EP1533035A1 - Probenträger - Google Patents

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Publication number
EP1533035A1
EP1533035A1 EP04026639A EP04026639A EP1533035A1 EP 1533035 A1 EP1533035 A1 EP 1533035A1 EP 04026639 A EP04026639 A EP 04026639A EP 04026639 A EP04026639 A EP 04026639A EP 1533035 A1 EP1533035 A1 EP 1533035A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sample
liquid
sample carrier
carrier according
memory
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP04026639A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Dirk Dipl.-Ing. Osterloh
Ralf-Peter Dr. Peters
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Boehringer Ingelheim Microparts GmbH
Original Assignee
Boehringer Ingelheim Microparts GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Boehringer Ingelheim Microparts GmbH filed Critical Boehringer Ingelheim Microparts GmbH
Publication of EP1533035A1 publication Critical patent/EP1533035A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502723—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by venting arrangements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/02—Adapting objects or devices to another
    • B01L2200/026—Fluid interfacing between devices or objects, e.g. connectors, inlet details
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
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    • B01L2200/142—Preventing evaporation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
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    • B01L2300/0809—Geometry, shape and general structure rectangular shaped
    • B01L2300/0825—Test strips
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0861—Configuration of multiple channels and/or chambers in a single devices
    • B01L2300/087—Multiple sequential chambers
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    • B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0403—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces
    • B01L2400/0406—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces capillary forces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/06—Valves, specific forms thereof
    • B01L2400/0688—Valves, specific forms thereof surface tension valves, capillary stop, capillary break
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
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    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502738—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by integrated valves

Definitions

  • the present invention relates to a sample carrier according to the preamble of claim 1 and a use of the sample carrier.
  • sample chambers are in one Base plate introduced on one side, so open to a flat side.
  • the sample chambers are filled with reagents covered a foil.
  • reagents covered a foil.
  • For chemical or biological diagnosis is a Sample liquid filled in a sample holder by means of a pipette or sucked in, for example by capillary forces.
  • the sample liquid flows then automatically due to capillary forces via a distribution channel and Inlet channels into the sample chambers.
  • the sample liquid reacts in the sample chambers with the previously introduced reagents.
  • the reactions will be for example, optically detected.
  • the sample holder can also after the first filling with sample liquid be closed again by an additional foil to minimize evaporation.
  • the present invention is based on the object, a sample carrier and to indicate its use, even with a long residence time of sample liquid in the sample carrier, especially long-lasting reactions, and / or can be used at high temperatures without refilling of sample liquid In particular, wherein covering the sample receptacle after the first application of sample liquid is not required.
  • One aspect of the present invention is in addition to the sample carrier provided with a covered storage for sample liquid, so that during evaporation or other loss or consumption of sample liquid new sample liquid from the memory in the distribution channel and / or the sample chamber (s) can flow, the memory in the filled state and during its discharge via a connection channel with the Environment communicating through the sample liquid or a other liquid is kept closed in such a way, if necessary Sucking in or flowing in from the atmosphere surrounding the sample carrier, especially air, to allow the emptying of the memory, however to limit or prevent the free opposite gas exchange.
  • the connecting channel is itself by capillary forces automatically closing liquid closure formed. This allows for easy Construction easy handling.
  • the memory is preferably in the form of an additional chamber.
  • the memory may also be extended or additional, preferably tortuous and / or in cross section be formed enlarged portion of a distribution channel to which the sample chamber are connected. This allows a simple, inexpensive each Construction.
  • the sample liquid on the sample carrier is exclusive transported by capillary forces to the desired locations.
  • the Transport of the sample liquid alternatively by other mechanisms or not exclusively by capillary forces.
  • Fig. 1 shows a schematic, partial plan view of a first Embodiment of a proposed sample carrier 1 - also microtiter plate called - with cavities 2 in the ⁇ l range, namely at least one Sample holder 3 for sample liquid 4 and preferably several over a common distribution channel 5 connected to the sample holder 3 Sample chambers 6.
  • the sample carrier 1 can carry a plurality of sample receptacles 3 in each case at least one distribution channel 5 connected thereto and assigned Have sample chambers 6.
  • the cavities are 2 except for the sample receptacle 3 covered by a particular film-like cover 7, preferably completed on the top side. So one becomes at least essentially closed or largely protected against evaporation line system formed for the sample liquid 4.
  • sample liquid 4 is already in the sample receptacle 3 filled or applied, but not yet connected to the Cavities 2 streamed.
  • the filling of sample liquid 4 is at the first Embodiment problem-free, since the sample holder 3 after is open at the top, especially since they do not cover the cover 7 or optionally only partially covered. If necessary, the sample holder 3 is laterally closed, in particular cup-shaped or chamber-like design.
  • the sample carrier 1 also has a memory 8 according to the proposal, in the first embodiment, the inlet side via a connecting channel 9 connected to the sample holder 3 and the outlet side to the distribution channel 5 is.
  • the memory 8 is formed here näpfchen- or chamber-like and also covered by the cover 7.
  • the sample liquid 4 can pass through the connecting channel 9, the memory 8, the distribution channel 5 and connected thereto inlet channels 10 flow into the sample chambers 6. This is preferably done automatically by capillary forces.
  • venting channels 11 which in turn - In particular via an enlarged cross section connecting portion and / or a vent collecting channel 12 - in an outward open vent opening 13 open to those of the incoming sample liquid 4 displaced air or other atmosphere from the piping system derive.
  • FIG. 2 shows a schematic longitudinal section of the sample carrier 1 according to FIG. 1 along channels 9, 5, 10, 11 and 12, but in a state in which the Sample liquid 4 from the sample holder 3 in the connected cavities 2 has flowed.
  • the sample liquid 4 preferably does not flow in the illustrated embodiment from the sample chambers 6 in the venting channels 11, in particular because of appropriate training or cross-sectional differences each one so-called liquid stop 14 is formed. By capillary forces and / or Gravity, the sample liquid 4 is prevented from entering the ventilation channels 11 to flow.
  • liquid stops 14 can only at the transition of the venting channels 11 in the vent collecting channel 12 - in particular by the in cross-section enlarged connecting portion - be formed, as shown in FIG. 2 indicated.
  • liquid stops 14 may also not shown Valves or other suitable means for manipulating the Sample liquid 4 are used.
  • the sample liquid 4 also be pumped, sucked or promoted by other effects.
  • all cavities 2 are in a base body 15 of the sample carrier 1 formed.
  • all cavities 2 are starting from a flat side 16 of the main body 15 and the flat side 16 open towards, for example by wells, grooves, grooves, recesses or the like.
  • the cover 7 is glued to the base body 15 or its flat side 16, laminated or applied in any other way and covers all Cavities 2 - in the first embodiment with the exception of the sample holder 3 - of the sample carrier 1, so that the cavities 2 also closed at the top are as indicated in Fig. 1 and 2.
  • the sample carrier 1 is thus preferably formed in two parts.
  • sample carrier 1 can also be formed in one piece or several, optionally have separately applied covers 7.
  • cover 7 instead of the preferred film-like design of the cover 7 can This example, by a glass plate or other suitable material be formed with suitable properties with a suitable shape.
  • sample chambers 6 can after the flow of sample liquid 4 measurements, manipulations, examinations or reactions, for example for biological, in particular microbiological, or chemical Diagnostics, take place, in particular with or through in the sample chambers. 6 located, not shown reagents or by other action.
  • the reagents are prior to applying the cover 7 in the Sample chambers 6 introduced.
  • the cover 7 and / or the base body 15 preferably sufficient made of transparent material or preferably at least in regions, in particular above and / or below the sample chambers 6, transparent educated.
  • sample liquid 4 from the sample holder 3 unhindered evaporate, especially if, as previously customary, no memory 8 is provided and Sample liquid 4 as evaporation reservoir in the sample holder 3 is still present after filling the sample chambers 6.
  • the evaporation causes a refilling of sample liquid 4 in the sample holder 3 is usually required.
  • the sample holder 1 additionally has the storage 8 for sample liquid 4 on.
  • the storage 8 for sample liquid 4 can accordingly new sample liquid 4 from the memory 8 in the distribution channel 5 and in the sample chambers 6 flow and / or flow back into the connecting channel 9.
  • the memory 8 is due to its arrangement - serially between the sample holder 3 and the sample chambers 6 - only before the sample chambers 6 can be filled with sample liquid 4.
  • the proposed sample carrier 1 is preferably such - in particular by appropriate choice of the cross sections of the channels 5, 10, 11, 9 and / or appropriate training of the transitions between these and the chambers 3, 6, 8 - formed, that starting from the filled with sample liquid 4 Condition - so filled sample chambers 6 - in evaporation or otherwise Loss or consumption of sample liquid 4 a draining first Sampling 3 takes place, if not done at this time is, and then the memory 8 and then the distribution channel. 5 and the inlet channels 10, in particular so that up to this emptying the Sample chambers 6 remain filled with sample liquid 4. This can be special be achieved in that by correspondingly high capillary forces and / or valves not shown a retreat of the sample liquid. 4 from the sample chambers 6 and from the liquid stops 14 during the aforementioned emptying process is prevented.
  • the sample carrier 1 is designed such that always - even during the Emptying of the memory 8 - sample liquid 4 in the connecting channel 9 is or pulled in by capillary forces, so that the connecting channel 9 at least temporarily or at least substantially constantly of sample liquid 4 is kept closed, as indicated in Fig. 2.
  • the Closure of the connecting channel 9 by sample liquid 4 can also be characterized take place that sample liquid 4 only the opening into the memory 8 Inlet opening of the connecting channel 9 - the connecting channel 9 so only memory side - closes.
  • the connection channel 9 remains until to the inlet end - ie to the opening to the sample holder 3 out, in particular up to a liquid stop 14 formed there - with sample liquid 4 filled or automatically refillable from the memory 8 from.
  • the so formed liquid closure causes the ambient atmosphere through only flow or sucked into the connecting channel 9 in the memory and another gas exchange between the surface O the sample liquid 4 in the memory 8 and the environment is prevented.
  • sample liquid 4 even in falling level in memory 8 - ie emptying of the memory 8 - ascend to the connecting channel 9 and close it can, is preferably a - later explained in more detail - capillary force generating device 17 provided, the sample liquid 4 from let the memory 8 ascend to the connection channel 9.
  • the sample carrier 1 is then designed such that always sample liquid 4 from the memory. 8 is drawn to the connection channel 9 or in this, as long as Sample liquid 4 is present in the memory 8.
  • a sample liquid amount of the Separate in the memory 8 located sample liquid 4 and the desired Create closure of the connecting channel 9, in which case preferably a further, not shown storage for sample liquid 4 the connection channel 9 to compensate for evaporation losses and maintenance associated with the fluid closure.
  • connection channel 9 by sample liquid 4 results in that only the liquid surface in the connecting channel 9, but not the entire surface O of the sample liquid 4 in the memory 8 or its Base area, in particular by a factor of 10, 100 or even 1000 larger as the cross-sectional area of the connecting channel 9 is or are, with the Environment is in gas exchange and therefore subject to evaporation. Accordingly, the liquid closure leads to a substantially reduced Evaporation, since the surface O of the sample liquid 4 in memory 8 is not in gas exchange with the environment.
  • the liquid closure When emptying the memory 8, the liquid closure remains at least in Maintained constantly and leaves at a corresponding negative pressure in the Memory 8 only (briefly) ambient atmosphere or air in the Flow memory 8 for venting or pressure equalization. By capillary force: then an immediate closing takes place again.
  • the liquid closure acts Accordingly, as a one-way valve and prevents or inhibits at least the Gas exchange between the memory 8 and the environment.
  • the liquid closure provides a particularly preferred, simple and inexpensive to be implemented solution. If necessary, instead of sample liquid 4 also another liquid, for example a control liquid, be used. This is particularly advantageous if only a little or not enough sample liquid 4 is available. alternative or additionally, instead of a liquid closure also another Valve, in particular a suitable one-way valve can be used.
  • the Memory 8 has a smaller opening area for supplying sample liquid 4 and / or for ventilation or venting, in particular in the region of a liquid stop 14, as the distribution channel 5 on.
  • the receiving volume of the storage 8 for sample liquid 4 at least 5%, preferably at least 10%, in particular at least 20%, of the receiving volume of the connected, sample liquid 4 receiving cavities 2, the sample holder 3 and / or all connected Sample chambers 6.
  • the receiving volume of the sample holder 3 is substantially equal to or smaller than the sum of the recording volumes of the connected Cavities 2, in particular of the distribution channel 5, the connecting channel 9, the memory 8, the sample chambers 6 and / or the inlet channels 10 and / or optionally the venting channels 11, in particular so that after filling the sample holder 3 with sample liquid 4 this amount is received directly from the connected cavities 2, and preferably automatically by capillary forces, as already mentioned.
  • sample liquid 4 preferably flows out of the reservoir 8 automatically, in particular by capillary forces, in subordinate or connected, Sample liquid 4 receiving cavities 2, such as the distribution channel 5, the inlet channels 10 and the sample chambers 6 and possibly the venting channels 11th
  • the memory 8 is preferably only after the time Sample holder 3 can be emptied.
  • the distribution channel 5 and / or the inlet channels 10 preferably emptied only after the memory 8.
  • each sample receptacle is 3 and / or each distribution channel 5 preferably only a single memory 8 assigned.
  • each distribution channel 5 preferably only a single memory 8 assigned.
  • sample chambers 6 sample liquid 4 from the same memory 8 can be fed.
  • further memory 8 may be provided be so that the sample chambers 6 group or individually the memory. 8 can be assigned.
  • the sample chambers 6 are fluidically between the memory 8 and the downstream liquid stops 14 or not shown, for example Valves arranged.
  • the desired flow cause the sample liquid 4 have the sample holder 3 and the memory 8 and optionally the sample chambers 6 preferably each Capillary force generating devices 17 in the range of their vertical Walls on.
  • These capillary force generating devices 17 preferably have each a vertical groove or keyway with such Wedge angle on that the sample liquid 4 descend or rise by capillary forces and in the connecting channel 9, the distribution channel 5 and / or optionally can flow into the venting channels 11.
  • FIG. 3 shows a second embodiment in a plan view corresponding to FIG. 1 of the sample carrier 1.
  • the cover 7 here all cavities 2, including the sample holder 3 and, where appropriate, further sample receptacles 3 and other Cavities 2 of the sample carrier 1, if present.
  • Cover 7 in the region of the sample holder 3 pre-scored, perforated, cut, weakened or provided with any other predetermined breaking point.
  • the Cover 7 is accordingly partially in the area of the sample holder 3 opened or opened, so that here also a relatively high Evaporation of sample liquid 4 from the sample holder 3 occur can.
  • the recorded from the memory 8 sample 4 is subject to contrast a much lower evaporation, so that by means of the memory 8 again - as in the first embodiment - a refilling of Sample liquid 4 in the sample holder 3 even with very long residence times of sample liquid 4 in the sample chambers 6 and / or high Temperatures can be avoided.
  • the memory 8 is not chamber-shaped, but by a preferably additional, in particular meandering wound portion 18 of the distribution channel 5 is formed.
  • the section 18 at least partially a relative to the distribution channel 5 enlarged cross-section to to achieve a sufficient storage volume, where appropriate, a corresponding capillary force generating device 17 on and / or outlet side is provided or are.
  • Figs. 4 and 5 the sample liquid 4 and the cover 7 are off Simplification reasons omitted, wherein Fig. 4 corresponds to Fig. 1 and 3 corresponding Top view shows.
  • the memory 8 is connected to the distribution channel 5 parallel to the sample chambers 6.
  • the memory 8 after the sample chambers 6 and their feed channels 10 or connected to these at the end of the distribution channel 5 to this in particular so that the memory 8 only after the sample chambers. 6 can be filled with sample liquid 4, to first a fast filling of the sample chambers 6 with sample liquid 4 to allow.
  • the memory 8 is again preferable cupped or chamber-like design.
  • the memory 8 is or venting via a further connecting channel 19 to the vent collecting channel 12 connected.
  • a further connecting channel 19 to the vent collecting channel 12 connected.
  • this further Connecting channel 19 and the memory 8 or the vent collecting channel 12 is a liquid stop 14 and / or a liquid seal already formed sense explained in connection with the first embodiment, so that the sample liquid 4 is not from the memory 8 in the vent collecting channel 12 flows or the evaporation of sample liquid. 4 from the memory 8 - even during its emptying - is prevented.
  • FIG. 5 of the sample carrier 1 according to FIG. 4 illustrates the structure and the formation of the cavities 2 in the main body 15th
  • capillary force generating devices 17 provided, in particular in the memory 8 to the other connection channel 19 out.
  • the sample holder 3 is preferably laterally open trained and forms in particular with appropriate Kochdekkung through the cover, not shown, a suction, the sample liquid 4, for example, blood directly from the finger of a person to be examined Person, preferably automatically by capillary forces in the sample carrier 1 can suck.
  • the proposed sample carrier 1 is preferably for the particular microbiological diagnostics used, the sample chambers 6 with Sample liquid 4 filled and taking place in the sample chambers 6 reactions and / or related investigations or diagnostic measurements be automatically analyzed or performed, in particular of automated analyzers and / or in particular over several hours, preferably at about 37 ° C, without refilling of sample liquid 4.

Abstract

Es wird ein Probenträger mit einer Probenaufnahme für Probenflüssigkeit und vorzugsweise mehreren daran angeschlossenen Probenkammern vorgeschlagen. Um ein Nachfüllen von Probenflüssigkeit bei Verdunstung oder sonstigem Verlust oder Verbrauch von Probenflüssigkeit zu vermeiden, ist zusätzlich ein Speicher für Probenflüssigkeit vorgesehen, der ebenso wie die Probenkammern abgedeckt ist und dessen Verbindungskanal zur Umgebung durch Probenflüssigkeit verschließbar ist. <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Probenträger gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Verwendung des Probenträgers.
Bei einem aus der Praxis bekannten Probenträger sind Probenkammern in einer Grundplatte einseitig eingebracht, also zu einer Flachseite hin offen. Nach dem Befüllen mit Reagenzien werden die Probenkammern insbesondere durch eine Folie abgedeckt. Zur chemischen oder biologischen Diagnostik wird eine Probenflüssigkeit in eine Probenaufnahme mittels einer Pipette eingefüllt oder beispielsweise durch Kapillarkräfte eingesaugt. Die Probenflüssigkeit strömt dann selbsttätig aufgrund von Kapillarkräften über einen Verteilkanal und Zulaufkanäle in die Probenkammern. In den Probenkammern reagiert die Probenflüssigkeit mit den zuvor eingebrachten Reagenzien. Die Reaktionen werden beispielsweise optisch erfaßt.
Die in den Probenkammern ablaufenden Reaktionen dauern oft mehrere Stunden und werden oft bei höheren Temperaturen durchgeführt. Die oftmals wäßrigen oder sonstige Lösungsmittel enthaltenden Probenflüssigkeiten unterliegen trotz der Abdeckung - insbesondere aufgrund der offenen bzw. geöffneten Probenaufnahme und einer erforderlichen Entlüftung - einer erheblichen Verdunstung.
Bei hoher Verdunstung ist es daher bisher erforderlich, Probenflüssigkeit in die Probenaufnahme nachzufüllen. Über den damit verbundenen Arbeitsaufwand hinaus besteht hierbei das Risiko, daß zwischenzeitlich Luft einströmen bzw. eingesaugt werden kann.
Alternativ kann die Probenaufnahme auch nach dem ersten Befüllen mit Probenflüssigkeit durch eine zusätzliche Folie wieder verschlossen werden, um die Verdunstung zu minimieren. Jedoch bedeutet dies einen zusätzlichen Arbeits- und damit Zeitaufwand sowie einen zusätzlichen Materialaufwand.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Probenträger und dessen Verwendung anzugeben, der auch bei langer Verweilzeit von Probenflüssigkeit im Probenträger, insbesondere lang andauernden Reaktionen, und/oder bei hohen Temperaturen ohne Nachfüllen von Probenflüssigkeit einsetzbar ist, insbesondere wobei ein Abdecken der Probenaufnahme nach dem ersten Applizieren von Probenflüssigkeit nicht erforderlich ist.
Die obige Aufgabe wird durch einen Probenträger gemäß Anspruch 1 oder eine Verwendung gemäß Anspruch 33 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt darin, den Probenträger zusätzlich mit einem abgedeckten Speicher für Probenflüssigkeit zu versehen, so daß bei Verdunstung oder sonstigem Verlust oder Verbrauch von Probenflüssigkeit neue Probenflüssigkeit aus dem Speicher in den Verteilkanal und/oder die Probenkammer(n) nachströmen kann, wobei der Speicher im gefüllten Zustand und während seiner Entleerung über einen Verbindungskanal mit der Umgebung in Verbindung steht, der durch die Probenflüssigkeit oder eine sonstige Flüssigkeit derart verschlossen gehalten wird, um allenfalls ein Einsaugen bzw. Einströmen von der den Probenträger umgebenden Atmosphäre, insbesondere Luft, beim Entleeren des Speichers zu gestatten, jedoch den freien entgegengesetzten Gasaustausch zu begrenzen bzw. zu verhindern.
Ein ansonsten erforderliches Nachfüllen von Probenflüssigkeit in die Probenaufnahme kann durch die genannte, sehr einfach realisierbare Ausbildung vermieden werden, da die freie - also mit der Umgebung in Gasaustausch stehende - Oberfläche der Probenflüssigkeit, von der die Verdunstungsrate maßgeblich abhängt, wesentlich verringert ist. Entsprechend verringert sich die Verdunstung, so daß der vorschlagsgemäße Probenträger auch für sehr lange Verweilzeiten der Probenflüssigkeit in den Probenkammern und/oder bei hohen Temperaturen eingesetzt werden kann, ohne daß ein Nachfüllen von Probenflüssigkeit in die Probenaufnahme erforderlich ist.
Vorzugsweise ist im Verbindungskanal ein sich durch Kapillarkräfte selbsttätig schließender Flüssigkeitsverschluß gebildet. Dies ermöglicht bei einfachem Aufbau eine einfache Handhabung.
Der Speicher ist vorzugsweise in Form einer zusätzlichen Kammer ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich kann der Speicher auch durch einen verlängerten bzw. zusätzlichen, vorzugsweise gewundenen und/oder im Querschnitt vergrößerten Abschnitt eines Verteilkanals gebildet sein, an den die Probenkammer angeschlossen sind. Dies ermöglicht jeweils einen einfachen, kostengünstigen Aufbau.
Vorzugsweise wird die Probenflüssigkeit auf dem Probenträger ausschließlich durch Kapillarkräfte an die gewünschten Stellen transportiert. Jedoch kann der Transport der Probenflüssigkeit alternativ durch sonstige Mechanismen oder nicht ausschließlich durch Kapillarkräfte erfolgen.
Weitere Vorteile, Merkmale, Eigenschaften und Aspekte der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen anhand der Zeichnung. Es zeigt:
Fig. 1
eine schematische, ausschnittsweise Draufsicht eines vorschlagsgemäßen Probenträgers gemäß einer ersten Ausführungsform;
Fig. 2
einen Längsschnitt des Probenträgers gemäß Fig. 1;
Fig. 3
eine schematische, ausschnittsweise Draufsicht eines vorschlagsgemäßen Probenträgers gemäß einer zweiten Ausführungsform;
Fig. 4
eine schematische, ausschnittsweise Draufsicht eines vorschlagsgemäßen Probenträgers gemäß einer dritten Ausführungsform; und
Fig. 5
einen Längsschnitt des Probenträgers gemäß Fig. 4.
In den Figuren werden für gleiche oder ähnliche Teile dieselben Bezugszeichen verwendet, wobei entsprechende oder vergleichbare Eigenschaften und Vorteile erreicht werden, auch wenn eine wiederholte Beschreibung weggelassen ist.
Fig. 1 zeigt in einer schematischen, ausschnittsweisen Draufsicht eine erste Ausführungsform eines vorschlagsgemäßen Probenträgers 1 - auch Mikrotiterplatte genannt - mit Kavitäten 2 im µl-Bereich, nämlich mindestens einer Probenaufnahme 3 für Probenflüssigkeit 4 und vorzugsweise mehreren über einen gemeinsamen Verteilkanal 5 an die Probenaufnahme 3 angeschlossenen Probenkammern 6. Der Probenträger 1 kann mehrere Probenaufnahmen 3 mit jeweils mindestens einem daran angeschlossenen Verteilkanal 5 und zugeordneten Probenkammern 6 aufweisen.
Bei der ersten Ausführungsform sind die Kavitäten 2 mit Ausnahme der Probenaufnahme 3 von einer insbesondere folienartigen Abdeckung 7 überdeckt, vorzugsweise oberseitig abgeschlossen. So wird ein zumindest im wesentlichen geschlossenes bzw. weitgehend gegen Verdunstung geschütztes Leitungssystem für die Probenflüssigkeit 4 gebildet.
Bei der Darstellung gemäß Fig. 1 ist Probenflüssigkeit 4 bereits in die Probenaufnahme 3 gefüllt bzw. appliziert, jedoch noch nicht in die angeschlossenen Kavitäten 2 geströmt. Das Einfüllen von Probenflüssigkeit 4 ist bei dem ersten Ausführungsbeispiel problemlos möglich, da die Probenaufnahme 3 nach oben hin offen ist, zumal sie von der Abdeckung 7 nicht oder gegebenenfalls nur teilweise abgedeckt ist. Bedarfsweise ist die Probenaufnahme 3 seitlich geschlossen, insbesondere näpfchen- bzw. kammerartig ausgebildet.
Der Probenträger 1 weist vorschlagsgemäß zusätzlich einen Speicher 8 auf, der bei der ersten Ausführungsform einlaufseitig über einen Verbindungskanal 9 an die Probenaufnahme 3 und auslaufseitig an den Verteilkanal 5 angeschlossen ist. Der Speicher 8 ist hier näpfchen- bzw. kammerartig ausgebildet und ebenfalls von der Abdeckung 7 abgedeckt.
Nach dem Einfüllen kann die Probenflüssigkeit 4 durch den Verbindungskanal 9, den Speicher 8, den Verteilkanal 5 und über daran angeschlossene Zulaufkanäle 10 in die Probenkammern 6 strömen. Dies erfolgt vorzugsweise selbsttätig durch Kapillarkräfte.
An die Probenkammern 6 schließen sich Entlüftungskanäle 11 an, die ihrerseits - insbesondere über einen im Querschnitt vergrößerten Verbindungsabschnitt und/oder einen Entlüftungssammelkanal 12 - in eine nach außen hin offene Entlüftungsöffnung 13 münden, um die von der einströmenden Probenflüssigkeit 4 verdrängte Luft oder sonstige Atmosphäre aus dem Leitungssystem abzuleiten.
Fig. 2 zeigt einen schematischen Längsschnitt des Probenträgers 1 gemäß Fig. 1 entlang Kanälen 9, 5, 10, 11 und 12, jedoch in einem Zustand, in dem die Probenflüssigkeit 4 aus der Probenaufnahme 3 in die angeschlossenen Kavitäten 2 geströmt ist.
Die Probenflüssigkeit 4 strömt beim Darstellungsbeispiel vorzugsweise nicht aus den Probenkammern 6 in die Entlüftungskanäle 11, da insbesondere aufgrund entsprechender Ausbildung oder Querschnittsunterschiede jeweils ein sogenannter Flüssigkeitsstop 14 gebildet ist. Durch Kapillarkräfte und/oder Schwerkraft wird die Probenflüssigkeit 4 daran gehindert, in die Entlüftungskanäle 11 zu fließen.
Jedoch können die Flüssigkeitsstops 14 auch erst am Übergang der Entlüftungskanäle 11 in den Entlüftungssammelkanal 12 - insbesondere durch den im Querschnitt vergrößerten Verbindungsabschnitt - gebildet sein, wie in Fig. 2 angedeutet.
Alternativ oder zusätzlich zu den Flüssigkeitsstops 14 können auch nicht dargestellte Ventile oder sonstige geeignete Einrichtungen zur Manipulation der Probenflüssigkeit 4 eingesetzt werden.
Alternativ oder zusätzlich zu der allein durch Kapillarkraft bewirkten Füllung der an die Probenaufnahme 3 angeschlossenen sonstigen Kavitäten 2 mit Probenflüssigkeit 4 aus der Probenaufnahme 3 kann die Probenflüssigkeit 4 auch gepumpt, gesaugt oder durch sonstige Effekte gefördert werden.
Vorzugsweise sind alle Kavitäten 2 in einem Grundkörper 15 des Probenträgers 1 gebildet. Insbesondere sind alle Kavitäten 2 ausgehend von einer Flachseite 16 des Grundkörpers 15 und zur Flachseite 16 hin offen, beispielsweise durch Näpfchen, Rillen, Nuten, Ausnehmungen oder dergleichen, gebildet.
Die Abdeckung 7 ist auf den Grundkörper 15 bzw. dessen Flachseite 16 aufgeklebt, aufkaschiert oder in sonstiger Weise aufgebracht und überdeckt alle Kavitäten 2 - bei der ersten Ausführungsform mit Ausnahme der Probenaufnahme 3 - des Probenträgers 1, so daß die Kavitäten 2 auch nach oben hin abgeschlossen sind, wie in Fig. 1 und 2 angedeutet. Beim Darstellungsbeispiel ist der Probenträger 1 also vorzugsweise zweiteilig ausgebildet.
Alternativ kann der Probenträger 1 auch einteilig ausgebildet sein oder mehrere, gegebenenfalls getrennt aufbringbare Abdeckungen 7 aufweisen.
Anstelle der bevorzugten folienartigen Ausbildung der Abdeckung 7 kann diese beispielsweise durch eine Glasplatte oder sonstiges geeignetes Material mit geeigneten Eigenschaften bei geeigneter Formgebung gebildet sein.
Hinsichtlich des Grundkörpers 15 und der Abdeckung 7 ist anzumerken, daß ein für die gewünschten Benetzungseigenschaften - zumindest im Bereich des Verbindungskanals 9 und/oder der Flüssigkeitsstops 14 - geeignetes und/oder gegebenenfalls auch nur bereichsweise modifiziertes oder modifizierbares, beispielsweise zumindest partiell hydrophil für wäßrige Lösungsmittel bzw. Probenflüssigkeiten 4 oder hydrophob für lippophile Lösungsmittel bzw. Probenflüssigkeiten 4 beschichtetes, Material, insbesondere Kunststoff, vorzugsweise verwendet wird. Vorzugsweise wird durch Plasmapolymerisation eine gute Benetzbarkeit erreicht.
In den Probenkammern 6 können nach dem Einströmen von Probenflüssigkeit 4 Messungen, Manipulationen, Untersuchungen oder Reaktionen, beispielsweise zur biologischen, insbesondere mikrobiologischen, oder chemischen Diagnostik, stattfinden, insbesondere mit bzw. durch in den Probenkammern 6 befindlichen, nicht dargestellten Reagenzien oder durch sonstige Einwirkung. Vorzugsweise werden die Reagenzien vor Aufbringen der Abdeckung 7 in die Probenkammern 6 eingebracht. Um die Untersuchungen oder Reaktionen vorzugsweise optisch - beispielsweise durch Transmissions-, Fluoreszenz- oder Trübungsmessungen - durchführen bzw. verfolgen zu können, ist bzw. sind die Abdeckung 7 und/oder der Grundkörper 15 vorzugsweise aus ausreichend transparentem Material hergestellt oder vorzugsweise zumindest bereichsweise, insbesondere oberhalb und/oder unterhalb der Probenkammern 6, transparent ausgebildet.
Gerade bei mehreren Stunden dauernden Untersuchungen, Manipulationen und/oder Reaktionen und/oder bei hohen Reaktions- bzw. Umgebungstemperaturen von beispielsweise 37°C, bei denen insbesondere mikrobiologische Reaktionen oftmals ablaufen, und/oder bei verhältnismäßig geringer Luftfeuchtigkeit ist die Verdunstung von Probenflüssigkeit 4 trotz der Abdeckung 7 erheblich. Insbesondere stehen alle Probenkammern 6 über die erforderliche Entlüftung - Entlüftungskanäle 11 und Entlüftungssammelkanal 12 - mit der Umgebung in Verbindung.
Des weiteren kann Probenflüssigkeit 4 aus der Probenaufnahme 3 ungehindert verdunsten, insbesondere wenn, wie bisher üblich, kein Speicher 8 vorgesehen ist und Probenflüssigkeit 4 als Verdunstungsreservoir in der Probenaufnahme 3 nach dem Füllen der Probenkammern 6 noch vorhanden ist.
Die Verdunstung führt dazu, daß ein Nachfüllen von Probenflüssigkeit 4 in die Probenaufnahme 3 üblicherweise erforderlich ist. Hierbei besteht das Risiko, daß bei nicht rechtzeitigem Nachfüllen Luft in das Leitungssystem, insbesondere den Verteilkanal 5 und die sich anschließenden Probenkammern 6 eindringt, was zu unerwünschten bzw. unbrauchbaren Ergebnissen oder Reaktionen, insbesondere in den Probenkammern 6, führen kann.
Vorschlagsgemäß weist der Probenträger 1 zusätzlich den Speicher 8 für Probenflüssigkeit 4 auf. Bei Verdunstung oder sonstigem Verlust oder Verbrauch von Probenflüssigkeit 4 kann dementsprechend neue Probenflüssigkeit 4 aus dem Speicher 8 in den Verteilkanal 5 und in die Probenkammern 6 nachströmen und/oder in den Verbindungskanal 9 zurückströmen.
Bei der ersten Ausführungsform ist der Speicher 8 aufgrund seiner Anordnung - seriell zwischen der Probenaufnahme 3 und den Probenkammern 6 - nur vor den Probenkammern 6 mit Probenflüssigkeit 4 füllbar.
Der vorschlagsgemäße Probenträger 1 ist vorzugsweise derart - insbesondere durch entsprechende Wahl der Querschnitte der Kanäle 5, 10, 11, 9 und/oder entsprechende Ausbildung der Übergänge zwischen diesen und den Kammern 3, 6, 8 - ausgebildet, daß ausgehend von dem mit Probenflüssigkeit 4 gefüllten Zustand - also gefüllten Probenkammern 6 - bei Verdunstung oder sonstigem Verlust oder Verbrauch von Probenflüssigkeit 4 eine Entleerung zunächst der Probenaufnahme 3 erfolgt, sofern dies zu diesem Zeitpunkt noch nicht geschehen ist, und dann des Speichers 8 sowie anschließend des Verteilkanals 5 und der Zulaufkanäle 10, insbesondere so daß bis zu dieser Entleerung die Probenkammern 6 mit Probenflüssigkeit 4 gefüllt bleiben. Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, daß durch entsprechend hohe Kapillarkräfte und/oder nicht dargestellte Ventile ein Zurückweichen der Probenflüssigkeit 4 aus den Probenkammern 6 bzw. von den Flüssigkeitsstops 14 während des vorgenannten Entleervorgangs verhindert wird.
Aufgrund der Überdeckung des Speichers 8 durch die Abdeckung 7 ist nach dem Einströmen der Probenflüssigkeit 4 aus der Probenaufnahme 3 in die angeschlossenen Kavitäten 2 einschließlich des Speichers 8 die Verdunstung von Probenflüssigkeit 4 wesentlich reduziert, da der Speicher 8 lediglich über den verhältnismäßig kleinen Querschnitt des Verbindungskanals 9 mit der Umgebung in Verbindung steht.
Der Probenträger 1 ist derart ausgebildet, daß immer - auch während des Entleerens des Speichers 8 - Probenflüssigkeit 4 im Verbindungskanal 9 steht oder in diesen durch Kapillarkräfte gezogen wird, so daß der Verbindungskanal 9 zumindest temporär bzw. zumindest im wesentlichen ständig von Probenflüssigkeit 4 verschlossen gehalten wird, wie in Fig. 2 angedeutet. Der Verschluß des Verbindungskanals 9 durch Probenflüssigkeit 4 kann auch dadurch erfolgen, daß Probenflüssigkeit 4 nur die in den Speicher 8 mündende Zulauföffnung des Verbindungskanals 9 - den Verbindungskanal 9 also nur speicherseitig - verschließt. Vorzugsweise bleibt der Verbindungskanal 9 bis zum einlaßseitigen Ende - also bis zur Öffnung zur Probenaufnahme 3 hin, insbesondere bis zu einem dort gebildeten Flüssigkeitsstop 14 - mit Probenflüssigkeit 4 gefüllt bzw. selbsttätig vom Speicher 8 aus wieder füllbar. Der so gebildete Flüssigkeitsverschluß bewirkt, daß Umgebungsatmosphäre durch den Verbindungskanal 9 in den Speicher nur hineinströmen oder eingesaugt werden kann und und ein sonstiger Gasaustausch zwischen der Oberfläche O der Probenflüssigkeit 4 im Speicher 8 und der Umgebung verhindert wird.
Damit Probenflüssigkeit 4 auch bei fallendem Pegel in Speicher 8 - also Entleerung des Speichers 8 - zum Verbindungskanal 9 aufsteigen und diesen verschließen kann, ist vorzugsweise eine - später detaillierter erläuterte - Kapillarkraft-Erzeugungseinrichtung 17 vorgesehen, die Probenflüssigkeit 4 aus dem Speicher 8 zum Verbindungskanal 9 aufsteigen läßt. Der Probenträger 1 ist dann derart ausgebildet, daß immer Probenflüssigkeit 4 aus dem Speicher 8 zu dem Verbindungskanal 9 hin bzw. in diesen gezogen wird, solange noch Probenflüssigkeit 4 im Speicher 8 vorhanden ist.
Alternativ kann sich grundsätzlich auch eine Probenflüssigkeitsmenge von der im Speicher 8 befindlichen Probenflüssigkeit 4 trennen und den gewünschten Verschluß des Verbindungskanals 9 erzeugen, wobei dann vorzugsweise ein weiterer, nicht dargestellter Speicher für Probenflüssigkeit 4 dem Verbindungskanal 9 zum Ausgleich von Verdunstungsverlusten und Aufrechterhaltung des Flüssigkeitsverschlusses zugeordnet ist.
Der Verschluß des Verbindungskanals 9 durch Probenflüssigkeit 4 führt dazu, daß lediglich die Flüssigkeitsoberfläche im Verbindungskanal 9, jedoch nicht die gesamte Oberfläche O der Probenflüssigkeit 4 im Speicher 8 bzw. dessen Grundfläche, die insbesondere um den Faktor 10, 100 oder sogar 1000 größer als die Querschnittsfläche des Verbindungskanals 9 ist bzw. sind, mit der Umgebung im Gasaustausch steht und daher der Verdunstung unterliegt. Dementsprechend führt der Flüssigkeitsverschluß zu einer wesentlich reduzierten Verdunstung, da die Oberfläche O der Probenflüssigkeit 4 im Speicher 8 nicht mit der Umgebung in Gasaustausch steht.
Beim Entleeren des Speichers 8 bleibt der Flüssigkeitsverschluß zumindest im wesentlichen ständig erhalten und läßt bei entsprechendem Unterdruck im Speicher 8 lediglich (kurzzeitig) Umgebungsatmosphäre bzw. Luft in den Speicher 8 zum Belüften bzw. Druckausgleich strömen. Durch Kapillarkraft: erfolgt dann wieder ein sofortiges Schließen. Der Flüssigkeitsverschluß wirkt dementsprechend als Einwegventil und verhindert oder hemmt zumindest den Gasaustausch zwischen dem Speicher 8 und der Umgebung.
Der Flüssigkeitsverschluß stellt eine besonders bevorzugte, einfache und kostengünstig zu realisierende Lösung dar. Bedarfsweise kann statt Probenflüssigkeit 4 auch eine sonstige Flüssigkeit, beispielsweise eine Steuerflüssigkeit, eingesetzt werden. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn nur wenig bzw. nicht ausreichend viel Probenflüssigkeit 4 zur Verfügung steht. Alternativ oder zusätzlich kann statt eines Flüssigkeitsverschlusses auch ein sonstiges Ventil, insbesondere ein geeignetes Einwegventil, verwendet werden.
Gemäß einer die Verdunstung besonders minimierenden Variante weist der Speicher 8 eine kleinere Öffnungsfläche zur Zuführung von Probenflüssigkeit 4 und/oder zur Be- bzw. Entlüftung, insbesondere im Bereich eines Flüssigkeitsstops 14, als der Verteilkanal 5 auf.
Durch entsprechende Dimensionierung des Speichers 8 ist es daher möglich, auch bei langen Reaktionsdauem und/oder hohen Temperaturen den Probenträger 1 ohne Nachfüllen von Probenflüssigkeit 4 in die Probenaufnahme 3 einzusetzen.
Vorzugsweise beträgt das Aufnahmevolumen des Speichers 8 für Probenflüssigkeit 4 mindestens 5%, vorzugsweise mindestens 10%, insbesondere mindestens 20%, des Aufnahmevolumens der angeschlossenen, Probenflüssigkeit 4 aufnehmenden Kavitäten 2, der Probenaufnahme 3 und/oder aller angeschlossenen Probenkammern 6.
Vorzugsweise ist das Aufnahmevolumen der Probenaufnahme 3 im wesentlichen gleich der oder kleiner als die Summe der Aufnahmevolumina der angeschlossenen Kavitäten 2, insbesondere des Verteilkanals 5, des Verbindungskanals 9, des Speichers 8, der Probenkammern 6 und/oder der Zulaufkanäle 10 und/oder gegebenenfalls der Entlüftungskanäle 11, insbesondere so daß nach dem Füllen der Probenaufnahme 3 mit Probenflüssigkeit 4 diese Füllmenge unmittelbar von den angeschlossenen Kavitäten 2 aufgenommen wird, und zwar vorzugsweise selbsttätig durch Kapillarkräfte, wie bereits erwähnt.
Entsprechend strömt die Probenflüssigkeit 4 aus dem Speicher 8 vorzugsweise selbsttätig, insbesondere durch Kapillarkräfte, in nachgeordnete bzw. angeschlossene, Probenflüssigkeit 4 aufnehmende Kavitäten 2, wie den Verteilkanal 5, die Zulaufkanäle 10 und die Probenkammern 6 sowie ggf. die Entlüftungskanäle 11.
Wie bereits erläutert, ist der Speicher 8 vorzugsweise nur zeitlich nach der Probenaufnahme 3 entleerbar. Weiter ist bzw. sind der Verteilkanal 5 und/oder die Zulaufkanäle 10 vorzugsweise nur nach dem Speicher 8 entleerbar.
Beim Darstellungsbeispiel ist jeder Probenaufnahme 3 und/oder jedem Verteilkanal 5 vorzugsweise nur ein einziger Speicher 8 zugeordnet. Vorzugsweise ist also allen an den gleichen Verteilkanal 5 angeschlossenen Probenkammern 6 Probenflüssigkeit 4 aus dem gleichen Speicher 8 zuführbar.
Jedoch können alternativ oder zusätzlich auch weitere Speicher 8 vorgesehen sein, so daß die Probenkammern 6 gruppen- oder einzelweise den Speichern 8 zugeordnet sein können.
Vorzugsweise sind die Probenkammern 6 fluidisch zwischen dem Speicher 8 und den nachgeordneten Flüssigkeitsstops 14 oder beispielsweise nicht dargestellten Ventilen angeordnet.
Um die erforderlichen Kapillarkräfte zu erzeugen, die die gewünschte Strömung der Probenflüssigkeit 4 bewirken, weisen die Probenaufnahme 3 und der Speicher 8 sowie gegebenenfalls die Probenkammern 6 vorzugsweise jeweils Kapillarkraft-Erzeugungseinrichtungen 17 im Bereich ihrer vertikalen Wandungen auf. Diese Kapillarkraft-Erzeugungseinrichtungen 17 weisen vorzugsweise jeweils eine vertikale Rille oder Keilnut mit einem derartigen Keilwinkel auf, daß die Probenflüssigkeit 4 durch Kapillarkräfte ab- oder aufsteigen und in den Verbindungskanal 9, den Verteilkanal 5 und/oder gegebenenfalls in die Entlüftungskanäle 11 strömen kann.
Zur Ausbildung der Kapillarkraft-Erzeugungseinrichtung(en) 17 als keilförmige Aussparung wird alternativ oder ergänzend auf die EP 1 013 341 A2 verwiesen, die hiermit voll umfänglich als ergänzende Offenbarung eingeführt wird.
Insbesondere ist jeweils eine Kapillarkraft-Erzeugungseinrichtung 17 in der Probenaufnahme 3 zum Verbindungskanal 9 hin, von diesem in den Speicher 8, im Speicher 8 zum Verteilkanal 5 hin, von dem Zulaufkanälen 10 in die Probenkammern 6 und gegebenenfalls von diesen in die Entlüftungskanäle 11 vorgesehen.
Nachfolgend werden weitere Ausführungsbeispiele anhand der weiteren Figuren erläutert. Hierbei wird jeweils nur auf wesentliche Unterschiede gegenüber der ersten Ausführungsform eingegangen. Die vorgenannten Erläuterungen gelten für diese weiteren Ausführungsformen ansonsten entsprechend.
Fig. 3 zeigt in einer zu Fig. 1 korrespondierenden Draufsicht eine zweite Ausführungsform des Probenträgers 1. Im Unterscheid zur ersten Ausführungsform überdeckt die Abdeckung 7 hier alle Kavitäten 2, also auch die Probenaufnahme 3 und gegebenenfalls auch weitere Probenaufnahmen 3 und sonstigen Kavitäten 2 des Probenträgers 1, sofern vorhanden.
Um ein Befüllen der Probenaufnahme 3 mit Probenflüssigkeit 4, insbesondere mittels einer nicht dargestellten Pipette oder dergleichen, zu erleichtern, ist die Abdeckung 7 im Bereich der Probenaufnahme 3 vorgeritzt, perforiert, eingeschnitten, geschwächt oder mit einer sonstigen Sollbruchstelle versehen. Die Abdeckung 7 ist dementsprechend im Bereich der Probenaufnahme 3 teilweise geöffnet oder öffenbar, so daß auch hier eine noch verhältnismäßig hohe Verdunstung von Probenflüssigkeit 4 aus der Probenaufnahme 3 auftreten kann. Die vom Speicher 8 aufgenommene Probenflüssigkeit 4 unterliegt demgegenüber einer wesentlich geringeren Verdunstung, so daß mittels des Speichers 8 wiederum - wie bei der ersten Ausführungsform - ein Nachfüllen von Probenflüssigkeit 4 in die Probenaufnahme 3 auch bei sehr langen Verweilzeiten von Probenflüssigkeit 4 in den Probenkammern 6 und/oder hohen Temperaturen vermieden werden kann.
Bei der zweiten Ausführungsform ist der Speicher 8 nicht kammerförmig ausgebildet, sondern durch einen vorzugsweise zusätzlichen, insbesondere mäanderförmig gewundenen Abschnitt 18 des Verteilkanals 5 gebildet.
Alternativ oder zusätzlich kann der Abschnitt 18 zumindest bereichsweise einen gegenüber dem Verteilkanal 5 vergrößerten Querschnitt aufweisen, um ein ausreichendes Speichervolumen zu erreichen, wobei gegebenenfalls eine entsprechende Kapillarkraft-Erzeugungseinrichtung 17 ein- und/oder auslaufseitig vorgesehen ist bzw. sind.
Auch bei der zweiten Ausführungsform ist wiederum ein Flüssigkeitsverschluß des Verbindungskanals 9 im bereits erläuterten Sinne vorgesehen.
In den Fig. 4 und 5 sind die Probenflüssigkeit 4 und die Abdeckung 7 aus Vereinfachungsgründen weggelassen, wobei Fig. 4 eine zu Fig. 1 und 3 korrespondierende Draufsicht zeigt.
Fig. 4 zeigt eine dritte Ausführungsform des Probenträgers 1. Der Speicher 8 ist parallel zu den Probenkammern 6 an den Verteilkanal 5 angeschlossen. Insbesondere ist der Speicher 8 nach den Probenkammern 6 bzw. deren Zulaufkanälen 10 oder mit diesen am Ende des Verteilkanals 5 an diesen angeschlossen, insbesondere so daß der Speicher 8 nur nach den Probenkammern 6 mit Probenflüssigkeit 4 füllbar ist, um zunächst ein schnelles Füllen der Probenkammern 6 mit Probenflüssigkeit 4 zu ermöglichen.
Bei der dritten Ausführungsform ist der Speicher 8 wiederum vorzugsweise näpfchen- bzw. kammerartig ausgebildet. Zusätzlich ist der Speicher 8 zur Be- bzw. Entlüftung über einen weiteren Verbindungskanal 19 an den Entlüftungssammelkanal 12 angeschlossen. Vorzugsweise zwischen diesem weiteren Verbindungskanal 19 und dem Speicher 8 oder dem Entlüftungssammelkanal 12 ist ein Flüssigkeitsstop 14 und/oder ein Flüssigkeitsverschluß im bereits im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform erläuterten Sinn gebildet, so daß die Probenflüssigkeit 4 nicht aus dem Speicher 8 in den Entlüftungssammelkanal 12 strömt bzw. die Verdunstung von Probenflüssigkeit 4 aus dem Speicher 8 - auch während dessen Entleerung - verhindert wird.
Die Kapillarkräfte im Bereich dieses Flüssigkeitsstops 14 bzw. in diesem Verbindungskanal 19 und/oder im Speicher 8 sind wiederum derart an die sonstigen mit Probenflüssigkeit 4 gefüllten bzw. füllbaren Kavitäten 2 angepaßt, daß bei Verdunstung oder sonstigem Verlust oder Verbrauch von Probenflüssigkeit 4 neue Probenflüssigkeit 4 aus dem Speicher 8 in diese Kavitäten 2, insbesondere in den Verteilkanal 5, die Zulaufkanäle 10, die Probenkammem 6 und/oder gegebenenfalls die an die Probenkammern 6 angeschlossenen Entlüftungskanäle 11 zurück- bzw. nachströmt, ohne daß der Flüssigkeitsverschluß des weiteren Verbindungskanals 19 durch Probenflüssigkeit 4 einen Gasaustausch des sich leerenden Speichers 8 mit der Umgebung außer einem Ansaugen von Umgebungsatmosphäre bzw. Luft zum Druckausgleich gestattet.
Der Längsschnitt von Fig. 5 des Probenträgers 1 gemäß Fig. 4 veranschaulicht den Aufbau bzw. die Ausbildung der Kavitäten 2 im Grundkörper 15.
Bei der dritten Ausführungsform sind wiederum an den entsprechenden Übergängen, soweit gewünscht bzw. erforderlich, Kapillarkraft-Erzeugungseinrichtungen 17 vorgesehen, insbesondere auch im Speicher 8 zum weiteren Verbindungskanal 19 hin.
Bei der dritten Ausführungsform ist die Probenaufnahme 3 vorzugsweise seitlich offen ausgebildet und bildet insbesondere bei entsprechender Überdekkung durch die nicht dargestellte Abdeckung einen Ansaugbereich, der Probenflüssigkeit 4, beispielsweise Blut unmittelbar vom Finger einer zu untersuchenden Person, vorzugsweise selbsttätig durch Kapillarkräfte in den Probenträger 1 saugen kann.
Selbstverständlich können alle Ausführungsformen je nach Bedarf miteinander kombiniert und auch beliebige oder gleiche Ausführungsformen von Speicher-Verteilkanal-Kombinationen zusammen eingesetzt werden.
Versuche mit einem Probenträger 1 bei einer Temperatur von 37°C ± 1°C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von ungefähr 30% haben beispielsweise gezeigt, daß bei anfänglicher Dosierung von einer Einfüllmenge x an Probenflüssigkeit 4 in die Probenaufnahme 3 ein Nachfüllen nach 1,0 h ohne Speicher 8, nach mehr als 3,0 h bei einem Speicher 8 mit einem Aufnahmevolumen von etwa x/10 und sogar erst nach mehr als 6,0 h bei einem Speicher 8 mit einem Aufnahmevolumen von etwa x/5 erforderlich war. Diese Versuche belegen die überraschend hohe Wirksamkeit des vorschlagsgemäßen Speichers 8.
Der vorschlagsgemäße Probenträger 1 wird vorzugsweise für die insbesondere mikrobiologische Diagnostik eingesetzt, wobei die Probenkammern 6 mit Probenflüssigkeit 4 gefüllt und in den Probenkammern 6 erfolgende Reaktionen und/oder diesbezügliche Untersuchungen bzw. Messungen zur Diagnostik automatisiert analysiert bzw. durchgeführt werden, insbesondere von Analyseautomaten und/oder insbesondere über mehrere Stunden, vorzugsweise bei etwa 37°C, ohne Nachfüllen von Probenflüssigkeit 4.

Claims (33)

  1. Probenträger (1) mit mehreren Kavitäten (2), nämlich mindestens einer Probenaufnahme (3) für Probenflüssigkeit (4) und mindestens einer, insbesondere über einen Verteilkanal (5) an die Probenaufnahme (3) angeschlossenen Probenkammer (6), und mit einer Abdeckung (7), die die Probenkammer (6) und gegebenenfalls den Verteilkanal (5) überdeckt,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Probenträger (1) zusätzlich einen Speicher (8) für Probenflüssigkeit (4) aufweist, der von der Abdeckung (7) abgedeckt ist und über einen Verbindungskanal (9, 19) mit der Umgebung in Verbindung steht, wobei der Probenträger (1) derart ausgebildet ist, daß bei Verdunstung oder sonstigem Verlust oder Verbrauch Probenflüssigkeit (4) aus dem Speicher (8) in den Verteilkanal (5) und/oder die Probenkammer (6) nachströmt und daß der Verbindungskanal (9, 19) bei gefülltem Speicher (8) und während der Entleerung des Speichers (8) selbsttätig durch die Probenflüssigkeit (4) oder eine sonstige Flüssigkeit derart verschlossen gehalten wird, daß Umgebungsatmosphäre durch den Verbindungskanal (9, 19) in den Speicher (8) nur hineinströmen oder eingesaugt werden kann.
  2. Probenträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (8) ausschließlich über den Verbindungskanal (9, 19) oder mehrere entsprechend verschließbare Verbindungskanäle (9, 19) mit der Umgebung in Verbindung steht.
  3. Probenträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Probenträger (1) derart ausgebildet ist, daß die Probenflüssigkeit (4) oder sonstige Flüssigkeit den Verbindungskanal (9, 19) aufgrund von Kapillarkräften verschlossen hält und/oder die Probenflüssigkeit (4) bis zu einem vorzugsweise umgebungsseitigen Flüssigkeitsstop (14) aus dem Speicher (8) in den Verbindungskanal (9, 19) strömt.
  4. Probenträger nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Probenträger (1) derart ausgebildet ist, daß die Probenflüssigkeit (4) aus der Probenaufnahme (3) selbsttätig, insbesondere nur durch Kapillarkräfte, in die angeschlossenen Kavitäten (2) förderbar ist.
  5. Probenträger nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Probenträger (1) derart ausgebildet ist, daß die Probenflüssigkeit (4) aus dem Speicher (8) selbsttätig, insbesondere nur durch Kapillarkräfte, in die vom Speicher (8) versorgten Kavitäten (2) förderbar ist.
  6. Probenträger nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Probenträger (1) derart ausgebildet ist, daß Probenflüssigkeit (4) nach einem erstmaligen Befüllen der Probenaufnahme (3) frühestens nach drei Stunden, insbesondere erst nach mehr als sechs Stunden wieder nachgefüllt werden muß, um eine dauerhafte Füllung der Probenkammer (6) mit Probenflüssigkeit (4) sicherzustellen.
  7. Probenträger nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Probenträger (1) derart ausgebildet ist, daß der Speicher (8) nur nach der Probenaufnahme (3) entleerbar ist.
  8. Probenträger nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Probenträger (1) derart ausgebildet ist, daß der Verteilkanal (5) und/oder die Probenkammer (6) nur nach dem Speicher (8) entleerbar ist bzw. sind.
  9. Probenträger nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Probenträger (1) mehrere Probenkammern (6) aufweist, die der selben Probenaufnahme (3) zur Versorgung mit Probenflüssigkeit (4) zugeordnet sind und/oder vorzugsweise alle über den selben Verteilkanal (5) an die Probenaufnahme (3) angeschlossen sind.
  10. Probenträger nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Probenträger (1) einen vorzugsweise plattenförmigen Grundkörper (15) aufweist, in dem vorzugsweise alle Kavitäten (2), insbesondere ausgehend von einer Flachseite (16), ausgebildet sind.
  11. Probenträger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdekkung (7) den Grundkörper (15) mit den Kavitäten (2), gegebenenfalls mit Ausnahme der Probenaufnahme (3) und/oder einer Be- bzw. Entlüftungsöffnung (13), überdeckt.
  12. Probenträger nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (7) folienartig ausgebildet ist.
  13. Probenträger nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Probenaufnahme (3) als Einfüllbereich oder Einfüllkammer zur Aufnahme von Probenflüssigkeit (4), insbesondere mittels einer Pipette, oder als Ansaugbereich zur vorzugsweise selbsttätigen Ansaugung von Probenflüssigkeit (4) ausgebildet ist.
  14. Probenträger nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Probenaufnahme (3) ein einziger Speicher (8) zugeordnet ist.
  15. Probenträger nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Probenaufnahme (3), insbesondere deren Abdeckung (7), zum Einfüllen von Probenflüssigkeit (4) offen oder öffenbar ausgebildet ist.
  16. Probenträger nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufnahmevolumen der Probenaufnahme (3) im wesentlichen gleich der oder kleiner als die Summe der Aufnahmevolumina der angeschlossenen Kavitäten (2) einschließlich des Speichers (8) ist.
  17. Probenträger nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Füllen der Probenaufnahme (3) mit Probenflüssigkeit (4) diese Füllmenge vollständig von den angeschlossenen Kavitäten (2) aufnehmbar ist.
  18. Probenträger nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (8) unmittelbar oder mittelbar an die Probenaufnahme (3) und/oder den Verteilkanal (5) angeschlossen ist.
  19. Probenträger nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (8) parallel zu mehreren Probenkammern (6), insbesondere an den Verteilkanal (5), oder seriell zwischen der Probenaufnahme (3) und dem Verteilkanal (5) angeschlossen ist.
  20. Probenträger nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (8) über den vorzugsweise als Kapillare ausgebildeten Verbindungskanal (9, 19) an die Probenaufnahme (3) oder eine Be- bzw. Entlüftung angeschlossen ist.
  21. Probenträger nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (8) nur vor oder nur nach der Probenkammer (6) mit Probenflüssigkeit (4) füllbar ist.
  22. Probenträger nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (8) einlaufseitig und/oder auslaufseitig eine Kapillarkraft-Erzeugungseinrichtung (17) aufweist.
  23. Probenträger nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (8) einen zusätzlichen, vorzugsweise gewundenen und/oder im Querschnitt vergrößerten Abschnitt (18) des Verteilkanals (5) umfaßt oder von diesem gebildet ist.
  24. Probenträger nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (8) kammerartig ausgebildet ist.
  25. Probenträger nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (8) und/oder die Probenkammer (6) an eine gemeinsame Be- bzw. Entlüftung, insbesondere über Flüssigkeitsstops (14) oder Ventile, angeschlossen ist bzw. sind.
  26. Probenträger nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (8) oder der Verbindungskanal (9, 19) eine kleinere Öffnungsfläche zur Zuführung von Probenflüssigkeit (4) und/oder zur Be- bzw. Entlüftung, insbesondere im Bereich eines Flüssigkeitsstops (14), als die Probenaufnahme (3) und/oder der Verteilkanal (5) aufweist.
  27. Probenträger nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die freie Oberfläche der Probenflüssigkeit (4) im Speicher (8) oder die Grundfläche des Speichers (8) mindestens um den Faktor 10, vorzugsweise 100, insbesondere 1000, größer als die der Umgebung bzw. Verdunstung zumindest während des Entleerens des Speichers (8) ausgesetzte Oberfläche der Probenflüssigkeit (4) oder die Querschnittsfläche des Verbindungskanals (9, 19) ist.
  28. Probenträger nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufnahmevolumen des Speichers (8) für Probenflüssigkeit (4) mindestens 5%, vorzugsweise mindestens 10%, insbesondere mindestens 20%, des Aufnahmevolumens der vom Speicher (8) versorgten Kavitäten (2), der Probenaufnahme (3) und/oder aller an den Speicher (8) angeschlossenen Probenkammern (6) beträgt.
  29. Probenträger nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Probenkammern (6) fluidisch zwischen dem Speicher (8) und nachgeordneten Flüssigkeitsstops (14) oder Ventilen angeordnet sind.
  30. Probenträger nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verdunstung oder sonstigem Verlust oder Verbrauch Probenflüssigkeit (4) nur nachströmt, insbesondere aus dem Speicher (8) und/oder dem Verteilkanal (5), jedoch nicht von den Flüssigkeitsstops (14) oder Ventilen zurückweicht.
  31. Probenträger nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Probenträger (1) als Mikrotiterplatte oder Teststreifen ausgebildet ist.
  32. Probenträger nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmevolumina der Kavitäten (2) jeweils weniger als 1 ml, insbesondere weniger als 100 µl, betragen.
  33. Verwendung eines Probenträgers (1) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche für die insbesondere mikrobiologische Diagnostik, wobei die Probenkammem (6) des Probenträgers (1) mit Probenflüssigkeit (4) gefüllt werden und in den Probenkammern (6) erfolgende Reaktionen und/oder diesbezügliche Untersuchungen zur Diagnostik automatisiert analysiert bzw. durchgeführt werden.
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