DE10354806A1

DE10354806A1 - Probenträger

Info

Publication number: DE10354806A1
Application number: DE10354806A
Authority: DE
Inventors: Dirk Dipl.-Ing. Osterloh; Ralf-Peter Dr. Peters
Original assignee: Boehringer Ingelheim Microparts GmbH
Current assignee: Boehringer Ingelheim Microparts GmbH
Priority date: 2003-11-21
Filing date: 2003-11-21
Publication date: 2005-06-02
Also published as: CN1664543A; JP2005156556A; EP1533035A1; JP4921706B2; CN1664543B; US7829027B2; US20050152807A1

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.

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 Pro benflüssigkeit 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.

Eine grundlegende Idee 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/oder während seiner Entleerung ausschließlich über einen zumindest temporär verschließbaren Verbindungskanal mit der Umgebung in Verbindung steht. Insbesondere wird der Verbindungskanal oder eine diesbezügliche Öffnung zumindest im wesentlichen ständig von Probenflüssigkeit verschlossen, die vorzugsweise allenfalls ein Einsaugen bzw. Einströmen von der den Probenträger umgebenden Atmosphäre, insbesondere Luft, beim Entleeren des Speichers gestattet. Jedoch kann auch auf sonstige Weise eine derartige Begrenzung des Gasaustauschs oder Bildung eines Einwegventils realisiert werden.

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:
1 eine schematische, ausschnittsweise Draufsicht eines vorschlagsgemäßen Probenträgers gemäß einer ersten Ausführungsform;
2 einen Längsschnitt des Probenträgers gemäß 1;
3 eine schematische, ausschnittsweise Draufsicht eines vorschlagsgemäßen Probenträgers gemäß einer zweiten Ausführungsform;
4 eine schematische, ausschnittsweise Draufsicht eines vorschlagsgemäßen Probenträgers gemäß einer dritten Ausführungsform; und
5 einen Längsschnitt des Probenträgers gemäß 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.
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 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.
2 zeigt einen schematischen Längsschnitt des Probenträgers 1 gemäß 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 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 Flach seite 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 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 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.
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 Probenflüs sigkeit 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 Reaktionsdauern 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-Erzeugungseinrichtungen) 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.
3 zeigt in einer zu 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 4 und 5 sind die Probenflüssigkeit 4 und die Abdeckung 7 aus Vereinfachungsgründen weggelassen, wobei 4 eine zu 1 und 3 korrespondierende Draufsicht zeigt.
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 Probenkammern 6 und/oder gegebenenfalls die an die Probenkammern 6 angeschlos senen 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 5 des Probenträgers 1 gemäß 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 Überdeckung 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

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) angeschlossene 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, 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 der Speicher (8) im gefüllten Zustand und/oder während seiner Entleerung ausschließlich über einen zumindest temporär verschließbaren Verbindungskanal (9, 19) mit der Umgebung in Verbindung steht und/oder belüftbar ist.
Probenträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Probenträger (1) derart ausgebildet ist, daß der Verbindungskanal (9, 19) bei gefülltem Speicher (8) und/oder während der Entleerung des Speichers (8), insbesondere selbsttätig, durch Flüssigkeit, insbesondere Probenflüssigkeit (4), zumindest temporär verschließbar ist.
Probenträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Probenträger (1) derart ausgebildet ist, daß durch den Verbindungskanal (9, 19) bei gefülltem Speicher (8) oder während der Entleerung des Speichers (8) Umgebungsatmosphäre, insbesondere Luft, ausschließlich in den Speicher (8) hineinströmen kann.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Probenträger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (7) den Grundkörper (15) mit den Kavitäten (2), gegebenenfalls mit Ausnahme der Probenaufnahme (3) und/oder einer Be- bzw. Entlüftungsöffnung (13), überdeckt.
Probenträger nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (7) folienartig ausgebildet ist.
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.
Probenträger nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Probenaufnahme (3) ein einziger Speicher (8) zugeordnet ist.
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.
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.
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.
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.
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.
Probenträger nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (8) über den Verbindungskanal (9, 19) an die Probenaufnahme (3) oder eine Be- bzw. Entlüftung angeschlossen ist.
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.
Probenträger nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (8) einlaufseitig und/oder auslaufseitig eine Kapillarkraft-Erzeugungseinrichtung (17) aufweist.
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.
Probenträger nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (8) kammerartig ausgebildet ist.
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.
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.
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. Ver dunstung zumindest während des Entleerens des Speichers (8) ausgesetzte Oberfläche der Probenflüssigkeit (4) oder die Querschnittsfläche des Verbindungskanals (9, 19) ist.
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.
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.
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.
Probenträger nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Probenträger (1) als Mikrotiterplatte oder Teststreifen ausgebildet ist.
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.
Verwendung eines Probenträgers (1) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche für die insbesondere mikrobiologische Diagnostik, wobei die Probenkammern (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.