DE3507032C2

DE3507032C2 -

Info

Publication number: DE3507032C2
Application number: DE19853507032
Authority: DE
Inventors: Rolf Prof. Dr.Med. 6500 Mainz De Zander; Hans Uwe Prof. Dr.Rer.Nat. 7910 Neu-Ulm De Wolf
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-02-28
Filing date: 1985-02-28
Publication date: 1991-05-02
Also published as: DE3507032A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum volumenmäßigen Abmessen und Übergeben einer Probe von einem ersten in einen zweiten Raum mittels eines in einem Ventilsitz beweglichen Übergabeschiebers und einer den Schieber durchsetzenden Proben bohrung mit einem definierten Volumen, wobei die Probenbohrung mit ihrem einen Ende in einer ersten Stellung des Übergabeschie bers vor eine Öffnung zur Aufnahme der Probe in die Probenboh rung aus einem ersten Raum verbringbar ist und in einer zweiten Stellung des Übergabeschiebers eine Abgabe des Probenvolumens in den zweiten Raum erfolgt.The invention relates to a device for volume Measure and transfer a sample from a first to one second space by means of a movable in a valve seat Transfer valve and a sample passing through the valve bore with a defined volume, the sample bore with one end in a first position of the transfer rail bers in front of an opening for receiving the sample in the sample tion can be moved from a first room and in a second Position of the transfer slide a delivery of the sample volume in the second room is done.

In vielen Fällen, in denen die Messung des Gehaltes oder der Konzentration einer Substanz in einem flüssigen oder gasförmigen Medium durchgeführt werden soll, ist es erforderlich, ein genau festgelegtes Volumen dieses Mediums abzumessen und dieses in ein bestimmtes Volumen einer Flüssigkeit, gegebenenfalls einer speziellen Reaktionsflüssigkeit, einzudosieren, bevor in einem eigens dazu vorgesehenen Gefäß (z. B. in einer Küvette), die Messung der optischen Dichte der zu bestimmenden Substanz erfolgen kann. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn die zu bestimmende Substanz in ihrer ursprünglichen Form farblos ist und erst nach Reaktion mit einer Reaktionsflüssigkeit eine Färbung annimmt.In many cases where the measurement of the salary or the Concentration of a substance in a liquid or gaseous Medium is to be carried out, it is necessary to have an exact measure the volume of this medium and put it in one certain volume of a liquid, possibly one special reaction liquid, before dosing in a Specially designed vessel (e.g. in a cuvette) that Measurement of the optical density of the substance to be determined can be done. This is especially true if they are determining substance is colorless in its original form and only after reacting with a reaction liquid Coloring assumes.

Die Abmessungen des Volumens der in die Küvette einzubringenden Probe kann auf unterschiedliche Weise erfolgen, z. B. durch Benutzung einer herkömmlichen graduierten Pipette, einer Präzisionsspritze, einer automatischen Pipette mit auswechsel barer Einmalspritze oder mit Hilfe einer Einmalkapillare mit definierter Länge und Durchmesser, d. h. definiertem Volumen inhalt. Alle genannten Verfahren besitzen neben bestimmten Vorteilen auch zum Teil gravierende Nachteile, was ihre Verwend barkeit unter bestimmten Bedingungen erheblich einschränken kann. So ist bei den ersten beiden Vorrichtungen (graduierte Pipette und Präzisionsspritze) der Aufwand zur Reinigung der gebrauchten Vorrichtungen sehr hoch, weswegen in neuerer Zeit automatische Pipetten mit Einmalspritze oder Einmalkapillaren eingesetzt werden. Ein gravierender Nachteil der beiden letzt genannten Vorrichtungen (sowie der herkömmlichen Pipette) besteht andererseits darin, daß diese Vorrichtungen absolut ungeeignet sind, eine bestimmte Probe in eine gegenüber der äußeren Atmosphäre mit Hilfe einer gasundurchlässigen Membran hermetisch abgeschlossenen Küvette einzudosieren, wie sie z. B. in der von Zander, Lang und Wolf entwickelten Sauerstoffküvette vorliegt (siehe hierzu R. Zander, W. Lang und H. U. Wolf, A New Method for Measuring the Oxygen Content in Microliter Samples of Gases and Liquids: the Oxygen Cuvette, in OXYGEN TRANSPORT TO TISSUE III (1978) (I. A. Silver, M. Erecinska and H. I. Bichler, Eds.), Plenum Publishing Corporation, New York, Seiten 107 bis 111; DBP 26 16 952.8). Eine solche Membran kann aus naheliegen den Gründen nur von einer feinen Kanüle einer Injektionsspritze überwunden werden. Wird zur Eindosierung der betreffenden Proben generell eine Präzisionsspritze benötigt, dann ist es wegen der hohen Kosten solcher Spritzen nötig, sie mehrmals zu benutzen, was den oben erwähnten Nachteil einer gründlichen Reinigung und Trocknung dieser Spritzen zwischen jeweils zwei Benutzungen nach sich zieht. Darüber hinaus ist die Handhabung einer derartigen Präzisionsspritze in Bezug auf die exakte Einstellung des Volumens und die Berücksichtigung des Kanülentotraumes relativ aufwendig und umständlich.The dimensions of the volume of the cells to be placed in the cuvette Sample can be done in different ways, e.g. B. by Using a conventional graduated pipette, one Precision syringe, an automatic pipette with replacement disposable syringe or with the help of a single-use capillary defined length and diameter, d. H. defined volume content. In addition to certain, all the methods mentioned have Advantages also partially serious disadvantages, what their use limit the availability under certain conditions can. The first two devices (graduated Pipette and precision syringe) the effort to clean the used devices very high, which is why in recent times automatic pipettes with disposable syringe or disposable capillaries be used. A serious disadvantage of the last two mentioned devices (as well as the conventional pipette) on the other hand, is that these devices are absolute are unsuitable to place a particular sample in a versus external atmosphere with the help of a gas impermeable membrane hermetically sealed cuvette, such as z. B. in the oxygen cuvette developed by Zander, Lang and Wolf is available (see R. Zander, W. Lang and H. U. Wolf, A New Method for Measuring the Oxygen Content in Microliter Samples of Gases and Liquids: the Oxygen Cuvette, in OXYGEN TRANSPORT TO TISSUE III (1978) (I. A. Silver, M. Erecinska and H. I. Bichler, Eds.), Plenum Publishing Corporation, New York, pages 107 to 111; DBP 26 16 952.8). Such a membrane can be obvious the reasons only from a fine cannula of an injection syringe be overcome. Used to dose the samples in question generally needs a precision syringe, it's because of the high cost of such syringes necessary to use them several times, which has the above mentioned disadvantage of thorough cleaning and Drying these syringes between two uses pulls itself. In addition, the handling of such Precision syringe for the exact setting of the Volume and the consideration of the cannula dead space relative complex and cumbersome.

Die GB-PS 15 52 147 betrifft eine Vorrichtung mit den eingangs genannten Merkmalen. Sie ist jedoch relativ kompliziert und daher als Einmalvorrichtung nicht geeignet. Auch ist sie nicht zur luftfreien Überführung in einen hermetisch abgeschlossenen Meßraum, wie eine Küvette, beschrieben.GB-PS 15 52 147 relates to a device with the input mentioned features. However, it is relatively complicated and therefore not suitable as a disposable device. Nor is it for air-free transfer into a hermetically sealed Measuring room, like a cuvette, described.

Auch die DD-PS 1 35 419 zeigt eine Vorrichtung mit den eingangs aufgeführten Merkmalen. Ihre Probenbohrung wird jedoch mit einer Vakuumvorrichtung gefüllt, was zu Verfälschungen der Probenge halte, z. B. des Sauerstoffgehaltes in Blutproben, führen kann.DD-PS 1 35 419 also shows a device with the input characteristics listed. However, your sample bore will be marked with a Vacuum device filled, which leads to falsification of the sample hold, e.g. B. the oxygen content in blood samples.

Die DE-OS 14 73 169 und die DE-OS 33 03 778 beschreiben eine Vorrichtung, mit der nur unter Druck stehende Flüssigkeiten als Proben aus einem größeren Flüssigkeitsvorrat überführt werden können. Die Bestimmung beispielsweise einzelner Blutproben ist hiermit nicht möglich. Die Vorrichtung gemäß der DE-OS 30 30 152 läßt sich ebenfalls nicht für wechselnde, hermetisch abge schlossene Proben, wie bei der Untersuchung von infektiösem Blut, verwenden. Das gleiche gilt für die Vorrichtung gemäß der FR-PS 21 47 988, bei der der Flüssigkeitstransport mittels eines komprimierten Gases erfolgt.DE-OS 14 73 169 and DE-OS 33 03 778 describe one Device with which only pressurized liquids as Samples are transferred from a larger fluid supply can. For example, the determination of individual blood samples is not possible with this. The device according to DE-OS 30 30 152 can also not be used for changing, hermetically sealed closed samples, such as when examining infectious Blood, use. The same applies to the device according to the FR-PS 21 47 988, in which the liquid transport by means of a compressed gas takes place.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe bestand nun darin, definierte Volumina einer Flüssigkeits- oder Gasprobe ohne inhaltliche Veränderung, insbesondere durch Einwirkung der Außenatmosphäre, in einen hermetisch abgeschlossenen Meßraum, insbesondere in eine Küvette, zu überführen, um darin beispiels weise ihre optische Dichte bzw. deren zeitliche Änderung ebenfalls unter Luftabschluß zu messen.The object underlying the invention was now to defined volumes of a liquid or gas sample without change in content, in particular through the influence of Outside atmosphere, in a hermetically sealed measuring room, in particular to transfer into a cuvette, for example show their optical density or their change over time also to be measured in the absence of air.

Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung mit den eingangs genannten Merkmalen gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Probenbohrung als Kapillare ausgebildet ist und in der ersten Stellung mit ihrem anderen Ende mit dem freien Außenraum in Verbindung steht, daß der zweite Raum ein hermetisch abge schlossener Meßraum ist und daß die Vorrichtung als Einmalvor richtung aus Kunststoff ausgebildet ist.This task is accomplished with a device with the input Features mentioned solved, which is characterized in that the sample bore is designed as a capillary and in the first position with its other end with the free outside space is related to the second room being hermetically sealed is closed measuring room and that the device as a disposable direction is made of plastic.

Nach einer ersten bevorzugten Ausführungsform ist der Über gabeschieber zylindrisch ausgebildet und in einem zylindrischen Ventilsitz verschieblich und verbindet das Probenvolumen durch axiale Verschiebung mit dem hermetisch abgeschlossenen Meßraum.According to a first preferred embodiment, the over Slide gate cylindrical and in a cylindrical The valve seat can be moved and connects the sample volume axial displacement with the hermetically sealed measuring room.

Nach einer zweiten bevorzugten Ausführungsform ist der Über gabeschieber wie der Ventilsitz konisch ausgebildet und ver bindet das Probenvolumen durch Drehung mit in dem Ventilsitz vorgesehenen, zum hermetisch abgeschlossenen Meßraum führenden Nuten.According to a second preferred embodiment, the over Gate valve like the valve seat is conical and ver binds the sample volume by rotation in the valve seat provided, leading to the hermetically sealed measuring room Grooves.

In der Zeichnung bedeutenMean in the drawing

Fig. 1 im oberen Teil einen Querschnitt und im unteren Teil einen Längsschnitt durch eine erste bevorzugte Aus führungsform nach der Erfindung, wobei die Schnitt ebenen jeweils durch die Probenbohrung verlaufen, und Fig. 1 in the upper part a cross section and in the lower part a longitudinal section through a first preferred imple mentation form according to the invention, the sectional planes each extending through the sample bore, and

Fig. 2 in gleicher Darstellungsweise Schnitte durch eine zweite bevorzugte Ausführungsform nach der Erfindung. Fig. 2 in the same representation sections through a second preferred embodiment according to the invention.

Die erste Ausführungsform nach Fig. 1 kann so beschrieben werden, daß eine herkömmliche Küvette (z. B. eine solche mit einem quadratischen Querschnitt von 10 mm auf 10 mm) einen Aufsatz erhält, der die folgenden Konstruktionsmerkmale auf weist: Dieser Aufsatz besteht aus einem quaderförmigen Körper (11), der aus Kunststoff gefertigt ist. Ein derartiger Aufsatz, der zu einer 10 mm × 10 mm-Küvette (12) paßt, besitzt beispiels weise die Maße 13 mm × 13 mm (Grundfläche) × 5 mm (Höhe). Senkrecht zur Grundfläche besitzt dieser Körper eine kreisförmi ge Bohrung (13). Der Radius dieser Bohrung ist frei wählbar. Er richtet sich in gewissem Maße nach dem Volumen der abzumessenden Probe. Zweckmäßigerweise liegt der Radius dieser Bohrung zwischen 2 und 4 mm. In diese Bohrung wird ein Stöpsel (14) mit gleichem Radius, d. h. sehr genau passend, eingesetzt. In Ausgangsstellung liegt die untere Begrenzungsfläche des Stöpsels in Höhe der unteren Begrenzungsfläche des quaderförmigen Aufsatzes. Der Stöpsel, der an seinem oberen Ende eine runde oder quadratische Fläche (15) von 150 bis 200 mm² besitzt, läßt sich mit einem Kraftaufwand, der durch Daumen und Zeigefinger eines Erwachsenen erbracht werden kann, um mindestens 5 mm in Richtung Küvetteninneres bewegen.The first embodiment according to FIG. 1 can be described in such a way that a conventional cuvette (e.g. one with a square cross section from 10 mm to 10 mm) is given an attachment which has the following design features: This attachment consists of a cuboid body ( 11 ) which is made of plastic. Such an attachment, which fits a 10 mm × 10 mm cuvette ( 12 ) has, for example, the dimensions 13 mm × 13 mm (base area) × 5 mm (height). Perpendicular to the base, this body has a circular bore ( 13 ). The radius of this hole can be freely selected. It depends to a certain extent on the volume of the sample to be measured. The radius of this bore is expediently between 2 and 4 mm. A plug ( 14 ) with the same radius, ie very precisely fitting, is inserted into this bore. In the starting position, the lower boundary surface of the stopper is at the level of the lower boundary surface of the cuboid attachment. The stopper, which has a round or square surface ( 15 ) of 150 to 200 mm ² at its upper end, can be moved by at least 5 mm towards the inside of the cuvette with a force which can be brought about by the thumb and forefinger of an adult.

Sowohl der Küvettenaufsatz als auch der in die oben erwähnte Bohrung eingebrachte Stöpsel besitzen eine waagerecht zum Boden des Aufsatzes verlaufende Probenbohrung (16), die zur Aufnahme der zu untersuchenden Probe dient. Diese Probenbohrung verläuft zweckmäßigerweise von Mitte zu Mitte der seitlichen Begrenzungs flächen des Quaders und damit - bei einer zentralen Anordnung des Stöpsels im Quader - auch durch die Mitte des Stöpsels. In Ausgangsstellung des Stöpsels treffen sich die Probenbohrung der quaderförmigen Platte und die Probenbohrung des Stöpsels exakt und bilden somit eine durch den Aufsatz gehende Kapillare.Both the cuvette attachment and the plug introduced into the above-mentioned bore have a sample bore ( 16 ) which runs horizontally to the bottom of the attachment and serves to receive the sample to be examined. This sample hole expediently runs from center to center of the lateral boundary surfaces of the cuboid and thus - with a central arrangement of the plug in the cuboid - also through the center of the plug. In the initial position of the stopper, the sample bore of the cuboid plate and the sample bore of the stopper meet exactly and thus form a capillary that passes through the attachment.

Der Radius der waagerecht verlaufenden Probenbohrung ist durch das Volumen der Probe, das durch Verschieben des Stöpsels abgemessen werden soll, determiniert. Soll dieses Volumen z. B. 10 µl = 10 mm³ betragen und mißt der Radius des Stöpsels 4 mm, d. h. die Gesamtlänge der Probenbohrung 8 mm, dann ergibt sich der Radius der Probenbohrung zu 0,63 mm.The radius of the horizontal sample bore is determined by the volume of the sample that is to be measured by moving the stopper. Should this volume z. B. 10 µl = 10 mm ³ and the radius of the stopper measures 4 mm, ie the total length of the sample bore 8 mm, then the radius of the sample bore is 0.63 mm.

Funktionsweise der Vorrichtung: Ist der Stöpsel des Aufsatzes in Ausgangsstellung, wird die zu untersuchende Probe, z. B. Blut, seitlich an ein Ende der Probenbohrung herangebracht. Sie zieht sich dann durch die Wirkung von Kapillarkräften durch die gesamte Probenbohrung bis zum gegenüberliegenden Ende hinein. How the device works: Is the plug of the attachment in Starting position, the sample to be examined, e.g. B. blood, brought to the side of one end of the sample bore. she pulls then by the action of capillary forces through the entire sample bore up to the opposite end.

Ist die Probenbohrung auf diese Weise luftfrei mit der zu untersuchenden Probe gefüllt, wird der Stöpsel in Richtung des Küvetteninneren (17) so weit verschoben, bis der im Stöpsel liegende Teil der Probenbohrung, der nach den obigen Ausführun gen nun eine genau abgemessene Menge der Probe enthält, Kontakt mit dem Inhalt der Küvette erhält. Hier wird dann die Probe durch die in der Küvette enthaltene Flüssigkeit durch Schütteln aus der Bohrung herausgewaschen und mit der Flüssigkeit ver mischt. Das Einschleusen der Probe in die Küvette erfolgt also unter Ausschluß eines Kontaktes der in der Küvette enthaltenen Flüssigkeit mit der äußeren Atmosphäre.If the sample bore is filled air-free with the sample to be examined in this way, the stopper is moved towards the inside of the cuvette ( 17 ) until the part of the sample bore lying in the stopper, which according to the above statements now contains a precisely measured amount of the sample contains contact with the contents of the cuvette. Here the sample is then washed out of the bore by shaking the liquid contained in the cuvette and mixed with the liquid. The sample is thus introduced into the cuvette with the exclusion of contact between the liquid contained in the cuvette and the external atmosphere.

Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform einer Vorrichtung nach der Erfindung, die sich als Aufsatz für Rundküvetten eignet, ist durch die folgenden Konstruktionsmerkmale gekenn zeichnet: In einer Hülse (21) mit einem inneren Radius von ca. 2 bis 5 mm und einer Wandstärke von 2 bis 3 mm ist die Innen fläche als ein konischer Schliff gearbeitet, in welchen ein konisch geschliffener Stöpsel (22) eingepaßt ist. Senkrecht zum Schliff verläuft durch Außenhülse und Stöpsel eine Probenbohrung (23), die wie in der Variante gemäß Fig. 1 die zu untersuchende Probe aufnehmen soll. In einem Winkel von jeweils 90° zu den Probenbohrungsteilen in der Hülse sind auf der Innenseite der Hülse zwei Nuten (24) angeordnet, die auf der Höhe der Proben bohrung beginnen und bis in das Innere (25) der mit diesem Aufsatz fest und gasdicht verschlossenen Küvette (26) reichen. Durch geeignete Dimensionierung von Stöpselradius und Probenboh rungsradius kann das Volumen der Probe wie gewünscht genau festgelegt werden.The embodiment shown in Fig. 2 of a device according to the invention, which is suitable as an attachment for round cuvettes, is characterized by the following design features: In a sleeve ( 21 ) with an inner radius of about 2 to 5 mm and a wall thickness of 2 to 3 mm, the inner surface is worked as a conical cut, in which a conically ground plug ( 22 ) is fitted. A sample bore ( 23 ) runs perpendicular to the ground section through the outer sleeve and stopper and, as in the variant according to FIG. 1, is to receive the sample to be examined. At an angle of 90 ° to each of the sample bore parts in the sleeve, two grooves ( 24 ) are arranged on the inside of the sleeve, which start at the height of the sample bore and into the interior ( 25 ) of the cover, which is tightly and gas-tightly sealed Cuvette ( 26 ) is enough. The volume of the sample can be precisely determined as desired by appropriately dimensioning the plug radius and the sample drilling radius.

Funktion der Vorrichtung: Nach Aufnahme der Probe in die Probenbohrung wird der Schliffstöpsel um 90° gedreht und hierdurch mit den beiden in das Innere der Küvette reichenden Nuten in Verbindung gebracht. Dadurch kann die im Probenboh rungsanteil des Stöpsels vorhandene, genau abgemessene Probe mit Hilfe der in der Küvette enthaltenen Flüssigkeit in die Küvette überführt werden. Das Einschleusen der Probe erfolgt also auch hier ohne Kontakt des Küvetteninhalts mit der äußeren Atmosphä re.Function of the device: After taking the sample into the Sample hole, the ground glass stopper is turned through 90 ° and hereby with the two reaching into the interior of the cuvette Grooves associated. As a result, the sample in the sample portion of the stopper with the existing, precisely measured sample Help the liquid contained in the cuvette into the cuvette be transferred. The sample is also introduced here without contact of the cell contents with the outside atmosphere re.

Claims

1. Device for measuring and transferring a sample in volume from a first into a second space by means of a transfer slide movable in a valve seat and a sample bore with a defined volume penetrating the slide, the sample bore with one end in a first position of the transfer slide an opening for receiving the sample can be brought into the sample bore from a first space and, in a second position of the transfer slide, the sample volume is dispensed into the second space, characterized in that the sample bore ( 16 , 23 ) is designed as a capillary and in the first position with its other end is connected to the free outer space, that the second space ( 17 , 25 ) is a hermetically sealed measuring space and that the device is designed as a disposable device made of plastic.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the transfer slide ( 14 ) is cylindrical and is displaceable in a cylindrical valve seat ( 13 ) and the sample volume by axial displacement with the hermetically sealed measuring chamber ( 17 ) connects.

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the transfer slide ( 22 ) is conical like the valve seat and the sample volume by rotation with seat provided in the valve, to the hermetically sealed measuring chamber ( 25 ) leading grooves ( 24 ).