DE2705899A1

DE2705899A1 - Kuevette

Info

Publication number: DE2705899A1
Application number: DE19772705899
Authority: DE
Inventors: Gregory A Farrell; Abraham Gordon
Original assignee: Technicon Instruments Corp
Current assignee: Bayer Corp
Priority date: 1976-03-01
Filing date: 1977-02-11
Publication date: 1977-09-08
Also published as: DD129689A5; AU2215777A; CA1059788A; NL7700300A; YU50077A; JPS52152287A; US4043678A; BE849183A; GB1567480A; IT1068741B; AU497987B2; FR2343238A1; BR7701227A; AR210007A1; SE7702188L

Description

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Dr.-Ina. Wilhelm Reichel Bipl-ing. V/olii/ang fiüicüel

6 Frankiuil a. M. 1 Pki

8634

TECHNICON INSTRUMENTS CORPORATION, Tarrytown, N. Y. VStA

Küvette

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Küvette, Insbesondere eine Mehrkammerküvette.

Die Küvette der betrachteten Art findet insbesondere bei der automatischen Analyse der optischen Dichte von Körperfluiden im Hinblick auf eine Substanz oder einen Bestandteil Anwendung. Bei dem Körperfluid kann es sich beispielsweise um Blut oder Urin handeln. Das Anwendungsgebiet der Küvette ist allerdings auf diesen Bereich nicht beschränkt.

Zum Stand der Technik wird auf die US-Patentschriften 3 691 017 und 3 795 451 verwiesen. Aus der US-PS 3 691 017 ist eine Mehrkammerküvette zur Analyse von Körperfluiden auf eine Interessierende Substanz auf der Grundlage der automatischen Bestimmung der optischen Dichte bekannt. Danach man eine in der Küvette stattfindende Reaktion zu einem Zeitpunkt während ihrer Dauer oder zu ihrem Endzeitpunkt messen, oder eine temperatur- und zeitabhängige Reaktion kann man über eine Zeitperiode messen, wobei die Menge der interessierenden Substanz durch die Reaktionsgeschwindigkeit gegeben ist. Bei einer solchen kinetischen oder Geschwindigkeitsreaktionsanalyse eines Enzyms stellt eine Triger- oder SchlUsselreaktionsmlttelkomponente, die sich anfangs in einer ersten KUvettenkammer befindet, die mit einer zweiten KUvettenkammer über einen Kanal in einer begrenzten Verbindung steht, ein Substrat einer enzymatisch katalysierten Reaktion dar, wobei eine Reaktlonsmittelkomponente in der zweiten Kammer gespeichert ist. Nachdem ein Lösungsmittel in die Kammern gegeben worden ist, um die in lyophilisierter Form vorliegenden Reaktionsmittel wieder herzustellen, wird eine das katalysierende Enzym enthaltende flüssige Probe in die zweite Kammer gegeben, und zwar vor der zwangs-

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läufigen Injektion der Schlüsselreaktionsmittelkomponente durch den Kanal in die zweite Kammer. Diese Injektion läßt dann die Reaktion bei temperaturgesteuerten Bedingungen voranschreiten·

Diese bekannte Küvette weist einige Unzulänglichkeiten auf, die in der Praxis die Analyse nachteilig beeinträchtigen. Zu den ernstzunehmenden Unzulänglichkeiten zählt die Tatsache, daß die bekannte Küvette einen die beiden Kammern verbindenden niedrigen Kanal aufweist, durch den bei der Wiederherstellung der lyophilisierten Reagenzien ein Verdünnungsmittel fließt, beispielsweise Vasser. Nach der Lehre der US-PS 3 691 017 wird nur eine einzige Verdünnungsmittel· injektion vorgenommen, um die verschiedenen Reagenzien in beiden Kammern wieder herzustellen. Diese Injektion wird in die zweite Kammer gegeben. Ein Teil wird dort zurückbehalten, und ein Teil fließt durch den Kanal in die erste Kammer, um darin zu bleiben. Bel einer solchen Vorgehensweise ist die Gefahr groß, daß es bereits vor dem beabsichtigten Zusammenbringen der beiden Reagenzien zu einer gewissen Dorchmlschung kommt. Die Konstruktion und Verwendung der bekannten Küvette ermöglichen es, daß eine kleine Menge des einen der flüssigen Reagenzien in der einen Kammer zu dem anderen der flüssigen Reagenzien in der anderen Kammer wandert und es zu einer Reaktion der Reagenzien während einer Zeit kommt, zu der es erwünscht ist, die genannten Flüssigkeiten in einem vollkommen getrennten Zustand voneinander zu halten, beispielsweise während der Inkubation, bei der eine vorzeitige Reaktion zwischen den beiden Reagenzien vermieden werden soll. Es hat sich gezeigt, daß ein Einwandern durch Diffusion von nur 39f der wiederhergestellten erwähnten Trigger- oder Schlüsselkomponente In die oben erwähnte zweite Kammer ausreicht,

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um die Analyse ungültig zu machen· Eine solche Einwanderung kann bereits durch ein Schütteln der Küvette hervorgerufen werden· Bei der bekannten Küvette grenzen die wiederhergestellten Reagenzien in den beiden Kammern in flüssiger Form aneinander an, und zwar im Bereich des erwähnten Kanals. Vor einer beabsichtigten Durchmischung der Reagenzien kommt es daher bereits zu der störenden Einwanderung, selbst wenn man die Küvette mit großer Umsicht handhabt.

Ein aus der US-PS 3 795 451 bekannter Rotor dient zum Beladen und Mischen von Proben- und Reaktionsmittelflüssigkeiten zur Verwendung in einem fotometrischen Analysator mit Proben-Analyse-KUvetten vom Drehtyp. Innerhalb des Rotors sind auf einer Grundlage von 1:1 zentripetal zu einer Reihe von ProbenanalysekU-vetten eine innere und eine äußere konzentrische Reihe von Ladehohlräumen angeordnet. Durch die Drehbewegung des Rotors werden zwischen den Proben-» Reagenz- und Analysehohlräumen und Küvetten Flüssigkeitsverbindungen in Form von kapillargroeen Kanälen bereitgestellt· Während des statischen Ladezustands kommt es zu keiner Berührung der Flüssigkeiten in den betreffenden Hohlräumen. Die Kanäle zwischen dem Inneren und äußeren Hohlräumen enthalten während der statischen Bedingungen eine Luftsperre In der Form eines Luftblaseneinschlusses.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Küvette, insbesondere eine Mehrkaaaerküvette, zu schaffen, in der mindestens zwei Reaktionsmittel, von denen das eine eine Probe sein kann, bis zu einem Zeitpunkt, zu dem ihre Durchmischung zwecks Ausführung einer Reaktion erwünscht ist, in einem voneinander unabhängigen

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und getrennten Zustand gehalten werden und die während der erwünschten Durchmischung ein möglichst großes Maß an freier Strömung zwischen den Reaktionsmitteln bereitstellt.

Zur Lösung dieser Aufgabe 1st eine Küvette nach der Erfindung gekennzeichnet durch Mittel, die eine erste, zur Flüssigkeitsaufnahme geeignete Kammer und eine seitwärts davon beabstandete zweite, zur Flüssigkeitsaufnahme geeignete Kammer bilden, und durch einen die unteren Teile der beiden Kammern miteinander verbindenden Kanal, der derart ausgestaltet 1st, daß seine größte horizontale Querschnittsabmessung beträchtlich kleiner als die kleinste horizontale Querschnittsabmessung von einer der beiden Kammern ist, daß er eine umgekehrte U-Gestalt hat und daß seine Höhe irgendeinen in ihm vorkommenden kapillaren Anstieg übertrifft, wenn in irgendeine der beiden Kammern, deren Füllhöhen oberhalb der genannten unteren Kammerteile liegen, ein kontrolliertes Volumen an Flüssigkeit eingegeben wird.

Die Erfindung sieht somit einen Küvettenkörper aufrechter Konstruktion vor, der mindestens zwei, seitwärts voneinander beabstandete Kammern definiert, die oben offen sind und getrennt oder gleichzeitig gefüllt werden können. Die unteren Enden der beiden Kammern sind über einen Kanal miteinander verbunden, der die Gestalt eines umgekehrten U hat· Die effektive Höhe des Kanals übersteigt den höchsten Füllstand in jeder der Kammern um eine Strecke, die mindestens so groß wie Irgendein kapillarer Anstieg in dem Kanal ist, der über den Flüssigkeitsstand der besonderen Flüssigkeit in der betreffenden Kammer hinausgeht. Eine unbeabsichtigte Durchmischung der Kammerinhalte wird dadurch vermieden, daß die beiden Flüssigkelten in den Kammern

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eingefangene Luft in dem Kanal umschließen. Dabei dringen die Flüssigkeiten teilweise in die Arme des Kanals ein. Der Widerstand, den die eingefangene Luft einer Durchmischung entgegensetzt» kann zum Zeitpunkt einer erwünschten Durchmischung der beiden Flüssigkeiten über den Kanal dadurch überwunden werden» daß von der einen Kammer in die andere Kammer eine Fluidströmung erzwungen wird, während eine der beiden Kammern gegenüber der Atmosphäre entlüftet ist. Der Kanal ist so geformt und querschnittsmäßig so bemessen, daß er eine freie Flüssigkeitsströmung zwischen den beiden Kammern gestattet» sobald die eingefangene Luft aus dem Kanal entfernt worden 1st.

Die Erfindung ist somit Insbesondere in der Anordnung und Konstruktion des Kanals zwischen den Kammern zu sehen» der eine umgekehrt U-förmlge Gestalt hat» dessen Höhe den kapillaren Anstieg in dem Kanal über den Flüssigkeitspegel in den Kammern hinaus berücksichtigt» wenn eine der beiden Kammern oder beide Kammern gleichzeitig mit gesteuerten oder kontrollierten Flüssigkeitsvolumen angefüllt werden, und dessen Innendurchmesser eine freie Flüssigkeitsströmung zwischen den beiden Kammern gestattet.

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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Band einer Zeichnung erläutert· Es zeigt:

Fig. 1 eine Zusammenbauansicht eines nach der Erfindung ausgestalteten Küvettenkörpers,

Fig. 2 eine Rückansicht des Küvettenkörpers mit einer oberen Abdeckung einschließlich der Darstellung des typischen Flüssigkeitsstandes in den beiden Kammern des Küvettenkörpers nach der Durchmischung der Kammer-Inhalte,

Fig· 3 eine der Flg. 2 ähnliche Ansicht, allerdings von der Vorderseite der Küvette einschließlich des typischen Flüssigkeitsstandes in den beiden Kammern unmittelbar vor der Durchmischung der beiden Kammerinhalte,

Fig. 4 eine der Flg. 3 ähnliche schematische Ansicht bei entfernter oberer Abdeckung einschließlich der Darstellung der typischen Füllhöhen von verschiedenen flüssigen Reagenzien vor der Lyophilisation oder Gefriertrocknung der Reagenzien,

Fig. 5 eine der Fig· A ähnliche Ansicht einschließlich der Darstellung der typischen Höhen der in lyophilislerter oder gefriergetrockneter Form vorliegenden Reagenzien in den Kammern des Küvettenkörpers unmittelbar vor dem Auflegen der oberen Abdeckung auf den Küvettenkörper,

Fig. 6, 7 und 8 vergrößerte Querschnitte längs der Linien 6-6, 7-7 sowie 8-8 In der Fig. 3 und

Fig· 9 und 10 schematische Ansichten zur Erläuterung der Wirkung einer Sperre, die die Flüssigkeiten in den Kammern der Küvette unter verschiedenen Bedingungen voneinander trennt·

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Die grundsätzliche Ausgestaltung und Anordnung der Teile einer nach der Erfindung ausgebildeten Küvette gehen am besten aus den Fig. 1 und 2 hervor· Die Küvette enthält einen Hauptkörper 10, ein planeres hinteres Abdeckteil 12 für den Hauptkörper und eine obere Abdeckung 14. Der Hauptkörper 10 kann aus einem geeigneten durchsichtigen Kunststoff optischer Qualität einstückig gegossen oder formgepreßt sein. Das hintere Abdeckteil 12 kann ebenfalls aus einem geeigneten Kunststoff, der allerdings nicht durchsichtig zu sein braucht, einstückig gegossen oder formgepreßt sein. Der Hauptkörper 10 weist eine im wesentlichen ebene Vorderseite 16 (Fig. 7) auf, allerdings mit Ausnahme des Bereiches eines in der Vorderseite vorgesehenen optischen Fensters 18, das vertieft sein kann· Weiterhin hat der Hauptkörper zwei Seitenwände 20 und 21 (Fig. 1) und eine Rückseite 22 (Fig. 1 und 2), die an ihrem oberen Rand und an ihren Seitenrändern im wesentlichen eben verläuft, allerdings mit Ausaahme des Bereiches eines optischen Fensters 24, das vertieft sein kann und mit dem optischen Fenster 18 in der Vorderseite ausgerichtet 1st. Im Mittenbereich der Rückseite befindet sich eine Ausnehmung 26 (Fig· 1), die sich von der unteren Kante der Rückseite nahezu bis zum oberen Rand der Rückseite erstreckt. Die Ausnehmung 26 1st entsprechend der Darstellung nach der Fig. 1 ausgebildet und nimmt das komplementär ausgestaltete himtere Abdeckteil 12 des Küvettenkörpers in einer solchen Weise auf, daß im zusammengebauten Zustand entsprechend der Darstellung nach der Fig. 7 das hintere Abdeckteil 12 im wesentlichen bündig mit den Seitenrändern der Rückseite 22 des Küvettenkörpers verläuft· Die Ausnehmung 26 weist zwei flügeiförmige, seitliche Verlängerungen 28 auf, bei denen jeweils eine von zwei fluiddurchlässigen Öffnungen 30 vorgesehen ist, die sich durch die Rückseite des KU-

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vettenkörpers erstrecken. Im zusammengebauten Zustand sind die öffnungen 30 mit zugeordneten Armen einer auf der Innenseite des Abdeckteils 12 vorgesehenen Rinne 32 ausgerichtet, die Im wesentlichen eine umgekehrte U-Form hat und vorzugsweise einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweist. Im zusammengebauten Zustand wird das hintere Abdeckteil 12 bezüglich des Hauptkörpers fluid- und wasserdicht durch geeignetes Verschweißen an seinem Platz gehalten, und zwar in einer solchen Weise, daß zwischen dem Hauptkörper und dem hinteren Abdeckteil 12 keine Leckstellen auftreten und auch ein im wesentlichen U-förmiger Kanal 32a (Fig. 4) keine Leckstellen aufweist, der von den öffnungen 30, der Rinne 32 im hinteren Abdeckteil 12 und dem Boden der Ausnehmung 26 im Hauptkörper gebildet wird.

Wie es aus den Fig. 1 und 3 hervorgeht, ist das Innere des Hauptkörpers 10 in senkrechter Richtung durch seitwärts beabstandete Wände 36 und 38 unterteilt, die sich zwischen der Vorder- und Rückseite des Küvettenkörpers erstrecken und die zusammen mit den Innenseiten des Hauptkörpers und sich dazwischen erstreckenden Bodenabschnitten 38* eine nach oben offene erste Kammer und eine nach oben offene zweite Kammer 42 bilden. Die Öffnungen 30 stehen mit den Kammern 40 und 42 in Verbindung. Zwischen den oberen und unteren Enden der Wände 36 und 38 erstreckt sich zwischen diesen Wänden ein Wandteil 44 des Hauptkörpers 10, das zusammen mit der Vorder- und Rückseite des Hauptkörpers eine nach oben offene Kammer 46 zwischen den Kammern 40 und 42 begrenzt, die verhältnismäßig flach ist, wie es aus der Fig. 3 hervorgeht.

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η.

Die Bodenabschnitte 38* der Kammern 40 und 42 haben in ihrem Mittenbereich nach oben ragende Kegel Der Hauptkörper 10 weist rund um seinen oberen Rand eine seitwärts nach außen gerichtete Lippe 50 auf, an der die obere Abdeckung 14 befestigt 1st. Bei der Abdeckung 14 (Fig. 2) handelt es sich vorzugsweise um ein von einer Sonde durchstechbares Schichtgebilde, das eine Feuchtigkeits- und Gassperre bildet. In der Mitte des Hauptkörpers 10 befindet sich eine nach oben erstreckende Vertiefung 52 (Flg. 3), deren Boden von dem Wandteil 44 gebildet wird. Die Kammer 46 kann man verwenden, um dort eine flüssige Probe aufzubewahren, beispielsweise vor der Eingabe eines Teils dieser Probe in eine der Kammern 40 und 42.

Aus der Fig. 2 geht hervor, daß die unteren Endabschnitte der Arme der Rinne 32, die im wesentlichen eine umgekehrte U-Form hat, nach außen auseinanderlaufen oder leicht nach außen gebogen sind. Diese nach außen gebogenen Rinnenabschnitte 33 gestatten es, daß die Arme der Rinne 32 mit den öffnungen 30 ausfluchten, während der obere Abschnitt der umgekehrt ü-förmigen Rinne 32 eng ausgebildet ist, so daß die Rinne seitwärts in einem Abstand von dem optischen Fenster 24 verläuft, wie es ebenfalls beispielsweise aus der Flg. 2 hervorgeht. Die allmählich nach außen gebogenen Rinnenabschnitte 33 der Rinne 32 führen die Strömungebegrenzung im Kanal 32a auf ein Minimum zurück. Wie es weiterhin aus der Fig.2 hervorgeht, weist der obere Abschnitt der Rinne 32 einen beträchtlichen Radius auf, so daß die Strömungebegrenzung in dem Kanal 32a auch dort so klein wie möglich gehalten wird. Der Hauptkörper 10 und das hintere Abdeckteil 12 sind derart ausgestaltet (Fig. 1 und 2), daß sie sehr leicht zusammengefügt werden können. Zum

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"ft.

Zwecke des Zusammenbaus wird das hintere Abdeckteil 12 in eine parallele, und gegenüberstehende Lage in bezug auf die Ausnehmung 26 gebracht. Der Hauptkörper 10 und das hintere Abdeckteil 12 werden dann aufeinander zubewegt. Die Gestalt der Ausnehmung 26 1st derart, daß sie in zusammengebauten Zustand das hintere Abdeckteil 12 trägt und abstutzt. Das bedeutet, daß der obere und der untere Abschnitt der Ausnehmung 26 keine ReIatiwerschiebung des hinteren Abdeckteils 12 gegenüber dem Hauptkörper 10 zulassen. Vie bereits erwähnt, sind im zusammengebauten Zustand die öffnungen 30 in der gezeigten Veise mit den Armen der Rinne 32 im hinteren Abdeckteil 12 ausgerichtet.

Ein Beispiel einer praktischen Anwendung der beschriebenen Küvette ist die quantitative Bestimmung von Milchsäuredehydrogenase in einer Blutserumprobe. Die dabei verwendeten Reagenzien sind Milchsäure, die Schlüsselkomponente oder der Trigger für die Reaktion, und Nlcotlnamid-Adenin-Dinucleotid (HAD) mit einem geeigneten Riff er (Tri-[hydrox7aethylJ-aminomethan), um den pH-Wert aufrechtzuerhalten. Wie es aus der Flg. 4 hervorgeht, werden bei abgenommener oberer Abdeckung 14 die Milchsäure 54 in Lösung in die erste Kammer 40 und der NAD/Puffer 56 in Lösung in die zweite Kammer 42 gegeben, und zwar in abgemessenen Mengen. Diese Lösungen füllen die Kammern bis zu einem Pegel, der über den Öffnungen 30 liegt, und erstrecken sich ein kurzes Stück in den Kanal 32a, wobei die eine. Lösung eine größere Druckhöhe als die andere hat. Die Lösungen werden entweder getrennt oder gleichzeitig in ihre Kammern gegeben und fangen dabei im Kanal 32a Luft ein, die als Sperre zwischen den beiden Flüssigkelten wirkt. Die Kammerinhalte werden lyophilisiert oder gefrlergetrock-

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net, und zwar In einer Atmosphäre aus einem inerten Gas oder trockener Luft· Danach wird die Abdeckung 14 in ihre Lage gebracht und an der Lippe 50 des Hauptkörpers 10 befestigt· Die Reagenzien können in diesem Zustand für eine beträchtliche Zeitspanne gespeichert werden. Die Küvette mit den darin enthaltenen Reagenzien kann aber auch unmittelbar für die Analyse verwendet werden. Die lyophilisierte Milchsäure 58 oder das Triggerreagenz und das lyophilisierte NAD-Reagenz 60 sind in der Flg. 5 dargestellt. In diesem Zustand bilden die Reagenzien eine zusammengebackene Hasse bzw. einen Rachen, der an dem nach oben ragenden Kegel 48 im Bodenabschnitt der betreffenden Kammer anhaftet. Weiterhin ragen in diesem Zustand die lyophilisierten Reagenzien 58 und 60 ein kurzes Stück in die öffnungen 30. Der Kanal 32a trennt aber die lyophllisierten Reagenzien voneinander.

Wenn die Analyse durchgeführt werden soll, wird mit einer Injektionsnadel, die in der Fig. 3 durch einen Pfeil 62 dargestellt 1st, von einer geeigneten Quelle (nicht gezeigt) eine vorbestimmte Menge an Blutserum angesaugt, und dann wird mit der Injektionsnadel die Abdeckung 14 im Bereich der Kammer 42 durchstochen und das zuvor angesaugte Blutserum in Form einer einzigen Injektion in die Kammer 42 gegeben, und zwar zusammen mit einer Menge eines Verdünnungsmittels, bei dem es sich in diesem Beispiel um Wasser handelt, das das lyophilisierte Reagenz in der Kammer wieder herstellen soll. Das wiederhergestellte Reagenz ist bei 64 (Flg. 3) dargestellt. Im wesentlichen gleichzeitig (oder getrennt) mit der Zugabe in der Kammer 42 durchstößt eine durch einen Pfeil 66 In der Fig. 3 dargestellte Injektionsnadel die Abdeckung 14 im Bereich der Kammer 40 und gibt ein geeignetes Volumen von Wasser

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als Verdünnungsmittel für die Analyse In die Kammer Ao ab, um das darin lyophillsierte Reagenz wieder herzustellen. Das wiederhergestellte Reagenz 1st bei 68 dargestellt (Pig· 3)· In Anbetracht der Im Kanal 32a eingefangenen Luft blelbem die beiden Reagenzien voneinander getrennt. Bei der erläuterten Serumbestlmnung wurden die relativen Mengen des Serums, des Milchsäurereagenzes und des NAD/Reagenzes₉ mit denen die Reaktion durchgeführt wird, In bezug auf die zeichnerische Darstellung der Höhen, bis zu denen die Kammern AO und A2 gefüllt sind, aufier acht gelassen. Die eingezeichneten Höhen sind lediglich Beispiele und brauchen in der Praxis bei der Durchführung der erläuterten besonderen Analyse nicht aufzutreten. Weiterhin 1st die beschriebene Küvette auf die hier erläuterte Verwendungsart nicht beschränkt.

Die Fluid Inhalte In den beiden Kammern AO und A2 werden dann unter temperaturgesteuerten Bedingungen Inkubiert, wobei sie auf die gewünschte Reaktionstemperatur gebracht werden, die im allgemeinen 30 ⁰C oder 37 ⁰C beträgt. Im Anschlu8 an diese Inkubation wird eine hohle Sonde, die In der Fig. 2 durch einen Pfeil 70 dargestellt ist, im Bereich der Kammer A2 durch die Abdeckung 1A gestochen, um beispielsweise abwechselnd unter Druck Luft zuzuführen und ein Vakuum zu erzeugen, das ausreicht, um Irgendwelche Festteilchen Im Kanal 32a loszulösen, beispielsweise nicht vollkommen aufgelöste Reagenzienanteile, und die Im oberen Abschnitt des Kanals 32a eingefangene Luft zu durchbrechen, so daß während des jetzt einsetzenden Mischvorganges eine freie Flüssigkeitsströmung über den Kanal 32a zwischen den beiden Kammern besteht. Die Abdeckung 1A über der Kammer AO wird dabei In geeigneter Weise zur Atmosphäre hin gelüftet. Es werden so viele Zyklen der abwechselnden

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Druck- und Vakuumerzeugung verwendet, vie erforderlich sind, um die Kammerinhalte miteinander zu vermischen. Die öffnungen 30 können einen Durchmesser von beispielsweise etwa 1,65 mm haben. Die Rinne 32, die einen Teil des umgekehrt U-förmigen Kanals 32a bildet, kann etwa dieselbe Querschnittsabmessung wie die Öffnungen 30 haben.

Der Kanal 32a weist eine effektive Höhe auf, die den höchsten Füllstand In jeder Kammer um eine Strecke übersteigt, die mindestens so groß wie irgendein aufgrund der Kapillarwirkung beruhender Anstieg im Kanal 32a über den Flüssigkeitsstand der besonderen Flüssigkeit in der betreffenden Kammer ist. Drei Überlegungen sollten bei der Bestimmung der geeigneten Längs- und Querschnittsabmessung des Kanals 32a in Betracht gezogen werden. Die erste Überlegung besteht darin, daß der Kanal 32a zwischen den Kammern 40 und 42 möglichst kurz sein soll, damit die Durchmischung der Kammer-Inhalte möglichst schnell erfolgt. Das Volumen, das von der einen Kammer in die andere Kammer in der einen Hälfte eines der genannten Zyklen oder Perloden übertragen wird, sollte möglichst groß sein. Die zweite Überlegung beruht darauf, daß der umgekehrt ü-förmige Kanal 32a eine solche effektive Höhe haben'soll, daß die Kammerinhalte bei allen auftretenden Bedingungen getrennt bleiben, es sei denn, daß eine beabsichtigte Durchmischung der Kammerinhalte gewünscht wird. Nach der dritten Überlegung sollte der Kanal 32a einer freien Flüssigkeitsströmung zwischen den beiden Kammern während des Hischens einen möglichst geringen Widerstand entgegensetzen. Die Ergebnisse dieser Betrachtungen stehen in einem gewiesen Gegensatz zueinander. Unter der Annahme von vorgegebenen Bedingungen, beispielsweise für die gewünschte Sperrwirkung, die Durch-

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mlschungsdauer bzw. die Anzahl der Mischzyklen und die Flüssigkeitsfüllvolumen, muß man bezüglich des Querschnitts und der Länge zu einen optimalen Kanal 32a gelangen. Wie es aus der Flg. 2 hervorgeht» sind die Flüssigkeitsstände in den beiden Kammern vor der Durchmischung etwa gleich.

VBhrend des Hin- und Hermischens der Kammerinhalte erfolgt der Eintritt der Flüssigkeit in jede Kammer durch die betreffende öffnung 30 tangential zu einem imaginären Kreis mit einem beachtlichen Radius, wobei der Kreismittelpunkt in der Mitte des Bodenabschnitts der Kammer zu suchen ist· Auf diese Weise wird in der Kammer eine kreisförmige und spiralförmige Flüssigkeitsströmung hervorgerufen· Der in der Mitte des Kammerbodenabschnltts nach oben ragende Kegel 48 unterstützt die Durchmischung, und zwar dadurch, daß ein stagnierender Flüssigkeitsanteil im Mittenbereich der erzeugten Kreisströmung vermieden wird. Die besondere Anordnung der Öffnung 30 und das Vorhandensein des Kegels 48 erhöhen somit die Durchmischungsgeschwindigkeit·

Wenn das Durchmischen der Kammerinhalte beendet worden ist, wirkt irgendwelche in der Blutserumprobe vorkommende Milchsäuredehydrogenase als Katalysator, der die Reaktion katalysiert, wobei als Reaktionsprodukte Fyrouvinsäure und NADH auftreten. Da das als Reaktionsprodukt erzeugte NADH eine wesentlich höhere optische Dichte als HAD hat, ist das Ausmaß irgendeiner Zunahme in der optischen Dichte eine Funktion der in der Blutserumprobe enthaltenen Menge an Milchsäuredehydrogenase· Nach der Einleitung der Reaktion aufgrund der Durchmlschung des Substrats mit den anderen Reaktionskomponenten, kann man die Reaktionsgeschwindigkeit dadurch bestimmen, daß die Küvette in

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eine nicht dargestellte Lage gebracht wird, in der Licht von einer Lichtquelle mit einer Wellenlänge von 340 mt durch die lichtdurchlässigen Fenster 18 und 24 der Küvette und durch die Dicke der Reaktionsmasse zwischen diesen beiden Fenstern geschickt wird. Irgendeine Änderung in der optischen Dichte pro Zeiteinheit kann man messen, und aus den erhaltenen Meßdaten kann man Werte berechnen, die die Menge der in der Blutserumprobe enthaltenen Milchsäuredehydrogenase angeben.

Die Fig. 9 und 10 diesen zur Erläuterung der Wirkung des Kanals 32a als Sperre, die unter verschiedenen Bedingungen vor irgendeiner beabsichtigten Durchmischung der beiden Flüssigkeiten in den Kammern 40 und miteinander diese Flüssigkeiten voneinander trennt· In der Fig. 9 1st ein Verfahren zur Wiederherstellung des lyophilisierten Reagenzes in der Kammer 40 vor der Wiederherstellung des lyophilisierten Reagenzes 60 gezeigt· Die Fig. 10 veranschaulicht die Sperrbedingung danach, nämlich die Wiederherstellung des lyophilisierten Reagenzes 60 in der Kammer 42 einschließlich der Zugabe der Serumprobe in die Kammer 42 von dem bereits wiederhergestellten Medium zu trennen· Der Einfachheit halber sind die endgültigen Füllhöhen in den Kammern 40 und 42 als gleich angenommen·

Wie bereits erwähnt, hat der Kanal 32a der Küvette eine effektive Höhe, die den höchsten FUllpegel In jeder Kammer um eine Strecke übersteigt, die mindestens so groß ist, wie der durch Kapillarwirkung hervorgerufene Anstieg in dem Kanal 32a über den Pegel der besonderen Flüssigkeit in der betreffenden Kammer hinaus. Dieser kapillare Anstieg im Kanal 32a hängt von der Querschnittsabmessung im Kanal 32a ab und auch von dem Ausmaß, mit dem die besondere Flüssigkeit die Innere

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Oberfläche des Kanals 32a benetzt. Bei den beiden Darstellungen in den Fig. 9 und 10 wird angenommen, daß beide Kammern AO und 42 während des Füllens gegenüber der Atmosphäre gelüftet sind· Die Entlüftung der Kammern kann in mannigfacher Weise erfolgen. So können beispielsweise die Zugabesonden, die in den Fig. 9 und 10 durch Pfeile 74 bzw. 78 dargestellt sind und die die Abdeckung 14 durchstochen haben, um in die Kammern 40 bzw. 42 einzutreten, vom Selbstlüftungstyp sein. Bei der Darstellung nach der Fig. 9 wird beispielsweise die Kammer 42 über ein Rohr 76 entlüftet, das die Abdeckung durchdringt und gegenüber der Atmosphäre offen ist. Bei der Darstellung nach der Fig. durchdringt beispielsweise ein Rohr 76 die Abdeckung über der Kammer 40, um diese gegenüber der Atmosphäre zu entlüften. In der Fig. 9 gibt Hp₁ den Anfangsflüssigkeitsstand in dem mit der Kammer 40 verbundenen Arm des Kanals 32a an. Das wiederhergestellte Reagenz 1st mit 71 bezeichnet. Wie man weiterhin der Fig. 9 entnehmen kann, ist die effektive Höhe des umgekehrt U-förmigen Kanals 32a mit H^. angegeben. Hg stellt den kapillaren Anstieg in dem der Kammer 40 zugeordneten Arm des Kanals 32a dar, und zwar In bezug auf den Füllpegel Η* in der Kammer 40. Bei der vorangegangenen Betrachtung wird angenommen, daß während des Füllens der Kammer 40 auf den zuletztgenannten Pegel H*, der lediglich ein Beispiel darstellt, die Luft frei durch den Kanal 32a und auch durch ein lyophilisiertes Reagenz 60 im Kanal 32a strömen kann. Wenn das lyophilisierte Reagenz 60 keinen freien Luftzutritt zum Kanal 32a gestattet, fällt bei der Wiederherstellung des Reagenzes in der Kammer 40 der kapillare Anstieg Hg geringer aus oder ist überhaupt nicht vorhanden. Aus diesem Grunde 1st unter Umständen Hg überhaupt kein zu berücksichtigender Faktor.

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Im Anschluß and das Füllen der Kammer 42 auf den in der Fig. 10 dargestellten Pegel, wobei das Reagenz-Proben-Gemisch 72 entsteht, wird die Höhe des wiederhergestellten Reagenzes 71 in dem der Kammer 40 zugeordneten Arm des Kanals 32a herabgesetzt, wie es aus einem Vergleich zwischen den Fig. 9 und 10 hervorgeht. Die Flüssigkeitsstände in den beiden Armen des Kanals 32a sind bei diesem Beispiel gleich hoch und niedriger als die Füllhöhen in den Kammern 40 und 42. Wie es ia der Fig. 10 gezeigt ist, beträgt der Endflüsslgkeitsstand H_pF in den Armen gleich (H_L + H^)/2. Die im Kanal 32a vorgesehene effektive Sperre, die einer Durchmischung entgegenwirkt, ist somit H+ - Hpp. Wenn die Kammern 40 und 42 entsprechend der Darstellung nach der Fig. 10 gleich hohe Flüssigkeitsstände aufweisen, dieser Zustand aber in einer nicht dargestellten gleichzeitigen Weise mit zwei nicht dargestellten gelüfteten Sonden hergestellt wird, die sich durch die Abdeckung 14 erstrecken, wird Hpp beträchtlich vermindert, und es tritt zu keiner Zeit in den Armen des Kanals 32a ein Anstieg über den zuletzt genannten Flüssigkeitsstand auf. Das gleiche Ergebnis erhält man, wenn die beiden Zugabesonden mit dem Füllen der Kammern 40 und 42 etwa zur gleichen Zeit beginnen, so daß die öffnungen 30 etwa gleichzeitig von der zugegebenen Flüssigkeit abgedeckt werden. Die Fig. 3 bis 5 zeigen die Flüssigkeitsstände und Feststoffhöhen in den Kammern 40 und 42 und in den Armen des umgekehrt U-förmigen Kanals 32a, wenn die beiden Kammern 40 und 42 etwa gleichzeitig auf verschiedene Höhen angefüllt werden. Die beschriebene Küvette kann man auch verwenden, ohne daß die erläuterten Schritte der Reagenzlyophilisation und Reagenzwiederherstellung ausgeführt werden, wobei beispielsweise die Kammern 40 und 42 anfangs auf die

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in der Fig. 3 dargestellten Flüssigkeitsstände gebracht werden. Bei diesen dargestellten Flüssigkeitsständen kann man die Küvette versehentlich nach rechts oder links um einen beachtlichen Winkel schwenken, ohne daß dabei die Sperrwirkung des Kanals 32a verlorengeht. Wie es aus der Fig. 7 hervorgeht, hat der umgekehrt U-förmige Kanal 32a an der Stelle, wo die öffnung 30 in die Rinne 32 übergeht, einen zusammengesetzten Querschnitt. Wie man der Fig. 7 beispielsweise zum Vergleich mit der Fig. 3 entnehmen kann, ist die größte Abmessung des horizontalen Querschnitts des Kanals 32a wesentlich kleiner als die kleinste Abmessung des horizontalen Querschnitts von einer der beiden Kammern 40 und 42.

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Claims

Patentansprüche

1·) Küvette,

gekennzeichnet durch Mittel (10, 36, 38, 38*), die eine erste, zur Flüssigkeit sauf nähme geeignete Kammer (40) und eine seitwärts davon beabstandete zweite, zur Flüssigkeitsaufnahme geeignete Kammer (42) bilden, und durch einen die unteren Teile der beiden Kammern (40, 42) miteinander verbindendem Kanal (32a), der derart ausgestaltet ist, daß seine größte horizontale Querschnittsabmessung beträchtlich kleiner als die kleinste horizontale Querschnittsabmessung von einer der beiden Kammern ist, daß er eine umgekehrte U-Gestalt hat und daß seine Höhe irgendeinen in ihm vorkommenden kapillaren Anstieg übertrifft, wenn in irgendeine der beiden Kammern, deren Füllhöhen oberhalb der genannten unteren Kammerteile liegen, ein kontrolliertes Volumen an Flüssigkeit eingegeben wird.
2. Küvette nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die die Kammern (40, 42) definierenden Mittel jeweils eine obere Einlaßöffnung für jede der Kammern bilden.
3· Küvette nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Kammern (40, 42) definierenden Mittel für wenigstens eine der Kammern ein Paar von Wandabschnitten (18, 24) bilden, die zur optischen Analyse des Inhalts der betreffenden Kammer durchsichtig sind und einander gegenüberliegen.

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4. Küvette nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (32a) über seine gesamte Länge einen im wesentlichen gleichförmigen Querschnitt aufweist.
5. Küvette nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Abschnitt des Kanals (32a) umgekehrter U-Gestalt längs eines von einem Kreisradius gebildeten Kreisbogens verläuft.
6. Küvette nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Hittel (48) vorgesehen sind, die im mittleren Bodenbereich von wenigstens einer der Kammern (40, 42) einen im wesentlichen konusförmig nach oben ragenden Vorsprung bilden, und daß das eine Ende des Kanals (32_a) im wesentlichen tangential zu einem imaginären Kreis mit einem beträchtlichen Radius in dieser einen Kammer verläuft, wobei der Hittelpunkt des Kreises etwa in der senkrechten Achse dieser einen Kammer liegt·
7. Küvette nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (32a) zum Teil in einem planeren Bauteil (12) ausgebildet ist.
8. Küvette nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die die Kammern (40, 42) definierenden Mittel einen Hauptkörper (10) enthalten und daß das planare Bauteil (12) ein in fester Lage am Hauptkörper angebrachtes, äußeres Abdeckteil ist.

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9· Küvette nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der in den äußeren Abdeckteil vorgesehene Teil des Kanals (32a) als Rinne (32) von umgekehrter U-Gestalt in einer Außenfläche des Abdeckteils ausgebildet ist.
10. Küvette nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Rinne (32) eine von einem Radius gebildete Querschnittsform hat.
11. Küvette nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein längsteil des Kanals (32a) umgekehrter U-Gestalt zwischen einer äußeren Wandoberfläche des Hauptkörpers (10) und dem Abdeckteil ausgebildet ist«
12. Küvette nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (32a) ein Paar von Offnungen (30) aufweist, die sich durch die Außenwand des Hauptkörpers (10) erstrecken und in Verbindung mit den Kammern (40, 42) und den Armen des Kanals (32a) stehen.

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