DE2523513A1

DE2523513A1 - Reaktionsbehaelter fuer chemische analysen

Info

Publication number: DE2523513A1
Application number: DE19752523513
Authority: DE
Inventors: Henry R Bungay; Paul J Cuccolo; Ramesh C Trivedi
Original assignee: Worthington Biochemical Corp
Current assignee: EMD Millipore Corp
Priority date: 1974-05-28
Filing date: 1975-05-27
Publication date: 1975-12-11
Also published as: IL47359A0; IL47359A; JPS5236033B2; IT1044341B; JPS515093A; ES437970A1; NZ177597A; US3961899A; FR2272915A1; FR2272915B1; GB1503993A; AU8161975A; CA1048911A; ES447243A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Reaktionsbehälter für chemische Analysen und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung von chemischen Analysen, die automatisch oder halbautomatisch durchführbar sind. Die Erfindung eignet sich besonders für eine Anwendung in Verbindung mit der Analyse von Körperflüssigkeiten, wie Blut, Urin und dergleichen.

Vor allem auf dem Gebiet der Biochemie sind umfangreiche chemische Untersuchungen in Form einer quantitativen wie auch qualitativen Analyse von Substanzen erforderlich, von denen bekannt ist, daß sie eine Beziehung zu einem möglichen Fehlablauf von biochemischen Prozessen lebender Sauger haben.

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Die Anzahl solcher Versuche verschiedener Arten, die pro Jahr in den USA durchgeführt werden, ist extrem groß und wird auf über eine Milliarde pro Jahr geschätzt. Da die Anzahl dieser Versuche sowohl das Gerät als auch das Personal stark beansprucht, hat man bereits automatische oder halbautomatische Verfahren und entsprechende Versuchsgeräte vorgeschlagen.

So ist bereits für die Verwendung bei automatischen Verfahren ein wegwerfbarer Reaktionsbehälter bzw. ein Reaktionsbehälter für den einmaligen Gebrauch aus starrem oder halbstarrem Material bekannt (ÜS-PS 3 691 o71). Dieser Reaktionsbehälter zeichnet sich hauptsächlich dadurch aus, daß er eine mit Fenstern versehene Reaktionskammer für den Durchlaß von Licht und eine Hilfskammer hat, die von der Reaktionskammer mit Ausnahme einer Öffnung getrennt ist, die klein genug ist, um eine wesentliche Diffusion oder einen merkbaren Strom von Flüssigkeit, wenn ein Ruhezustand vorliegt, von einer Kammer in die andere zu unterbinden, durch die jedoch die Lösung eines Reaktionsmittels zum Hindurchströmen gebracht werden kann, so daß sie sich mit der Lösung eines weiteren Reaktionsmittels in der Reaktionskammer vermischt und dadurch eine Reaktion auslöst. Der Reaktionsbehälter für den Einmalgebrauch hat als Ganzes eine solche Größe und eine diapositivartige Ausbildung, daß er sich für ein automatisch arbeitendes Gerät eignet. Der bekannte Reaktionsbehälter hat zwei planparallele Hälften, die, wenn sie voneinander getrennt sind, ein oder mehrere Reaktionsmittel enthaltende Lösungen aufnehmen können und auf welchen die Lösung oder die Lösungen durch Lyophilisierung in den Feststoffzustand gebracht werden können. Der Reaktionsbehälter wird dadurch vervollständigt und für die Lieferung an Abnehmer fertig gemacht, indem die Hälften miteinander vereinigt werden, wofür flüssigkeitsdichte, reibschlüssig ineinanderpassende Befestigungseinrichtungen benutzt werden.

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Erfindungsgemäß soll nun der aus der US-PS 3 691 o17 bekannte Reaktionsbehälter für den Einmalgebrauch, welcher eine Hilfskammer und eine mit Fenstern versehene Reaktionskammer hat, die voneinander durch eine kleine öffnung getrennt sind, welche die vorstehend beschriebenen funktio" nellen Eigenschaften und Zwecke hat, verbessert werden. Dabei soll eine gleichbleibende verbesserte optische Genauigkeit erreicht werden. Außerdem soll der Behälter auf einfache Weise mit einer oder mehreren Reaktionslösungen beladen bzw. versehen werden können, wofür ein handbetätigtes oder pneumatisch arbeitendes Gerät verwendet wird. Anschließend wird der Feststoffgehalt der Lösung lyophilisiert. Der Reaktionsbehälter soll so gestaltet sein, daß seine Serienfertigung bei erheblich geringeren Kosten als bei dem bekannten Behälter möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Reaktionsbehälter für den Einmalgebrauch gelöst, der aus steifem oder halbsteifem Material besteht und ein Behältnis aufweist, welches im Abstand voneinander angeordnete Wände mit einer wesentlichen seitlichen Erstreckung, eine Bodenwand und Stirnwände aufweist, wobei die inneren Oberflächen der Wände einen Aufnahmeraum bilden, der, wenn er sich in aufrechter Stellung befindet, auf der Oberseite offen ist und für die Aufnahme bzw. das Festhalten einer Flüssigkeit geeignet ist. Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung ist ein Vorsprung vorgesehen, der sich in einer wesentlichen Entfernung nach oben von der Bodenwand aus in den Raum zwischen den Seitenwänden des Behälters erstreckt und der den unteren Teil des Behälters in zwei Abschnitte trennt, von denen jeder für die Aufnahme bzw. das Festhalten einer geeigneten Flüssigkeitsmenge geeignet ist, die von dem anderen Abschnitt durch den genannten Vorsprung getrennt ist. Erfindungsgemäß ist für die öffnung auf der Oberseite des Behälters ein Deckel vorgesehen. Von dem Deckel hängt angrenzend an die Innenflächen der Seitenwände eine Teil- bzw.

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Trenneinrichtung nach unten, die an ihrem unteren Ende in einem geringen Abstand gegenüber dem sich nach oben erstreckenden Vorsprung von der Bodenwand endet, so daß eine öffnung oder ein Durchlaß mit verengtem Querschnitt dazwischen frei bleibt. Die sich nach unten erstreckende Trenneinrichtung dient zusammen mit dem sich nach oben erstreckenden Vorsprung dazu, den Behälter in zwei Kammern zu unterteilen, von denen jede für die Aufnahme von Flüssigkeit getrennt von der anderen Kammer mit Ausnahme der genannten öffnung geeignet ist. Eine der Kammern dient als Reaktionskammer, wobei in dem Abstand einer jeden der Seitenwände ein transparentes Fenster vorgesehen ist. Die Fenster sind so angeordnet, daß sie nacheinander Licht durch sich und durch einen Flüssigkeitskörper vorher festgelegter Stärke in der Kammer hindurchlassen, wobei diese Stärke zwischen den Fenstern festgelegt ist.

Die andere Kammer ist die Hilfskammer. Vorzugsweise befindet sich das andere Ende der Teileinrichtung in unmittelbarer Nähe der Bodenwand der Hilfskammer, so daß, wenn Druck auf die Flüssigkeit in der Hilfskammer ausgeübt wird, im wesentlichen die ganze Flüssigkeit durch die öffnung oder den Durchlaß in die Reaktionskammer gedrückt wird, um dort eine chemische Reaktion einzuleiten. Vorzugsweise folgt das untere Ende der Trenneinrichtung der Kontur des Vorsprungs in der Bodenwand in der aneinandergrenzenden Abstandsbeziehung, so daß die öffnung die Form eines Kanals oder Durchlasses mit einer wesentlichen Länge erhält, wodurch die Möglichkeit auf ein Minimum reduziert wird, daß sich die Lösung in einer der Kammern mit der Lösung in..der anderen Kammer vermischt, bevor die Lösung in der Hilfskammer dem Druck ausgesetzt wird, der sie durch die Kanalöffnung drückt. Vorzugsweise folgt auch das untere Ende der Trenneinrichtung der Kontur des Vorsprungs, so daß sie sich in unmittelbarer Nähe der Bodenwand des Behälters auf jeder Seite des Vorsprungs befindet.

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Um die genaue Positionierung des Deckels mit dem unteren Ende der Trenneinrichtung in einer vorher festgelegten Abstandsstellung bezüglich des Vorsprungs zu erleichtern, sind Führungseinrichtungen vorgesehen, um beim Installieren des Deckels zu führen. Das Anordnen des Deckels wird vorzugsweise auch dadurch unterstützt, daß eine der Seitenwände des Behälterraums um annähernd die Stärke des Deckels höher als die andere Seitenwand gemacht wird. Diese Maßnahme zusammen mit den Führungseinrichtungen erleichtert das Anordnen des Deckels in einer örtlich genauen Stellung, um die gewünschten Abmessungseigenschaften der kleinen Öffnung zwischen den Kammern zu erhalten,

Der Deckel für den Behälterraum ist mit einer mit der Reaktionskammer in Verbindung stehenden Öffnung und mit einer weiteren Öffnung versehen, die mit der Hilfskammer in Verbindung steht. Diese Öffnungen können durch einen leicht entfernbaren Verschluß verschlossen werden, der vorzugsweise die Form einer zerbrechbaren Dichtungsmembran hat, die dazu dient, den Inhalt des Behälterraums während des Transports bis zum Gebrauch abzudichten, die jedoch leicht weggebrochen werden kann, um so das Einführen einer Lösung oder einer anderen Flüssigkeit in die jeweiligen Kammern des Reaktionsbehälters zu ermöglichen. Vorzugsweise wird der erfindungsgemäße Behälter in einem Stück durch einen Formvorgang hergestellt, wobei die Abmessungen des Behälters mit hoher Genauigkeit reproduzierbar sind. Es ist weiterhin möglich, die Oberflächen der Fenster mit hochgradiger Gleichförmigkeit und Genauigkeit herzustellen.

Eine der erfindungsgemäß erreichbaren bemerkenswerten Verbesserungen besteht darin, daß die Herstellungsgenauigkeit der Reaktionsbehälter verbessert ist, in welchen eine chemische Reaktion eingeleitet wird und eine Änderung der Lichtabsorption bestimmt und normalerweise auch gemessen

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wird, um die Menge eines Reaktionsteilnehmers festzustellen und gewünschtenfalIs zu messen, die als Änderung der Absorption des Lichts angezeigt wird, welches durch das Reaktionsgemisch während der ablaufenden Reaktion hindurchgeht. Bei Analysen, wie sie hier hauptsächlich betrachtet werden, ist es üblich, ein Spektrophotometer als Quelle für monochromatisches Licht in einem Wellenlängenbereich von 29o mu bis 680 mu zu verwenden. Eine üblicherweise verwendete Wellenlänge ist die des ultravioletten Lichtes, welche im wesentlichen 34o mu beträgt. Da die Konzentration des nicht bekannten Reaktionsteilnehmers, beispielsweise eine Komponente eines Körperfluids, durch Messen der absorbierten Lichtmenge bestimmt wird, und da die absorbierte Lichtmenge von dem Abstand abhängt und direkt dazu proportional ist, durch welchen der Lichtstrahl hindurchgehen muß, ist es sehr wesentlich, daß die Innenflächen der Fenster in der Reaktionskammer genau um den gewünschten, vorher festgelegten Abstand voneinander entfernt sind und daß dieser Abstand nicht nur in jeder Einheit, sondern auch dann gleichförmig ist, wenn ein Reaktionsbehälter mit einem anderen verglichen wird. Weiterhin ist von Bedeutung, daß die inneren und äußeren Oberflächen der Fenster soweit wie möglich perfekt eben sind, da auch eine geringe Ungleichförmigkeit bzw. Unebenheit zu beträchtlichen Verzerrungen des Lichtstrahls führen kann. Es ist schwierig, die vorstehend beschriebene Genauigkeit zu erreichen, wenn die aus der US-PS 3 691 o17 bekannte Zellenkonstruktion verwendet wird. Bei Verwendung einer solchen Konstruktion müssen die beiden planparallelen Hälften des Reaktionsbehälters miteinander zusammengefügt werden. Bei einer solchen Montage haben sich Änderungen des Fensterabstandes gezeigt, die abhängig von ihrem Ausmaß zu einer Erhöhung des Variationskoeffizienten des Versuches geführt, für welchen der Reaktionsbehälter verwendet wird. Es kommt auch vor, daß bei der Herstellung der bekannten Behälterhälften Schwierigkeiten bei der Herstellung der Fensterflächen hinsichtlich einer ausreichenden Ebenheit

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auftreten, um ein willkürliches Eintreten von Lichtverzerrungen zu verhindern. Dadurch, daß der erfindungsgemäße Behälter in einem Stück gefertigt und durch einen Formvorgang produziert wird, kann der Behälterraumabschnitt des Reaktionsbehälters reproduzierbar mit sehr hoher Genauigkeit hergestellt werden, sowohl hinsichtlich der Ebenheit der inneren Flächen im Bereich der Fenster, als auch hinsichtlich des Abstandes zwischen diesen Fenstern. Die verbesserte Konstruktion des erfindungsgemäßen Reaktionsbehälters ermöglicht die Herstellung von Reaktionsbehältern mit optischen Eigenschaften, die gegenüber denen erheblich verbessert sind, die durchführbar oder erreichbar sind, wenn die bekannte Konstruktion gemäß der ÜS-PS 3 691 o17 verwendet wird.

Der bekannte Reaktionsbehälter soll so benutzt werden, daß eine Lösung auf einen oder beiden Hälften des Behälters aufgebracht wird, während die Hälften voneinander getrennt sind. In diesem getrennten Zustand der Hälften wird das in einer Menge abgeschiedener Lösung enthaltene Reaktionsmittel in die Feststofform durch Lyophilisierung bzw. Gefriertrocknung zurückgeführt. Wegen der vorstehend beschriebenen Schwierigkeiten, die bei der Erzielung eines genauen Abstandes zwischen den Innenflächen der Fenster in der Reaktionskammer auftreten, hat man die entsprechend der US-PS 3 691 oi7 verwendete Einsatzweise dadurch modifiziert, daß die Hälften des Reaktionsbehälters im leeren Zustand vereinigt wurden, da die Montage zu dieser Zeit genauer ausgeführt werden konnte. Anschließend hat man die Reaktionsmittellösungen in die Reaktionskammer bzw. Hilfskammer durch öffnungen in einem der Ränder des Behälters eingebracht, woran sich die Lyophilisierung bzw. Gefriertrocknung anschloß, bei welcher der entwickelte Dampf durch die öffnungen entweichen konnte. Diese Maßnahmen haben sich als unzweckmäßig erwiesen. Beim Einführen einer Lösung in die Hilfskammer und einer anderen Lösung in die Reaktionskammer hat es sich zusätzlich gezeigt,

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daß es nötig ist, um zu verhindern, daß eine Lösung vorzeitig von einer Kammer in die andere Kammer strömt, eine solche innere Gestaltung zu verwenden, daß, wenn der Reaktionsbehälter um einen Winkel gekippt ist, daß der Boden des Behälters annähernd 3o° zur Horizontalen hat, die vorstehend genannte vorzeitige Strömung nicht eintritt. Insbesondere in der Serienproduktion von Produktionsbehältern ist die Notwendigkeit des Füllens durch kleine öffnungen in einem der Ränder des Behälters und in gleicher Weise die Notwendigkeit des Füllens in einer gekippten Stellung ein sehr schwieriges praktisches Problem, vor allem unter dem Gesichtspunkt der Eignung für automatische Verfahrensschritte. Um ein vorzeitiges Vermischen der Lösungen zu verhindern, ist es bei dieser Modifizierung auch erforderlich, die Behälter in der gekippten Stellung während der Gefriertrocknung zu halten. Diese Stellung ist unwirtschaftlich, da nur eine Ecke des Behälters auf der kalten Platte ruht.

Der erfindungsgemäße Reaktionsbehälter weist keine derartigen Schwierigkeiten auf, da die Reaktionsmittellösungen anfäng^- lich in die unteren Abschnitte des Behälterraums eingebracht werden, die durch den Vorsprung getrennt sind, während der Behälterraum horizontal bleibt und während die gesamte öffnung auf der Oberseite offen ist. Darüber hinaus ist die Gefriertrocknung möglich, während die gesamte öffnung auf der Oberseite des Behälterraums offen ist, wodurch das Entweichen der Dämpfe erleichtert wird, und während der gesamte Boden des Behälters auf der kalten Platte sitzt. Danach wird der Deckel mit der davon herabhängenden Trenneinrichtung angeordnet und abgedichtet, vorzugsweise durch Ultraschallverschweißen. Andererseits kann gewünschtenfalls der Deckel aufgebracht und abgedichtet werden, während der Behälter leer ist, In diesem Fall kann unter Verwendung der öffnungen, die durch den Deckel hindurchgehen, danach eine Lösung eines Reaktionsmittels in die Reaktionskammer oder in die Hilfskammer oder in beide Kammern eingebracht werden, woran sich die Gefrier-

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trocknung anschließt, bei welcher der Dampf durch die öffnungen entweicht. Unter bestimmten Umständen kann diese Maßnahme vorteilhaft sein, beispielsweise wenn während der Handhabung die Gefahr eines zufälligen Gießens von Lösung von einem Abschnitt des Behälterraums in den anderen besteht.

Einige der vorstehenden Merkmale und Vorteile können verwirklicht werden, wenn die Trenneinrichtung, statt daß sie mit dem Deckel ein Stück bildet, in einer angrenzenden integralen Beziehung zu den Seitenwänden des Behälterraums steht, da in diesem Fall die Beziehung zwischen dem Vorsprung von der Bodenwand und dem unteren Abschnitt der Trenneinrichtung im wesentlichen auf die gleiche Weise erhalten werden kann, unabhängig davon, ob die Trenneinrichtung mit dem Deckel ein Stück bildet oder bereits als integrales Teil des Reaktionsbehälters an Ort und Stelle ist. Es hat sich gezeigt, daß auch dann, wenn die Trenneinrichtung in einem Stück mit den Seitenwänden des Reaktionsbehälters hergestellt wird, um den Reaktionsbehälter in zwei Kammern zu unterteilen, die an der Oberseite offen sind, Lösungen von Reaktionskomponenten, die jeweils in die Kammern eingeführt werden, erfolgreich in den Festkörperzustand durch Gefriertrocknung gebracht werden können. Bei dieser Ausführungsform besteht eines der erfindungsgemäßen Merkmale darin, daß der Reaktionsbehälter in zwei Kammern unterteilt ist, die an der Oberseite offen sind und voneinander mit Ausnahme eines Durchlasses von verringertem Querschnitt getrennt sind, der in dem unteren Abschnitt des Reaktionsbehälters angeordnet ist, jedoch wesentlich über der Bodenwand, so daß der untere Teil einer jeden Kammer eine Tasche mit einer wesentlichen Tiefe unter dem obersten Abschnitt des Durchlasses zwischen den beiden Kammern bildet. Dadurch können Lösungen, welche verschiedene Reaktionskomponenten in einer wesentlichen Menge enthalten, durch die Oberseite einer jeden Kammer in jede Tasche eingeführt werden, ohne daß eine Strömung durch den Durchlaß von einer Kammer in die andere eintritt. Danach können die Lösungen getrennt in

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jeder Tasche in den Trockenzustand durch Gefriertrocknung zurückgeführt werden. Um dies zu erreichen, wird der Durchlaß von reduziertem Querschnitt auf eine solche Weise hergestellt, die vom Herstellungsstandpunkt wirtschaftlich ist. Anstelle der Ausbildung des Durchlasses durch Zusammenwirken zwischen der Oberfläche des Vorsprungs vom Boden des Behälters und dem unteren Ende einer Trenneinrichtung wird deshalb der Durchlaß als vorgeformte Trenneinrichtung gebildet, die sich von der Bodenwand zur Oberseite des Reaktionsbehälters erstreckt.

Es hat sich gezeigt, daß der Durchlaß mit verengtem Querschnitt so gefertigt warden kann, daß sein Strömungsquerschnitt eine derart geringe Größe hat, daß in einem Reaktionsbehälter, der für automatische Zwecke benutzt werden soll, der Durchstrom einer wässrigen Lösung im wesentlichen vollständig verhindert werden kann, wenn die Tendenz für ein Durchströmen nur durch die Schwerkraft aufgrund der Tatsache herbeigeführt wird, daß der Flüssigkeitspegel in einer der Kammern wesentlich über dem obersten Abschnitt des Durchlasses liegt und in gleicher Weise sich über den Pegel irgendeiner Flüssigkeit in der anderen Kammer befindet. Diese Erscheinung wird auf einen Oberflächenspannungseffekt zurückgeführt. Es hat sich gezeigt, daß die Fähigkeit zur Verhinderung einer durch die Schwerkraft eingleiteten Strömung auch dann erreicht werden kann, wenn der Durchlaß derart beschaffen ist, daß ansprechend auf den angelegten Druck, der beispielsweise durch Druckluft herbeigeführt wird, die Lösung in einer der Kammern durch den Durchlaß so gedrückt werden kann, daß sie in die Lösung der anderen Kammer mit einer Kraft eingespritzt wird, die für ein schnelles Vermischen der Lösungen und das Auslösen einer chemischen Reaktion zwischen ihnen ausreicht. Das Verhindern eines vorzeitigen Vermischens auf diese Weise ist bei der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorteilhaft, bei welchem Reaktionskomponenten im Festkörperzustand, die jeweils in der Reaktionskammer und der

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Hilfskammer bzw. Zusatzkammer enthalten sind, durch das Einführen einer wässrigen Flüssigkeit gelöst werden, da sie anfänglich gelöst werden können, ohne daß irgendeine Strömung einer Reaktionskomponente aus einer Kammer in die andere erfolgt, auch wenn mit dem Einführen von Flüssigkeit in eine der Kammern fortgefahren wird, nachdem der Pegel der Flüssigkeit den Pegel des höchsten Abschnittes des Durchgangs zwischen den beiden Kammern überschreitet. Obwohl der Reaktionsbehälter gemäß der Erfindung so gebaut werden kann, daß der Durchgang zwischen den beiden Kammern ausreichend groß ist, so daß, wenn in eine Kammer eine wässrige Flüssigkeit eingefüllt wird, sie durch den Kanal in die andere Kammer strömt, wie dies auch bei der US-PS 3 691 o17 der Fall ist, und obwohl ein vorzeitiges Vermischen auf ein Minimum reduziert werden kann, wenn keine Rückströmung vorhanden ist, wird trotzdem durch Einsatz der vorstehend beschriebenen Mittel bevorzugt, jede Möglichkeit einer Diffusion zu verhindern. Wenn ein Strömen durch das Kleinmachen des Querschnitts des Durchlasses verhindert wird, ist es auch möglich, Luft in dem Durchlaß einzuschließen, wodurch jede Möglichkeit einer vorzeitigen Diffusion durch den Durchgang wirksam verhindert wird.

Ein weiterer Vorteil, der durch Verwendung eines Durchgangs erreicht wird, dessen Querschnitt so klein ist, daß eine Strömung unter dem Einfluß der Schwerkraft verhindert wird, besteht darin, daß bei Verwendung der ^Ausfuhrungsform, bei welcher die Trenneinrichtung ein Stück mit den Seitenwänden bildet, die Lösungen, die anfänglich in die jeweiligen Kammern eingeführt werden, soweit eingeführt werden können, bis das Niveau wesentlich über dem Niveau des obersten Abschnittes des Durchgangs zwischen den beiden Kammern liegt, wodurch größere Lösungsmengen in die jeweiligen Kammern vor der Lyophilisierung, als es sonst möglich wäre, eingeführt werden können. Darüber hinaus ist es dadurch möglich, den Reaktionsbehälter in der beschriebenen Weise zu benutzten, auch wenn

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der höchste Abschnitt des Durchgangs zwischen den beiden Kammern sich in unmittelbarer Nähe des Bodens der Kammern befindet.

Weiterhin ist es erfindungsgemäß möglich, eine wässrige Flüssigkeit sowohl in die Reaktionskammer als auch in die Hilfs- bzw. Zusatzkammer gleichzeitig einzuführen, nachdem wässrige Flüssigkeit den jeweils in den Kammern enthaltenen Reaktionsmitteln zugesetzt wurde. Dies ist auch möglich, wenn Lösungen von Reaktionsmitteln anfänglich in die Kammern einer solchen Modifizierung des Reaktionsbehälters eingeführt worden sind, bei welcher die Trenneinrichtung ein integrales Teil davon ist, wie es ursprünglich hergestellt wurde. Durch gleichzeitiges Füllen der Kammern während das Flüssigkeitsniveau im wesentlichen auf gleicher Höhe gehalten wird, wird eine Strömung von einer Kammer in die andere Kammer verhindert. Dies wird jedoch erfindungsgemäß vorzugsweise benutzt, wenn die Querschnittströmungskapazität des Durchgangs so klein ist, daß ein Strömen unter dem Einfluß der Schwerkraft von einer Kammer in die andere verhindert wird, da dadurch eine zusätzliche Sicherheit für ein Verhindern einer Strömung erreicht wird. Unter bestimmten Umständen soll eine Strömung auch verhindert werden, wenn die Flüssigkeitspegel in beiden Kammern im wesentlichen unterschiedlich sind.

Der erfindungsgemäße Behälter hat den Vorteil, daß er sich für die Serienfertigung eignet und gleichzeitig die vorstehenden Ziele hinsichtlich der Maßgenauigkeit für die angestrebten Verwendungζzwecke des Behälters erfüllt. Darüber hinaus eignet sich der fertiggestellte Behälter mit gefriergetrockneten Reaktionsmitteln und einem Deckel sehr gut für die Automatisierung durch einen Prozeß, bei welchem der Deckel nur in seine Stellung bewegt und gewünschtenfalls durch Ultraschallverschweißung abgedichtet zu werden braucht.

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Anhand der beiliegenden Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in einer Seitenansicht einen zusammengefügten Reaktionsbehälter teilweise aufgeschnitten.

Fig. 2 zeigt den Behälter von Fig. 1 von oben bei abgenommenem Deckel.

Fig. 3 ist ein Schnitt längs der Linie 3-3 von Fig. 1.

Fig. 4 ist eine Seitenansicht des Deckels mit der davon herabhängenden Trenneinrichtung.

Fig. 5 ist eine Stirnansicht des Deckels von Fig. 4.

Fig. 6 zeigt perspektivisch den Deckel mit der Trenneinrichtung .

Fig. 7 zeigt vergrößert in einer Schnittansicht die Position des unteren Endes der Trenneinrichtung bezüglich des Vorsprungs, der sich von der Bodenwand des Behälterraums nach oben erstreckt.

Fig. 8 zeigt in einer Seitenansicht mit weggebrochenen Teilen ähnlich wie Fig. 1 eine zweite Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 9 ist ein Schnitt längs der Linie 9-9 von Fig. 8.

Fig. 1o zeigt in einer Seitenansicht der in Fig. 8 gezeigten Ausführungsform bei entferntem Deckel das Einführen von Reaktionsmittel enthaltenden Lösungen in die Reaktionskammer und die Hilfskammer des Reaktionsbehälters.

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Fig. 11 zeigt in einer Seitenansicht der Ausführungsform von Fig. 8 bei aufgesetztem Deckel das Einführen von wässrigen Flüssigkeiten in die Reaktionskammer bzw. Hilfskammer, wobei die Flüssigkeiten jedes verfestigte Reaktionsmittel in den jeweiligen Kammern lösen, sowie das Einführen der die zu prüfende Probe enthaltenden Flüssigkeit.

Bei der in den Figuren 1 bis 7 gezeigten Ausführungsform hat der Behälterraumabschnitt des Reaktionsbehälter die Form eines einstückigen Gußkörpers mit Seitenwänden 1o und 11, Stirnwänden 12 und 13 und der Bodenwand 14. Von der Bodenwand 14 erstreckt sich ein Vorsprung 15 nach oben. Bei der gezeigten Ausführungsform hat die Außenfläche aes Vorsprungs 15 die Form eines umgekehrten V. Das andere wesentliche Bauteil des Reaktionsbehälters ist der Deckel 16, von dem die Trenneinrichtung 17 herabhängt, so daß, wenn der Deckel, wie in Fig. 1 gezeigt ist, installiert ist, das untere Ende der Trenneinrichtung 17 sich in geringem Abstand von der Oberfläche des Vorsprungs 15 befindet.

Der Vorsprung 15 dient dazu, den unteren Teil des Behälterraums 18, der von den Innenflächen der Seitenwände, Stirnwände und Bodenwände begrenzt ist, zwei Abschnitte so zu unterteilen, daß Flüssigkeit in einem der Abschnitte nicht in den anderen Abschnitt infolge des Vorsprungs 15 strömen kann, wenn der Flüssigkeitspegel niedriger ist als die Aufwärtserstreckung des Vorsprungs 15. Wenn der Deckel, wie in Fig. 1 gezeigt ist, installiert ist, trennen die Trenneinrichtung 17 zusammen mit dem Vorsprung 15 den Behälter 18 in zwei Kammern, von denen eine die Reaktionskammer 19 und die andere die Hilfskammer 2o ist. Darüber hinaus dient die Trenneinrichtung 17 entweder durch einen Passungskontakt oder durch Wärmesiegelung oder eine andere Abdichtung in Kombination mit dem Vorsprung 15 dazu, zu verhindern, daß Flüssigkeit in der Kammer 19 oder 2o in die andere Kammer übertritt, mit Ausnahme durch die öffnung 21, die zwischen

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dem Vorsprung 15 und der Endfläche der Trenneinrichtung 17 vorgesehen ist.

Bei der gezeigten Ausfuhrungsform hat das untere Ende der Trenneinrichtung 17 eine vorzugsweise Ausbildung, deren Umriß dem Umriß de.s Vorsprungs 15 in unmittelbarer Nähe folgt, so daß die öffnung 21 die Form eines Kanals von einer wesentlichen Länge erhält, wodurch die Möglichkeit in starkem Maße verringert wird, daß Lösung vorzeitig von der einen Kammer in die andere bewegt wird oder diffundiert. Das untere Ende der Trenneinrichtung 17 hat einen Abschnitt 22, der sich bis in die Nähe der Oberseite der Bodenwand 14 erstreckt. Dies ist deshalb vorteilhaft, weil, wenn an die Lösung in der Hilfskammer 2o ein Druck angelegt ist, im wesentlichen die ganze Lösung in der Hilfskammer überführt und in die Reaktionskammer 19 eingespritzt werden kann. Der Abschnitt 23 des unteren Endes der Trenneinrichtung 17 erstreckt sich bis in die unmittelbare Nähe der Oberseite der Bodenwand 14, da dadurch nicht nur eine Kanalöffnung 21 maximaler Länge erreicht wird, sondern auch die Bewegung der Lösung von der Reaktionskammer 19 in die Hilfskammer 2o, wenn dies erwünscht ist, erleichtert wird. Manchmal soll bei Beginn der Reaktion die Lösung von der einen Kammer in die andere hin- und herbewegt werden, indem der Druck freigegeben und wieder angelegt wird, oder indem die Lösung in der Hilfskammer einem Unterdruck unterworfen wird, woran sich wieder ein überdruck anschließt, oder indem abwechselnd Druck auf die Lösung in der Hilfskammer bzw. der Reaktionskammer ausgeübt wird.

In gleicher Weise wird bevorzugt, daß das obere und untere Ende der Trenneinrichtung 17 voneinander wie gezeigt versetzt ist. Das untere Ende der Trenneinrichtung ist seitlich so angeordnet, daß es wesentlich näher an der Stirnwand der Hilfskammer als das obere Ende liegt. Dadurch, daß das untere Ende näher an der Stirnwand der Hilfskammer liegt, erhält man eine wirksamere Ausnutzung der Reaktionskammer,

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da gewöhnlich die in der Hilfskainmer enthaltene Reaktionskomponente der geringere Teil des ganzen Reaktionsgemisches ist. Daneben wird bevorzugt, daß der obere Abschnitt der Hilfskammer ein größeres Volumen als der untere Abschnitt hat, um das Vermischen der Reaktionskomponenten in den jeweiligen Kammern zu erleichtern und um ein mögliches übergießen von Reaktionsmitteln durch die öffnung in dem Deckel der Hilfskammer verhindern.

Um das Positionieren der Trenneinrichtung 17 zu erleichtern, so daß ein unteres Ende sich in einem vorher festgelegten Abstand zu dem Vorsprung 15 befindet, werden vorzugsweise Führungseinrichtungen verwendet, die bei der gezeigten Ausführungsform Nuten 24 in der Wand 11 für die Aufnahme von Zungen 25 aufweisen, die -von dem Deckel 16 vorstehen, die in die Nuten längsverschiebbar passen. In der Wand 1o befindet sich eine Nut 26, welche längsverschiebbar die Zunge 27 aufnimmt, welche von der Trenneinrichtung^ 17 vorsteht.

Der Deckel ist mit zwei öffnungen 28 und 29 versehen. Die öffnung 28 steht mit dem Innenraum der Hilfskammer 2o, die öffnung 29 mit dem Innenraum der Reaktionskammer 19 in Verbindung. Jede der öffnungen ist mit einem leicht entfernbaren Verschluß versehen, so daß, wenn die Anordnung der Reaktionskammer vervollständigt ist, wobei sich die Reaktionsmittel darin im lyophilisierten Zustand befinden, der Innenraum gegenüber der Atmosphäre abgedichtet werden kann. Dies wird vorzugsweise durch eine dünne Membran 3o, wie dies in Fig. 4 zu sehen ist, erreicht, welche sich über die öffnung erstreckt und die leicht zerbrochen werden kann, wenn man einen Zugang zu den öffnungen haben möchte. Diese Membran wird gewöhnlich automatisch in dem Deckel bei seiner Herstellung ausgebildet. Anstelle zerbrechbarer Membranen können auch andere Formen von Versschlüssen für die öffnung in dem Deckel verwendet werden, beispielsweise entfernbare Pfropfen oder Stöpsel. Derartige entfernbare

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Verschlüsse sind besonders geeignet, wenn der Reaktionsbehälter vollständig zusammengesetzt ist, wobei sich die Kontaktoberflächen des Behälterraums und der Deckel permanent miteinander vor dem Einführen einer Lösung einer Reaktionskomponente in die Hilfskammer oder die Reaktionskammer oder beides durch öffnungen in dem Deckel versiegelt sind, woran sich die Gefriertrocknung anschließt, bei welcher Dämpfe durch die öffnungen vor deren Verschließen für die Lagerung oder den Transport entweichen.

Die Bauteile des Reaktionsbehälters sind so beschaffen, daß sie mit einem hohen Grad von Genauigkeit durch herkömmliche Formungsarbeitsgänge schnell in Massenproduktion gefertigt werden können, wobei irgendein steifes oder halbsteifes Material verwendet wird, wie Styrol oder ein klares Acrylharz. Bei der gezeigten Ausführungsform sind die inneren Oberflächen der Seitenwände genau eben, was dazu führt, daß jedes Teil der Reaktionskammer, welches mit Lösung gefüllt ist, als Fenster für den Durchgang von Licht verwendet werden kann, vorausgesetzt, daß das Material für monochromatisches Licht, das für die in Betracht gezogenen Versuche benutzt wird, entsprechend durchlässig ist. Gewünschtenfalls können die äußeren Oberflächen der Seitenwände in dem Bereich des Abschnittes, der normalerweise für den Durchgang von Licht verwendet wird, eine geringe Ausnehmung haben, so daß die Möglichkeit der Verschmutzung bei der Handhabung auf ein Minimum reduziert wird. Unter einem steifen oder halbsteifen Material ist zu verstehen, daß der Behälteraufbau eine ausreichende Steifigkeit hat, so daß der Abstand zwischen den Fensterabschnitten, durch welche das Licht hindurchgeht, genau auf einem vorher festgelegten Abstand gehalten wird. Gewöhnlich beträgt der Abstand zwischen den Fenstern 5 mm und der Querschnitt der

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öffnung 21 etwa 9 bis 17 mm . Das kombinierte Volumen der Reaktionskammer und der Hilfskammer beträgt, wenn sie mit etwa 9o % gefüllt sind, annähernd 2,1 ml. Der Durchmesser

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der öffnungen 28 und 29 kann in der Größenordnung von 5,1 mm (o,2") liegen. Der Reaktionsbehälter kann jedoch irgendeine gewünschte Größe und irgendein gewünschtes Volumen haben, was von dem verwendeten Versuchsablauf abhängt.

Wenn in der Praxis ein Behälter mit der Ausführungsform der Figuren 1 bis 7 verwendet wird, wird jedes der Bauteile in den gewünschten Abmessungen durch herkömmliches Formen produziert. Die Bauteile werden zusammengefügt, nachdem ein Reaktionsmittel in gefriergetrockneter Form auf einem oder beiden Abschnitten des Behälterraums abgeschieden worden ist, die die Reaktionskammer und die Hilfskammer des fertiggestellten Reaktionsbehälters werden. Wenn der Reaktionsbehälter ein Reaktionsmittel in lyophilisierter Form in jeder der Kammern enthalten soll, wird eine abgemessene Lösungsmenge eines jeden Reaktionsmittels eingeführt, während der Deckel entfernt ist. Eine Lösung eines jeden Reaktionsmittels wird in dem unteren Abschnitt des Behälterraums auf der Seite des VorSprungs 15 angeordnet, der in der Hilfskammer zu liegen kommt. Eine Lösung einer anderen Rekationskomponente wird in dem unteren Abschnitt des Behälterraums auf der anderen Seite des Vorsprungs 15 angeordnet, der in der Reaktionskammer zu liegen kommt. Die Mengen sind so bemessen, daß sie voneinander durch den Vorsprung 15 getrennt gehalten werden. Die Reaktionsmittel können beispielsweise Substanzen sein, die bei der Analyse der Bestimmung der Milchsäuredehydrogenase in einer Blutprobe verwendet werden. Die bei dieser Analyse verwendeten Reagenzien sind Milchsäure und Diphosphopyridinnukleotid (DPN) sowie ein Phosphatpuffer. In einem Abschnitt des Behälters, der die Hilfskammer wird, wird eine Lösung von DPN angeordnet. Die Milchsäure und der Phosphatpuffer werden in dem Abschnitt des Behälters angeordnet, welcher die Reaktionskammer wird.

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Die Reagenzien werden in eine feste Form durch die Gefriertrocknung gebracht, während der Deckel entfernt ist. Danach wird der Deckel entweder von Hand oder durch einen geeigneten automatischen Vorgang angeordnet. Bei dieser Operation erleichtert die Konstruktion, bei welcher der obere Rand der Seitenwand 11 höher ist als der obere Rand der Seitenwand (Fig. 3) das Einführen der Trenneinrichtung 17. Nach dem weiteren Einführen der Trenneinrichtung dienen Führungseinrichtungen in Form von Zunge und Nut dazu, den Deckel so zu positionieren, daß das untere Ende der Trenneinrichtung in der gewünschten vorher festgelegten Beziehung zu dem Vorsprung 15 angeordnet wird, der sich von der Bodenwand nach oben erstreckt. Der Deckel kann an Ort und Stelle abgedichtet werden. Die Seiten der Trenneinrichtung 17 können in fluiddichter Beziehung zu der Behälterraum 18 in gewünschter Weise, beispielsweise durch Siegeln, gebracht werden. Vorzugsweise wird dies durch Ultraschallsiegeln bzw. -verschweissen erreicht. Dies kann jedoch auch mit Hilfe eines Klebstoffes oder durch Verwendung eines Lösungsmittels für Kunststoff erzielt werden, wie es bei der Fertigung des Behälters benutzt wird. Einerder Vorteile der Erfindung besteht darin, daß alle Teile des Reaktionsbehälters durch einen einzigen Abdichtungs- bzw. Versiegelungsvorgang miteinander abdichtend verbunden werden können.

Wenn der Reaktionsbehälter für die Ausführung eines Versuches benutzt werden soll, werden die Membrandichtungen zerstört und Wasser oder eine wässrige Lösung oder ein anderes Material, beispielsweise ein Puffer, durch die Öffnung 29 in den Reaktionsbehälter eingeführt. Ein Teil davon strömt durch die Kanalöffnung 21 in die Hilfskammer, so daß der Flüssigkeitpegel in beiden Kammern der gleiche ist. Das Wasser oder die wässrige Lösung löst die gefriergetrockneten Reagenzien. Danach wird eine bemessene Menge eines Serums oder eines anderen biologischen Fluids in die Reaktionskammer eingebracht, beispielsweise durch Verwendung einer

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Mikropipette oder einer Mikrospritze. Dann wird der gesamte Reaktionsbehälter auf die gewünschte Temperatur für die Durchführung des entsprechenden Versuchs gebracht, beispielsweise auf eine Temperatur in der Größenordnung von 3o bis 37°C_r was von der Einstellung abhängt, die in diesem Bereich gewünscht wird. Für einen gegebenen Versuch wird die Temperatur vorzugsweise ai
tionstemperatur gebracht.

Temperatur vorzugsweise auf + o,2 C der gewünschten Reak-

Wenn die gewünschte Temperatur erreicht worden ist, wird die öffnung 28 zum Einführen einer Blaseinrichtung oder Druckluft in die Hilfskammer verwendet, um so deren Inhalt in die Reaktionskammer zu drücken und um dadurch die Reaktion auszulösen. Die Milchsäuredehydrogenase katalysiert die Reaktion zwischen der Milchsäure und dem DPN, was zur Bildung von DPN in seiner reduzierten Form, nämlich zu DPNH führt, welches eine wesentlich höhere Dichte für Licht von 34o mp als DPN hat. Die Zunahme der optischen Dichte wird gemessen und ist eine Funktion der Menge der Milchsäuredehydrogenase in der Blutserumsprobe. Die Reaktionsgeschwindigkeit nach dem Reaktionsbeginn wird durch herkömmliche Einrichtungen gemessen, beispielsweise dadurch, daß der Behälter in Stellungen für den Durchgang von Licht von 34o mu durch die Fensterabschnitte der Reaktionskammer und durch die Stärke der Reaktionsmasse zwischen den beiden Fenstern bewegt und das hindurchgegangene Licht in geeignet bemessenen Intervallen bestimmt wird, aus denen eine Änderung der optischen Dichte berechnet werden kann. Bei einem automatischen Prozeß wird dies dadurch erreicht, daß eine Vielzahl von Zellen auf einem Becher oder einem karussellartigen Halterungsträger angeordnet wird. Um den Luftstoß zu erreichen, kann die Düse 31 wirksam in die öffnung 28 eingesetzt werden, wobei dee Düse mit einem Gummischlauch oder mit einem Gummibalg oder dergleichen verbunden werden kann, dessen Zusammendrücken den gewünschten Luftstoß erzeugt. Wenn der Versuchsablauf automatisch

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vor sich geht, kann die Düse zur gewünschten Zeit positioniert werden, woran sich der Luftstoß als Teil der automatischen Schrittfolge anschließt.

Der in den Figuren 8 bis 11 gezeigte modifizierte Reaktions-behälter hat Säitenwände 31 und 32, Stirnwände 33 und 34 und eine Bodenwand 35, von der ein Vorsprung 36 nach oben vorsteht und sich zwischen den Seitenwänden 31 und 32 ein Stück damit bildend erstreckt. Die Trenneinrichtung 37, welche den Behälterraum in eine Reaktionskammer 38 und eine Hilfskammer 39 bei dieser Ausführungsform trennt, bildet ein Stück mit den Seltenwänden 31 und 32 und erstreckt sich dazwischen, so daß die Flüssigkeit in der Reaktionskammer und der Hilfskammer voneinander mit Ausnahme des Durchgangs 4o getrennt gehalten werden, der von der Oberseite des Vorsprungs 36 und dem unteren Ende der Trenneinrichtung 37 gebildet wird, wie dies vorstehend anhand der Ausführungsformen der Figuren 1 bis 7 beschrieben wurde. Der Reaktionsbehälter ist mit einem Deckel 41 versehen, der auf den oberen Rändern 42 und 43 der Stirnwände 33 bzw. 34 und den oberen Rändern 44 und 45 der Seitenwände 31 bzw. 32 sitzt. Die Unterseite des Deckels ist ebenfalls bündig zu dem oberen Ende der Trenneinrichtung 37, so daß, wenn der Deckel installiert ist, der Inhalt der Reaktionskammer und der Hilfskammer getrennt voneinander gehalten werden. Der Deckel kann an Ort und Stelle auf geeignete Weise, beispielsweise durch Verwendung eines Klebstoffes oder durch Ultraschallsiegelung, befestigt werden. In Fig. 8 ist der Reaktionsbshälter mit einem installierten Deckel und festen Reaktionskomponenten 46 und im unteren Teil der Reaktionskammer 38 bzw. der Hilfskammer 39 gezeigt. Jede der Komponenten oder beide Komponenten können die Form von bröckeligen Feststoffteilen haben. Die Reaktionsmittel haben jedoch gewöhnlich die Form von "Stopfen" aus Feststoffmaterial, die man durch Gefriertrocknung der Reaktionsmittellösungen erhält.

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Bei der in den Figuren 8 bis 11 gezeigten Ausführungsform ist der Durchgang 4o so bemessen, daß sein Strömungsquerschnitt " ausreichend klein ist, um ein Strömen wässriger Lösung von einer Kammer in die andere Kammer zu verhindern, wenn der Flüssigkeitspegel in der Kammer über dem obersten Abschnitt des Durchgangs zwischen den Kammern sowie über dem Niveau der Flüssigkeit in der anderen Kammer liegt. Wie erwähnt, wird angenommen, daß der Strömungswiderstand durch den Durchlaß sich infolge eines Oberflächenspannungsphänomens ergibt, obwohl diese Annahme keine Bindung an irgendeine Theorie geben soll. Es hat sich gezeigt, daß dieser Widerstand gegenüber dem Strömen nicht inkonsistent ist, wenn die Querschnittsströmungskapazität des Durchgangs ausreichend groß ist, so daß, wenn die Lösung in einer Kammer einem Druck ausgesetzt wird, beispielsweise durch Verwendung von Druckluft, die Lösung in einer der Kammern durch den Durchlaß vorwärtsbewegt wird, so daß sie in die Lösung in der anderen Kammer mit ausreichender Kraft eingespritzt wird, wodurch sie schnell damit vermischt wird und eine chemische Reaktion auslöst. Im Falle eines Reaktionsbehälters, dessen Abmessungen in der hier beispielsweise gegebenen Größenordnung liegen, trägt der Strömungsquerschnitt des Durchgangs , bei welchem eine Strömung unter dem Einfluß der Schwerkraft verhindert wird, während ein zwangsweises Einspritzen ansprechend auf den Druck möglich ist,

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etwa 1 bis etwa 4 mm und vorzugsweise etwa 1 bis etwa 2 mm

Fig. 1o zeigt, daß die Reaktionsmittellösungen, die ursprünglich in die jeweiligen Kammern eingeführt werden, gleichzeitig so eingeführt werden können, daß ein automatisches Prüfverfahren gefördert wird. Wenn beispielsweise durch die Analyse die Menge von Milchsäuredehydrogenase in einer Blutprobe, wie vorstehend beschrieben, bestimmt werden soll, können eine Lösung von Milchsäure und Phosphatpuffer bei entferntem Deckel in die Reaktionskammer 38 mittels der Fülldüse 48 so eingeführt werden, daß sich in dem unteren

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Abschnitt der Reaktionskammer die Lösungsmasse 49 ansammelt. In gleicher Weise wird eine DPN-Lösung in die Hilfskammer 39 mittels der Fülldüse 5o eingebracht, wodurch man die Ansammlung der Lösungsmasse 51 erhält. Da die Querschnittsströinungskapazität bzw. der Durchlaßquer schnitt des Durchgangs 4o so klein ist, daß eine Strömung der Lösung unter dem Einfluß der Schwerkraft von einer Kammer in die andere Kammer verhindert wird, können die Lösungen in die Reaktionskammer und in die Hilfskammer nacheinander eingeführt werden. Auch wenn der Flüssigkeitspegel wesentlich über dem obersten Abschnitt des Durchgangs 4o und über dem Flüssigkeitsniveau in der anderen Kammer zu liegen kommt, wie dies in Fig. gezeigt ist, ergibt sich kein Lösungsstrom von der einen Kammer in die andere. Bei einem automatischen Verfahren wird jedoch bevorzugt, das Füllen der Reaktionskammer und der Hilfskammer gleichzeitig auszuführen, da dadurch ein geringerer Unterschied zwischen den Flüssigkeitsniveaus in den beiden Kammern erreicht werden kann und das Füllen begünstigt wird, so daß man eine zusätzliche Sicherheit gegen den übergang von einer Lösung aus einer Kammer in die andere erhält. Vorzugsweise sind die Mengen und Kammervolumina so bemessen, daß durch Steuerung der Zeitabstimmung die Flüssigkeitpegel in den beiden Kammern im wesentlichen jederzeit auf der gleichen Höhe gehalten werden. Dadurch wird jede Neigung für ein Strömen aus einer Kammer in die andere ausgeschlossen, auch wenn die Querschnittsfläche des Kanals 4o größer ist als diejenige, welche den Strom von einer Kammer in die andere unter dem Einfluß der Schwerkraft verhindert.

Fig. 1o zeigt eine vorteilhafte Ausbildung der Ausführungsform der Figuren 8 bis 11, wobei die Trenneinrichtung 37 ein Stück mit den Seitenwänden 31 und 32 bildet. Bei der Ausführungsform der Figuren 1 bis 7 bildet die Trenneinrichtung ein integrales Teil mit dem Deckel und wird später angeordnet, so daß bei Benutzung der Ausführungsform der

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Figuren 1 bis 7 das Flüssigkeitsniveau der eingeführten Lösung nicht über das oberste Ende des Vorsprungs 36 steigen darf. Bei jeder Ausführungsform der Erfindung ist jedoch ein Reaktionsbehälter vorgesehen, in welchem Lösungen von Reaktionsmitteln in Taschen auf jeder Seite einer Trenneinrichtung in dem unteren Abschnitt des Reaktionsbehälters eingeführt werden können. Darüber hinaus können die eingeführten Lösungen in den Feststoffzustand durch Gefriertrocknung gebracht werden, wobei die Lösungen in Form von Stopfen, wie erwähnt, verfestigt werden. Nachdem die Lösungen in den Festkörperzustand durch die Gefriertrocknung überführt worden sind, wird bei der Ausführungsform der Figuren 8 bis 11 der Deckel 41 angeordnet und mit den oberen Rändern der Wände und der Trenneinrichtung durch einen Klebstoff, durch Ultraschallversiegelung oder durch andere zweckmäßige Abdichtungseinrichtungen vereinigt. Bei der Ausführungsform der Figuren 1 bis 7 können die öffnungen 52 auf der Oberseite mit einer zerbrechbaren Membran 53 oder mit einem Stöpsel dichtend verschlossen werden, der das Innere einer jeden Kammer während der Lagerung und des Transports des Reaktionsbehälters abdichtet.

Fig. 11 zeigt die Verwendung der Ausführungsform des Reaktionsbehälters der Figuren 8 bis 11 zu dem Zeitpunkt, wenn die im Festkörperzustand befindlichen Reaktionsmittel 46, 47 (Fig. 8) in einer wässrigen Flüssigkeit wieder gelöst werden sollen. Zu diesem Zeitpunkt sind die Dichtungsmembranen 43 oder andere Stöpsel, welche die öffnungen 52 abdichten, entfernt und es ist Wasser oder eine andere wässrige Flüssigkeit eingeführt worden, die wässrige Flüssigkeit wird durch die öffnungen 52 mit Hilfe von Fülldüsen bzw. Füllstutzen 54 und 55 eingeführt. Vorzugsweise wird dia wässrige Flüssigkeit in die Reaktionskammer 38 und in die Hilfskammer gleichzeitig eingebracht. Die Zuführungsgeschwindigkeit wird so gesteuert, daß der Flüssigkeitspegel in der Reaktionskammer und der Hilfskammer im wesentlichen der gleiche

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bleibt, obwohl keine Notwendigkeit dafür besteht, wenn der Querschnitt des Durchgangs 4o so bemessen ist, daß ein Hindurchströmen unter dem Einfluß der Schwerkraft nicht möglich ist. Wenn die gewünschten Flüssigkeitsmengen eingebracht worden sind, wird eine Probe eines Blutserums oder eine andere zu untersuchende Probe in die Reaktionskammer eingebracht. Nachdem der Reaktionsbehälter und sein Inhalt auf die gewünschte Reaktionstemperatur gebracht worden sind, kann die Reaktion in der anhand von Fig. 1 bis 7 beschriebenen Weise ausgelöst werden, nämlich dadurch, daß eine Druckluftquelle über die Luftdüse 56 in Arbeitsbeziehung zu der Deckelöffnung 52 gebracht wird, die in Verbindung mit der Hilfskammer steht. Unter dem Einfluß des mittels Druckluft aufgebrachten Drucks wird die Lösung 57 in der Hilfskammer durch den Durchgang 4o mit ausreichender Kraft gedrückt, so daß sie in die Lösung 58 in der Reaktionskammer eingespritzt und damit vermischt wird. Wenn ein fortgesetztes Mischen erwünscht ist, können abwechselnd Druckluft und ein Vakuum angelegt werden, wodurch sich eine Pumpwirkung ergibt, welche die vermischten Lösungen von einer Kammer in die andere vor und zurück pumpt, um dadurch ein schnelles und inniges Mischen zu erreichen. Wenn die Reaktion in der vorstehenden Weise ausgelöst worden ist, kann dem Verlauf oder dem Ausmaß der Reaktion mit Hilfe eines Strahls 59 monochromatischen Lichtes gefolgt werden, das durch die Fenster 6o und durch die Lösung gerichtet wird, die zwischen diesen Fenstern angeordnet ist, so daß jede Änderung der optischen Dichte, die durch die chemische Reaktion zwischen den Substanzen in der Reaktionskammer verursacht wird, beobachtet und aufgezeichnet werden kann.

Wie bei der Ausführungsform der Figuren 1 bis 7 ist der Reaktionsbehälter der Figuren 8 bis 11 so gestaltet und so gebaut, daß er in ein automatisches Gerät in geeigneter Ausrichtung zu dem Lichtstrahl positioniert werden kann.

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Der Reaktionsbehälter eignet sich auch für ein Füllen, Handhaben und erforderlichenfalls für ein Inkubieren unter Verwendung eines automatischen Gerätes.

Wenn der Durchgang 4o einen so kleinen Querschnitt hat, daß eine Strömung von Lösung durch ihn hindurch unter dem Einfluß der Schwerkraft verhindert wird, ist es auch vorteilhaft, daß während der Zugabe von wässriger Lösung entweder anfänglich oder für die Wiederherstellung von Feststoffreagenzien eine Luftmenge in dem Durchlaß 4o eingeschlossen wird, wodurch ein zwangsweiser Schutz gegenüber der Möglichkeit geschaffen wird, daß irgendeine Diffusion einer Substanz in der Lösung in einer Kammer in die Lösung in der anderen Kammer eintritt. Dieser Vorteil kann unabhängig davon verwirklicht werden, daß die Gestalt des Durchgangs 4o von der in den Zeichnungen gezeigten verschieden ist. Es wird jedoch bevorzugt, daß der Durchgang langgestreckt ist, da ein langgestreckter Durchgang für das Einschließen einer Luftmasse wirksamer ist. Wenn die wässrigen Flüssigkeiten mit einer ausreichend genauen Steuerung zugesetzt werden, um die Flüssigkeitspegel in der Reaktionskammer und der Hilfskammer auf im wesentlichen der gleichen Höhe zu halten, ist es möglich, Luft in dem langgestreckten Kanal auch dann einzuschließen, wenn er nicht ausreichend klein ist, um ein Strömen unter dem Einfluß der Schwerkraft zu verhindern. Es hat sich jedoch in der Praxis als günstig erwiesen, einen Durchgang zwischen den beiden Kammern zu verwenden, der ausreichend klein ist, um ein Strömen von einer Kammer in die andere unter dem Einfluß der Schwerkraft zu verhindern. Dies ist der Fall nicht nur in Verbindung mit der Ausführungsform der Figuren 8 bis 11, sondern auch in Verbindung mit der Ausführungsform der Figuren 1 bis 7.

Bei der üblichen Benutzung des Reaktionsbehälters gemäß der Erfindung wird die Änderung der optischen Dichte nur dann beobachtet, wenn sich eine Lösung in dem Reaktionsbehälter befindet. Wenn der Durchgang 4o ausreichend klein

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ist, um ein Strömen von einer Kammer in die andere unter dem Einfluß der Schwerkraft zu verhindern, ist es möglich, Reagenzien in Lösung in der Reaktionskammer und in der Hilfskammer vorzusehen und die Reaktionen durch Zugabe einer Auslösechemikalie zu jeder der Lösungen in den jeweiligen Kammern durch die öffnungen in der Oberseite auszulösen. In diesem Fall kann die Hilfskammer mit Fenstern 61 versehen sein, die gleich den Fenstern 6o sind. Durch Hindurchführen eines Strahles monochromatischen Lichtes nicht nur durch die Lösung zwischen den Fenstern 16, sondern auch durch die Lösun wwischen den Fenstern 61 kann das Fortschreiten der Reaktionen in den jeweiligen Kammern, was sich durch die Änderung der optischen Dichte erkennen läßt, auf diese Weise betrachtet werden, so daß gleichzeitig zwei Messungen in dem gleichen Reaktionsbehälter durchgeführt werden können, wenn beispielsweise gewünschtenfalls die Reaktionsgeschwindigkeit oder das Reaktionsausmaß, das durch eine zu untersuchende Probe herbeigeführt wird, mit der Reaktionsgeschwindigkeit oder dem Reaktionsausmaß im Falle einer Uberwachungsprobe verglichen werden soll. Obwohl der Reaktionsbehälter diese vielseitige Verwendungsmöglichkeit hat, wird er normalerweise in der vorstehend beschriebenen Weise verwendet, gemäß der der Inhalt der Hilfskammer in die Lösung in der Reaktionskammer gedrückt wird, um eine chemische Reaktion einzuleiten.

Obwohl der Reaktionsbehälter besonders zur Durchführung eines Testverfahrens mit einer enzymatischen Reaktion geeignet ist, beispielsweise zwischen einem Enzym und einem Substrat in Anwesenheit anderer Materialien, beispielsweise geeigneter Puffer oder Falze, kann die Reaktionskammer gemäß der Erfindung immer dann besonders günstig verwendet werden, wenn optische Eigenschaften eines flüssigen Reagenziensystems betrachtet werden sollen.

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- 2Ta -

Das im Unteranspruch 17 angegebene Verfahren kann auch so durchgeführt werden, daß die Lösungsniveaus der jeweils anfänglich in die Kammern eingebrachten Lösungen mit derartigen Mengenströmen eingebracht werden, daß das Flüssigkeitsniveau in allen Kammern auf im wesentlichen dem gleichen Wert gehalten wird.

(Fortsetzung Seite 28)

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

/ 1.^Reaktionsbehälter für den einmaligen Gebrauch, ^v-—' bestehend aus einem steifen oder halbsteifem Material, mit zwei Kammern, die voneinander durch eine Trenneinrichtung getrennt sind, die mit Ausnahme eines Durchgangs mit verringertem Querschnitt durch die Trenneinrichtung in dem unteren Abschnitt des Behälters undurchlässig ist, wobei wenigstens eine der Kammern lichtdurchlässige Fenstern hat, die für den Durchgang von Licht und öurch einen Flüssigkeitskorper vorgegebener Stärke in der Kammer zwischen den Fenstern angeordnet sind, gekennzeichnet durch im Abstand voneinander angeordnete Seitenwände (1o, 11; 31, 32) mit einer wesentlichen seitlichen Erstreckung, einer Bodenwand (14, 35) und Stirnwänden (12, 13; 33, 34); wobei die Trenneinrichtung (17, 37) an die Seitenwände (1o, 11; 31, 32) angrenzt und der Durchgang (21, 4o) im wesentlichen über der Bodenwand (14, 35) liegt, so daß jede Kammer (18, 19; 39, 38) eine Tasche von einer wesentlichen Tiefe am Boden hat, die eine Flüssigkeitsmasse darin halten kann, ohne daß eine Strömung von einer der Kammern in die· andere Kammer erfolgt, wenn sich der Behälter in aufrecht stehender Lage befindet.
2. Reaktionsbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände (1o, 11; 31, 32), die Bodenwände (14, 35) und die Stirnwände (12, 13, 33, 34) des Behälterhohlraums ein Stück bilden.

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3* Reaktionsbehälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Kammern (19, 2o; 38, 39) auf der Oberseite eine öffnung hat, die von einem gemeinsamen Deckel (16, 41) abdeckbar ist,und daß jede der Taschen in Festkörperform eine Reaktionskomponente enthält, die von der der anderen Tasche verschieden ist.
4. Reaktionsbehälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionskomponenten jeweils an den Taschen als Ergebnis der Gefriertrocknung in situ anhaften.
5. Reaktionsbehälter nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (17, 41) über der Oberseite des Behälterhohlraums festgelegt ist und eine öffnung (28, 52) für den Zugang zum Einführen eines Materials in eine der Kammern (19, 2o; 38, 39) und eine weitere öffnung (29, 52) für einen Zugang zum Einführen eines Materials in die andere der Kammern aufweist.
6. Reaktionsbehälter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede der öffnungen (28, 29, 52) von einem leicht entfernbaren Verschluß verschlossen ist.
7. Reaktionsbehälter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschluß für jede der öffnungen (28, 29) die Form einer leicht zerbrechbaren Membran (3o) hat.
8. Reaktionsbehälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Durchgangs (21, 4o) so beschränkt ist, daß eine Strömung von wässriger Flüssigkeit von einer der Kammern (19, 2o; 38, 39) in die andere unter dem

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Einfluß der Schwerkraft verhindert wird, wenn das Flüssigkeitsniveau in der Kammer im wesentlichen über dem Niveau des obersten Abschnittes des Durchlasses (21, 4o) und im wesentlichen über dem Niveau von Flüssigkeit in der anderen Kammer liegt, jedoch groß genug ist, um ansprechend auf einen angelegten Druck das Durchdrücken von wässriger Flüssigkeit von einer der Kammern durch den Durchlaß zu bewirken, so daß die Flüssigkeit in die andere Kammer eingespritzt und mit der Flüssigkeit in dieser anderen Kammer vermischt wird.
9. Reaktionsbehälter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche des Durchlasses

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(21, 4o) zwischen 1 und 4 mm liegt.
10. Reaktionsbehälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in einer der Kammern (19, 2o; 38, 39) das untere Ende der Trenneinrichtung (17, 37) wesentlich näher an einer der Stirnwände (12, 13; 33, 34) angeordnet ist als das obere Ende.
11. Reaktionsbehälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trenneinrichtung (17, 37; 15, 36) einen unteren Abschnitt (15, 36) in Form einer Trenneinrichtung hat, die sich über einen wesentlichen Abstand von der Bodenwand (14, 35) nach oben und zwischen die Seitenwände (1o, 11, 31, 32) des Behälterraums erstreckt, der den Behälterraum in zwei Abschnitte unterteilt, von denen jeder für die Aufnahme einer wesentlichen Flüssigkeitsmenge getrennt von dem anderen Abschnitt geeignet ist, sowie einen oberen Abschnitt (17, 37) aufweist, dessen unteres Ende im Abstand angrenzend an die Trenneinrichtung (15, 36) zur Bildung des Durchgangs (21, 4o) zwischen den Kammern (19, 2o, 38, 39) vorgesehen ist.

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12. Reaktionsbehälter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Ende des oberen Abschnitts (17, 37) der Trenneinrichtung dem Umriß des oberen Abschnitts der (unteren) Trenneinrichtung (15, 36) über eine wesentliche Entfernung im Abstand folgt, um einen Durchgang (21, 4o) wesentlicher Länge zu bilden.
13. Reaktionsbehälter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Ende des oberen Abschnitts (17, 37) der Trenneinrichtung der Kontur der (unteren) Trenneinrichtung in unmittelbarer Nähe der Bodenwand (14, 35) von wenigstens einer der Kammern (19, 2o; 38, 39) folgt.
14. Reaktionsbehälter nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Abschnitt (17) der Trenneinrichtung ein Stück mit dem Deckel (16) bildet.
15. Reaktionsbehälter nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß Positioniereinrichtungen (24, 25t 26, 27) vorgesehen sind, um beim Anordnen des Deckels (16) eine Führung derart zu bewirken, daß das untere Ende (22) des oberen Abschnitts (17) der Trenneinrichtung in einem festgelegten Abstand zu dem oberen Ende der (unteren) Trenneinrichtung (15) angeordnet ist.
16. Verfahren zum Messen des Ausmaßes einer Reaktion zwischen Reagenzien, wobei die Reagenzien, die in Feststofform jeweils in zwei Kammern eines Reaktionsbehälters nach einem der vorhergehenden Ansprüche enthalten sind, durch Zugabe eines wässrigen Lösungsmittels zur Bildung von Lösungen, welche die jeweiligen Reagenzien enthalten, wieder hergestellt werden, ein zusätzliches Reagenz

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einer der Lösungen zugegeben wird, die Lösungen durch zwangsweises Führen einer der Lösungen durch eine öffnung zwischen zwei Kammern in eine Lösung in der anderen Kammer vermischt werden, um die Reaktion zwischen den Reagenzien einzuleiten, und das Ausmaß der so eingeleiteten Reaktion zurch Messen der Änderung des Betrags der optischen Dichte bestimmt wird, die auf das Mischen folgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Reagenzien in Feststofform ursprünglich eingebracht werden, wenn sie jeweils in wässrigen Lösungen enthalten sind, und daß die wässrigen Lösungen in die Kammern gleichzeitig durch öffnungen in der Oberseite der Kammern eingeführt werden, ohne daß eins Lösung aus einer Kammer in die anders geht, und daß die Reagenzien anschließend gleichzeitig durch Gefriertrocknung in die .Festkörperform überführt werden.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils anfänglich in die Kammern eingeführten Lösungen mit solchen Mengenströmen eingeführt werden, daß das Flüssigkeitsniveau in jeder der Kammern im wesentlichen auf dem gleichen Wert gehalten wird.
18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß während des Einführens der jeweiligen Lösungen in die Kammern eine Luftmenge in dem Durchgang eingeschlossen gehalten wird.
19. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß während der Zugabe von Flüssigkeiten zur Rekonstituierung der jeweils getrockneten Reagenzien in die Form von Lösungen die Flüssigkeit gleichzeitig in die Kammern eingeführt wird, ohne daß im wesentlichen ein übergang von Lösung aus der einen Kammer in die Lösung der anderen Kammer erfolgt, bevor die Lösung aus der einen Kammer in die andere Kammer durch den Durchgang zum Vermischen der Lösungen zwangsweise geführt wird.

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