SE429254B - Anordning for frammatning av sma volymer av vetskor i ett flertal i huvudsak parallella flexibla slangar - Google Patents

Description

7901775-2 reagens per platta sättes samtidigt. Det problem som därvid måste lösas består i att parallellt pumpa fram mycket små volymer av vätskor med god noggrannhet.

En anordning för frammatning av små volymer av vätskor är känd genom exempelvis den svenska utläggningsskriften 380 445. Denna skrift beskriver en pumpanordning innefattande tre efter varandra följande kamaxelstyrda slangklämmor, vilka genom att arbeta i en viss sekvens matar fram små vätskevo- lymer av storleksordningen några tiotal mikroliter genom slangarna. Slangklämmorna styres till rörelser i vertikal led genom.öppningar i ett block.

En väsentlig olägenhet hos denna kända anordning är att den mängd vätska som pumpas i varje cykel bestäms av avståndet mellan de två yttre slangklämmorna. Om man sålunda önskar pumpa en mycket liten vätskemängd, exempelvis av storleksord- ningen l ul, vilket är fallet vid exempelvis sättning av test- reagens på testplattor, kommer det att bli nödvändigt att placera de tre slangklämmorna så tätt intill varandra att denna tidigare kända anordning blir praktiskt taget oanvändbar.

Detta kommer ytterligare att belysas nedan i samband med be- skrivningen av föreliggande uppfinning.

Föreliggande uppfinning avser sålunda att lösa problemet med frammatning av mycket små volymer av vätskor i parallella slangar och med mycket god noggrannhet.

Enligt uppfinningen löses detta problem med hjälp av en anordning med de i de bifogade patentkraven angivna sär- dragen.

Föreliggande uppfinning kommer närmare att beskrivas nedan under hänvisning till de bifogade ritningarna, på vilka fig l visar en schematisk vy av en pumpanordning enligt uppfinningen, 7 fig 2 visar en föredragen utföringsform av pumpstången i anordningen enligt fig l, fig 3 visar en fullständig pumpcykel hos anordningen enligt fig l, fig 4 visar den del av anordningen för sättning av testreagens som ligger före pumpen, sett i frammatningsrikt- ningen, och 7901775-2 fig 5 visar den del av anordningen för sättning av test- reagens som ligger efter pumpen, sett i frammatningsriktningen.

I fig l visas en schematisk vy av pumpanordningen enligt uppfinningen. En excentriskt upphängd, företrädesvis fjädrande eller flexibelt upphängd pumpstång 3 är anordnad ovanför en uppsättning parallella slangar 5, i vilka testreagens skall pressas fram. Pumpstångens bredd samt slangarnas dimension är avpassade att för ett pumpslag ge en förutbestämd mängd, exem- pelvis l ul frammatad vätska per slang. Frammatningsriktningen i slangarna bestäms av pumpstångens 3 rörelse och av två före- trädesvis kamaxelstyrda slangklämmor l respektive 2. Dessa slangklämmor l, 2 styrs synkront med excentern 4 för drivning av pumpstången 3. Därvid kan exempelvis ett kugghjul, som driver excentern 4,driva ett kugghjul på vardera kamaxeln.

Pumpstången 3 utför under excenterns 4 vridande rörelse en svängningsrörelse, så att vätskan "knådas" fram genom slangarna 5. För att ytterligare understödja denna svängnings- rörelse kan stången 3 vid sina ändar vara försedd med tappar 8a, vilka löper i vertikala spår 8b i mittemot tapparna anord- nade väggar. Därigenom kommer stångens 3 rörelse under excenterns 4 vridning att utgöras av en vertikal rörelse, på vilken en svängningsrörelse är överlagrad.

I fig 2 visas en lämplig utföringsform av pumpaggregatet.

Pumpstången 3 är därvid medelst fjädrar 6 fästad i ett lager- hus 7. Givetvis är även andra elastiska upphängningar tänkbara.

Sålunda kan exempelvis själva lagerhuset eller pumpstångens 3 tryckplatta vara elastiska.

I fig 3 visas en fullständig pumpcykel. När pumpcykeln börjar skall de båda slangklämmorna l respektive 2 befinna sig i nedtryckt läge, så att samtliga slangar är tillslutna på båda sidor om pumpaggregatet. Parallellt med vridningen av excentern 4 i pumpaggregatet lyfts först slangklämman l på pumpens utloppssida. Pumpstången 3 kommer efter ungefär 90° vridning av excentern 4 att börja pressa ihop slangarna 5. Om pumpstången exempelvis uppvisar ett rektangulärt tvärsnitt, kommer det mot inloppssidan liggande hörnet av pumpstången att först nedpressas mot slangarna. Den genom öppningen av slangklämman 2 och nedpressningen av stången 3 erhållna pump- 07901775-'2 verkan kommer därvid ytterligare att förstärkas genom nedvrid- ningen av pumpstångens undre yta under den fortsatta vridningen av excentern. Pumpstången kommer sålunda att pressa vätskorna framåt i slangarna och efter en vridning av excentern på l80° är slangarna helt ihopklämda under pumpstången. Under excen- terns 4 vridning från läget 90° till läget 1800 har även slangklämman l öppnats medan slangklämman 2 slutits. Efter 2700 vridning av excentern lyfter pumpstången från slangarna, varvid det mot inloppssidan liggande hörnet av pumpstången lyfter först, så att pumpens sugverkan ytterligare förstärkes.

Efter 3300 vridning sluter åter slangklämman l. Sedan excentern 4 vridit sig ett helt varv är ett pumpslag fullbordat och stoppas vridrörelsen. När den ovan beskrivna pumpen är avsedd att användas i samband med en anordning för sättning av test- reagens på en platta kan den lämpligen kombineras med de i fig 4 respektive 5 visade anordningarna. vid en särskilt lämplig utföringsform av pumpanordningen enligt uppfinningen förses pumpstången 3 med en nedåt utbuktande yta. Vid excenterns vridning av pumpstången 3 från läget “90o" till läget "270O" kommer därvid pumpstångens 3 angreppspunkt på slangarna 5 att vandra framåt i matningsriktningen sett och därigenom ytterligare understödja frammatningen och pin- sugningen.

Såsom nämnts ovan är det vid föreliggande uppfinning pumpstångens 3 bredd samt slangarnas 5 dimension som be- stämmer den mängd vätska som i varje pumpslag pumpas fram.

Detta betyder att man med pumpen enligt föreliggande upp- finning med mycket god noggrannhet kan pumpa fram mycket små vätskemängder, exempelvis av storleksordningen 1 ul, beroende på att den för den frammatade vätskemängden karakteristiska slanglängden utgöres endast av pumpstângens 3 bredd, och ej utav avståndet mellan de yttre slangklämmorna l, 2, vilket är fallet vid den ovan nämnda tidigare kända anordningen. Av denna anledning är det sålunda möjligt att med mycket god noggrannhet frammata vätskemängder som är åtminstone tio gånger mindre än de vätskemängder som med bibehållen noggrann- het kan frammatas av ovan nämnda tidigare kända anordning.

Genom att pumpstången 3 genom sin excentriska upphäng- 7901775-2 ning tager "aktiv del" i frammatningen (framknâdningen) av vätskan är det även möjligt att utelämna en utav slangklämmor- na l eller 2. Den återstående slangklämman stänger därvid av slangarna 5 under den tid då dessa ej påverkas av pumpstången.

Fig 4 visar en anordning som är lämplig att placera före pumpen, sett i pumpens frammatningsriktning. Slangarna som leder till pumpen förses lämpligen vid inloppssidan med kanylrör 9, vilka monteras i en matris 10. Denna matris passar i sin tur över ett batteri med små rör ll vilka innehåller test- reagens. Detta batteri är lämpligen utbytbart. Matrisen 10 göres därvid lämpligen inställbar i höjdled.

I fig 5 visas en anordning som är lämplig att ansluta efter den ovan beskrivna pumpen. Tunna, exempelvis teflon- behandlade kanylrör 12 är monterade i en matris 13, som sitter i en vertikalt rörlig ram 14. Testplattan 15 placeras i fixerat läge under denna ram och matrisen trycks ned så att kanylrören når ner till testplattan. Ramen låses i detta läge exempelvis med hjälp av fyra elektromagneter 16. Pumpsekvensen utföres, elektromagneterna deaktiveras och ramen med kanylerna återgår till sitt övre läge med hjälp av fjädrar l7.

I en övre ram 18 är långa kanylrör l9 monterade. Dessa går genom hål i den nedre ramen 14 och matrisen 13 ned till testplattan 15. Genom dessa senare kanyler påföres ett lager flytande paraffin med en slangpump.

Funktionen av den kompletta anordningen blir följande: Testplattan l5 införes till fixerat läge under påfyllnings- matrisen 13. Ramen 14 med påfyllningsrören föres ned mot test- plattan l5 och låses med magneterna 16. Pumpen vrids ett varv och tillför därvid testreagens via kanylrören 12. Den nedre ramen l4 lösgöres. Slangpumpen startar och tillför skydds- vätska (paraffin). Testplattan l5 förs ut samtidigt som nästa testplatta förs fram.

Hela det ovan beskrivna förloppet kan automatiseras med hjälp av elektriska motorer och elektronisk styrning.

Testsera framställes i mycket små volymer och kommer därvid att betinga ett mycket högt pris per volymsenhet.

Det är därför synnerligen viktigt att själva pumpslangarna 5 rymmer så små volymer som möjligt, så att ej alltför stor del .7901775-2 testsera går förlorad i dessa. För att uppnå en tillräckligt god noggrannhet samt för att ej slösa med testsera har det visat sig att vid en yttre slangdiameter på cirka 3 mm är en inre slangdiameter på 0,5 mm eller därunder att föredraga. För att exempelvis pumpa fram en vätskemängd på l ul med en inre slang- diameter av 0,3 mm behöver slangen av pumpstången 3 pressas ihop en sträcka av cirka 14 mm. Pumpstången uppvisar sålunda lämpligen en bredd på cirka l4 mm.

För att samtidigt pressa ihop exempelvis 50 slangar av ovan nämnda typ och dimension på en sträcka av l5 mm er- fordras en kraft av storleksordningen 3 000 N för att en säker funktion skall uppnås. Det föreligger givetvis ett önskemål att reducera denna opraktiskt stora kraft, speciellt om pumpen skall ha små dimensioner. Genom att man i enlighet med en föredragen utföringsform av uppfinningen ger den yta av pump- stången som pressar samman slangarna en konvex utformning och låter denna yta "rulla" fram över slangarna såsom en våg kan det totala trycket avsevärt minskas samtidigt som noggrannheten ökar väsentligt. Sålunda bör geometrin på pumpstångens 3 mot slangarna vända yta, slangarnas underlag samt den excentriska rörelsen utformas så, att det fordras minsta möjliga kraft med bibehållande av en säker funktion. För att säkerställa vätske- transporten i önskad riktning erfordras dessutom minst en slangklämma som stänger av slangarna under den tid de ej påverkas av pumpstången, vilket redan omnämnts ovan. I Vid dosering av vätskemängder av storleksordningen l ul är det ytterst viktigt att hela dosen vätska hamnar där den är ämnad. Vid de små volymer som det här rör sig om kan detta uppnås om vätskedosen med en lämplig anordning appliceras direkt på den yta eller plats där den skall sitta. Detta kan exempelvis uppnås genom att pumpslangarna avslutas med ett rörligt monterat kanylrör, som är behandlat så att det har en mycket lägre vidhäftningsförmåga för vätskan än den mottagande ytan. Med ett kanylrör som är avrundat i spetsen samt pläterat med teflon uppnås i hög grad den önskade effekten.

Den ovan beskrivna pumpen har här beskrivits under hänvisning till ett speciellt tillämpningsfall, nämligen frammatning av testreagens från en röruppställning till en 7901775-2 testplatta. Pumpen utgör en synnerligen väl fungerande teknisk lösning av det ovan angivna problemet. Sålunda kan hela test- plattor med ett enda pumpslag "sättas" med testreagens från ett förutbestämt antal provrör. Pumpen ger därvid en synnerligen god dosering till varje testarea på testplattan, så att mycket likformiga testareor erhålles. Vid sättningen av nästa testplatta är sedan risken för förväxling av olika testareor helt eliminerad genom de matrisformigt uppbyggda in- och utloppssidorna av anordningen.

Fastän pumpen enligt uppfinningen här beskrivits under hänvisning till ett specifikt tillämpningsexempel inses att ifrågavarande pump även är mycket användbar i andra samman- hang där man är intresserad av att parallellt frammata en eller flera vätskor i flera slangar och/eller önskar en nog- grann dosering av en eller flera vätskor. Därvid är det givet- vis ej nödvändigt att pumpen stannar efter varje pumpslag, utan man kan även tänka sig ett godtyckligt antal pumpslag i varje pumpsekvens.

Av fackmannen inses dessutom att föreliggande uppfinning på många sätt kan modifieras eller varieras inom uppfinningens grundtanke, vilken beskrivs av de bifogade patentkraven.

Claims (6)

7901775-2 PATENTKRAV

1. l. Anordning för parallell frammatning av små diskreta volv- mer av vätskor, exempelvis av storleksordningen l mikroliter, i ett flertal i huvudsak parallella flexibla slangar, innefat- tande två slangklämmor samt en pumpstång, vilka sträcker sig tvärs över samtliga slangar, k ä n n e t e c k n a d av att pumpstångens (3) från slangarna (5) sett bortre sidokant är upphängd på en excenter och av denna drivs i en svängnings- rörelse i ett plan parallellt med slangarna (5), varvid pump- stången (3) vid sin invid slangarna belägna sidokant vid ändarna styrs i spår som är vinkelräta mot det av slangarna bildade planet, så att pumpstångens invid slangarna (5) beläg- na sidokant vid stångens svängningsrörelse knådar fram små diskreta volymer av vätskor, varvid den ena slangklämman (2) är anordnad efter pumpstången (3) sett i frammatningsriktning- en och öppnas under första.hälften av ett pumpslag, samt den andra slangklämman (1) är anordnad före pumpstången (3) sett i frammatninqsriktningen och öppnas under andra hälften av ett pumpslag.

2. Anordning enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d av att pumpstången (3) uppvisar en mot slangarna (5) utbuktande sidokant.

3. Anordning enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att pumpstången (3) är flexibel och/eller flexibelt (6, 7) upphängd.

4. Anordning enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a d av att pumpstångens (3) tryckplatta under slangarna (5) är elastisk.

5. Anordning enligt något av_föregående krav, k ä n n e - t e c k n a d av att slangklämmorna är kamaxelstyrda.

6. Anordning enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a d av att excentern via kugghjul synkront driver slangklämmorna.