DE2117423A1

DE2117423A1 - Sample carrier and transport device

Info

Publication number: DE2117423A1
Application number: DE19712117423
Authority: DE
Inventors: Stephen Irving Scarsdale N.Y. Shapiro (V.StA.)
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1970-04-13
Filing date: 1971-04-08
Publication date: 1971-10-28
Also published as: FR2089490A5; DE2117423B2; BE765595A; NL7104786A; IL36602A0; CA940100A; SE376480B; JPS5611886B1; BR7102117D0; CH531172A; IL36602A; GB1340358A; US3681029A

Description

Priorität: 13. April 197o Nr. o27 5o6 , USAPriority: April 13, 197o No. o27 5o6, USA

Die Erfindung bezieht sich auf eine Probeträger- un& Transportvorrichtung zum Mischen und Transportieren von Flüssigkeiten, beispielsweise von Proben und Reagenzien, in einem Zentrifugalkraftfeld, insbesondere zur Verwendung in rotierenden photometrischen Analyseeinrichtungen. Bei diesen Einrichtungen ist es oft erforderlich, daß, für die photometrische Mikroanalyse genau bemessene Flüssigkeitsmengen verteilt bzw. abgegeben werden.The invention relates to a sample carrier and transport device for mixing and transporting liquids, e.g. samples and reagents, in one Centrifugal force field, especially for use in rotating photometric analysis equipment. These devices often require that, for the photometric Microanalysis precisely measured amounts of liquid are distributed or dispensed.

Wegen der zahlreichen durchzuführenden mikroanalytischoii Untersuchungen in der biochemischen Forschung, bei klinischen Routineuntersuchungen für Arzte und Krankenhäuser, in der Enzymforschung und dergleichen hat in den letzten Jahren das Bedürfnis für schnell arbeitende, automatische Analysevorrichtungeri im bemerkenswerten Maße zugenommen. Zusätzlich zuBecause of the numerous microanalytical examinations to be carried out in biochemical research, in routine clinical examinations for doctors and hospitals, in the Enzyme research and the like has done that for the past few years Need for high-speed, automatic analyzers increased to a remarkable extent. In addition to

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diesem erhöhten Bedarf an Analysen ist es auf bestimmten Gebieten oft kritisch, eine Reihe von Reaktionen genau zum ^; ,gleichen Zeitpunkt zum Laufen zu bringen, was jedoch erforderlich ist, wenn man zuverlässige Ergebnisse erzielen will. Dies ist besonders für die Enzymforschung wichtig, wo meßbare Änderungen oft erst nach einem nur wenige Sekunden oder Minuten andauernden Reaktionsverlauf auftreten. Es sind jedoch wenige Vorrichtungen zum schnellen und genauen Durchführen einer Analyse verfügbar, mit welchen die wachsende Zahl und die unterschiedliche Art der von Ärzten und Forschern erwünschten Versuche ausgeführt werden können.Given this increased need for analysis, it is often critical in certain areas to precisely identify a series of reactions ^; to get the same point in time up and running, but this is necessary if one wants to achieve reliable results. This is particularly important for enzyme research, where measurable changes often only occur after a reaction that lasts only a few seconds or minutes. However, there are few devices available for quickly and accurately performing analysis which can accommodate the growing number and variety of experiments desired by physicians and researchers.

₍Zur Durchführung einer schnellen Mikroanalyse für einen weitgezogenen Bereich unterschiedlicher Flüssigkeiten, beispielsweise Körperflüssigkeiten wie Blutserum, Nahrungsmittel und dergleichen, ist ein analytisches, viele Stationen aufweisendes Photometer bekannt geworden, das unter Verwendung eines Zentrifugalkraftfeldes arbeitet. Da zahlreiche Analysen schnell und gleichzeitig ausgeführt werden können, ist diese Vorrichtung in den Fällen von besonderem Interesse,.wo eine große Anzahl von Proben einzubeziehen oder unterschiedliche Versuche mit einer Probe durchzuführen sind. Da diese Vorrichtungen darüber hinaus die Verwendung von relativ kleinen Volumen von Reagenzien, d. h. im Mikroliterbereich, gestatten, kann die Verwendung von teuren Reaktionsmitteln stark verringert werden. ₍ In order to carry out a rapid microanalysis for a wide range of different liquids, for example body fluids such as blood serum, food and the like, an analytical, multi-station photometer which operates using a centrifugal force field has become known. Since numerous analyzes can be carried out quickly and simultaneously, This device is of particular interest in cases where a large number of samples are to be included or different experiments are to be carried out on one sample, and since these devices also allow the use of relatively small volumes of reagents, ie in the microliter range, the use can be made can be greatly reduced by expensive reactants.

Eine bekannte, mit einem Zentrifugalkraftfeld arbeitende Vorrichtung für mikroana^tische Untersuchungen verwendet das Prinzip der Doppelstrahlspektroskopie, wo die Absorptionsvermögen einer flüssigen Probe und einer Bezugslösung miteinander verglichen werden. Die Anordnung besteht im Prinzip aus einer Reihe von Küvetten, die um den Umfang eines Rotors so angeordnet sind, daß, wenn der Rotor in Drehung versetztA well-known one that works with a centrifugal force field Device used for micro-ana ^ tical examinations the principle of double beam spectroscopy, where the absorbance a liquid sample and a reference solution with each other be compared. The arrangement basically consists of a number of cuvettes around the circumference of a rotor are arranged so that when the rotor is rotated

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Zentrifugalkraft die Reagenzien und Proben zu den Küvetlcn. transportiert, wo die Konzentration spektroskopisch gemessen wird. Dabei ist eine Scheibe für die Aufnahme der Proben vorgesehen, die Reihen von konzentrisch angeordneten Hohlräumen aufweist. In dem innersten Hohlraum werden die Reagenzien und die Seruniproben in dem Mittelhohlraum der Probenscheibe untergebracht,.die dann registriert und in dem Rotor angeordnet wird, wobei jedes Reagenz und jede Seruniprobe ihre jeweilige Küvette haben. Wenn der Rotor beschleunigt wird, bewegen sich die Reagenzien und die Proben infolge der Zentrifugalkraft zu dem äußersten Hohlraum, wo sie durch einen kleinen Kanal zu der Küvette transportiert werden. Während des Transports Airerden das Reagenz und die Probe vermischt. Die gefüllten Küvetten drehen sich schnell an dem ortsfesten Lichtstrahl vorbei, während die Lichtdurchlässigkeit gemessen wird (Analytical ßiochenü stry 28545-562, I969).Centrifugal force to the reagents and samples Küvetlcn. transported, where the concentration is measured spectroscopically. There is a disc for the inclusion of the Samples provided which have rows of concentrically arranged cavities. In the innermost cavity, the Reagents and the seruni samples are housed in the central cavity of the sample disk, which is then registered and stored in the Rotor is arranged, with each reagent and each seruni sample having its respective cuvette. When the rotor is accelerated, the reagents and the samples move as a result of centrifugal force to the outermost cavity, where they are transported through a small channel to the cuvette. During the Transports Air grounds the reagent and sample mixed. the Filled cuvettes rotate quickly past the stationary light beam while the light transmission is measured (Analytical ßiochenü stry 28545-562, 1969).

Diese Vorrichtung hat jedoch den Nachteil, daß die Reagenzien und Proben nicht völlig in die Küvette transportiert vrerden können. Wenn nun die Überführung nicht vollständig ist, kann die Konzentration der Probe in der Küvette unrichtig· sein, was zu einer fehlerbehafteten Ablösung führt.However, this device has the disadvantage that the reagents and samples are not completely transported into the cuvette can. If the transfer is not complete, the concentration of the sample in the cuvette may be incorrect which leads to a faulty replacement.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher die Probe und die Reagenzien völlig in die Küvette übergeführt werden können, wobei sich die Vorrichtung insbesondere für biochemische klinische Untersuchungen eignen soll, wo eine optimale Genauigkeit gefordert wird.The object of the present invention is therefore to provide a device of the type mentioned at the beginning which the sample and the reagents can be completely transferred into the cuvette, the device in particular should be suitable for biochemical clinical examinations where optimal accuracy is required.

Diese Aufgabe wird mit der Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art durch eine ringförmige Scheibe gelöst, die auf ihrer Oberseite eine Vielzahl von Kammern hat, von denen sich jede nach außen zum Umfangsrand der Scheibe orstreckt.This task is carried out with the device described at the outset Kind of solved by an annular disc, which on its upper side has a multitude of chambers, one of which is each orstretched outward toward the peripheral edge of the disc.

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• Eine Kammer umfaßt wenigstens eine Reaktionskammer, die in einem Winkel angeordnet ist, der zur Richtung der von dem Zentrifugalkraftfeld ausgeübten Kraft kleiner als ein rechter Winkel ist. Die Kammer weist weiterhin eine Probekainmer auf, die mit der Reagenz- bzw. Reaktionskammer in Verbindung steht und daran angrenzt, wobei ihre Tiefe geringer ist als die der Reagenzkammer. Schließlich hat die Kammer eine Transportkaininer, welche mit der Probekammer in Verbindung steht, daran angrenzt und in einem Winkel angeordnet ist, der zur Richtung der von dem Zentrifugalkraftfeld erzeugten Kraft größer als ein rechter Winkel ist. Die Ubertragungskammer steht mit dem äußeren Umfangsrand der Scheibe über eine Auslaßöffnung in Verbindung. Wenn der Rotor in dem Analysator angeordnet ist, stehen die Auslaßöffnungen mit den Küvetten in Verbindung.• A chamber comprises at least one reaction chamber, which is in is arranged at an angle that is smaller than a right angle to the direction of the force exerted by the centrifugal force field Angle is. The chamber also has a sample chamber which is connected to the reagent or reaction chamber and is adjacent thereto, the depth of which is less than that of the reagent chamber. After all, the chamber has a transport cabinet, which is in communication with the sample chamber, adjoins it and is arranged at an angle that corresponds to the direction of the the force generated by the centrifugal force field is greater than a right one Angle is. The transmission chamber is in communication with the outer peripheral edge of the disk via an outlet opening. When the rotor is arranged in the analyzer, the outlet openings are in communication with the cuvettes.

Anhand der beiliegenden Zeichnung wird eine beispielsweise Ausführungsform der vorliegenden Erfindung näher erläutert.An exemplary embodiment of the present invention is explained in more detail with the aid of the accompanying drawing.

Die schematisch im Axialschnitt gezeigte Vorrichtung besteht aus einer Rotorscheibe Io, die um eine Achse 12 rotiert und · eine Reagenzkammer 14, eine Probekammer 16, eine Transportkammer l8 und eine Auslaßöffnung 2o aufweist. Wenn sich die Reagenz- und Probekammer enthaltende Scheibe dreht, treibt, wie aus der Zeichnung zu ersehen ist, die zunehmende Zentrifugalkraft das Reagenz aus seiner Kammer den Bund hinauf, der von der Reagenz- und Probekainmer gebildet wird, und die Probe aus ihrer Kammer in die Transportkammer hinüber. In dem Augenblick, wo das Reagenz die Probe in die Transportkammer und gegebenenfalls in die Küvette hinüberreißt, beginnt unmittelbar das Mischen des Reagenz und der Probe.The device shown schematically in axial section consists of a rotor disk Io which rotates about an axis 12 and a reagent chamber 14, a sample chamber 16, a transport chamber Has l8 and an outlet opening 2o. If the The disk containing the reagent and sample chambers rotates and, as can be seen from the drawing, drives the increasing centrifugal force the reagent from its chamber up the collar formed by the reagent and sample chamber, and the Sample from its chamber over into the transport chamber. At the moment when the reagent enters the sample in the transport chamber and if necessary tears over into the cuvette, the mixing of the reagent and the sample begins immediately.

Dadurch, daß die Reagenz- und Probekainmer zu dem äußeren Umfangsrand der Scheibe geneigt sind und die ProbekaminerIn that the reagent and sample chambers are inclined towards the outer peripheral edge of the disc and the sample chambers

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nicht so tief wie die Reagenzkammer ist, d. h. sie bildet einen Bund bzw. Absatz mit der Reagenzkammer, werden das Reagenz und. die Probe getrennt gehalten bis man die Rotorscheibe rotieren läßt. Das flüssige Reagenz steigt dann an seiner Außenwand hoch, tritt über den Boden der Probekammer und reißt die Probe die Probekammerwand hinauf mit in die Transportkammer. Die Probekammerwand sollte bis zu einem Punkt ansteigen, der gerade unter der Oberseite der Rotor-r scheibe liegt.not as deep as the reagent chamber, d. H. it forms a collar or shoulder with the reagent chamber, are that Reagent and. the sample is kept separate until the rotor disk is allowed to rotate. The liquid reagent then rises its outer wall, steps over the floor of the sample chamber and pulls the sample up the sample chamber wall into the Transport chamber. The sample chamber wall should rise to a point just below the top of the rotor r disk lies.

Die Kammern können in der Praxis auf vielfältige Weise gestaltet werden. Sie können beispielsweise zylindrisch, oval, quadratisch oder ähnlich geformt sein, solange nur die prinzipielle geometrische Form beibehalten ist. Die Rotorscheibe selbst kann aus einer Vielzahl von Stoffen hergestellt werden, beispielsweise aus linearem Polyäthylen hoher Dichte, Tetrafluoräthylen und dergleichen. Die Oberflächender Kammern müssen natürlich aus einem Material bestehen, woran weder die Reagenzien noch die Proben festhaften können, wenn der Rotor in Drehung versetzt wird.The chambers can be designed in many ways in practice. For example, they can be cylindrical, oval, be square or similar, as long as only the principle geometric shape is retained. The rotor disc itself can be made from a variety of materials, for example, linear high density polyethylene, tetrafluoroethylene and the like. The surfaces of the chambers must of course consist of a material on what neither the reagents nor the samples can adhere when the rotor is set in rotation.

Vorzugsweise ist die Stelle in der Probekammer 16, bei welcher der Boden auf die dem Umfangsrand der Scheibe Io am nächsten liegende Wand trifft, gekrümmt.Preferably, the location in the sample chamber 16 is at which the bottom to the closest to the peripheral edge of the disk Io meets the lying wall, curved.

- Ansprüche -- Expectations -

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Claims

PATENT CLAIMS

il ./Sample carrier and transport device for mixing

and transport of liquids, e.g. samples and reagents, in a centrifugal force field, in particular for use in rotating photometric analysis devices by an annular disc (lo) with a multitude of chambers on the top, each of which extends outward to the peripheral edge of the disc (lo), each of the chambers having at least one reagent chamber ™ "(14), which is arranged at an angle to the Direction of the generated by the centrifugal force field Force is less than a right angle, a sample chamber (l6), which are in contact with the reagent chamber (lA)

bond stands, adjoins it and its depth is less is than that of the reagent chamber (14), as well as a transport chamber (l8), which is connected to the sample chamber (l6) is in communication, adjacent thereto, at an angle to the direction of the generated by the centrifugal force field Force is arranged, which is greater than a right angle, and with the outer peripheral edge of the disc (lo) is connected to (2o).

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the point in the sample chamber (16) at which the bottom meets the wall closest to the peripheral edge of the disc (lo), is curved.

3. Device according to claim .1 or 2, characterized in that that the wall of the sample chamber (l6), which is the peripheral edge of the disc (lo) closest to rises to a point below the surface of the disk (Io).

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k . Device according to one of the preceding claims, characterized in that the outlet opening (2o) is arranged at the bottom of the mixing chamber (18).

5 · Device according to one of the preceding claims, characterized in that the chambers essentially have a cylindrical shape.

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