_r_e_i_b_u_n g

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung für die Verwendung in einem Labor für Untersuchungen von chemischen und biologischen Reaktionen, insbesondere von durch lebende Organismen, speziell Mikroorganismen in Gewebeproben, Zellensuspensionen od. dergl. hervorgerufenen biochemischen und enzymatischen Reaktionen. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine Vorrichtung der genannten Art, bei welcher z.B. eine Zellensuspension in einen mittig angeordneten Behälter gefüllt und durch Zentrifugieren oder eine Pumpwirkung in Reaktionskammern überführt werden kann, worauf die metabolische Umsetzung von Chemikalien oder anderen Substraten durch derartige Zellen oder von diesen produzierten Enzymen anhand von Änderungen der optischen Dichte, der Trübung oder der Färbung in den einzelnen Reaktionskammern beobachtet werden kann.

Bekannte Vorrichtungen der genannten Art leiden unter verschiedenen Mängeln, insbesondere im Hinblick auf den mit ihrer Verwendung verbundenen Arbeitsaufwand sowie auf die Reinhaltung der einzelnen Proben, Derartige Vorrichtungen sind u.A. in den US-Patentschriften 3 367 64-1, 3 694 320 und 3 690 836 beschrieben, gegenüber welchen die erfindungsgemäße Vorrichtung beträchtliche Verbesserungen erbringt.

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Die Erfindung schafft somit eine verbesserte Vorrichtung für die Untersuchung von durch lebende Organismen hervorgerufenen biochemischen oder enzymatischen Reaktionen oder von chemischen oder biologischen Reaktionen allgemein. Insbesondere schafft die Erfindung eine Vorrichtung der genannten Art, welche wirtschaftlich herstellbar ist, sicher und genau arbeitet und bei welcher die Nachteile von für den gleichen Zweck verwendeten bekannten Vorrichtungen, wie umständliche Bedienung, hoher Arbeitsaufwand und die Gefahr von Fehlern weitgehend beseitigt sind.

Die Erfindung richtet sich auf eine verbesserte Vorrichtung für Untersuchungen von durch lebende Organismen hervorgerufenen biochemischen und enzymatischen Reaktionen. Die Vorrichtung hat einen aus zwei stoffschlüssig miteinander verbundenen Kunststoffolien gebildeten schichtkörper mit einer Mittelöffnung und diese umgebenden aufrecht stehenden Wänden, welche einen an der Unterseite durch eine der Folien abgeschlossenen, mittig angeordneten Behälter begrenzen. Innerhalb des Schichtkörpers sind mehrere Reaktionskammern in Form von sich radial erstreckenden Hohlräumen geformt, welche z.B. über Kapillaren von gegenüber den Kammern verkleinertem Querschnitt innerhalb des Schichtkörpers mit dem Behälter stromungsverbunden sind. Die Reaktionskammern haben vorzugsweise in ihren radial äußeren

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Bereichen geformte öffnungen, welche ein aerobes Wachstum innerhalb der Kammern ermöglichen. Die Reaktionskammern können Blätter eines saugfähigen Materials und/ /oder farbgebende Wirkstoffe enthalten, wobei die letzteren vorzugsweise in dem saugfähigen Material enthalten sind. Vorzugsweise hat die Vorrichtung Ausbildungen, z.B. Ausnehmungen od. dergl., mittels welcher sie auf die Achse einer waagerechten Zentrifuge aufsetzbar ist, so daß in den mittig angeordneten Behälter eingebrachte Proben durch Zentrifugieren mittels einer herkömmlichen Zentrifuge auf die einzelnen Reakcxonskammern verteilt werden können. Die Vorrichtung weist ferner vorzugsweise einen in genauer Passung auf den Behälter aufsetzbaren, insbesondere in den behälter einführbaren Deckel auf, dessen Wände den Innenseiten der Wände des Behälters komplementär geformt sind und so hoch sind, daß sich der Deckel zum Absperren der Reaktionskammer gegenüber dem Behälter bis an dessen Boden einführen läßt. Vor oder nach dem Verteilen der Probe auf die einzelnen Reaktionskammern kann die Vorrichtung mit dem dazugehörigen Deckel, vorzugsweise unter Zwischenlage einer Schicht aus saugfähigem Material zur Schaffung der notwendigen Feuchtigkeit, in eine Petrischale oder ein ähnliches Inkubationsgefäß gesetzt und in bekannter Weise in einem Brutschrank gehalten werden, um die für die Untersuchung erwünschten Reaktionen in den einzelnen Kammern herbeizuführen. Der mit seinen Wänden

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der Innen- oder Außenseite der Wände des Mittelbehälters sat angepaßte Deckel kann zum Erzeugen einer Pumpwirkung verwendet werden, indem er nach dem Einbringen der Zellkultur oder sonstigen Probe in den Behälter in diesem niedergedrückt wird, um die Probe auf die einzelnen Reaktionskammern zu verteilen, wie dies sonst durch das Zentrifugieren geschieht. Dadurch entfällt also das Zentrifugieren, wodurch der Arbeitsaufwand noch weiter verringert ist. Nach dem Verteilen der Probe auf die Reaktionskammern wird dann in bekannter Weise wie vorstehend beschrieben verfahren.

Im folgenden ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung,

Fig. 2 eine zerlegte Schrägansicht der Vorrichtung,

Fig. 3 einen Ausschnitt einer Vorrichtung in einer abgewandelten Ausführungsform,

Fig. 4 eine zerlegte Schrägansicht einer vollständigen Versuchsanordnung,

Fig. 5 eine Ansicht der Versuchsanordnung nach Fig. 4-im Schnitt entlang der Linie V-V in Fig. 1,

Fig. 6 eine Teil-Schnittansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer nicht zum Zentrifugieren bestimmten Ausführungsform,

Fig. 7 eine Schnittansicht eines Deckels in einer weiteren Ausführungsform,

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Pig. 8 eine Schnittansicht des Deckels in noch einer anderen Ausführungsform und

Fig. 9 eine Schnittansicht noch einer weiteren Ausführungsform des Deckels.

In Fig. 1 und 2 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 bzw. 11 in einer Draufsicht bzw. einer zerlegten Schrägansicht dargestellt. In Fig. 1 sind die Teile der Vorrichtung zu einem einstückigen Schichtkörper 1 zusammengesetzt. Der Schichtkörper 1 setzt sich aus einer oberen und einer unteren Kunststoffolie 2 bzw. 12 zusammen. Die untere Folie 12 ist mit Ausnahme von nachstehend erläuterten Erhebungen 9 im wesentlichen eben. Die Obere Folie 2 hat in der Mitte eine aufrecht stehende Ringwand 8, welche einen Mittelb ehält er begrenzt. Innerhalb des Schichtkörpers sind Reaktionskammern 3 in Form von sich radial erstreckenden Hohlräumen geformt, welche über Kapillaren 4 mit dem Bodenbereich des Mittelbehälters verbunden sind. Die Reaktionskammern 3 und Kapillaren 4 sind vorzugsweise in einer einzigen Folie, im dargestellten Beispiel in der oberen Folie 2 geformt. Gegebenenfalls können sich jedoch auch Teile der Kammern und Kapillaren 4 in die untere Folie 12 hinein erstrekken bzw. in dieser geformt sein. Die Reaktionskammern 3 haben jeweils eine vorzugsweise in ihrem radial äußeren Bereich geformte öffnung 7» welche von in Form von aufrecht stehenden Wänden aufgestellten Rändern umgeben ist, um im Gebrauch der Vorrichtung, insbesondere beim Zentri-

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fugieren, den Austritt des Probematerials aus den Reaktionskammern 3 zu verhindern. Die in wenigstens einer der Folien 2 und/oder 12 geformten, sich radial erstrekkenden Reaktionskammern 3 sind durch stoffschlüssige Verbindung der beiden Folien 2 und 12 entlang ihrem umfang, etwa durch Kleben, SchweiBen usw. gegeneinander abgegrenzt. Die beiden Folien 2, 12 sind vorzugsweise außerdem entlang den Rändern der den Mittelbehälter mit den Reaktionskammern 3 verbindenden Kapillaren 4 stoffschlüssig, z.B. durch Schweißnähte 5, miteinander verbunden. Außerdem sind die beiden Folien 2, 12 vorzugsweise auch entlang ihren Umfangsrändern stoffschlüssig, z.B. mittels einer Hochfrequenz-Scheißnaht 6, miteinander verbunden. Die Ausbildungen 9 der unteren Folie dienen dazu, die Vorrichtung nach dem Einbringen der zu untersuchenden Probe auf eine mit komplementären Vorsprüngen versehene Achse einer waagerechten Zentrifuge aufzusetzen. Die Ausbildungen zum Aufsetzen der Vorrichtung auf eine Zentrifuge können die Form von Zapfen, Spitzen, Klauen, Ausnehmungen od. dergl. haben. Falls in der Verwendung der Vorrichtung ein Zentrifugieren nicht vorgesehen ist, können die Ausbildungen 9 auch wegfallen. In diesem Falle kann mittels eines mit dem Behälter zusammenwirkenden Deckels 31 oder Stopfens eine Kolbenoder Pumpwirkung ausgeübt werden, um die Probe in einem einzigen Hub auf die einzelnen Reaktionskammern 3 zu verteilen.

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In der dargestellten Ausführungsform enthalten die einzelnen Reaktionskaimnern 3 jeweils ein Blatt 10 aus einem saugfähigen Material von einer den Kammern entsprechenden Paßform. Die Blätter können mit einem farbgebenden Wirkstoff getränkt oder beschichtet sein, wobei die in den einzelnen Kammern liegenden Blätter verschiedene farbgebende Wirkstoffe enthalten können, damit man in bekannter Weise unterschiedliche Reaktionen der über die Mittelkammer eingeführten Probe, gegebenenfalls im Zusammenwirken mit anderen Chemikalien, beobachten kann. Derartige Chemikalien und/oder farbgebende Wirkstoffe können auf die Oberfläche der Blätter 10 aufgetragen oder diese können damit getränkt sein. Gegebenenfalls kann das saugfähige Material auch gänzlich weggelassen werden, wobei die Chemikalien und/oder farbgebenden Wirkstoffe allein in dci Xammern angeordnet sein können, etwa durch Beschichtung von deren Wandungen.

In dem in Fig. 3 gezeigten Ausschnitt 21 hat die Reaktionskammer 3a im wesentlichen die gleiche Form wie die Kammern 3 in Fig. 2, die öffnung ?a weist jedoch keine aufgestellten Sander auf. Diese AusführungsforiB erbringt ebenfalls gute Ergebnisse, ist jedoch weniger geeignet in solchen Fällen, in denen die Vorrichtung mit größeren Mengen von Untersuchungsmaterial beschickt oder in Verbindung mit einer Zentrifuge verwendet werden eoll, da der Inhalt der JCammer 3a dann durcn die öffnung ?a entweichen kann«

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Pig. 4 zeigt die aus den in Fig. 2 dargestellten Teilen zusammengesetzte Vorrichtung in Verbindung mit anderen Teilen einer vollständigen Versuchsanordnung. Der oberhalb der Vorrichtung dargestellte Deckel 31 hat ein Kopfteil 32 mit überstehendem Rand 34 und senkrechte Wände 33· Die Wände 33 sind der Außen- oder Innenseite, vorzugsweise der letzteren, der Wand 8 des Mittelbehälters komplementär geformt, so daß die Kappe zusammen mit dem Behälter eine Kolben-Zylinderanordnung darstellt. Die Wände sind vorzugsweise so hoch, daß sie bis an den Boden des Mittelbehälters heranreichen, um diesen gegenüber den zu den Reaktionskammern 3 führenden Kapillaren 4 abzusperren. Dies bedeutet also, daß die Wände 33 des Deckels 31 vorzugsweise höher sind als die Umfangswand 8 des Mittelbehälters.

In Fig. 4 erkennt man zusätzlich zu der Vorrichtung selbst und dem dazugehörigen Deckel die Teile einer für mikrobiologische und bakteriologische Arbeiten gebräuchlichen Petrischale. Das Unterteil derselben, also die eigentliche Petrischale 51, hat einen ebenen Boden 44 mit einer aufrecht st ehenden Umfangswand 45. Ein dazugehöriger Deckel 41 hat eine ebene Deckscheibe 42 mit einer senkrecht abwärts gerichteten Umfangswand 43, welche über die Außenseite der Umfangswand 45 des Unterteils aufschiebbar ist, so daß die Deckscheibe 42 auf deren oberem Rand 46 ruht. Ferner zeigt Fig. 4 ein weiteres Blatt 47 aus saugfähigem Material, z.B. Löschpapier od.

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dergl., welches mit Wasser getränkt werden kann, um die für die Inkubation notwendige Luftfeuchtigkeit in der Versuchsanordnung aufrecht zu erhalten.

Fig. 5 zeigt die fertig zusammengesetzte Versuchsanordnung im Schnitt entlang der Linie V-V in Fig. 1. Man erkennt hier die in die Petrischale eingesetzte Vorrichtung mit dem darin eingesetzten Deckel, dessen Umfangswand 33 höher ist als die Umfangswand 8 des in der oberen Folie 2 geformten Mittelbehälters, so daß sie diesen gegenüber den sich radial erstreckenden Eeaktionskammern absperrt. Die Vorrichtung liegt auf dem in die Petrischale 5"l eingelegten saugfähigen Blatt 4-7 und ist mit dem Deckel 41 der Petrischale abgedeckt. Die insgesamt mit 61 bezeichnete Anordnung mit einer vorher in den Mittelbehälter 8 eingebrachten und durch Zentrifugieren oder auf andere Weise auf die einzelnen Reaktionskammern 3 verteilten Probe kann in einen Inkubator eingebracht werden. Die Vorrichtung sowie ihr Mittelbehälter sind vorzugsweise kreisförmig ausgebildet, sie kann jedoch je nach dem Verwendungszweck auch andere Form aufweisen. Das Volumen des Mittelbehälters ist wenigstens gleich dem Gesamtvolumen der vorhandenen Reaktionskamtnern und vorzugsweise größer als dieses, damit die Reaktionskaminern durch eine in den Mittelbehälter eingebrachte Probe auch sicher und vollständig ausgefüllt werden.

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Während die dargestellte Vorrichtung zwölf einzelne Reaktionskammern aufweist, können je nach den Abmessungen und dem Verwendungszweck der Vorrichtung auch bis zu vierundzwanzig oder mehr Reaktionskammern vorhanden sein. Ebenso kann die Anzahl der Reaktionskammern auch geringer sein, obgleich dies im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit weniger zweckmäßig ist, sofern nicht eine kleinere Anzahl von Untersuchungen an jeweils einer Probe durchgeführt werden soll.

Im Gebrauch der Vorrichtung wird eine zu untersuchende Probe, z.B. eine Zellkultur od. dergl. in den durch die aufrecht stehende Umfangswand 8 begrenzten Mittelbehälter gefüllt. Anschließend kann die Vorrichtung auf die Achse einer waagerechten Zentrifuge gesetzt werden, so daß die Halteeinrichtung 9 mit komplementären Ausbildungen derselben in Eingriff kommen. Durch das Zentrifugieren verteilt sich das Untersuchungsmaterial entlang den Kapillaren 4 gleichmäßig auf die einzelnen Reaktionskammern 3» Darauf wird dann der Deckel 31 in die aufrecht stehende Umfangswand 8 des Mittelbehälters eingesetzt, so daß die Reaktionskammern 3 vorzugsweise gegenüber dem Bodenbereich des Mittelbehälters abgesperrt werden.

Anstelle des Zentrifugierens kann nach dem Einbringen der Probe in den Mittelbehälter auch lediglich der Deckel in diesen eingeführt werden. Dank der satten Passung des Deckels 31 in der Umfangswand 8 des Behälters ist dann

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durch einfaches Niederdrücken des Deckels eine Pumpwirkung erzielbar, um das Untersuchungsmaterial über die Kapillaren 4- gleichmäßig auf die einzelnen Reaktionskammern 3 zu verteilen. Damit wird also die gleiche Wirkung erzielt wie durch das Zentrifugieren, wenn auch mit verringertem Zeit- und Arbeitsaufwand. In jedem Falle wird das Untersuchungsmaterial gleichmäßig auf die Reaktionskammern 3 verteilt, so daß die Untersuchung ihren Fortgang nehmen kann.

Die Vorrichtung wird dann in eine vorzugsweise ein Blatt aus feuchtem Löschpapier od. dergl. enthaltene Petrischale oder einen ähnlichen Behälter gesetzt, mit einem Deckel abgedeckt kann nun für eine wahlweise bestimmbare Zeitspanne in einen Inkubator verbracht werden, um das gewünschte Wachstum des Untersuchungsmaterials und/oder andere Reaktionen desselben oder seiner Produkte mit den in den Reaktionskammern vorhandenen farbgebenden Wirkstoffen und/oder anderen Chemikalien herbeizuführen. Nach der gewünschten Inkubationszeit Können die Farbänderungen in den einzelnen Reaktionslcammern festgestellt und mit durch bekanntes Untersuchungsmaterial hervorgerufenen Farbänderungen verglichen werden, um das Untersuchungsmaterial oder Bestandteile desselben zu identifizieren. Anstelle der oder zusätzlich zu den anderen Chemikalien und/oder farbgebenden ¥ir£stoffen können die Kammern- 3 wachstumsfördernde Mittel enthalten, um das Wachstum des Untersuchungsmaterials zu begünstigen.

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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist verwendbar für die Untersuchung von biochemischen oder enzymatisehen Reaktionen der verschiedensten Arten von lebenden Organismen, z.B. Bakterien, Hefen und dergl. im Kontakt mit den verschiedensten Reagentien, Trägerstoffen, Antibiotika und dergl. sowie auch für die Untersuchung verschiedener chemischer Verbindungen im Hinblick auf ihre Reaktionen mit verschiedenen Reagentien, wobei die Reaktionskatnmern jeweils im Hinblick auf den Zweck der Untersuchung und die Art des zu untersuchenden Materials ausgewählte farbgebende Wirkstoffe und dergl. enthalten können.

Gegenüber bekannten Vorrichtungen für die genannten Zwecke, z.B. den in den eingangs genannten US-Patentschriften beschriebenen, bietet die erfindungsgemäße Vorrichtung die Vorteile einer beträchtlichen Zeitersparnis und einer erheblich vereinfachten Arbeitsmethode.

Die einzelnen Reaktionskammern haben vorzugsweise ein vorbestinmtes, genormtes Fassungsvermögen, ihre genaue Form ist jedoch von geringerer Bedeutung. Das in den einzelnen Reaktionskammern angeordnete saugfähige Papier oder sonstiges poröses Material kann mit der für die jeweilige Untersuchung notwendigen Menge von Chemikalien, Reagentien oder Wirkstoffen beschichtet oder getränkt sein. Falls ein saugfähiges Papier verwendet wird, kann dieses in Form einer Scheibe, eines auf die Abmessungen der jeweiligen Reaktionskammer zugeschnittenen Blattes,

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mehrerer über- oder nebeneinander angeordneter, mit verschiedenen Reagentien getränkter Scheiben usw. vorliegen. In den Eeaktionskammern braucht jedoch überhaupt kein saugfähiges Material vorhanden zu sein, wobei die Wirkstoffe oder Reagentien als Beschichtung auf die Innenwände der Kammern aufgetragen und angetrocknet oder in anderer Form unmittelbar in den Kammern enthalten sein können.

In den einzelnen Eeaktionskammern sind jeweils zwei verschiedene Bereiche vorhanden, nämlich ein aerober Bereich um die jeweilige Öffnung 7 oder 7 a herum und ein anaerober Bereich in den anderen Teilen der Kammer. Die öffnungen dienen außerdem der Entlüftung der Kammern bei der durch Zentrifugieren oder durch Ausübung der vorstehend erläuterten Pumpwirkung bewirkten Überführung des Untersuchungsmaterials aus dem Mittelbehälter in die Kammern, so daß das Material durch die Kapillaren 4-in die Kammern 3 fließen kann, bis es diese im wesentlichen ausfüllt. Die die öffnungen 7 umgebenden, aufrecht stehenden Wände dienen dazu, das üntersuchungsmaterial in den Reaktionskataraern zurückzuhalten, falls eine grö-ßere Menge davon in die Kammern gefüllt werden soll. Ein wesentlicher Vorteil der beschriebenen Anordnung liegt darin, daß eine abgemessene Menge des Untersuchungsmaterials lediglich in den Mittelbehälter eingefüllt zu werden braucht, worauf die Vorrichtung auf eine Laborzentrifuge gesetzt und über eine kurze Zeitspanne

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zentrifugiert werden kann, um die Reaktionskammern gleichzeitig und gleichmäßig zu füllen. Danach kann die Vorrichtung, wie vorstehend beschrieben, für eine vorbestimmte Zeitspanne in einen Inkubator gesetzt werden, worauf dann die Ergebnisse der Untersuchung abgelesen werden können.

Bei Anwendung der Pumpwirkung des mit seiner Umfangswand satt in die Umfangswand 8 des Mittelbehälters eingepaßten Deckels 31 ist das Verfahren noch weiter vereinfacht. Dabei wird der Deckel 31 nach dem Einbringen des Untersuchungsmaterial in den Mittelbehälter durch Druck auf seine Oberseite in einem Hub abwärts bewegt, um einen Druck auf das Untersuchungsmaterial auszuüben. Dadurch strömt dieses auswärts durch die Kapillaren 4- in die Reaktionskammern 3 und wird dabei gleichmäßig auf diese verteilt, worauf die Untersuchung dann ihren Fortgang nehmen kann. Die Verwendung des Deckels 31 zum Erzeugen der Pumpwirkung für die Verteilung des Untersuchungsmaterials auf die Reaktionskammern 3 ist ein besonders einfaches und am wenigstens zeitraubendes Verfahren, da die Notwendigkeit des Zentrifugieren entfällt und für die Vorbereitung des Untersuchungsmaterials für die Inkubation nur ein Mindestmaß an Zeit und Handarbeit aufzuwenden ist.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung braucht also das Untersuchungsmaterial nicht mehr in eine größere Anzahl

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von Öffnungen oder Kammern eingefüllt zu werden. Damit ein übermäßiger Arbeits- und Zeitaufwand vermieden, sowie auch die Gefahr der Verunreinigung des Materials, da es nicht länger notwendig ist, mehrere Pipetten zu benutzen oder mit einer das Untersuchungsmaterial enthaltenden-Pipette die Öffnungen mehrerer Kammern zu berühren. Stattdessen kann die gesamte Menge des Untersuchungsmaterials bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf einmal in den Mittelbehälter gefüllt werden. Die Vorrichtung ist vorzugsweise kreisförmig und hat einen etwas kleineren Durchmesser als eine Petrischale, so daß sie sich ohne Schwierigkeit in diese einsetzen läßt. Das auf dem Boden der Petrischale angeordnete, zur Schaffung einer feuchten Atmosphäre für die Inkubation mit Wasser befeuchtete Blatt Löschpapier od. dergl. ist dabei nicht unbedingt notwendig.

Abgewandelte Ausführungsformen des Deckels der Vorrichtung sind in Fig. 6 bis 9 im Schnitt gezeigt. In Fig. 6 erkennt man die aufrecht stehende Wand. 68 des Hittelbehärters sowie den Deekel mit seinem Kopfteil 632, deo überstehenden Rand 634- und der Umfangswand 633· In der Ausführung nach Fig. 7 hat der Deckel ein massives Teil, welches großer ist als das des Deckels nach Fig. 5» jedoch kleiner als das des Deckels nach Fig. 6. Der in •Pig· 7 gezeigte Deckel hat wiederum ein Zopfteil 732, einen überstehenden Rand 734- ^n^ eine Usfangswand 733· Bei dem in Fig. 8 gezeigten Deckel ist das massive Teil

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kleiner als in der Ausführungsform nach Fig. 6 und größer als beim Deckel nach Fig. 7· Das Kopfteil, der überstehende Rand und die Umfangswand des Deckels nach Fig. 8 sind mit 832, 834- bzw. 833 bezeichnet. Der in Fig. 9 gezeigte Deckel hat einen Hohlraum, welcher im wesentlichen gleich groß ist wie in der Ausführung nach Fig. 7» jedoch andere Form aufweist. Das Kopfteil, der überstehende Rand und die Umfangswand des Deckels sind in Fig. 9 mit 932, 934 bzw. 933 bezeichnet. Zusätzlich hat der Deckel nach Fig. 9 einen vorzugsweise in einer seine Umfangswand 933 umgebenden Nut 999 sitzenden Dichtring 1000 aus Gummi oder einem anderel elastischen und undurchlässigen Material zur Schaffung eines im wesentlichen luftdichten Abschlusses zwischen der Umfangswand 933 des Deckels und der Umfangswand 8 des Mittelbehälters. Die Vorteile der Erfindung kommen insbesondere bei Anwendung der vorstehend erläuterten Pumpwirkung zur Geltung, jedoch sind auch bei einer Verteilung des Untersuchungsmaterials auf die Reaktionskammern durch Zentrifugieren beträchtliche Vorteile gegenüber bekannten Vorrichtungen offensichtlich. Bei Verwendung des in Fig. 9 gezeigten Dichtrings 1000 ist dieser ebenso wie die übrigen Teile der Vorrichtung vorzugsweise steril, um eine Verunreinigung des Materials und Verfälschung der Ergebnisse zu vermeiden.

Sofern die Reaktionskammern der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein saugfähiges Material enthalten und/oder

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die untere Folie weiß oder sonstwie hell gefärbt ist, können die Farbreaktionen vorteilhaft direkt durch die von der oberen Folie 2 gebildeten durchsichtigen Wandungen der Reaktionskammern hindurch abgelesen werden.

Falls die Reaktionskammern kein saugfähiges Material enthalten und die beiden Folien aus einem klaren Kunststoff von bekannter optischer Dichte sind, kann eine Trübung des Untersuchungsmaterials auf einfache Weise durch Trübungsmessung ermittelt werden. Änderungen der Trübung des Untersuchungsmaterials sind von besonderem Interesse bei der Verwendung der Vorrichtung zum Messen der geringsten Wirkungskonzentration eines Materials in bezug auf ein anderes, z.B. von Antibiotika gegenüber Mikroorganismen, etwa in einem Verfahren zum Untersuchen des Ansprechens auf Antibiotika in verdünnten Lösungen. Die Trübungsmessung kann in solchen Fällen mittels einer einfachen elektronischen Vorrichtung vorgenommen werden.

In eines besonders einfachen und zweckmäßigen Verfahren zum Herstellen der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden zwei vorgeformte Kunststoffolien durch Verkleben, Schmelzschweißen, Ultraschallschweißen oder auf andere Weise stoffschlüssig miteinander verbunden. Falls die Reaktionskammern ein saugfähiges Material enthalten sollen, kann dieses vorher getränkt, getrocknet, zugeschnitten und vor dem stoffschlüssigen Verbinden der Folien mittels einer automatischen Vorrichtung in die vorgeformten Hohlräume eingebracht werden. Das saugfähige Material kann

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jedoch auch erst nach dem stoffschlüssigen Verbinden der Folien etwa nach dem in der US-PS 3 690 836 beschriebenen Verfahren getränkt werden, indem farbgebende Wirkstoffe oder andere Indikatorreagentien allein oder zusammen mit anderen für die herbeizuführenden Reaktionen notwendigen Chemikalien durch die öffnungen 7 bzw. 7a hindurch direkt in die Eeaktionskammern ein gebracht werden.

Die vorzugsweise ein vorbestimmtes Volumen bei im übrigen beliebiger Form aufweisenden Reaktionskammern können ein oder mehrere auf die jeweilige Form zugeschnittene Blätter oder der Form eines erweiterten Teils der Kammern angepaßte Scheiben eines saugfähigen Materials enthalten, welches vor dem Einbringen in die Kammern mit Wirkstoffen oder Reagentien getränkt sein kann oder erst nach dem Einbringen in die Kammern damit getränkt werden soll. Gegebenenfalls brauchen die Kammern jedoch auch kein saugfähiges Material zu enthalten, wobei die Reagentien dann trocken oder in Form einer Lösung oder Suspension in die Kammern eingebracht und im letzteren Falle getrocknet oder gefriergetrocknet werden können. Dies kann vor oder nach dem Zusammensetzen des die Vorrichtung darstellenden Schichtkörpers erfolgen.

Das Zusammenfügen des Schichtkörpers durch Kleben, Schweißen oder auf andere Weise kann zwar auch schrittweise erfolgen, vorzugsweise werden die beiden Kunststofffolien jedoch in einem einzigen Arbeitsgang geformt und,

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gegebenenfalls unter Zwischenlage von saugfähigen Einlagen, etwa mittels einer Hochfrequenzelektrode von entsprechender Form miteinander verschweißt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht beträchtliche Zeiteinsparungen bei der Durchführung von Untersuchungen im Vergleich zu den für solche Zwecke verwendeten bekannten Vorrichtung. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung braucht eine genügende Menge des zu untersuchenden Materials lediglich in den Mittelbehälter eingefüllt zu werden, worauf die Vorrichtung dann auf eine Zentrifuge aufgesetzt werden kann. Bei geeigneter Drehzahl der Zentrifuge wird das fließfähige Untersuchungsmaterial durch die Fliehkraft nach außen geschleudert und dringt durch die Kapillaren hindurch in die Reaktionskammern ein, wobei die in diesen enthaltene Luft durch die in den radial äußeren Bereichen geformten öffnungen entweichen kann. Bei Verwendung des mit seiner Umfangswand im wesentlichen luftdicht in die Umfangswand 8 des Mittelbehälters eingepaßten Deckels 31 zum Erzeugen einer Pumpwirkung werden die einzelnen Beaktionskammern durch einmaliges Niederdrücken des Deckels gleichmäßig gefüllt. Der vom Deckel auf das Untersuchungsmaterial ausgeübte Druck bewirkt, daß dieses durch die Kapillaren hindurch radial auswärts in die Reaktionskammern fließt, wobei die in diesen vorhandene Luft wiederum durch d.ie in den radial äußeren Bereichen geformten öffnungen entweicht. Die genannte Pumpwirkung >rird vorzugsweise durch

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einmaliges Niederdrücken des als Kolben wirksamen Deckels erzeugt. Das dabei vom Deckel verdrängte Volumen ist abhängig von der Länge des Abwärtshubs und der Querschnittsfläche des als Zylinder wirksamen Mittelbehälters und läßt sich im Hinblick auf das Passungsvermögen der Reaktionskammern mühelos berechnen.

Die beschriebenen Ausführungsbeispiele können im Rahmen der Erfindung auf verschiedene Weise abgewandelt werden. Insbesondere können die Form der Vorrichtung sowie die Anzahlen der Reaktionskammern, der diese mit dem Mittelbehälter verbindenden Kapillaren und der verschiedenen öffnungen praktisch ohne Begrenzung variiert werden. Die Erfindung ist daher nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern erlaubt die verschiedensten Abwandlungen derselben im Rahmen der Ansprüche.

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Claims

1. Vorrichtung für die Untersuchung von durch lebende Organismen hervorgerufenen biochemischen oder enzytnatischen Reaktionen, gekennzeichnet durch einen Schichtkörper (11) aus zwei stoffschlüssig miteinander verbundenen Kunststoffolien (2, 12), deren erste eine Mittelöffnung mit aufrecht stehenden, einen an der Unterseite durch die zweite Folie verschlossenen Behälter begrenzenden Wänden (8) aufweist, und durch eine Anzahl von innerhalb des Schichtkörpers geformten, sich radial erstreckenden, einzelne Reaktionskammern (3) darstellenden Hohlräumen, welche jeweils eine Entlüftungsöffnung (7) aufweisen und innerhalb des Schichtkörpers mit dem mittig angeordneten Behälter strömungsverbunden sind.

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ORIGINAL INSPECTED

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (3) über weitere, die
Form von Kapillaren (4) aufweisende Hohlräume von verringertem Querschnitt, welche sich zwischen ihnen und

dem mittig angeordneten Behälter erstrecken, mit dem
Bodenbereich des Behälters strömungsverbunden sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Folie (12) im wesentlichen eben ist und daß die Hohlräume (3, 4·) in der
ersten Folie (2) geformt sind.

4-, Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Kapillaren (4-) in Form von
Rinnen in der ersten Folie (2) geformt sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlüftungsöffnungen (7) der
Kammern (3) aufrecht stehende Wände haben.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß die aufrecht stehenden Wände durch
aufgestellte Ränder d.er Entlüftungsoffnungen gebildet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die Entlüftungsöffnungen (7) in den
radial äußeren Bereichen der Reaktionskammern (3) geformt
sind.

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8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen des mittig angeordneten Behälters größer ist als das Gesamtvolumen der vorhandenen Reaktionskammern (3)·

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen des mittig angeordneten Behälters größer ist als das Gesamtvolumen aller vorhandenen Reaktionskammern (3)·

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden den Schichtkörper (11) bildenden Folien (2, 12) entlang den Rändern der einzelnen Reaktionskammern (3) stoffschlüssig miteinander verbunden sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Folien (2, 12) außerdem entlang den Rändern der den Behälter mit den Reaktionskammern (3) verbindenden Kapillaren (4) stoffschlüssig miteinander verbunden sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Folien (2, 12) außerdem entlang ihren äußeren Rändern stoffschlüssig miteinander verbunden sind.

13- Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Folie (12) Ausbildungen (9) zum Anbringen der Vorrichtung an der Achse einer

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waagerechten Zentrifuge aufweist.

1A-, Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Ausbildungen Zapfen, Spitzen, Klauen oder Ausnehmungen sind.

15· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Eeaktionskammern (3) Blätter (10) aus einem saugfähigen Material enthalten.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die saugfähigen Blätter (10) eine den einzelnen Kammern entsprechende Paßform haben.

1?. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionskammern (3) einen farbgebenden Wirkstoff enthalten.

i8. Vorrichtung nach Anspruch 17* dadurch gekennzeichnet, daß verschiedene Eeaktionskammern (3) unterschiedliche farbgebende Wirkstoffe enthalten.

19· Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die farbgebenden Wirkstoffe im oder auf dem saugfähigen Haterial (10) vorhanden sind.

20. .Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Deckel (31) ^i t den Wänden des Behälters (8) komplementären Wänden (33) aufweiset.

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21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände (33) des Deckels (31) der Innenfläche der Wände (8) des Behälters angepaßt und so hoch sind, daß der Deckel zum Absperren der Reaktionskammern (3) gegenüber dem Behälter bis an dessen Boden einführbar ist.

22. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände (33) des Deckels (31) den Wänden (8) des Behälters satt und im wesentlichen luftdicht abschließend angepaßt sind und mit diesen nach Art einer Kolben-Zylinderanordnung zusammenwirken, so daß durch Niederdrücken des Deckels ein Überdruck im Behälter erzeugbar ist.

23· Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Abwärtsbewegung des Deckels (31) im Behälter (8) erzeugte Druck ausreicht, in den Behälter eingebrachtes Untersuchungsmaterial im wesentlichen gleichmäßig auf die einzelnen Reaktionskammern (3) zu verteilen.

2A-. Vorrichtung nach Anspruch 23» dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (931) von einem Dichtring (1000) zur Erzielung eines im wesentlichen luftdichten Abschlusses zwischen den Wänden des Deckels und des Behälters umgeben ist.

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25· Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß sie in einer mit einem Deckel abgedeckten Petrischale (41, 51) angeordnet ist.

26. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schichtkörper (1, 11) und sein mittig angeordneter Behälter in einer Draufsicht im wesentlichen kreisförmig sind.

27· Vorrichtung nach Anspruch 25» dadurch gekennzeichnet, daß der Schichtkörper (1, 11) und sein mittig angeordneter Behälter in der Draufsicht im wesentlichen kreisförmig sind.

28. Vorrichtung nach Anspruch 25» dadurch gekennzeichnet, daß zwischen ihr und dem Boden der Petrischale (51) ein Blatt aus saugfähigem Material (47) angeordnet ist.

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