NL7915045A - Geen - Google Patents

Description

VO 79.150^5

Miniatuurreactiehouder en werkwijze en inrichting om microvolumes vloeistof in een dergelijke houder te brengen.

De uitvinding heeft betrekking op een miniatuurreactiehouder en op een methode en een inrichting om microvolumes vloeistof in een dergelijke houder te brengen; de bedoeling is reacties te kunnen uitvoeren met microvolumes vloeibare reactiecomponenten, reagentia 5 en monsters, in het bijzonder voor het uitvoeren van chemische, biochemische of biologische bepalingen, waarbij een aantal trappen worden uitgevoerd onder produktie van een reactiemengsel met een nauwkeurig bekend microvolume vloeistof.

Bij bepalingsmethoden voor het meten van de hoeveel-10 heid van een gegeven stof in een biologische vloeistof, wordt een bekend volume monster gemengd met gekozen volumes reactiecomponent en reagentia. Dergelijke procedures vereisen dus een reeks stappen, waarbij nauwkeurig bekende volumes vloeistof moeten worden toegevoegd.

Automatisch werkende apparatuur is beschikbaar om der-15 gelijke procedures uit te voerenr maar deze apparatuur is gewoonlijk ontworpen om te werken met grote aantallen bepalingen en is dikwijls noch in gebruikte tijd noch in kostprijs geschikt om individuele bepalingen uit te voeren of kleine aantallen bepalingen. Verder is een der— gelijke apparatuur zelden geschikt voor de analyse van kleine monsters, 20 maar dikwijls worden betrekkelijk grote volumes reactiecomponenten en reagentia gebruikt. Sommige reactiecomponenten, zoals kunstmatige enzym-substraten, die gebruikt worden bij bepalingsmethoden zijn zeer duur en bovendien kan de beschikbare hoeveelheid van een monster, zoals een lichaamsvloeistof, zeer beperkt zijn. Er is daarom behoefte aan een tech-25 niek, welke bepalingsmethoden of andere reacties mogelijk maakt met zeer kleine of microvolumes reagentia, reactiecomponenten en monsters. Er is ook behoefte aan een techniek, welke het mogelijk maakt individuele reacties of kleine aantallen reacties uit te voeren, terwijl daarvoor geen zeer ingewikkelde apparatuur of een grote mate van bekwaamheid en er-30 varing van de operator nodig is, terwijl tegelijk bezuinigd kan worden op het verbruik aan reagentia en reactiecomponenten.

Een doel van de uitvinding is een reactiehouder te verschaffen, die geschikt is voor toepassing bij het uitvoeren van reac- 7915045 2 ties met microvolumes, reactiecomponenten, reagentia en/of monsters en welke goedkoop is en zo ontworpen is, dat dergelijke microvolumes nauwkeurig en gemakkelijk kunnen worden gehanteerd.

Andere doeleinden van de uitvinding zijn een werk-5 wijze en een inrichting te verschaffen om een nauwkeurig bekend micro-volume van een vloeibare reactiecomponent, reagens of monsters toe te voegen aan een reactiehouder om daarin een reactie uit te voeren en in het bijzonder om gelijktijdig nauwkeurige microvolumes van vloeistoffen af te leveren aan een aantal van dergelijke houders.

10 In een aspect heeft de uitvinding betrekking op een miniatuurreactiehouder welke een buisvormige reactiekamer omvat met een toevoerbuis aan een eind van de kamer en welke vrijwel coaxiaal is met die kamer en een kleinere middellijn heeft dan die kamer, zoals een capillaire buis, welke is vervaardigd van een niet bevochtigbaar materiaal.

15 De middellijn van de toevoerbuis is zodanig, dat een vloeistof door de inlaatbuis gezogen kan worden als een samenhangende draad vloeistof, dat is een massieve kolom vloeistof, niet onderbroken door bellen lucht of gas, wanneer het vrije einde van de inlaatbuis open is naar de atmosfeer. De inlaatbuis omvat een doorzichtig, niet bevoch-20 tigbaar materiaal, zoals teflon en de boring van de buis heeft bij voorkeur nauwkeurig evenwijdige zijden, zodat een nauwkeurige hoeveelheid van een vloeistof kan worden toegevoerd zonder dat aan de binnen- of buitenkant van de buis uitwendige druppels blijven hangen.

De buisvormige reactiekamer kan zijn gevormd uit een 25 willekeurig materiaal, dat inert is ten opzichte van de reagentia en reactiecomponenten. Bij voorkeur is deze kamer gevormd uit een doorzichtig, bevochtigbaar polymeer materiaal, zoals buigzaam of stijf poly-etheen of PVC. Omdat de reactiekamer wijder is dan de inlaatbuis bevordert dit het mengen van reactiecomponenten, reagentia en monsters, wan-30 neer die achtereenvolgens door de inlaatbuis in de reactiekamer worden gezogen en het mengen wordt nog bevorderd door de bevochtighare aard van het materiaal, waaruit de reactiekamer is vervaardigd. De middellijn van de reactiekamer moet echter niet zo groot zijn, dat de gebruikte microvolumes vloeistof worden gescheiden in afzonderlijke druppels in de 35 reactiekamers. Bij voorkeur is de middellijn van de reactiekamer ook zo, dat de in de reactiekamer gebrachte microvolumes vloeistof door de 7915045 3 reactiekamer kunnen worden gezogen in een richting van de inlaatbuis vandaan en wel in de vorm van een samenhangende draad vloeistof.

In een typisch voorbeeld heeft de inlaatbuis een inwendige middellijn van ongeveer 0,6 mm en een lengte van ongeveer 25 mm, 5 terwijl de reactiekamer een inwendige middellijn heeft van ongeveer 1,6 mm en een lengte van ongeveer 25 mm. Het volume van de reactiekamer is bij voorkeur niet groter dan 50 microliter en liefst niet groter dan 30 microliter.

De reactiekamer kan tevens een uitlaatbuis omvatten, 10 welke daarmee coaxiaal is en naar buiten steekt vanaf het einde van de reactiekamer tegenover de inlaatbuis om de houder te verbinden met een bron van onderdruk, zoals een injectiespuit. De uitlaatbuis kan dezelfde of ongeveer dezelfde middeloijn hebben als de inlaatbuis en kan uit hetzelfde materiaal zijn vervaardigd als de inlaatbuis of als de kamer.

15 Ook kan de uitlaatbuis eenvoudig bestaan uit de naald van een injectiespuit welke is bevestigd aan de houder om daarop een onderdruk uit te oefenen, waarbij dan de naald van de spuit is geschoven in het einde van de reactiekamer tegenover de inlaatbuis.

De reactiekamer kan een geheel vormen met de inlaat-20 buis ofwel de inlaatbuis en/of de uitlaatbuis kunnen afdichtend aan de reactiekamer zijn bevestigd. Het is noodzakelijk, dat elke verbinding tussen de reactiekamer en de buis of buizen gas- en vloeistofdicht is omdat de houder bedoeld is voor uitvoeren van reacties met afgemeten microvolumes vloeistof, die door onderdruk in de houder worden gebracht 25 en eventueel lekken zou onnauwkeurigheden in de toegevoerde vloeistof- volumes meebrengen. De reactiekamer kan zijn gevormd met één of meer vernauwingen tussen de twee einden om de kamer te verdelen in twee of meer reactiezones. Zo kan men één reactie uitvoeren in een eerste zone, waarna de reactieprodukten door onderdruk kunnen worden verplaatst naar een 30 tweede zone, die eventueel reeds een extra reagens bevat om een tweede reactie uit te voeren of waarin een extra reagens kan worden toegevoegd om de tweede reactie uit te voeren. Een dergelijke inrichting is bijzonder gunstig voor die bepalingen, waarbij twee of meer reacties moeten worden uitgevoerd, v6or het stadium is bereikt, waarin het mengsel nauv-35 keurig kan worden gemeten.

Bij een andere uitvoeringsvorm heeft de reactiekamer 7915045 k een tweede buisvormige reactiekamer, welke is aangebracht aan bet einde tegenover de inlaatbuis en coaxiaal met de eerste buisvormige reactie-kamers. Deze tveede kamer beeft dan een grotere diameter dan de eerste kamer.

5 Houders volgens de uitvinding kunnen door de fabrikant worden voorbebandeld en worden afgeleverd aan laboratoria om bepaalde reacties, proeven of bepalingen uit te voeren. Voor dit doel kan reeds de fabrikant één of meer reactiecomponenten door de inlaatbuis in de reactiekamer brengen en ze daar vastbecbten of cbemiscb binden, t.v.

10 door covalente binding, aan de binnenwand van de reactiekamer. Een reactiecomponent kan in de reactiekamer worden gebracht in de vorm van een oplossing of een dispersie en daarna door vriesdrogen als vaste stof worden gehecht aan de binnenwand van de kamer of aan een materiaal in die kamer en dè reactiecomponent kan zo worden gekozen, dat de reactie-15 component zich cbemiscb zal binden, b.v. covalent, aan de binnenwand van de kamer. Meer dan één reactiecomponent of reagens kan worden gehecht of chemisch gebonden aan de binnenwanden van de reactiekamer of -kamers op verschillende zones langs de lengte van de kamer(s), zodat men in de kamers twee of meer reacties achtereen kan uitvoeren.. Deze zones knn-20 nen gescheiden zijn door één of meer vernauwingen of ze kunnen zijn aangebracht in opeenvolgende kamers, zoals hierboven zijn beschreven of ze kunnen ook eenvoudig ringvormige zones vormen langs de cilindrische binnenwand van de ene reactiekamer.

Een bijzonder voordeel van de miniatuurreactiehouders 25 volgens de uitvinding is, dat ze goedkoop te vervaardigen zijn en na gebruik kunnen worden weggegoiid, hetgeen uitgebreide wasprocedures vermijdt, welke nodig zouden zijn wanneer de houders opnieuw moesten worden gebruikt. Verder kunnen miniatuurwegwerpreactiehouders in het groot worden vervaardigd en verkocht welke reeds één of meer voor een gegeven 30 bepaling nodige reactiecomponenten bevatten, gehecht aan de binnenkant van de reactiekamer. Dit maakt het voor een laboratorium, b.v. een zieka>-huislaboratorium, mogelijk een voorraad wegwerpbare reactiehouders aan te houden, welke een groot gebied verschillende bepalingsreacties bestrijken, die dan onmiddellijk kunnen worden toegepast voor de gewenste 35 bepaling, hetgeen een grote besparing in tijd oplevert. Bovendien kunnen de volumes van de reactiecomponenten en de monsters, die gebruikt 7915045 5 worden in de miniatuur-reactiekamer volgens de uitvinding zeer klein zijn, b.v. 0,1 microliter/portie reagens en typisch 2 microliter/portie. Dit is bijzonder belangrijk wanneer slechts kleine volumes monster beschikbaar zijn en wanneer dure reagentia, zoals kunstmatige enzymsub-5 straten nodig zijn voor de bepaling.

Een ander voordeel van de reactiehouder is, dat verschillende reagentia, reactiecomponenten en monsters afzonderlijk in de houder kunnen worden bewaard, tot ze nodig zijn. Zo kan men door doelmatige keuze van de lengte en de inhoud van de inlaatbuis draden van ver-10 schillende vloeibare reagentia, reactiecomponenten of monsters vormen, die elk worden gescheiden door een volume buffervloeistof of water of lucht, terwijl de draden in de inlaatbuis kunnen worden gehandhaafd en achtereenvolgens in de reactiekamer worden gebracht in een gekozen volgorde, al naar dat die nodig is. Zo kan een operator de reactiecomponen-15 ten, de reagentia en de monsters in de gewenste volgorde plaatsen door ze eenvoudig in de vereiste volgorde in de inlaatbuis te brengen.

Bij sommige bepalingsmethoden is. het. nodig, dat het mengsel van reagentia, reactiecomponenten en/of monsters wordt gelncu-beerd, voordat een stadium wordt bereikt, waarin het mengsel kan worden 20 gemeten. Wanneer een bepaling wordt uitgevoerd met microvolumes reactie-vloeistoffen, dan kunnen deze uiteraard gemakkelijk verdampen tijdens incuberen, hetgeen de eigenlijke bepaling zou verhinderen. De tot dusver beschikbare apparatuur om bepalingen uit te voeren, is niet speciaal ontworpen om reacties uit te voeren met microvolumes vloeistof en 25 laat ongewenste verdamping toe, waardoor deze apparatuur ongeschikt wordt voor het hier bedoelde type bepalingsreactie.

Deze nadelen worden volgens de uitvinding vermeden, zodat volgens de uitvinding bepalingsreacties, waarbij incuberen nodig is, kunnen worden uitgevoerd met microvolumes vloeistof, zonder noemens-30 waardig vloeistofverlies door verdamping. Wanneer dus een mengsel, dat incuberen nodig heeft, is bereid in de reactiekamer, dan kunnen de inlaatbuis en de tegenover liggende einden van de kamer volgens de uitvinding gemakkelijk worden afgesloten, b.v. met vaste paraffine en de reac-tiehouder kan worden gexncubeerd zonder verlies van vloeistof. Wanneer 35 verder het incuberen is voltooid, dan kan het geincubeerde mengsel gemakkelijk uit de houder worden afgevoerd en verwerkt in andere bepalings- 7915045 6 trappen, door eenvoudig de inlaat buis en de reactiekamer door te snijden op punten tussen de afdichting en het gehele mengsel naar huiten te drukken.

Van een ander standpunt bestaat de uitvinding uit 5 een methode om microvolumes van een vloeibaar reagens, reactiecomponent of monsters te brengen in een reactiehouder van het boven beschreven type, waarbij men de inlaat buis van de houder dompelt in de vloeistof, onderdruk uitoefent op het einde van de react iekamer, dat verwijderd is van de inlaatbuis, zodat een microvolume van de vloeistof wordt opgezo-10 gen in de inlaatbuis en daarin een samenhangende draad vloeistof vormt, de inlaatbuis weer uit de vloeistof te nemen en verder onderdruk toe te passen om de vloeistof in de reactiekamer van de houder te zuigen.

Van nog een ander standpunt bekeken bestaat de uitvinding in een werkwijze om gelijktijdig microvolumes van vloeibare reagen-15 tia, reactiecomponenten of monsters te brengen in een aantal reactiehou-ders van het boven beschreven type, waarbij men deze houders praktisch verticaal opstelt in een gekozen formatie, gelijktijdig de inlaatbuizen van de houders dompelt in de vloeistof, gelijktijdig onderdruk uitoefent op het einde van de reactiekamers tegenover de inlaatbuizen, zodat micro-20 volumes van de vloeistof worden.opgezogen in de inlaatbuizen en daarin samenhangende vloeistofdraden vormen, dan gelijktijdig de inlaatbuizen uit de vloeistof verwijdert en gelijktijdig opnieuw onderdruk toepast om de draden vloeistof in de reactiekamers van de houders te voeren.

Volgens een uitvoeringsvorm zijn de reactiehouders 25 opgesteld in een rij van acht houders met zodanige afstanden, dat de inlaatbuizen van de houders gelijktijdig kunnen worden gedompeld in acht uithollingen van éên rij van een gebruikelijke microtestplaat. Ook kunnen de houders worden opgesteld in een formatie van twaalf rijen van acht houders, zodat de inlaatbuizen gelijktijdig gedompeld kunnen vor-30 den in alle uithollingen van een gebruikelijke microtestplaat.

Na de eerste zuigtrap kunnen de inlaatbuizen achtereenvolgens worden gedompeld in nog een of meer andere vloeistoffen, waarna opnieuw onderdruk wordt toegepast op de houders, zodat een microvolu-me van elke volgende vloeistof in de inlaatbuis wordt gezogen om in de 35 reactiekamer te worden gemengd met de reeds aanwezige vloeistof in de volgorde, die gewenst is om de reacties uit te voeren. Ook kan de eer- 7 < 5 0 4 5 τ ste vloeistof een oplossing of dispersie bevatten van een eerste reagens of reactiecomponent, dat kan zijn gehecht aan de binnenwand van de reactiekamer van de houder door vriesdrogen of door chemisch binden en de volgende vloeistoffen kunnen dan eventueel pas enige tijd later 5 worden toegevoegd, wanneer men een bepalingsreactie wil uitvoeren, waarbij het eerst ingebrachte reagens wordt gebruikt.

Wanneer het gewenste reactiemengsel in een reactie-houder is gevormd, kan men de inlaatbuis afdichten en desgewenst het mengsel incuberen terwijl het nog in de reactiekamer .is - Na het incu-10 beren kan men dan de inlaatbuis afsnijden om de afsluiting te openen en het geïncubeerde mengsel kan uit de houder worden geperst in een ontvanger en de bepaling kan worden verricht.

Wanneer een reactiehouder twee of meer reactiezones. of reactiekamers heeft, dan kan het eerst gevormde reaetiemengsel in de 15 vorm van een samenhangende draad vloeistof uit de eerste zone naar een tweede zone worden gezogen, welke al of niet kan zijn voorbehandeld met een reactiecomponent om een tweede reactie uit te voeren. Wanneer de tweede zone of kamer niet is voorbehandeld, dan kan men. nadat het eerste reactiemengsel in de tweede zone is gezogen, de inlaatbuis van de hou— 20 der dompelen in een volgend vloeibaar reagens, reactiecomponent of monster en onderdruk op de houderuitoefenen, zodat een microvolume van deze laatstgenoemde vloeistof in de inlaatbuis wordt gezogen, waarna de inlaatbuis uit de vloeistof wordt getild en door uitoefenen van onderdruk de extra hoeveelheid vloeistof uit de inlaatbuis door de eerste 25 reactiekamer of -zone in de tweede reactiekamer of -zone wordt gezogen, zodat deze extra vloeistof wordt gemengd met het eerste reactiemengsel.

In een ander opzicht bestaat de uitvinding in een apparaat om gelijktijdig microvolumes van vloeibare reagentia, reactiecompo-nenten of monsters te brengen in een aantal reactiehouders van het bo-30 ven beschreven type, welke zijn opgesteld volgens een gekozen patroon, welke inrichting is voorzien van dragers om de houders in het gekozen patroon te houden met omlaag gerichte inlaatbuizen, welke steunorganen beweeglijk zijn om de inlaatbuizen van de houders gelijktijdig in één of meer vloeistof-bevattende verdiepingen te dompelen, welke verdiepin-35 gen onder de drager zijn geplaatst en middelen om op de einden van de reactiehouders tegenover de inlaatbuizen onderdruk uit te oefenen en zo- 7 9 1 5 0 4 5 8 doende een gekozen microvolume vloeistof uit de verdiepingen in de inlaat buis van elke houder te zuigen.

De middelen om onderdruk uit te oefenen kunnen bestaan uit iedere inrichting, welke in staat is om een gevenst volume 5 vloeistof nauwkeurig en reproduceerbaar te doseren. Volgens een voorkeursuitvoering omvatten de middelen voor onderdruk, een aantal injectiespuiten, waarvan de naalden afsluitend kunnen worden verbonden met de einden van de reactiehouders tegenover de inlaatbuizen. Deze injectiespuiten kunnen onderling verbonden zijn, terwijl ook hun plunjers 10 aaneengekoppeld zijn, zodanig, dat deze plunjers gelijktijdig kunnen worden bewogen om een gewenst volume vloeistof te doseren in de inlaat-buis van elk van de er mee verbonden reactiehouders. De gekoppelde plun— jers kunnen worden aangedreven door een geschikt mechanisme, dat bij in werking stellen automatisch, elke plunjer over een ingestelde afstand 15 terugtrekt, zodat een gewenst microvolume vloeistof in elke in laat huis wordt gezogen. Een dergelijk mechanisme kan een tandheugel,mechanisme, een pallenmechanisme, een schroefmechanisme of een ander geschikt mechanisme zijn, om de plunjers periodiek over gekozen stappen te verschuiven·»·

Het apparaat volgens de uitvinding maakt het mogelijk 20 gelijktijdig een aantal reactiemengsels te vormen met nauwkeurig afgemeten microvolumes vloeibare reactiecomponenten, reagentia en monsters.

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van de tekening.

Fig. 1 is een vergrote axiale doorsnede-door een eer-25 ste uitvoeringsvorm van een miniatuurreactiehouder volgens de uitvinding; figuren 2 en 3 zijn vergrote, axiale doorsneden door twee andere uitvoeringsvormen van de houder; fig. k is een verticale doorsnede door een apparaat volgens de uitvinding om gelijktijdig in een aantal van de miniatuur-30 reactiehouders microvolumes vloeistof te brengen en fig. 5 is een gedeeltelijk bovenaanzicht van de inrichting.

Fig. 1 toont een eenvoudige uitvoeringsvorm van een miniatuurreactiehouder volgens de uitvinding. Deze houder omvat een door-35 zichtige buisvormige reactiekamer 1 met een doorzichtige inlaatbuis 2, welke een uitwendige middellijn heeft, die praktisch gelijk is aan de 7915045 9 inwendige middelijn van de kamer en die coaxiaal is geschoven in een eind van de kamer en daar bevestigd is met lijm. De inlaatbuis 2 is vervaardigd van een niet bevochtigbaar materiaal, zoals teflon, terwijl kamer 1 is vervaardigd uit een bevochtigbaar kunststofmateriaal, 5 zoals PVC. Zowel de inlaatbuis als de reactiekamer kunnen worden aangeduid als capillaire buizen. In een typisch voorbeeld heeft de inlaat-buis een middellijn van 0,6 mm en de reactiekamer van 1,6 mm, terwijl beide buizen ongeveer 25 mm lang zijn. Het volume van de reactiekamer is bij voorkeur niet groter dan 30 microliter.

10 De in fig. 2 getoonde houder heeft een inlaatbuis 3 met soortgelijke afmetingen als de inlaatbuis 2 in fig. 1 en een buisvormige reactiekamer U met iets grotere middellijn dan de reactiekamer 1. Ook nu is het volume daarvan niet groter dan 30 microliter. De inlaatbuis 3 is verbonden met de reactiekamer met behulp van een kraag 5> 15 die aan de inlaatbuis en aan de kamer is gehecht en een gas- en vloeistofdichte afdichting vormt. Verbonden met het tegenoverliggende einde van de reactiekamer is een uitlaatbuis 6 met soortgelijke afmetingen als een inlaatbuis 3 en verbonden met het einde van de reactiekamer met behulp van een kraag J. De inlaatbuis 3 is vervaardigd uit een doorzichtig niet 20 bevochtigbaar kunststofmateriaal, terwijl de kamer k en de uitlaatbuis 6 zijn vervaardigd uit een doorzichtig bevochtigbaar kunststofmateriaal.

De kragen 5 en T kunnen zijn vervaardigd uit een geschikte doorzichtige kunststof, die dezelfde kan zijn als die van de inlaatbuis of van de kamer.

25 De houder uit fig. 3 omvat een doorzichtige niet be- vochtigbare inlaatbuis 8, soortgelijk aan de inlaatbuizen 2 en 3, welke door een kraag 10 gas- en vloeistofdicht is verbonden met de buisvormige reactiekamer 9· Evenals bij de voorgaande uitvoeringsvormen is de buisvormige reactiekamer 9 vervaardigd uit een doorzichtige bevochtigbare 30 kunststof en heeft een volume niet groter dan 30 microliter. Aan zijn boveneinde is de kamer 9 bevestigd binnen de boring van een eind doorzichtige buis 11, waarvan de inwendige middellijn praktisch gelijk is aan de uitwendige middellijn van kamer 9, welke buis 11 dient als tweede buisvormige reactiekamer. Aan zijn boveneinde is de buis 11 vernauwd 35 door een kraag 12, welke gas- en vloeistofdicht aansluit tegen de houder en tegen de naald van een in de boring van kraag 12 gestoken naald van een injectiespuit. De kamer 11 en de kraag 12 kunnen zijn vervaardigd 7S 1 5 0 4 5 10 uit hetzelfde doorzichtige bevochtigbare materiaal als kamer 9·

Figuren 5 en 6 tonen inrichtingen om gelijktijdig gedoseerde volumes vloeibare reactiecomponenten, reagentia of monsters in microliterhoeveelheden te brengen in een aantal miniatuurreactiehou-5 ders volgens de uitvinding. De inrichting omvat een grondplaat 1U met onderling evenwijdige geleideflenzen 15 langs tegenover elkaar liggende randen van de plaat. Vanuit deze flenzen 15 reiken twee staven 16 omhoog, welke de verschuifbare buizen 17 dragen, aan welke buizen drie horizontale steunorganen of -staven 18, 19 en 20 zijn bevestigd. Deze staven 10 zijn instelbaar bevestigd aan de buizen 17 met de schroeven 21.

De onderste draagstaaf 18 heeft een rij van acht ope— ningen 22 op onderling gelijke afstanden langs het midden van de staaf en door deze openingen zijn de i nl aatbuizen 2 gestoken van acht minia-tuurreactiehouders 23, zodat de staaf deze houders handhaaft in een rij 15 in overeindstaande positie op onderling gelijke afstanden. De afstand tussen de houders is zodanig, dat de inlaatbuizen van de houders kunnen worden gedompeld in de verdiepingen 2k, welke op de grondplaat 1U is geplaatst en verschoven kan worden tussen de flenzen 15* Bij voorkeur is de microtestplaat in een gekozen stand gemonteerd op een wagen (niet 20 getoond), die verschuifbaar wordt geleid tussen de flenzen 15 en stapsgewijs verplaatst kan worden, zodat de rijen uithollingen op de plaat 25 beurtelings in register kunnen worden gebracht met de inlaatbuizen 2.

Tussen de staven 19 en 20 en met een onderlinge tussenruimte, welke overeenkomt met de hartafstanden van de reactiehouders 23, 25 zijn acht injectiespuiten 26 gemonteerd. De middelste staaf 19 heeft een rij gaten 27, welke coaxiaal zijn met de gaten 22 in de onderste staaf 18 en door deze gaten 27 worden de naalden 28 van de injectiespuiten gestoken, welke naalden door de staaf 19 reiken en zijn verbonden met het boveneinde van de houders 23. De gaten 27 zijn bij 29 ver-30 zonken, zodat holten worden gevormd, waarin het ondereinde van de injectiespuiten past. Aan hun boveneinde steken deze injectiespuiten door openingen 30 in de bovenste staaf 20 en ze zijn voorzien van flenzen 31 aan hun boveneinde, welke zijn geklemd tussen het bovenvlak van de staaf 20 en een kleurplaat 32, welke met schroeven aan de staaf 20 is bevestigd. 35 De plunjers 33 van de injectiespuiten steken door geschikte openingen 3*» in de klemplaat 32, terwijl de schijfvormige knoppen 35 aan hun boven- 7915045 11 einde zijn geklemd tussen twee platen 36 en 37» welke aaneen zijn geschroefd. De onderste plaat 37 is voorzien van een uitstekende flens 38» welke is bevestigd aan een verticaal beweegbare heugel van een met de hand te activeren palmechanismv Uo, dat zelf is gemonteerd aan de voor-5 rand van de staaf 20. Het mechanisme 1+0 wordt aangedreven met een drukknop 1+1 en iedere druk op deze knop verplaatst het rek êén tand of een stap omhoog en trekt daarbij de plunjers 33 over een gekozen stap mee omhoog, zodat in elk van de reactiehouders 23 een afgemeten voltime vloeistof wordt opgezogen. B.v. kan elke druk op· de knop 1· 1 elk van de 10 plunjers omhoog bewegen over een volume, dat overeenkomt met 1 microliter.

De react iehouders 23 kunnen elk van de constructies hebben, die zijn getoond in de figuren 1 - 3. In fig. 1+ is bij wijze van voorbeeld het geval aan ge geven, dat de constructie volgens fig. 1 15 wordt gebruikt. De naalden 28 van de injectiespuiten passen afdichtend rechtstreeks in de open boveneinden van de reactiekamers 1 van deze houders. Deze houders kunnen voorbehandeld zijn, zodat zij reeds een reagens bevatten, b.v. een enzymsubstraat, dat is gehecht aan de binnenwand van de reactiekamers.

20 Om een bepalingsreactie uit te voeren worden de bui zen 17 met de hand langs de posten 16 omhoog of omlaag geschoven, zodat de inlaat buizen 2 van de houders reiken tot in verschillende rijen verdiepingen van de microtestplaat 11+, welke een vloeibaar reagens monster bevatten en, wanneer de inlaatbuizen in het reagens of monster worden 25 gedompeld, wordt de knop 1+1 ingedrukt, zodat de zuigers 33 ia beweging komen en het nauwkeurig gemeten gewenste volume van het reagens of het monster, gemeten in een of meer microliters, in de inlaatbuizen van de houders zuigen. B.v. kan men op deze wijze 3 microliter water, 1 microliter bufferoplossing en 1 microliter monster in elke inlaat buis van elke 30 houder zuigen. Wanneer de inlaatbuizen 2 in de verdiepingen 2l+ worden gedompeld, stuiten de ondereinden van de buizen 17 tegen de flenzen 15 hetgeen de laagste stand van de inlaatbuizen definieert. Deze buizen 17 zijn zo vervaardigd, dat ze een schuifpassing vormen om de posten 16.

- Ha het inbrengen van het monster in de inlaatbuizen 35 en verwijderen van de inlaatbuizen uit de monstervloeistof, drukt men opnieuw meermalen op de knop 1+1 om de plunjers verder omhoog te trekken 7915045 12 en de reactiecomponenten in de reactiekamers 1 van de houders te zuigen, waar deze vloeistoffen met elkaar worden gemengd. Door passende bediening van de knop h-1 kan men ofwel de reactiecomponenten in êên stap in de reactiekamer zuigen of men kan ze daar een voor één in zuigen met ge- i 5 wenste tussentijden. Om het mengen te bevorderen, kan men de plunjers 1 enigszins op en neer wiebelen door de heugelstang 29 met de hand te bewegen. Het pallenmechanisme kan automatisch worden bevrijd, wanneer de heugel 39 met de hand wordt weggedrukt of weggetrokken, zodat het ge— makkelijk wordt met de plunjers te wiebelen. Daarna worden de inlaat-10 buizen 2 af gedicht door gesmolten paraffine in de ondereinden van de buizen te zuigen op dezelfde manier als gebeurd is met de reagentia, waarna het gehele samenstel van buizen 1T, staven l8r 19, 20, houders 23 en injectiespuiten 26 van de posten 16 wordt af genomen en overgebracht naar een incubator, waar de houders 23 worden geincuheerd bij 15 de gewenste temperatuur. Na de incubatietrap worden de inlaatbuizen boven de afdichting afgesneden en de inhoud kan met behulp- van de injectiespuiten worden uitgedreven naar een buffer, welke daarna, wordt doorge-meten met een geschikte techniek, b.v. fluorometrie. De reactiehouders 23 worden daarna van het gehele samenstel afgenomen en weggeworpen en 20 het overige deel van het samenstel· kan daarna opnieuw worden gebruikt voor een volgende serie bepalingen zonder dat het nodig is dit samenstel schoon te maken, omdat geen van de reagentia, reactiecomponenten of monsters in de injectiespuiten is gezogen.

De hierboven beschreven inrichting kan ook worden ge-25 bruikt om de reactiehouders voor te behandelen, zodat een reactiecompo-nent aan de binnenwand van de reactiehouders wordt gehecht of daaraan chemisch wordt gebonden. Dit wordt uitgevoerd door de houders 23 te plaatsen op de staaf 18 met hun boveneinde bevestigd aan de naalden van de injectiespuiten en daarna het geheel langs de posten 16 zover omlaag 30 te brengen, dat de inlaatbuizen 2 reiken tot in een oplossing of dispersie van de gewenste reactiecomponent, welke aanwezig is in uithollingen van een microtestplaat of in een trog. Het pallenmechanisme 1+0 wordt daarna zo bedreven, dat het gewenste aantal microliters van de reactiecomponent in elke inlaatbuis wordt gezogen, waarna de inlaatbuizen uit 35 de trog of de uithollingen worden getrokken en het pallenmechanisme opnieuw wordt bedreven, zodat het afgemeten volume van de reactiecompo- 7915045 13 neut in de reactiekamers wordt getracht. De houder3 worden daarna van de staaf 18 afgenomen en zodanig behandeld, dat de reactiecomponenten worden drooggevroren en de achterblijvende vaste stof wordt gehecht aan de binnenwand van de houders. Wanneer de reactiekamers vervaardigd zijn 5 uit een daartoe geschikt materiaal, zoals nylon, kan de reactiecompo-nent ook covalent worden gebonden aan de binnenwanden van de kamers.

Op deze manier kan men een voorraad voorbehandelde houders vervaardigen voor toepassing bij verschillende bepalingsreacties.

Nu volgt een voorbeeld van een bepaling van enzym-10 werkzaamheid (in dit geval 3-N-acetyl-D-glucosaminadase) (EC.3.21.30), welke kan worden uitgevoerd in de reactiehouder volgens de uitvinding.

1. De reactiehouder (waarvan de houder is gevuld met 1+0 nanomel 1+-methylumbelliferyl-2-aceetamido-2-desoxy-8-D-glucoside) wordt bevestigd aan een injectiespuit.

15 2. Driemaal 2 microliter water en. eenmaal 2 microli ter van een 0,25 molair citraatbuffer met pH 1+ ,3 worden (zonder luchtbellen) in de reactiekamer gebracht en men laat dit mengsel staan tot het substraat is opgelost.

3. Men brengt in de reactiekamer eenmaal 2 microli-20 ter van de enzymoplossing en h^t mengsel wordt snel in de reactiezone overgebracht en daar gemengd door enigszins wiebelen van de plunjer van de injectiespuit.

U. In de inlaatbuis brengt men eenmaal 2 microliter gesmolten paraffinewas en de reactiekamer wordt gelncubeerd bij 37°C.

25 5« Nadat het incuberen is voltooid, wordt de inlaat- buis afgesneden juist boven de gestolde paraffinewas en de inhoud van de reactiekamer wordt overgebracht in 200 microliter 0,2 molair glycine-buffer met pH 10,3.

6. In de glycineoplossing wordt het gehalte aan b-30 methylumbellifyreen bepaald met fluorimetrische middelen.

Hoewel hier concrete uitvoeringsvormen zijn beschreven, zal het duidelijk zijn, dat vele modificaties en variaties kunnen worden aangebracht zonder af te wijken van de grondgedachte van de uitvinding.

7915045

Claims (13)

1. Miniatuurreactiehouder, mat het kenmerk., dat deze is voorzien van een buisvormige reactiekamer (1, 4, 9) niet een inlaatbuis (2, 3, 8) aan het einde van de kamer en praktisch coaxiaal daarmee, welke inlaatbuis een kleinere diameter heeft dan de kamer en bestaat 5 uit een capillaire huis en vervaardigd is uit een niet bevochtigbaar materiaal.

2. Houder volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het volume van de reactiekamer (1, 4, 9) niet groter is dan 30 microliter.

3- Houder volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat 10 de reactiekamer (4) is voorzien van een uitlaatbuis (6) welke daarmee coaxiaal· is en uitsteekt vanaf het uiteinde tegenover de inlaatbuis (3).

4. Houder volgens conclusies 1-3, met het kenmerk, dat de reactiekamer is voorzien van êên of meer vernauwingen tussen zijn beide uiteinden, welke vernauwingen de kamer verdelen in twee of meer reac-15 tiezones.

5· Houder volgens conclusies 1-3, met het kenmerk, dat deze is voorzien van een tweede reactiekamer (11), die is verbonden met het einde van de eerste reactiekamer (9) tegenover de inlaatbuis (8), welke tweede reactiekamer een grotere diameter heeft dan de eerste kamer. 20 6. Houder volgens conclusies 1 - 5, met het kenmerk, dat de inlaatbuis is vervaardigd van een doorzichtig, niet bevochtigbaar kunststofmateriaal en elk der reactiekamers is vervaardigd uit een doorzichtig bevochtigbaar kunststofmateriaal, zoals doorzichtig polyetheen of PVC. 25 7· Houder volgens conclusies 1-6, met het kenmerk, dat aan de binnenwand van ten minste één der reactiekamers ten minste één reagens is gehecht of chemisch gebonden.

8. Houder volgens conclusies 1-7, met het kenmerk, dat aan de binnenwand van de reactiekamer of van ten minste één reactiekamer 30 meer dan een reactiecomponent is gehecht of chemisch gebonden in verschillende zones langs de lengte van de kamer.

9. Werkwijze om een micro volume van een vloeibaar reagens, reactiecomponent of monsters in een reactiehouder 23 volgens con- 7915045 clusies 1 - 8 te brengen, met bet kenmerk., dat men de inlaat buis (2, 3, 8) van de houder dompelt in de vloeistof, onderdruk uitoefent op het einde van de reactiekamer (1, k, 9) tegenover de inlaatbuis tot een mi-crovolume van de vloeistof in de inlaatbuis is gezogen en daar een sa-5 menhangende vloei stofdraad vormt, de inlaatbuis uit de vloeistof tilt en opnieuw onderdruk uitoefent tot de vloeistof in de reactiekamer van de houder is gezogen.

10. Werkwijze om gelijktijdig microvolumes van een vloeibare reagens, reactiecomponent of monster in een aantal reactiehouders 10 (23) volgens conclusies 1 - 8 te zuigen, met het kenmerk, dat men de houders (23) vrijwel verticaal volgens een gekozen patroon opstelt, hun inlaatbuizen (2, 3, 8) gelijktijdig dompelt in de op te nemen vloeistof, op de uiteinden van de reactiekamers (1, U, 9) tegenover de in— laatbuizen gelijktijdig onderdruk uit te oefenen, zodat microvolumes 15 van de vloeistof in de inlaatbuizen worden gezogen en daar coherente draden vloeistof vormen, gelijktijdig de inlaatbuizen uit de vloeistof tilt en gelijktijdig opnieuw onderdruk uitoefent op de reactiekamers, tot de draden vloeistof in de reactiekamer zijn gezogen.

11. Werkwijze volgens conclusie 9 of 10, met het kenmerk, 20 dat de vloeistof een oplossing of dispersie is van een eerste reactie- component of reagens, dat daarna wordt gehecht aan de binnenwand van de reactiekamer van de houders door vriesdrogen of door chemisch binden.

12. Werkwij ze volgens conclusie 9, 10 of 1.1, met het kenmerk, dat na het opzuigen van de eerste vloeibare reactiecomponent of 25 reagens in de inlaatbuis, deze inlaatbuis achtereenvolgens wordt gestoken in een of meer andere vloeistoffen, bij elke trap opnieuw onderdruk wordt uitgeoefend op de reactiekamers tot een microvolume van elke vloeistof in de inlaatbuis is gezogen en daar is gemengd'met de voorgaande vloeistoffen.

13. Werkwijze volgens conclusies 9-12, met het kenmerk, dat elke houder twee of meer reactiezones of -kamers heeft, het reactie-mengsel, dat in de eerste zone of kamer wordt gevormd, als een samenhangende draad vloeistof uit de eerste zone of kamer wordt gezogen naar de tweede zone of kamer, waarna in deze tweede zone of kamer een tweede 35 reactie wordt uitgevoerd. 1U. Werkwijze volgens conclusies 9-13, met het kenmerk, 7915045 dat het of elk reactiemengsel is gevormd in de of in elke houder, de inlaatbuis in het tegenover liggende einde van de houder wordt afgesloten, het reactiemengsel wordt geïncubeerd in de houder en. daarna de inlaatbuis wordt afgesneden, zodat de afdichting wordt verbroken en het 5 gexncubeerde reactiemengsel uit de houder wordt gedrukt in een ontvanger en daar gemeten.

15. Inrichting om gelijktijdig mierovolumes van vloeibare reactiecomponenten, reagentia of monsters in een aantal reactiehouders volgens conclusies 1 - 8 te brengen, welke volgens een gekozen patroon 10 zijn opgesteld, terwijl de inrichting is voorzien van draagmiddelen (18) om de houders volgens het gekozen patroon op te stellen met hun inlaatbuizen (2) omlaag, welke draagmiddelen (18) verplaatsbaar zijn, zodat de inlaatbuizen van de houders gelijktijdig worden gedompeld in één of meer vloeistof-bevattende verdiepingen (2^), welke onder de 15 draagmiddelen zijn geplaatst en middelen (26) om gelijktijdig onderdruk toe te passen op de einden van de houders tegenover hun inlaatbuis om een gekozen microvolume vloeistof uit de verdiepingen (2k) in de inlaatbuis van elke houder te zuigen.

16. Inrichting volgens conclusie 15, met het kenmerk, dat 20 de aanzuigmiddelen omvatten een aantal injectiespuiten 26, welke zijn opgesteld in een patroon, dat overeenkomt met het patroon der houders (1), terwijl die injectiespuiten zijn voorzien van naalden (28), welke gas- en vloeistofdicht kunnen worden verbonden met de einden van de reac-tiehouders tegenover him inlaatbuizen, en de plunjers (33) wan de injec-25 tiespuiten aaneen zijn gekoppeld en gelijktijdig kunnen worden bewogen om in de inlaatbuis van elke houder een gekozen microvolume vloeistof op te zuigen. * V·