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Sachgebiet
der Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der klinischen chemischen
Untersuchung und insbesondere eine Fluidversorgungsvorrichtung für ein klinisches
Analysegerät
oder eine ähnliche
Vorrichtung mit verbesserten Merkmalen zur Steuerung von Verdunstung.
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Hintergrund
der Erfindung
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Klinische
chemische Analysegeräte,
wie beispielsweise solche wie sie von Abbott Laboratories und der
Johnson und Johnson Company, sowie anderen gefertigt werden, besitzen
integrierte Reagenzversorgungen, um nasse Immunproben vorzusehen,
und sind auf e Folge einer Reagenzverdunstung empfindlich, wodurch
Aussageverschiebungen im Laufe der Lagerzeit auftreten. Die Änderung
in der Konzentration der Reagenzien, die bei der Verdunstung auftritt,
bewirkt eine Änderung
der Reaktionskonzentrationen in einem Reaktionsgefäss, zum
Beispiel einer Kuvette, durch die Aussageverschiebungen hervorgerufen
werden. Probensysteme mit einer großen Reagenzkonzentrations-Empfindlichkeit,
zum Beispiel EMIT TDM Proben benötigen eine
effektive Verdunstungssteuerung, um akzeptable innere Stabilitätszeiten
zu erhalten. Stabilitätsvorgaben erfordern,
dass die Reagenzien über
zwei oder mehr Wochen an Bord eines klinischen Analysegerätes stabil sind.
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Die
bekanntesten „nassen" Analysegerätesysteme
verwenden eine von drei Methoden zur Steuerung dieser Verdunstungseffekte
in Verbindung mit Reagenzversorgungen, die eine Vielzahl von Flaschen
mit wenigstens einem Reagenz enthalten. Eine erste Methode ist,
an Bord grossvolumige Reagenzflaschen zu packen und relativ kleine
Fluidmengen bei jedem Test zu verwenden. Diese Methode reduziert
die Verdunstung nicht, sondern der Effekt ist auf ein grosses Fluidvolumen
verteilt, so dass der Effekt auf die Reagenzkonzentration minimal
ist. Diese Steuermethode erfordert einen grossen Reagenzplatz innerhalb
des Analysegerätes und
erhöht
die Kosten pro Test, wobei bei jedem Test mehr Fluid verwendet wird.
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Eine
zweite Methode der Verdunstungssteuerung besteht darin, die Reagenzflaschen
zwischen jeder Verwendung mit einer Kappe zu versehen. Diese Methode
reduziert den Verdunstungseffekt, jedoch nur während die Flaschen mit Kappen
versehen sind. Ferner erfordert die Methode einen Kappenöffnungsmechanismus,
der im Analysegerät
angeordnet sein muss, um die Kappen zwischen den einzelnen Verwendungen
zu öffnen
und zu schliessen. Dieser Mechanismus und seine zugehörige Steuerung
trägt wesentlich
zu den Gesamtkosten und der Komplexität des Analysegerätes bei.
Ferner erfolgt die Verdunstung weiterhin, da jeder Flaschenöffnungsvorgang
mit sich bringt, dass in der Flasche enthaltene Luft nach aussen
entweicht, so dass in Wirklichkeit die Methode tatsächlich die
Verdunstung fördert
und erhöht.
Ein kostspieligeres Flaschendesign ist ebenfalls bei Anwendung dieser
Methode erforderlich, da die Flaschenkappen, die während der
lang dauernden Bevorratung verwendet werden, mit dem Flaschenöffnungsmechanismus
kompatibel sein müssen.
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Eine
dritte bekannte Verdunstungssteuermethode besteht darin, die Abmessung
der Dosierzugangsöffnung
an der Oberseite der Reagenzversorgungsflasche zu verringern. Die
Flaschen werden ohne Kappen in der Reagenzversorgung bevorratet,
und wegen der Verwendung einer Öffnung
mit geringem Durchmesser wird die Verdunstung der Reagenzversorgung
herabgesetzt. Diese Art der Steuerung funktioniert gut mit Spritzendosiersystemen,
die relativ enge Metallrohre (~ 2 mm Durchmesser) verwenden, jedoch
erfordert ein Dosiersystem, bei dem Wegwerfdosierspitzen mit grösserem Durchmesser
in der Grössenordnung
von etwa 10 mm oder mehr verwendet werden, eine Reagenzflasche(n)
mit einer relativ grossen Dosierzugangsöffnung oder einem Loch, was
die Verdunstung nicht in akzeptabler Weise zu steuern vermag. Darüber hinaus
muss der Durchmesser des Halses der Reagenzflaschen mit grösserem Durchmesser
ebenfalls gross genug sein, um einer relativ grossen Dosierspitze
und zugehörigen
Mechanismen Rechnung zu tragen, die in das Flascheninnere eingeführt werden,
um daraus ein Fluid abzusaugen.
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Die
US-A-5102631 offenbart eine Vorrichtung zur Verringerung der Verdunstung
für Flüssigkeitsbehälter mit
offenem Mundstück.
Diese Vorrichtung umfasst ein längliches
Rohr mit einem oberen Endbereich, der einen solchen Aussendurchmesser
in Bezug auf die Abmessung des Mundstückes im Inneren des Behälters hat,
dass ein Presssitz bei Einsetzen des Rohres in den Behälter geschaffen
wird.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung schafft eine Flasche zur Verwendung bei einem
klinischen Analysegerät, welche
Flasche einen Innenraum hat, der so bemessen ist, dass darin eine
bestimmte Fluidmenge enthalten sein kann und dass ein Fluidansaugelement
aufgenommen werden kann, um periodisch einen Teil der Fluidmenge
zu entfernen, wobei die Flasche einen oberen Bereich, einen zwischenliegenden
Bereich und einen unteren das Fluid enthaltenden Bereich hat, welche
Flasche dadurch gekennzeichnet ist, dass der Durchmesser am Inneren
des oberen Bereiches (124) sich nach innen zu einem minimalen
inneren Durchmesser am zwischenliegenden Bereich verjüngt, der
unmittelbar oberhalb des das Fluid enthaltenden Bereiches angeordnet ist,
und dass der Innendurchmesser des das Fluid enthaltenden Bereiches
wesentlich grösser
als der minimale Innendurchmesser ist, so dass eine stelle (Stagnations-)Diffusionszone
gebildet wird, die sich von unmittelbar oberhalb des das Fluid enthaltenden
Bereichs erstreckt.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnung
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1 ist
eine geschnittene Seitenansicht einer Fluidversorgung, die nicht
innerhalb des Schutzbereiches der vorliegenden Erfindung liegt;
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2 ist
eine Seitenansicht eines Verdunstungssteuerelementes, das in die
Fluidversorgung nach 1 eingesetzt wird;
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3 ist
eine gedrehte perspektivische Ansicht des Verdunstungssteuerelementes,
das in 1 und 2 gezeigt ist;
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4 ist
eine vergrösserte
Ansicht des oberen Endes der Fluidversorgung nach 1;
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5 ist
eine vergrösserte
Ansicht des unteren Endes der Fluidversorgung nach 1;
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6 ist
eine Vorderansicht von einer ersten Vielzahl von Fluidversorgungsdesigns
mit unterschiedlichen Verdunstungssteuermerkmalen;
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7 ist
ein Schaubild betr. die Änderung
der Verdunstungsrate über
der Zeit in Bezug auf die in 6 gezeigten
Fluidversorgungen;
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8 ist
eine grafische Darstellung der Wirkungen von Rohr/Diffusionslänge relativ
zur Verdunstungssteuerung bei den Flaschen gemäss 6;
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9 ist
eine Vorderansicht einer zweiten Vielzahl von Fluidflaschen, die
für Vergleichsversuche
verwendet wurden;
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10 ist
eine grafische Darstellung der Effekte von Rohr/Diffusionslänge und
der freiliegenden Fluidoberflächenausdehung
in Bezug auf die Fluidversorgungen nach 9;
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12 ist
eine perspektivische Seitenansicht einer Fluidversorgung gemäss einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung;
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13 ist
eine geschnittene Seitenansicht der Fluidversorgung nach 12.
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Detaillierte
Beschreibung
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1 zeigt
ein Reagenzgebinde 10, das nicht Teil der vorliegenden
Erfindung darstellt und so bemessen ist, dass es in ein drehbares
Rad einer nicht gezeigten Reagenzversorgung eines klinischen Analysegerätes eingesetzt
werden kann. Das Reagenzgebinde 10 besteht aus einem umformbaren
bio-kompatiblen Kunststoffmaterial und umfasst eine Halterung oder
Abstützung 14,
die eine integrale Flasche 20 enthält. Die Flasche 20 hat
eine obere Öffnung 24,
die in 4 gezeigt ist, die sich in einen hohlen Innenraum 28 erstreckt, um
ein Fluidvolumen, zum Beispiel ein Reagenz, wie es bei der Vorbereitung
von Immunproben verwendet wird, aufzunehmen. Ein Verdunstungssteuerelement 32 ist
so bemessen, dass es in den Flascheninnenraum 28 eingesetzt
werden kann. Bei dieser Anordnung hat die Flasche 20 eine
Gesamthöhe
von etwa 85 mm und einen Innendurchmesser von etwa 19,5 mm.
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Die
Flasche
20 hat eine zylindrische Wand
36, die
sich von einer konischen Wand
40 zu einem oberen Halsbereich
44,
4,
mit äusseren
Kappenwindungen
48,
4, erstreckt.
Obgleich nicht dargestellt, umfasst die Reagenzversorgung eine Abdeckung,
die eine Dossieröffnung
enthält,
die den Durchgang eines Fluidansaug/Abgabeelementes ermöglicht,
zum Beispiel in Gestalt einer wegwerfbaren Dosierspitze
52.
Für die Zwecke
der vorliegenden Beschreibung bezieht sich der Ausdruck „Dosierspitze" auf ein Fluidansaug/Ausgabeelement,
das an einem Rüssel
befestigt werden kann, wie er bei einem Dosiermechanismus (nicht
gezeigt) verwendet wird, der zum Beispiel bei dem allgemein zugänglichen
U.S. Patent Nr.
US 2003022380 vom
28. Juni 2002 beschrieben wird. Die Wegwerfdosierspitze
52 enthält ein offenes
oberes Ende und ein unteres Auslassende und vermag eine volumetrische
oder mikrovolumetrische Fluidmenge aufzunehmen. Dosierspitzen an
sich sind sattsam bekannt auf dem Gebiet und stellen nicht Teil
der vorliegenden Erfindung dar. Für die Zwecke dieser Anordnung
handelt es sich bei der hier beschriebenen Dosierspitze
52 um
ein Wegwerfkunststoffelement, das von der Ortho Clinical Diagnostics
Inc. unter dem Handelsnamen Vitos
TM vertrieben
wird, obgleich es sich versteht, dass andere geeignete Fluidausgabe/Ansaugelemente
verwendet werden können.
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Temperatur-
und Feuchtigkeitssteuersysteme sind ebenfalls in der Reagenzversorgung
vorgesehen, um eine relativ konstante Umgebung für eine Vielzahl von gehaltenen
Reagenzgebinden 10 aufrechtzuerhalten. Bei Verwendung dreht
das klinische Analysegerät
das Rad der Reagenzversorgung, bis die obere Öffnung 24 ausgerichtet
zur Dosieröffnung
steht und hebt und senkt ein Dosiermechanismus die Wegwerfdosierspitze in
den Umrissen des Flascheninnenraumes 28. Ein bestimmtes
Fluidvolumen wird dann in die Dosierspitze 52 eingesaugt
und die Spitze durch den Dosiermechanismus herausgezogen.
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Die
Funktion und Ausbildung des Reagenzrades und der Reagenzversorgung
und des Dosiermechanismus für
ein klinisches Analysegerät,
das mit nasser chemischer Aufbereitung arbeitet, sind allgemein
bekannt und bilden nicht Teil der Erfindung. Daher ist eine Diskussion
dieser Teile nicht erforderlich, mit der Ausnahme, wenn es für Verständnis der
Erfindung erforderlich ist. Darauf hinzuweisen ist jedoch, dass
obgleich ein Reagenzgebinde mit einer einzelnen Flasche in 1 gezeigt
ist, es ohne Weiteres auch möglich
ist, dass diese Gebinde zwei oder mehr Flaschen enthalten können und
entweder integral mit der Halterung verbunden, oder lösbar daran
befestigt sind.
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Wie
in 1 bis 4 gezeigt ist, ist das Verdunstungssteuerelement,
nachfolgend synonym als Verdunstungsröhrchen bezeichnet, in das Flascheninnere 28 eingesetzt.
Das Verdunstungsröhrchen 32,
das ein paar offene Enden hat und im Wesentlichen hohl ist, besteht
vorzugsweise aus einem geformten Kunststoffmaterial und hat ein
oberes Ende 33, das wenn in der Flasche 20 eingesetzt,
einen Reibsitz mit der Innenseite des oberen Halsbereiches 44 schafft
und in die Flasche hinein hängt.
Bei die ser Anordnung umfasst das obere Ende 33 des Verdunstungsröhrchens 32 einen
ringförmigen
Ansatz 76, der in Eingriff mit einer umfänglichen Nut 80 steht,
die am oberen Halsbereich 44 der Flasche 20 vorgesehen
ist. Der Innendurchmesser des Verdunstungsröhrchens 32 hat eine
verengte rohrförmige
Konfiguration, die sich nach unten verjüngt und bei der Anordnung eine
Verjüngung
von einem Durchmesser von etwa 13 mm am oberen Ende 33 des
Röhrchens
zu einem Durchmesser von etwa 5 mm am gegenüberliegenden Bodenende 35 ausmacht.
Die Gesamtlänge
des Verdunstungsröhrchens 42,
wie es bei der Anordnung verwendet wird, verträgt etwa 72 mm, und daher reicht das
untere Ende des Röhrchens
bis zu innerhalb etwa 1,5 mm vom Boden des Flascheninnern 28.
Das Verdunstungsröhrchen 32 kann
auch den Boden der Flasche, wenn notwendig, berühren, da ausgerichtete Aussparungen 68 eine
Fluidbewegung um das Ende des Verdunstungsröhrchens 32 ermöglichen.
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Wie
in 1 bis 3 gezeigt ist, enthält das bodenseitige
Ende 35 des Verdunstungsröhrchens 32 einen verengten
Bodenabschnitt 64 mit einem abgestuften Bereich 66,
der das anfängliche
Einsetzen des Röhrchens
in die Flasche 20 ermöglicht.
Um Luft herauszulassen, die anderenfalls in der Flasche 20 zurückgehalten
werden könnte,
wenn das Verdunstungsröhrchen 32 anfänglich eingesetzt
wird, hat der verengte bodenseitige Abschnitt 64 des Verdunstungsröhrchens
ein paar ausgerichtete Aussparungen 68, die einen Weg für die Luft
schaffen, so dass diese aus dem Behälterinnern 28 entweichen
kann, wenn das Verdunstungsröhrchen 32 erstmalig
eingesetzt wird, wobei das Röhrchen
ferner wenigstens ein zwischenliegendes Entlüftungsloch 72 nahe
seinem oberen Ende aufweist. Das Entlüftungsloch 72 ermöglicht ein
rascheres Füllen
der Flasche nach dem Einsetzen des Röhrchens, wobei das Entlüftungsloch
einen Ausgleich der Fluidfüllstandshöhen zwischen
den inneren und äusseren
Bereichen des Röhrchens
ermöglicht,
ohne dass dadurch Verdunstungseffekte hinzukommen. Vorzugsweise
und gemäss
diesem Beispiel ist eine geeignete Entlüftungslochfläche kleiner
als 4 Quadratmillimeter.
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Fluidfüllhöhen von
mehr als 100 μL
werden den Boden des Verdunstungsröhrchens 32 berühren, so dass
ein grosser Anteil der oberen Fluidfläche nicht der oberen Öffnung 28 ausgesetzt
ist (d.h. das Fluid befindet sich ausserhalb des Röhrchens
und innerhalb der äusseren
Wandungen der Flasche und wird daher in wirksamer Weise „überdeckelt"). Der Boden der
Flasche 20 kann, wie dargestellt, verjüngt sein, um die Menge an Fluidabfall
zu minimieren, der bei Verwendung unter Maximierung der Fluidhöhe in der
Flasche bei niedrigen Gesamtvolumina auftreten würde, um ein Dosieren zu ermöglichen.
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Am
Rande sei darauf hingewiesen, dass das Röhrchen andere Konfigurationen
annehmen kann. Gemäss
einem anderen möglichen
Design kann das Röhrchen
eine enge röhrförmige Konstruktion
haben, mit einem Durchmesser, der so eng wie erforderlich ist, damit
ein Dosierelement hindurchgeführt
werden kann, oder wenigstens, damit die distale Spitze des Röhrchens
die Fluidoberfläche
für ein
Ansaugen erreicht. Ein typisches Dosierelement, wie es hier beschrieben
wird, hat einen maximalen Durchmesser von etwa 8 mm. Vorzugsweise
ist an seinem oberen Ende eine gewisse Erweiterung des Durchmessers
vorgesehen, um einer Steuerung und Lokalisierung des Dosierelementes
durch den Dosiermechanismus des Analysegerätes Rechnung zu tragen.
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Hintergrund Beispiel A
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Vergleich von Verdunstungseffekten
bei unterschiedlichen Röhrchenlängen und
bekannter Verdunstungssteuerung
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Zur
Vorbereitung zu der in 1 bis 5 gezeigten
Fluidversorgung und zur weiteren Darlegung des erfindungsgemässen Konzept,
das durch das Verdunstungssteuerelement erhalten wird, wurde eine
erste Vielzahl von unterschiedlichen 20 mL Flaschen gemäss 6 jeweils
mit 4 mL einer Lösung
aus 0,004% eines Magentafärbemittels
in Wasser gefüllt.
Diese Lösung
erzeugt eine messbare Absorbanz von grob 2 AU bei einer Wellenlänge von
540 Nanometer. Aus Aufzeichnungen über die Änderung der Absorbanz der Lösung über der
Zeit unter Verwendung eines Spektrophotometers oder einer ähnlichen
Vorrichtung können
Verdunstungsraten extrapoliert werden, die eine Basis für brauchbaren
Vergleiche schaffen.
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Bei
diesem Hintergrundbeispiel wurden sechs (6) Flaschenausgestaltungen
getestet und verglichen. Diese Flaschen sind in 6 gezeigt
und umfassen Folgendes: Eine offene Standardflasche, hier bezeichnet als
A, eine Flasche mit einer durchstossbaren Kunststoffkappe mit flexiblen
Laschen, hier bezeichnet als B, eine Flasche mit einer durchstossbaren
Folienkappe, hier bezeichnet als C, und drei oben offene Flaschen,
die identisch wie diejenigen nach A sind, jedoch jeweils Verdunstungsröhrchen 90, 92, 94,
mit einer ähnlichen
Konstruktion wie dies in 1 bis 3 gezeigt
ist, jede jeweils mit unterschiedlichen Längen versehen sind, hier mit
D, E bzw. F bezeichnet.
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Mit
Ausnahme der verwendeten Verdunstungssteuerung war jede der Vielzahl
von Flaschen im Hinblick auf eine Gesamthöhe von etwa 85 mm identisch,
wobei davon etwa 13 mm vom oberen Halsbereich eingenommen wurde,
während
die restlichen 72 mm sich längs
der vertikalen zylindrischen Wand erstreckten, und wobei die Flasche
einen Gesamtinnendurchmesser von 19,5 mm hatte. Die Länge des
verwendeten Verdunstungsröhrchens
für dieses
Hintergrundbeispiel betrug etwa 76 mm (3 inch) für Flasche D, das Verdunstungsröhrchen 90,
das sich unterhalb der Fluidoberfläche bis innerhalb etwa 2 mm
vom Boden der Flasche erstreckte, hatte eine Länge von etwa 51 mm (2 inch)
bei Flasche E, oder sofern das untere Ende des Röhrchens 92 bis etwa
8 mm über
der Oberseite der Fluidfüllstandshöhe erstreckt
war, betrug die Länge
etwa 13 mm (0,5 inch) für
Flasche F, oder für
den Fall, dass sich das untere Ende des Röhrchens 94 etwa 10
mm unter dem Halsbereiches der Flasche erstreckte. Jedes Verdunstungsröhrchen 90, 92, 94 hatte
eine identische Konstruktion mit Ausnahme seiner Länge und
wurde durch ein zylindrisches hohles offenendiges Kunststoffelement
gebildet, das in die obere Öffnung
von jeder betreffenden Flasche eingesetzt war. Das heisst, die Röhren 90, 92 und 94 hatten
Durchmesser, die so bemessen waren, dass sie in der Gesamtheit des
oberen Ende der betreffenden Flasche D, E bzw. F einpassten.
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Obgleich
nicht dargestellt ist, enthält
die Flasche B mit der durchstossbaren Kappe 6 Schlitze in ihrer Oberseite,
die eine Vielzahl von Laschen bilden, die sich öffnen und schliessen nach Art
eines Ventils, um den Durchgang eines Dosierelementes, zum Beispiel
einer Dosierspitze zu ermöglichen.
Eine Vielzahl von schmalen Spalten existieren zwischen den einzelnen
Laschen, während
die durchstossbare Folie einoch mit 10 mm Durchmesser bildete, das
für die
Dauer des hier beschriebenen Tests verbleibt.
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Zwei
Wiederholungsflaschen wurden bei jeder der vorerwähnten Bedingungen
untersucht. Die Flaschen wurden in einer Reagenzversorgung in Bezug
auf eine Dosieröffnung
plaziert, und 100 Mikroliter Probenmenge wurde aus jeder Flasche
unter Verwendung einer Wegwerfdosierspitze mit 10 mm Durchmesser, zum
Beispiel eine solche, wie sie zuvor in 1 gezeigt
ist, angesaugt. In Bezug auf die äussere Umgebung wurde die Reagenzversorgung
(nicht gezeigt) in eine Umgebungskammer bei 70F/15%RH plaziert,
um die Menge an potentieller Verdunstung zu maximieren. Sechs Wiederholungsmessungen
wurden bei jeder Flasche anfänglich
(z.B. Zeitpunkt 0) und nach 3 bzw. 7 Tagen durchgeführt.
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Gemäss dieser
Anordnung wurde die angesaugte Probe in eine Reaktionskuvette mit
einer Vielzahl von transparenten Aufnahmen eingegeben, wie dies
zum Beispiel in der U.S. Patentanmeldung Nr.
US 2003003591 beschrieben ist,
wobei die Absorbanz der Probe mittels eines nicht gezeigten Spektrophotometers
gemessen wurde. Es versteht sich jedoch, dass andere Testvorrichtungen
verwendet werden können.
Keine der Proben wurde mit irgendeinem anderen Fluid, weder vor
noch während
des Tests vermischt. Das Ergebnis dieser Tests ist in der nachfolgenden
Tabelle I zusammengefasst. Tabelle
I
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In 7 ist
die Verdunstungsrate bei jeder vorgenannten Flaschenvariation nach
3 und 7 Tagen für jede
getestete Flasche gezeigt.
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Darauf
hinzuweisen ist, dass die Verdunstungsraten für die 7 Tage Messungen grösser als
die für
3 Tage aufgrund der geringeren Fluidmenge ist, die in der Flasche
verbleibt, indem jeder vorhergehende Test eine Menge an Fluid herausnimmt,
um die Absorbanzmessungen vorzunehmen.
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In
Bezug auf den Gesamtvergleich kann man erkennen, dass die durchstossbaren
und Folienkappen (Flaschen B und C) eine verringerte Verdunstungsrate
im Vergleich zu Flasche A, die unter keiner Verdunstungssteuerung
steht, von nur etwa 20% haben. Die Flaschen D, E und F jedoch, die
jeweils ein Verdunstungsröhrchen
und eine obere offene Öffnung
besitzen, erweisen sich jeweils effektiver hinsichtlich der Verringerung von
Verdunstung. Aus einem Vergleich der Flaschen B, C und F jedoch
wird deutlich, dass die Diffusionslänge (d.h. die Länge des
Rohres) sich nicht gänzlich
oder nahezu gänzlich
zur Fluidoberfläche
erstrecken braucht, um einen Grad der Verdunstungssteuerung zu erhalten,
der dem der Versionen mit durchstossbarer oder Folienkappe übertrifft.
Ebenfalls wird jedoch deutlich, dass, wenn man die Diffusionslänge vergrössert, eine
weiter verbesserte Verdunstungssteuerung und zwar eine drastische
Verbesserung erhalten wird, wie dies deutlicher in 8 gezeigt
ist.
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Hintergrund Beispiel B
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Vergleich der Nassoberflächen ausdehung
und Diffusionslänge
bei Verdunstung
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Bei
einem weiteren Hintergrundbeispiel wurde 4 mL Probenfluid in eine
weitere Vielzahl von Flaschen eingegeben, die in 9 gezeigt
sind. Das Probenfluid für
die Zwecke dieses Beispiels war eine identische Lösung gemäss dem Hintergrundbeispiel
A aus 0,004% Magentafärbemittel
in Wasser. Für
die Zwecke dieses Hintergrundbeispiels wurden unterschiedliche Flaschentypen
jeweils mit offenen Enden, jedoch unterschiedlichen Geometrien verglichen.
Die erste Flasche, hier als G bezeichnet, ist ähnlich der Flasche A bei dem
vorhergehenden Hintergrundbeispiel. Diese Flasche ist eine Flasche
mit offenen oberen Ende und hat eine Höhe von 85 mm, einen Innendurchmesser
von 19,5 mm und einen oberen Halsbereich. Die zweite Flasche, hier
mit H bezeichnet, hat einen Innendurchmesser von 19,5 mm, jedoch
ist die Gesamthöhe
der Flasche nur etwa 45 mm. Die dritte und vierte Flasche, hier
als I bzw. J bezeichnet, haben jeweils eine Höhe von 85 mm, jedoch einen
verringerten (9,8 mm) Innendurchmesser. Die Flasche J unterscheidet
sich ferner darin, dass nur 2 mL Fluid verwendet wurde, um den Abstand
zwischen der Fluidoberfläche
und der Öffnung
am oberen Ende der Flasche zu erhöhen, wie dies aus 9 ersichtlich
ist. Schliesslich weist die fünfte
Flasche, hier als K bezeichnet, die gleichen Abmessungen, wie die
Fla sche G auf, und enthielt ein wie vorbeschriebenes Verdunstungsröhrchen 98,
das in dem Flascheninneren eingesetzt ist. Das Röhrchen 98, welches
bei diesem Hintergrundbeispiel verwendet wurde, hatte eine Länge, so
dass es sich bis innerhalb etwa 3 mm vom Boden der Flasche erstreckte.
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Sechs
(6) Wiederholungsmessungen wurden bei jeder Flasche anfänglich (z.B.
Zeitpunkt 0) und nach fünf
Tagen durchgeführt.
Für jede
Testprobe wurden 100 Mikroliter Fluid mittels herkömmlicher
Einrichtungen aus jeder Flasche herausgenommen. Wie vorhergehend,
wurde die Absorbanz des entnommenen Fluids mittels eines Spektrophotometers
gemessen und wurde die Probe nicht mit irgendeinem anderen Fluid
während oder
vor dem Test vermischt.
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Zwei
Wiederholungsflaschen wurden unter jeder Bedingung geprüft, wobei
die Flaschen in einer Reagenzversorgung (nicht gezeigt) und in Bezug
auf eine Dosieröffnung
in der Abdeckung gehalten waren. Wie bei dem vorgehenden Hintergrundbeispiel,
wurde die Reagenzversorgung in einer Umgebungskammer bei 70F/15%RH
gesetzt, um die Menge an potentieller Verdunstung zu maximieren.
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Die
Ergebnisse dieser Versuche sind in der nachfolgenden Tabelle II
wiedergegeben: Tabelle
II
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Flaschen
G, H und K haben die gleiche Feuchtfläche, mit Ausnahme, dass das
eingesetzte Verdunstungsröhrchen 98 von
Flasche K, das sich gut in die Feuchtfläche erstreckt, wesentlich das
eingeschlossene Fluid abdeckt, das an der Aussenseite des Rohres
sich befindet und so eine drastische Verringerung von etwa 75% der
freiliegenden Feuchtfläche
hervorruft. Eine Verringerung der Menge an freiliegender Fluidfläche ruft eine
erwartete Änderung
(Verringerung) der Verdunstungsrate hervor. Diese Versuche bestätigen jedoch
weiter, dass nahezu gleiche oder verbesserte Verringerungen erhalten
werden, wenn man den Abstand der Fluidfläche von der Mündungsöffnung der
Flaschenöffnung
(z.B. die Diffusionslänge)
vergrössert.
So kann unter Verwendung der vorerwähnten Flaschenauslegungen eine
Vergrösserung
von 42 mm im vertikalen Abstand zu einer Kompensation gegenüber einer
freiliegenden Fluidfläche
führen,
die eine viermal grössere
Ausdehung hat. Die relative Beziehung zwischen der Feuchtfläche und
dem Abstand des Fluids auf die Verdunstungsraten ist ferner grafisch
in 10 wiedergegeben, die zeigt, dass die Diffusionslänge einen
deutlicheren Effekt auf grössere
Durchmesserflächen
haben kann. Man vermutet jedoch, dass diese Beziehung auf die Schaffung
oder Bildung einer stillen oder stagnierenden Zone begrenzt ist;
das heisst, eine Zone die nicht konvektiven oder anderen ähnlichen
Wirkungen unterworfen ist, die die hier beschriebenen Beziehungen
effektiv beeinträchtigen
können.
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Nimmt
man die vorerwähnten
Daten, so wird man erkennen, dass eine effektive Verdunstungssteuerung
erhalten werden kann, ohne dass eine Flasche mit eingesetztem Verdunstungssteuerelement,
wie dies früher
beschrieben wurde, erforderlich ist.
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In
Bezug auf 12 und 13 wird
eine Flasche 120 nunmehr beschrieben, die eine Ausgestaltung hat,
die die Aspekte des vorbeschriebenen Konzeptes mit Verdunstungsröhrchen wiedergibt.
Nach dieser Ausführungsform
enthält
das obere Ende 124 der Flasche 120 ein offenes
Mündungsstück mit einem
Innendurchmesser, wobei sich der Durchmesser des Inneren der Flasche
nach innen verjüngt
und von einem oberen Bereich zu einem verengten minimalen inneren
Durchmesser an einem zwischenliegenden Bereich erstreckt, so dass
eine Diffusionslänge über der
Höhe des
enthaltenen Fluids definiert wird, die unmittelbar einem wesentlich
weiteren unteren das Fluid enthaltenden Abschnitt 128 vorausgeht.
Obgleich diese Ausgestaltung nicht auf eine Verringerung der freiliegenden
Fluidnassoberflächenausdehnung
abgestellt ist, wie dies direkt durch das vorerwähnte Röhrchenkonzept erreicht wird,
schafft der veringerte Durchmesser am zwischenliegenden Bereich
der Flasche, der ausreichend reduziert ist, um den Durchgang einer
Dosierspitze 52 und eine vergrösserte Diffusionslänge zu ermöglichen,
eine beträchtliche
Verdunstungssteuerung.
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Das
heisst, der verringerte Durchmesser des zwischenliegenden Bereichs
der Flasche unmittelbar über
dem unteren das Fluid enthaltenden Bereich 128 schafft
eine ausgedehnte „stille" Diffustionsfläche, die eine
akzeptable Verdunstungssteuerung vorsieht. Hinsichtlich der Dimensionen
hat die hier beschriebene Flasche 120 eine Gesamthöhe von etwa
83 mm, wobei der Durchmesser der Flasche am Mündungsstück etwa 13 mm beträgt und sich
auf etwa 10 mm an dessen engster Stelle auf etwa 10,5 mm verengt,
um den Durchgang eines Dosierelementes 52 zu ermöglichen.
Darauf hin zuweisen ist, dass die Flasche vorzugsweise mit dem wesentlich
engen Durchmesser über
die gesamte Länge
des oberen und zwischenliegenden Bereichs in diesem Fall 54 mm ausgebildet
sein könnte,
wobei der Innendurchmesser des das Ffluid enthaltenden Bereichs
unmittelbar unterhalb des verengten Innendurchmessers am zwischenliegenden
Bereich auf etwa 25 mm erweitert ist. Es wurde aus den vorhergehenden
Daten festgestellt, dass das Vorsehen einer Flaschenausgestaltung
mit einem minimalen Durchmesser unmittelbar vor dem Fluid enthaltenden
Bereich der Flasche beträchtlich
besser eine Verdunstungssteuerung schafft, als bei einem Versuch,
die freiliegende Nassfläche
zu steuern, und, wie in 10 gezeigt
ist, dabei den Abstand zwischen der Mündungsöffnung der Flasche (z.B. der
Umgebung) zu vergrössern,
und insbesondere das Vorsehen eines verengten Durchmessers oberhalb oder
vorzugsweise unmittelbar über
dem freiliegenden Fluid schafft eine stille Zone über dem
Fluid, was eine bessere Verdunstungssteuerung erzeugt, selbst wenn
die Fluidnassflächen
vergrössert
werden.
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- 10
- Reagenzgebinde
- 14
- Abstützung
- 20
- Flasche
- 24
- Obere Öffnung
- 28
- Hohler
Innenraum
- 32
- Verdunstungssteuerelement
- 33
- Oberes
Ende
- 35
- Unteres
Ende
- 36
- Zylindrische
Wand
- 40
- Verjüngter Boden
- 44
- Oberer
Halsbereich
- 48
- Äussere Kappenwindungen
- 52
- Wegwerfbare
Dosierspitze
- 64
- Beengter
Bodenbereich
- 66
- Abgestufter
Bereich
- 68
- Ausgerichtete
Aussparungen
- 72
- Belüftungsbohrung
- 76
- Ringförmiger Ansatz
- 80
- Umfängliche
Nut
- 90
- Verdunstungsröhrchen
- 92
- Verdunstungsröhrchen
- 94
- Verdunstungsröhrchen
- 98
- Verdunstungsröhrchen
- 120
- Flasche
- 124
- Oberes
Ende
- 128
- Fluidenthaltender
Abschnitt
- A
- Flasche
- B
- Flasche
- C
- Flasche
- D
- Flasche
- E
- Flasche
- F
- Flasche
- G
- Flasche
- H
- Flasche
- I
- Flasche
- J
- Flasche
- K
- Flasche
-
Zum
Beispiel und obgleich die vorliegende Erfindung sich hauptsächlich auf
eine Diskussion von Reagenzien enthaltenden Gefässen bezieht, sollte berücksichtigt
werden, dass andere Fluid enthaltende Gefässe, zum Beispiel solche, die
Kalibrierungsflüssigkeiten
oder andere Probenfluide enthalten, die hier beschriebenen Konzepte
verwenden können.
