DE69113993T2 - Ventil zum transfer und zur dosierung von flüssigkeiten. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Ventileinheit zum Transfer und zur Dosierung von Flüssigkeiten mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 sowie ein Verfahren des Entnehmens, Isolierens und Weiterführens von aliquoten Teilmengen mit präzisem Volumen innerhalb einer einzigen Dosier- und Transferventileinheit mit den Merkmalen gemäß Anspruch 18.
• Auf die folgenden U.S.-Patente wird bezüglich ihrer Offenbarung als für die nachfolgend beschriebene vorliegende Erfindung relevanter Stand der Technik Bezug genommen: 2,656,508 (Coulter et al, Oktober 1953); 3,549,994 (Rothermel et al, Dezember 1970); 3,567,390 (Rothermel, März 1971); 4,152,391 (Cabrera, Mai 1979); 4,445,391 (Cabrera, Mai 1984); 4,507,977 (Cabrera, April 1984); 4,702,889 (Cabrera et al., Oktober 1987); und 4,896,456 (Cabrera et al., Januar 1990).
• Auf die U.S.-Patente 2,656,508, 3,549,994 u.a. wurde Bezug genommen. Die Ventileinheiten, auf die Bezug genommen wurde, weisen vorzugsweise ein Paar stationäre Ventilscheibenelemente auf, zwischen welchen sich ein mittleres, drehbares Ventilscheibenelement befindet, wobei diese Elemente koaxial angeordnet sind und wobei die Oberflächen des mittleren Elements durch Reibschluß dichtend mit den benachbarten Oberflächen der stationären Elemente verbunden sind. Mit diesen Ventileinheiten wurde ein beträchtlicher wirtschaftlicher Erfolg erzielt; sie wiesen innere Passagen-Mittel mit präzisem Innenvolumen auf, um präzise Volumina flüssiger Proben für die Verdünnung zu liefern. Vorzugsweise wurde ein Reihen-Durchflußweg durch die Ventileinheit zur Aufnahme einer kontinuierlichen Masse einer Blutprobe von einer entsprechenden Quelle definiert. Dieser Reihen-Durchflußweg wies segmentierende Passagen und segmentierende Bereiche auf, die alle jeweils ein präzises Innenvolumen hatten. Bei Drehung des mittleren Ventilelements wurde der "beladene" Reihen-Durchflußweg segmentiert, um die aliquoten Teilmengen mit präzisem Volumen zu bestimmen, die einzeln isoliert wurden. Vorherbestimmte Verdünnungsmittel-Volumina wurden jeder der aliquoten Teilmengen zugeführt, und diese wurden dann mit dem jeweils zugeordnetem Verdünnungsmittel zu Misch- und Testgefäßen außerhalb der Ventileinheit weitertransportiert, um dort verschiedene Parameter der Blutprobe zu bestimmen. Die Bestimmung einiger solcher Parameter erfordert die Lyse der Verdünnung mit einem lysierenden Reagens. Es wäre auch vorteilhaft, die zu lysierende aliquote Teilmenge der Blutprobe gleichzeitig mit den anderen aliquoten Teilmengen der Blutprobe zu messen, so daß alle ein und dieselbe Charge darstellen und so besser übereinstimmen würden. Darüberhinaus wäre es höchst vorteilhaft, wenn alle drei Proben-Teilmengen in einem einzigen Arbeitsschritt gezogen würden. Dies könnte am effizientesten durch den Einsatz eines einzigen Dosier- und Transferventils durchgeführt werden. Bis jetzt war das nicht möglich, da das lysierende Reagens korrodierende Eigenschaften hat und da es natürlich diejenigen inneren Bereiche der Ventileinheit kontaminieren würde, die die Blutproben beinhalten oder die mit den Durchflußwegen für das Blut oder für das Verdünnungsmittel innerhalb der Ventileinheit in Kontakt kommen, und so die Proben und/oder Verdünnungen kontaminieren würde, die nicht dem lysierenden Reagens ausgesetzt sein dürfen. Bereits Spuren von lysierendem Reagens hätten schädliche Auswirkungen auf die anderen Flüssigkeiten, die durch das Innere der Ventileinheit fließen.
• Demzufolge muß verhindert werden, daß das Innere der Ventileinheit einem lysierenden Reagens ausgesetzt wird oder daß innerhalb der für die Erzeugung von Verdünnungen verwendeten Ventileinheit ein lysierendes Reagens vorhanden ist. Deshalb erfolgt die Zufuhr eines solchen Reagens herkömmlicherweise außerhalb der Ventileinheit über einzelne zugeordnete Leitungen und Durchflußwege, die von einer Lyse-Reagensquelle zu dem bestimmten Misch- und Testgefäß führen, das die damit zu behandelnde Blutprobenverdünnung enthält. Dies erforderte eine separate Ventileinheit zusätzlich zu dem Blut-Dosier- und Transferventil.
• Es ist wünschenswert geworden, bestimmte Eigenschaften von Vollblut durch andere Mittel als durch Geräte zu bestimmen, die unmittelbar auf dem Coulter-Prinzip basieren, und solche Bestimmungen trotzdem über dasselbe Instrument vorzusehen, das nach dem Coulter-Prinzip funktioniert. Dies kann die Lyse einer unverdünnten Vollblutprobe mit einem lysierenden Reagens erfordern. Um eine solche Aufgabe zu vollenden, war eine zweite oder zusätzliche Ventileinheit zur Blutprobenentnahme bzw. zum Bluttransfer erforderlich, die die Aufgabe hatte, eine aliquote Teilmenge einer Blutprobe zu dosieren und das lysierende Reagens entweder direkt oder indirekt durch diese Ventileinheit zu führen oder die abgemessene Blutprobe unverdünnt zu einem Ort zu leiten, wo das lysierende Reagens damit vermischt werden konnte. Mit einem separaten Blutprobenentnahme- und Transferventil würden nicht alle ermittelten Eigenschaften des Blutes aus der gleichen Probe stammen. Wenn das lysierende Reagens innerhalb der Ventileinheit geführt würde, würde eine Spur oder eine größere Restmenge von lysierendem Reagens darin zurückbleiben, und viel Sorgfalt und Mühe wäre erforderlich, um solche Spuren durch mehrfaches Spülen mit Reinigungs- und Verdünnungsmitteln zu entfernen. Würde man versuchen, ein lysierendes Reagens durch die gleiche Ventileinheit zu leiten, die für die Erzeugung von Verdünnungen ebenso benützt wird wie für die Bereitstellung unverdünnter Volumina für die Lyse, so wäre die Kontamination der inneren Durchflußwege mit lysierendem Reagens bei den gegebenen Konstruktionen von Ventileinheiten unvermeidlich. Darüberhinaus ist die Erhaltung der verfügbaren Blutprobe problematisch, da solche Probenmengen begrenzt waren. Wie oben angedeutet, ist es auch wichtig, daß alle Bestimmungen der Eigenschaften einer Blutprobe aus einer Probe erfolgen, die derselben Quellengruppe entnommen wurde, vorzugsweise zur gleichen Zeit.
• Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Ventileinheit zur Dosierung und zum Transfer von Flüssigkeiten der Art zu schaffen, die in der Lage ist, mehrere präzise Volumina aliquoter Teilmengen von Vollblutproben zu messen und als Verdünnung Misch- und Testkammern außerhalb der Ventileinheit zuzuführen und die in der Lage ist, ein lysierendes Reagens einer der aliquoten Teilmengen von Vollblut zuzuführen und diese als unverdünnte Mischung einer zusätzlichen Misch- und Testkammer zuzuführen, ohne daß dabei innere Bereiche der Ventileinheit, in welchen Vollblutproben und entsprechend zugeordnete Flüssigkeiten in Kontakt kommen, kontaminiert werden. Außerdem liegt der Erfindung allgemein die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem präzise aliquote Teilmengen ausgewählter Flüssigkeiten innerhalb einer solchen Ventileinheit unter Lösung des vorgenannten Kontaminations-Problems als Proben entnommen, isoliert und weitergeführt werden.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1 bis 18 erfüllt. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
• Die Erfindung wird nachfolgend anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsformen näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
• Fig. 1A und 1B Vorderansichten des äußeren Rotorelements der erfindungsgemäßen Ventileinheit;
• Fig. 1C eine Teildraufsicht auf das in Fig. 1A und 1B dargestellte äußere Rotorelement;
• Fig. 2A und 2B Vorderansichten des Statorelements der erfindungsgemäßen Ventileinheit;
• Fig. 2C eine Seitenansicht des in Fig. 2A und 2B dargestellten Statorelements;
• Fig. 3A und 3B Vorderansichten des Rotorelements der erfindungsgemäßen Ventileinheit;
• Fig. 3C eine Draufsicht auf das in Fig. 3A und 3B dargestellte Rotorelement;
• Fig. 4 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Ventileinheit im Lade- oder Ansaugzustand;
• Fig. 5 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Ventileinheit im Segmentierungs- bzw. Isolationszustand;
• Fig. 6 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Ventileinheit im Vollendungs- oder "Rückspülzustand", nachdem sie wieder in den in Fig. 4 dargestellten Zustand gebracht worden ist, mit einer Teilzufuhr eines gemessenen Probenvolumens und dem Rückströmen durch die bzw. Spülen der Bereiche der Ventileinheit, durch die die Vollblutprobe und das zugeordnete Verdünnungsmittel fließen; und
• Fig. 7A und 7B schematische, detaillierte Teilansichten im Schnitt der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung, die jeweils die Disposition des ausgewahlten, gemessenen Probenvolumens im in Fig. 5 dargestellten Segmentierungszustand und im in Fig. 6 dargestellten Vollendungs- oder Rückspülzustand veranschaulichen.
• In den Patenten, auf die Bezug genommen wurde, wurde eine drehbare, drei Scheiben aufweisende Ventileinheit zur Dosierung und zum Transfer von Vollblut geschaffen, die in der Lage ist, aliquote Volumina oder Teilmengen einer Blutprobe zu dosieren und jede der aliquoten Teilmengen der Probe mit vorherbestimmten Verdünnungsmittel-Volumina zu kombinieren, um präzise Verdünnungen dieser aliquoten Proben-Teilmengen zu bilden und zu äußeren Misch- und Testkammern weiterzutransportieren. Zusätzlich zu den Verdünnungen schafft die Erfindung Mittel, um ein zusätzliches (ausgewähltes) aliquotes Volumen einer Probe aus der gleichen Probenquelle gleichzeitig mit den anderen aliquoten Proben-Teilmengen zu dosieren und zu isolieren und dieses aliquote Probenvolumen mit einem Volumen von lysierendem Reagens einer zusätzlichen Misch- und Testkammer zuzuführen, beispielsweise zur Bestimmung einer fünfteiligen Differentialanalyse der Blutprobe. Ein Fluid, wie z.B. Luft oder ein anderes reaktionsträges gasförmiges Fluid, wird verwendet, um das ausgewählte aliquote Probenvolumen an einem Ort zu positionieren, der von dem Rotorelement der Ventileinheit und von dem lysierenden Reagens entfernt ist, welches durch einen dafür vorgesehenen Weg durch die Ventileinheit geführt wird, und um darin sowohl die aliquote Proben-Teilmenge als auch das lysierende Reagens zur zusätzlichen Misch- und Testkammer zu spülen, wodurch die Durchflußwege innerhalb der Ventileinheit, durch die die Vollblutprobe und das entsprechend zugeordnete Verdünnungsmittel fließen, frei von Verunreinigungen durch das lysierende Reagens bleiben.
• Auf die Zeichnungen wird nachfolgend Bezug genommen. In den Figuren wird die erfindungsgemäße Ventileinheit generell mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet; sie weist ein äußeres drehbares Element auf, welches im folgenden als Ladeelement 12 (dargestellt in Fig. 1A bis 1C) bezeichnet wird, ein äußeres stationäres Element, das im folgenden als Stator 14 (dargestellt in Fig. 2A bis 2C) bezeichnet wird, und das mittlere drehbare Element, das nachfolgend als Rotor 16 (dargestellt in Fig. 3A bis 3C) bezeichnet wird. Das Ladeelement 12, der Stator 14 und der Rotor 16 weisen jeweils eine axiale Befestigungspassage 18 auf und sind koaxial auf einer Spindel 20 (Fig. 7) angeordnet, wobei ihre gegenüberliegenden Oberflächen durch Reibschluß dichtend verbunden sind. Diese Elemente haben den gleichen Durchmesser, wobei die äußeren Elemente 12 und 14 gleich dick sind, während das mittlere Element 16 dünner ist als die Elemente 12 und 14.
• Das Ladeelement 12 kann zwischen zwei Winkelpositionen verstellt werden, wobei die erste dazu dient, die Aufnahme der Vollblutprobe durch Durchstoßnadel-Vorrichtungen, wie sie im U.S.-Patent 4,387,076 beschrieben sind, mit einer Methode zu ermöglichen, die als automatische Ansaugmethode bezeichnet wird. Wenn das Ladeelement in die zweite Winkelposition gebracht wird, dient es dazu, die Aufnahme der Vollblutprobe durch eine daran befestigte Ansaugsonde 24 mittels einer Methode zu ermöglichen, die als manuelle Ansaugmethode bezeichnet werden soll. Das Ladeelement 12 weist eine bogenförmige peripherische Kerbe 28 auf, die sich zur äußeren Umfangsfläche 12''' hin öffnet und die gegenüberliegende Wände 28' und 28'' aufweist, welche dazu dienen, die Rotationsgrenzen zwischen der automatischen und der manuellen Ansaugposition festzulegen.
• Das Ladeelement 12 weist ein Paar beabstandete, winkelförmige Probeneinlaßpassagen 30 und 32 auf, die sich an ihren äußeren Enden zur Umfangsfläche 12''' des Ladeelements 12 hin öffnen, während sie sich an ihren inneren Enden zu der inneren Oberfläche 12'' hin öffnen. Beide winkelförmige Passagen 30 und 32 weisen radiale Bereiche 30' und 32' und innere, achsparallele Bereiche 30'' und 32'' auf, die sich zur Fläche 12'' hin öffnen. Ein geeignetes Winkelrohr 34 ist fest im radialen Bereich 30' angeordnet, um eine Kopplung mit der Durchstoßnadel-Vorrichtung zu ermöglichen, und die Ansaugsonde 24 sitzt fest im radialen Bereich 32'. Achsparallele Durchgangspassagen 36 und 38 sind in dem Ladeelement 12 ausgebildet, mit jeweils gleichen Mittelabständen zu den achsparallelen Bereichen 30'' und 32'' der winkelförmigen Passagen 30 und 32, wobei die Mittelachsen der Passagen 36 und 38 und die achsparallelen Bereiche 30'' und 32'' eine mit der axialen Passage 18 konzentrische Kreislinie kreuzen. Das Ladeelement 12 weist auch achsparallele Passagen 40 und 42 auf.
• Die achsparallelen Durchgangspassagen 36 und 38, die als komplementäre, zusammenarbeitende gegenstückige Passagen beschrieben werden können, arbeiten jeweils mit den winkelförmige Passagen 30 und 32 zusammen, um ein Verdünnungsmittel zu dem aliquoten Volumen einer Vollblutprobe zu leiten, nachdem diese isoliert wurde (wenn die Ventileinheit in den Segmentierungs- oder Isolationszustand [Lieferzustand] gebracht wurde). Die achsparallelen Passagen 40 und 42 öffnen sich zu den Auffangkanälen 44, die in der inneren Fläche 12'' des Ladeelements ausgebildet sind, und dienen jeweils als Einlaß und Außgang für eine Spülflüssigkeit, die die Aufgabe hat, die Auffangkanäle 44 von jeglichem Material freizuspülen, das sich möglicherweise darin angesammelt hat, nachdem es aus den Verbindungen jeglicher innerer Passagen entwichen ist, wobei diese Verbindungen sich an den reibschlüssig verbundenen Flächen des Ladeelements 12 und des Rotors 16 befinden, und das beispielsweise durch Kapillarwirkung entlang dieser Flächen zum inneren und/oder äußeren Umfang der Ventileinheit 10 bewegt worden sein kann.
• Das Ladeelement 12 weist darüberhinaus eine radial ausgerichtete Buchse 46 auf, die sich zu der äußeren Umfangsfläche 12''' hin öffnet. Ein Zapfen sitzt fest in der Buchse 46 und endet, sich nach außen erstreckend, in einem kugelartigen Gebilde 48'. Ein durch ein Fluid aktivierter Zylinder 47 kann außerhalb der Ventileinheit 10 für eine eine Hubbewegung ausführende Kolbenstange 49 angeordnet sein. Das freie Ende der Kolbenstange 49 kann mit dem Element 51 verbunden sein, das eine Ausnehmung 53 aufweist, die dem Gebilde 48' entspricht. Das Gebilde 48' ist an dem Element 51 befestigt, das das Gebilde 48' aufnimmt. Hierdurch ermöglicht der Betrieb der Kolbenstange 49, daß das Ladeelement 12 mechanisch gedreht wird, um entweder den automatischen oder den manuellen Ladezustand auszuwählen, wobei die Winkelrotation, die erforderlich ist, um einen der beiden Zustände zu erreichen, 45º beträgt.
• Das Ladeelement 12 ist in Fig. 1A so dargestellt, daß die äußere Fläche 12' zu sehen ist, während es in Fig. 1B so dargestellt ist, daß die Fläche 12'' dem Betrachter zugewandt ist. Wie in Fig. 1B dargestellt, ist der erste Auffangkanal 44 in der Fläche 12'' des Ladeelements ausgebildet; er weist einen äußeren, bogenförmigen Bereich 44' auf, zu dem sich die Passage 40 hin öffnet, einen inneren, im allgemeinen kreisförmigen Bereich 44'' (der sich im wesentlichen um die axiale Passage 18 herum erstreckt), einen Verbindungsbereich 44''', der die Bereiche 44' und 44'' verbindet, und einen radial ausgerichteten Bereich 44(4), zu dem sich die Passage 42 hin öffnet.
• Das Statorelement 14 der Ventileinheit 10 ist in Fig. 2A bis einschließlich Fig. 2C dargestellt, wobei in Fig. 2A die äußere Fläche 14' dem Betrachter zugewandt ist und in Fig. 2B die innere Fläche 14''. Der Stator 14 weist ein Paar gegenüberliegende parallele Flächen, nämlich die äußere Fläche 14' und die innere Fläche 14'', eine äußere Umfangsfläche 14''' und eine axiale Passage 18 zur Aufnahme der Spindel 20 auf. Darüberhinaus weist der Stator 14 eine rechteckig ausgebildete, peripherische Kerbe 50 mit gegenüberliegenden Wänden 50' und 50'' auf, die sich zu der äußeren Umfangsfläche 14''' hin öffnet, wobei die Kerbe 15 dazu dient, mit (nicht dargestellten) Mitteln zusammenzuarbeiten, um den Stator 14 zu blockieren und dessen Winkelbewegung zu verhindern.
• Achsparallele Durchgangspassagen 54 und 56 sind ebenfalls im Stator 14 ausgebildet. Eine erste Hohlschleife 58 ist dichtend und fest zwischen den Öffnungen 54' und 56' der Passagen 54 und 56 bis hin zur Fläche 14' des Stators 14 angeordnet, so daß sich die Schleife 58 aus der äußeren Fläche 14' erstreckt. Die erste Hohlschleife 58 hat ein präzises Innenvolumen, das geeignet ist, ein aliquotes Volumen einer Vollblutprobe zu definieren, die für die WBC-Bestimmung (weißes Blutbild) verwendet wird, nachdem sie mit einem vorherbestimmten Verdünnungsvolumen verdünnt worden ist.
• Im Stator 14 sind achsparallele Passagen 60 und 62 ausgebildet. Ein zweiter Auffangkanal 64 ist in der inneren Fläche 14'' ausgebildet, zu welchem sich die achsparallelen Passagen 60 und 62 hin öffnen; die Passage 60 stellt den Einlaß und die Passage 62 den Ausgang für eine Spülflüssigkeit dar, die den zweiten Auffangkanal 64 von jeglichem angesammelten Material freispült, das in dem zweiten Auffangkanal 64 aufgefangen worden sein kann, nachdem es aus den Verbindungen einer der inneren Passagen an den Oberflächen 14'' und 16'' (des Rotors 16) entwichen ist. Der Stator 14 weist auch achsparallele Durchgangspassagen 66, 68, 70, 72 und 74 auf. Die Passage 66 dient als Ausgang für die Vollblutprobe während des Ladezustands der Ventileinheit 10 und als Einlaß für die Zufuhr von Spülflüssigkeit (Rückströmung) zum Durchflußweg der Vollblutprobe, wenn die Ventileinheit 10 im Rückführ- bzw. Rückspülzustand ist. Die Passage 68 dient als eine zugeordnete Passage, durch die bei der Zufuhr eines lysierenden Reagens dieses Reagens hindurchgeführt wird, um ein ausgewähltes aliquotes Volumen einer Blutprobe erfindungsgemäß zu spülen. Die Passage 68 dient auch als ein Bereich des Durchflußweges für die ausgewählte Blutprobe, wenn diese erfindungsgemäß, wie nachfolgend beschrieben, von dem Ort in der Ventileinheit, in dem sie isoliert ist, zu einem von diesem Ort entfernten Ort und aus dem Rotor heraus gespült wird, und zwar mittels eines Fluids, welches als gasförmiges Fluid, wie z.B. Luft oder ein reaktionsträges Gas, vorliegen kann.
• Die Passage 70 dient dazu, das reaktionsträge Fluid, beispielsweise Luft aus einer Luftpumpe, zu dem isolierten Ort für das zuvor erwähnte, ausgewählte aliquote Volumen der Vollblutprobe zu führen, um dieses aliquote Volumen von seinem isolierten Ort über die zugeordnete Passage 68 zu dem davon entfernten Ort zu leiten. Die Passage 72 hat zwei alternative Funktionen. Während des Ladezustands ist die Passage 72 mit einer Vakuumquelle verbunden, um die Probe in die Sonde 24 zu ziehen. Während des Rückströmoder Spülzustands ist die Passage 72 mit einer Spülflüssigkeitsquelle (Verdünnerquelle) in Form einer Pumpe verbunden, um diese Spülflüssigkeit (den Verdünner) durch den Weg zu drücken, durch den das aliquote WBC-Volumen fließt. Die Passage 74 dient als Ausgang, um das aliquote Volumen der in der Ventileinheit 10 isolierten Vollblutprobe, welches zur Bestimmung der RBC-Charakteristika (rotes Blutbild) der Vollblutprobe verwendet wird, zur RBC-Misch- und Testkammer 52 (Fig. 5) zu leiten, und zwar durch die Zufuhr eines vorherbestimmten Volumens eines Verdünnungsmittels, welches zu dem letztgenannten, isolierten aliquoten Volumen gespült wird und dort die erforderliche Verdünnung bildet. Geeignete Winkelrohre 75 sind in den Öffnungen der jeweiligen Passagen zu der äußeren Fläche 14' des Stators 14 hin angeordnet, um die Kopplungen zu ermöglichen, welche zu bilden sind, um die nachfolgend beschriebenen Funktionen der jeweiligen Passagen zu ermöglichen.
• Nachfolgend wird Bezug auf Fig. 3A bis einschließlich 3C genommen, in welchen das mittlere drehbare Element, der Rotor 16, der Ventileinheit 10 dargestellt ist. Der Rotor 16 weist gegenüberliegende parallele Flächen 16' und 16'' sowie eine äußere Umfangsfläche 16''' auf. In Fig. 3A ist der Rotor 16 so dargestellt, daß dem Betrachter dessen Fläche 16' zugewandt ist, die durch Reibschluß dichtend mit der Fläche 12'' des Ladeelements 12 verbunden ist, wenn die Ventileinheit 10 zusammengesetzt und in Betriebszustand ist. In Fig. 3B ist der Rotor 16 so dargestellt, daß dem Betrachter dessen Fläche 16'' zugewandt ist, die mit der Fläche 14'' des Stators 14 durch Reibschluß dichtend verbunden ist, wenn die Ventileinheit 10 zusammengesetzt und in Betriebszustand ist. Der Rotor 16 hat den gleichen Durchmesser wie das Ladeelement 12 und der Stator 14 und weist eine bogenförmige peripherische Kerbe 76 auf, die sich zu der äußeren Umfangsfläche 16''' hin öffnet und die gegenüberliegende Wände 76' und 76'' aufweist, welche dazu dienen, die Rotation des Rotors 16 einzuschränken. Wie in Fig. 3A und 3B dargestellt, liegt der Rotor 16 in seiner Ausrichtung im Ansaug- bzw. Ladezustand vor.
• Der Rotor 16 weist sechs winkelförmige Passagen 78, 80, 82, 84 und 88 auf, deren Eintrittsöffnungen durch die Umfangsfläche 16''' des Rotors 16 hindurch ausgebildet sind und deren radial innere Bereiche sich mit ihren achsparallelen Bereichen überschneiden, welche sich jeweils zu der Fläche 16'' des Rotors 16 hin öffnen. Geeignete Winkelrohre befinden sich in den radialen Bereichen der jeweiligen winkelförmige Passagen, um eine Kommunikation mit dem Äußeren der Ventileinheit 10 zu gewährleisten. In dem Rotor 16 ist auch eine achsparallele Durchgangspassage 90 ausgebildet, die ein präzises Innenvolumen hat und als Isolieroder Meßkammer für das aliquote Volumen der RBC-Vollblutprobe dient, die darin isoliert wird, wenn der Rotor 16 so verstellt wird, daß die Ventileinheit 10 in den Segmentierungs- oder Isolationszustand (Lieferzustand) gebracht wird, wie nachfolgend beschrieben.
• Die Passage 78 dient als Einlaß für die Zufuhr von lysierendem Reagens in die Ventileinheit 10 zur Lieferung der obengenannten ausgewählten, isolierten, aliquoten Teilmenge der Vollblutprobe, wie nachfolgend beschrieben. Die Passagen 80 und 82 nehmen die zweite Hohlschleife 92 auf, die dichtend und fest in deren radialen Bereichen angeordnet ist, wobei die zweite Schleife 92 als Meß- oder Isolierkammer für die ausgewählte aliquote Teilmenge von Vollblut, die mit dem lysierenden Reagens zu behandeln ist, dient. Die Passage 86 dient als Einlaß für die Zufuhr des vorherbestimmten Verdünnungsmittel-Volumens zur ersten Hohlschleife 58, um deren isolierten Inhalt zu der WBC-Misch- und Testkammer 94 (Fig. 5) zu spülen, während die WBC-Verdünnung zu der Kammer 94 transportiert wird, wenn die Ventileinheit in den Segmentierungsund Lieferzustand gebracht wird, nachdem die Vollblutprobe in die Ventileinheit eingebracht worden ist. Die Passage 84 dient dazu, während des Rückspülvorgangs des Durchflußweges, durch welchen das aliquote RBC-Volumen fließt, die Spülflüssigkeit (den Verdünner) in den Durchflußweg des aliquoten RBC-Volumens einzubringen. Die Passage 88 dient als Ausgang, um das aliquote WBC-Volumen mit dem über die Passage 86 in die erste Schleife 58 eingebrachten, vorherbestimmten Verdünner-Volumen von der ersten Hohlschleife 58 zur WBC-Misch- und Testkammer 94 zu leiten.
• Der Rotor 16 weist außerdem eine radiale Durchgangspassage 96 auf, die von dessen äußerer Umfangsfläche 16''' zu dessen axialer Passage 18 führt und die einen Stift 98 zur Befestigung auf der Spindel 20 aufnimmt, um die Rotation des Rotors 16 zu ermöglichen. Die Mittelachsen der achsparallelen Bereiche der winkelförmigen Passagen 78, 80, 82, 84, 86 und 88 sowie die Mittelachse der Passage 90 kreuzen eine mit der Passage 18 konzentrische Kreislinie und sind von ihren benachbarten Passagen ebenso wie von der äußeren Umfangsfläche des Rotors 16 gleichmäßig beabstandet. Die obengenannten Passagen, die der Zufuhr von Verdünnungsmittel zu den isolierten aliquoten Probenvolumina dienen, können auch als komplementäre, zusammenarbeitende, gegenstückige Passagen beschrieben werden.
• Der Betrieb der erfindungsgemäßen Ventileinheit 10 wird unter Bezugnahme auf Fig. 4 bis einschl. 78 leichter verständlich. Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung der Ventileinheit 10 im Ansaug- oder Ladezustand. Obwohl das Ladeelement 12 auf eine Position gedreht werden kann, bei der die automatische Lademethode über Durchstoßnadel-Vorrichtungen gewählt wird, ist die dargestellte ausgewählte Lademethode die manuelle Methode, bei der die Vollblutprobe von der einzigen Quelle 26 über die Ansaugsonde 24 in die Ventileinheit 10 eingeführt wird, indem ein Vakuum auf die Probenauslaßöffnung 66 angelegt wird. Im Ansaug- oder Ladezustand sind die RBC-Isolier- oder Meßkammer (Passage 90 im Rotor 16), die erste Hohlschleife 58 (für das aliquote WBC-Volumen) und die zweite Hohlschleife 92 (für das ausgewählte aliquote Volumen [welches für die Bestimmung der fünfteiligen Differentialcharakteristik ohne Verdünnung lysiert werden soll]) aufeinander ausgerichtet, um einen kontinuierlichen Reihen-Durchflußweg für die Vollblutprobe zu bilden. Die Meßkammer 90 für die aliquote RBC- Menge befindet sich also im Rotor 16, während die Meßkammer für die aliquote WBC-Menge, also die Hohlschleife 58, sich im Stator 14 befindet.
• Wenn die Ventileinheit 10 im Ladezustand ist, sind die Quelle des lysierenden Reagens (Lyse-Pumpe 100), der Einlaß 78 für das lysierende Reagens (im Rotor 16), die zugeordnete Passage 68 (im Stator 14), eine Speicherleitung 102 und die Verbindungsleitung 104 in Reihe verbunden; sie führen zu der zusätzlichen Misch- und Testkammer 108 zur Ausführung der fünfteiligen Differentialbestimmung und werden mit lysierendem Reagens aus dem vorhergehenden letzten Arbeitsschritt der Ventileinheit gefüllt. Die zweite Schleife 92 wird mit Fluid, wie z.B. Luft aus einer Luftpumpe 106 oder ein anderes reaktionsträges gasförmiges Fluid, gefüllt, das dazu verwendet wurde, die Schleife 92 von der vorher darin eingefüllten, ausgewählten aliquoten Teilmenge von Blut freizuspülen. Durch die Oberfläche 14'' des Stators 14 wird verhindert, daß die Luftpumpe 106 der Schleife 92 Fluid zuführt.
• Nun ist der Rotor 16 bereit zur Rotation, um die Ventileinheit 10 in deren Segmentierungs- oder Isolationszustand (Lieferzustand) zu bringen, bei dem die aliquoten Vollblutproben-Volumina in den obengenannten Meßkammern isoliert werden. Unmittelbar vor der Rotation des Rotors 16 auf den Segmentierungszustand wird die Luftpumpe 106 kurzzeitig aktiviert, um einen Luftstoß zur Lufteinlaßpassage zu richten, damit gewährleistet ist, daß während der Rotation des Rotors 16 keine Vollblutprobe in die Passage gelangt.
• Der Rotor 16 führt die Rotation aus, und die jeweiligen aliquoten Teilmengen der Vollblutprobe werden durch die Segmentierung der kontinuierlichen Masse der Vollblutprobe im kontinuierlichen Durchflußweg, welcher durch die in Reihe kommunizierenden Meßkammern und den Probeneinlaß definiert ist, isoliert. Vorherbestimmte Verdünner-Volumina werden über die Passagen 38, 54, 56 und 84 in die Ventileinheit 10 eingebracht, um die jeweiligen aliqoten RBC- und WBC-Volumina als Verdünnungen zu den jeweiligen Mischund Testkammern 52 und 94 zu transportieren. Gleichzeitig wird die Luftpumpe aktiviert, um Luft in den Lufteinlaß 70 einzuführen, wodurch die ausgewählte aliquote Vollblut-Teilmenge von der Hohlschleife 92 zu einem Ort transportiert wird, der vom Rotor 16 entfernt ist (aus dem Rotor 16 heraus) und der sich in der Speicherleitung 102 befindet, wobei Luft, die in die zugeordnete Passage 68 eintritt, die ausgewählte Proben-Teilmenge in die Leitung 102 drückt und wobei mindestens eine Luftblase 114 das hintere Ende des ausgewählten aliquoten Proben-Volumens einnimmt. Die Position der ausgewählten aliquoten Proben-Teilmenge, wenn diese aus der Schleife 92 gedrückt wird, ist in Fig. 7A dargestellt.
• Nachdem das ausgewählte aliquote Probenvolumen vom Rotor 16 entfernt und die aliquoten RBC- und WBC-Volumina mit den vorherbestimmten Verdünner-Volumina als Verdünnungen zu den entsprechenden Misch- und Testkammern 52 und 94 geführt worden sind, ist die Vollendung dieses Betriebszustands erreicht, und der Rotor 16 wird weitergedreht, um seine Stellung während des Ladezustands einzunehmen. Dies kann durch umgekehrte Rotation des Rotors 16 erfolgen.
• Wenn der Rotor 16 gedreht wird, um die Ventileinheit 10 wieder in ihren Ladezustand zu bringen (Fig. 4), wird die Lyse-Pumpe 100 aktiviert, um lysierendes Reagens in die auf die zugeordnete Passage 68 ausgerichtete Einlaßpassage 78 für das lysierende Reagens einzuführen, wobei die ausgewählte Blutproben-Teilmenge (unverdünnt) mit dem lysierenden Reagens zu der zusätzlichen Misch- und Testkammer 108 transportiert wird. Der während des Ansaug- oder Ladezustands der Ventileinheit 10 bestehende Durchflußweg wird durch die umgekehrte Rotation des Rotors 16 wiederhergestellt, und der Verdünner (oder die Spülflüssigkeit) wird von einer entsprechenden Quelle 110 zu der Passage 66 geleitet, und weiter zu der zweiten Schleife 92, der ersten Schleife 58, den Passagen 90 und 32 - alle in Reihe kommunizierend -, bis zu der Ansaugsonde 24 und durch diese hindurch zu einem unter dem Bezugszeichen 112 dargestellten Abfallbehälter, wodurch die Rückspülung vollendet wird.
• Das lysierende Reagens wird so also in der gleichen Ventileinheit verwendet bzw. durch diese hindurchgeführt, die aliquote Proben- Verdünnungen dosiert und weiterführt, ohne daß dabei der Durchflußweg verunreinigt wird, durch den die Vollblutprobe und der ihr zugeordnete Verdünner hindurchfließen. Es wird davon ausgegangen, daß die Erfindung die erste Möglichkeit bietet, bei der ein und dieselbe Ventileinheit zur Lieferung von Blutprobenverdünnungen und (unverdünnten) lysierten Blutproben für Apparate verwendet werden kann, die zum Studium und zur Bestimmung der Charakteristika solcher Proben eingesetzt werden. Es wird darauf hingewiesen, daß das lysierende Reagens auch durch andere Reagentien ersetzt werden kann, wenn die aliquoten Blut-Teilmengen, deren Durchflußweg und die zugeordneten Durchflußwege für entsprechend zugeordnete Flüssigkeiten diesen anderen Reagentien nicht ausgesetzt werden dürfen.

Claims (21)

1. Ventileinheit zum Transfer und zur Dosierung von Flüssigkeiten, um mindestens einige segmentierte, präzise Probenvolumina einer einzelnen Probenquelle bereitzustellen,

a) wobei die Ventileinheit mindestens eine erste und eine zweite Isolierkammer (90, 58) aufweist, die in einer Ladeposition in Serie verbunden sind, um ein kontinuierliches Volumen einer Probe einer Probenquelle aufzunehmen,

b) wobei die Ventileinheit zwischen der Ladeposition und einer Lieferposition betreibbar ist, um das kontinuierliche Probenvolumen zu segmentieren, um zumindest zwei präzise Aliquotvolumina daraus zu bilden und die Aliquotvolumina jeweils in den mindestens ersten und zweiten Isolierkammern (90, 58) zu isolieren,

c) wobei die Ventileinheit kooperierende, gegenstückige Passagen (36, 38) aufweist, um vorbestimmte Volumina eines Verdünnugsmittels zu den isolierten Aliquotvolumina zu leiten, um jede jeweils mit ihren assoziierenden Verdünnungsmitteln als Verdünnung zu den jeweiligen Misch- und Testkammern (52, 94) außerhalb der Ventileinheit zu beliefern,

dadurch gekennzeichnet,

d) daß die Ventileinheit eine Schleife (92) aufweist, die mit den mindestens ersten und zweiten Isolierkammern (90, 58) in Ladeposition in Serie verbunden ist, um eine weitere Aliquotprobe zu dosieren und die weitere Aliquotprobe durch ein Umschalten der Ventileinheit von ihrer Ladeposition in ihre Lieferposition zu isolieren,

e) daß die Ventileinheit eine Passage (70) aufweist, um ein Fluid in die Schleife (92) einzubringen, nachdem die Ventileinheit in die Lieferposition geschaltet wurde, um das weitere Aliquot mittels einer zugeordneten Passage (68) von seiner Isolierkammer in eine von der Schleife entfernten Leitung (102) der Veratileinheit zu überführen und

f) daß die zugeordnete Passage (68) und eine Eingangspassage (78) zusammenwirken, um einen Durchflußweg (78, 68, 102) für das Einbringen eines Reagens in die Leitung (102) zu schaffen, nachdem die Ventileinheit in die Ladeposition zurückgeschaltet wurde, um das weitere Aliquot von seiner entfernten Lage als ein Lyse-Reagens/Aliquotgemisch in eine weitere, ausgewählte Mischund Testkammer (108) außerhalb der Ventileinheit zu überführen.

2. Ventileinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinheit einen Stator (14), einen Rotor (16) und ein Ladeelement (12), das koaxial für den Betrieb zwischen der Ladeposition und der Lieferposition angeordnet ist, aufweist, wobei der Rotor (16) rotierend betreibbar ist, um die kontinuierlichen Probenvolumina zu segmentieren.

3. Ventileinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (16) zwischen dem Stator (14) und dem Ladeelement (12) angeordnet ist, wobei sich ihre Flächen gegeneinander in Reibschluß befinden.

4. Ventileinheit nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Roter (16) die erste Kammer (90) und die Schleife (92) und der Stator (14) die zweite Isloierkammer (58) umfaßt.

5. Ventileinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Isolierkammer (90) als eine achsparallele Passage und die zweite Isolierkammer (58) als eine äußere Hohle schleife ausgebildet ist.

6. Ventileinheit nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zugeordnete Passage (68) in dem Stator (14) ausgebildet ist, die Passage (70) von dem Stator (14) und eine Eingangspassage (78) von dem Rotor (16) getragen wird, wobei die Eingangspassage (78) mit der zugeordneten Passage (68) in Ladeposition in Serie verbunden ist, um einen Durchflußweg für das Reagens zu bilden.

7. Ventileinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6 , dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierkammern (90, 58) und die Schleife (92) geeignet sind ein Spülmedium auf zunehmen, um die Isolierkammern und die Schleife rückzuspülen, nachdem die Ventileinheit zur Ladeposition zurückgeschaltet wurde.

8. Ventileinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Reagens gleichzeitig mit dem Spülmedium in die Eingangspassage (78) eingebracht wird.

9. Ventileinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ladeelement (12) einen Probeneinlaß (32, 24; 30, 34) beinhaltet, der an die erste Isolierkammer (90) angepaßt ist, um in der Ladeposition an die erste Isolierkammer (90) gekoppelt zu werden.

10. Ventileinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ladeelement (12) einige voneinander beabstandete Probeneinlässe (32, 24 und 30, 34) umfaßt, wobei das Ladeelement (12) drehbar ist, um den einen oder anderen Einlaß davon auszuwählen.

11. Ventileinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (102) als eine korrosionsbeständige Hohlleitung ausgebildet und an dem Stator (14) an der zugeordnete Passage (68) angeordnet ist, um das weitere Probenvolumen und das Reagens aufzunehmen.

12. Ventileinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid ein inertes Fluid ist.

13. Ventileinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Reagens ein lysierendes Reagens ist.

14. Ventileinheit nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Quelle (106) des Fluids eine Luftpumpe und das Fluid Luft mit innerem Überdruck ist.

15. Ventileinheit nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das inerte Fluid ein inertes Gas ist.

16. Ventileinheit nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidquelle (106) für die Lieferung des Fluids geeignet ist aktiviert zu werden, um einen weiteren Fluidstoß in die Passage (70) zu leiten, genau bevor die Ventileinheit in ihre Lieferposition schaltet.

17. Ventileinheit nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß sich eine Luftblase (114) am nachschleppenden Ende des entfernt liegenden, weiteren Aliquots genau vor dem Einleiten des Reagens befindet.

18. Verfahren zum Probennehmen, Isolieren und Liefern präziser Aliquotvolumenbereiche ausgewählter Flüssigkeiten mit einer einzigen Dosier- und Transferventileinheit mit darin festgelegten Fluiddurchflußwegen, das die Verfahrensschritte umfaßt:

a) Definieren mindestens eines Probendurchflußweges (24, 32, 90, 58, 92, 66) durch die Ventileinheit,

b) Einbringen einer flüssigen Probe einer Probenquelle (26) in den mindestens einen Probendurchflußweg,

c) Isolieren mehrerer, präziser Aliquotprobenbereiche durch Segmentieren des mindestens einen Probendurchflußweges,

d) Liefern der mehreren Aliquotproben mit Verdünnungsmittel zu den Misch- und Testkammern außerhalb der Ventileinheit,

durch die weiteren Verfahrensschritte gekennzeichnet:

e) Isolieren eines weiteren, präzisen Aliquotvolumenprobenbereiches (92) von dem mindestens einen Probendurchflußweg,

f) Plazieren des segmentierten Bereiches (92) des mindestens einen Probendurchflußweges in kommunizierender Verbindung mit einer zugeordneten Passage (68) und Leitung (102),

g) Einbringen eines Fluids einer Quelle in den segmentierten Bereich (92), um das isolierte Aliquot in die zugeordnete Passage (68) und die davon entfernt liegende Leitung (102) zu überführen,

h) Trennen der kommunizierenden Verbindung des segmentierten Bereiches (92) und der zugeordneten Passage (68) und der Leitung (102),

i) Plazieren einer Eingangspassage (78) in kommunizierender Verbindung zu der zugeordneten Passage (68) und Leitung (102) und

k) Einbringen eines Reagens in die Eingangspassage (78), um das isolierte Aliquot von der Leitung (102) mit dem Reagens in eine vorbestimmte äußere Lage (108) zu überführen, ohne daß das Reagens irgend einen Bereich des mindestens einen Probendurchflußweges (24, 32, 90, 58, 92,66) kontaminiert.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid inert ist.

20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid gasförmig ist.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Probe aus Vollblut besteht und das zweite Fluid ein lysierendes Reagens ist.