DE1923153A1

DE1923153A1 - Verfahren und Geraet zur Herstellung von Verduennungen

Info

Publication number: DE1923153A1
Application number: DE19691923153
Authority: DE
Inventors: Pontigny Jacques A
Original assignee: Coulter Electronics Inc
Current assignee: Coulter Electronics Inc
Priority date: 1968-05-08
Filing date: 1969-05-07
Publication date: 1969-11-20
Also published as: FR1585020A; DE1923153B2; DE1923153C3; NL6906968A; US3649218A; GB1263776A; SE365047B

Description

Patentanwalt ü-«« c ΡΗαγ

* 1

13, Elisabeth·!!;

COULTER ELEGTEOIiIGS LIMITED Dunstable, Beds. / Großbritannien

"Verfahren und Gerät zur Herstellung von Verdünnungen"

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Gerät zur Herstellung präziser, hochgradiger Flüssigkeitsverdünnungen und eignet sich insbesondere für die biologische Aufbereitung mikroskopischer Mengen eines Konzentrats oder einer Probe, wobei weder eine gegenseitige Verunreinigung der Proben erfolgt noch eine Zwischenspülung des Systems erforderlich ist.

Mit Verdünnungen wird in wissenschaftlichen, industriellen und medizinischen Laboratorien gearbeitet. Werden die Verdünnungen von Hand hergestellt, so hängt ihre Genauigkeit von der Geschicklichkeit der mit dieser mühsamen und langwierigen Arbeit betrauten Person ab. Daher verwendet man bereits seit einiger Zeit selbsttätige Verdünnungsgeräte. Die bisher bekannten Geräte verwenden komplizierte und kostspielige Mechanismen

909847/0924 - 2 -

wie z.B. Ansaug- oder Druckpumpen, komplizierte Ventilsysteme und andere empfindliche Vorrichtungen. Diese Geräte sind daher anfällig und eignen sich nur schlecht zur serienmäßigen Herstellung von Verdünnungen, wie sie z.B. in der Hämatologie erforderlich sind, wo für eine große Anzahl von Proben zur Zählung der weißen Blutkörperchen zunächst eine erste Verdünnung und dann zur Zählung der roten Blutkörperchen eine zweite Verdünnung notwendig ist.

Außerdem haben die bisherigen Verdünnungsgeräte und -Verfahren den Nachteil, d£ die zu verdünnenden Proben durch den gleichen Kanal geschickt werden, durch welchen die verdünnte Mischung entleert wird. Um die Verunreinigung der Probe durch Spuren der vorhergehenden Probe und/oder Mischung auszuschließen, mußte man Zwischenspülungen vornehmen, die oft sehr langwierig waren, und die zu diesem Zweck erforderlichen Konstruktionen und Steuervorrichtungen komplizierten das Gerät nur noch mehr.

Die vorliegende Erfindung ist von besonderer Bedeutung für die Herstellung von Verdünnungen zur Zählung und Untersuchung von Teilchen, insbesondere unter Verwendung eines Geräts, welches weltweit unter der Bezeichnung "Coulter-Gerät" vertrieben wird und bekannt ist (z.B. USA Patentschriften Nr. 2 656 508, 3 259 842, 3 389 33^)· Die Erfindung sieht ein ideales Zusatzgerät für das Goulter-Gerät vor, und die anschließende Beschreibung geht von diesem Verwendungszweck und speziell von der Zählung roter Blutkörperchen anhand einer Verdünnung von einem Teil Blut in 500 Teilen Salzlösung aus.

909847/0924

Die Erfindung behebt die den bisherigen Geräten anhaftenden Nachteile und schafft ein selbsttätiges, einfaches verläßliches und präzises Verdünnungsverfahren und ein entsprechendes Gerät hierfür, das einfach und ohne weiteres zu bedienen ist und die im vorhergehenden erwähnte gegenseitige Verunreinigung ausschließt.

Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur Herstellung einer Flüssigkeitsverdünnung einer Probe vorgesehen, dem zufolge zunächst ein erstes rohrförmiges Element mit einem Verdünnungsmittel und dann ein zweites rohrförmiges Element mit einer Probe gefüllt wird, wobei ein bemessener Abschnitt des zweiten rohrförmigen Elements eine Umgehungsleitung zum ersten Element darstellt; weiter wird ein bemessenes Verdünnungsmittelvolumen in das erste rohrförmige Element gefördert, wobei in dem ersten rohrfömgen Element enthaltenes Verdünnungsmittel von dort in die Umgehungsleitung und durch diese wieder hinaus gedrängt wird und dabei ein bemessenes Probevolumen mit sich führt; ferner wird durch das erste rohrfönnige Element eine dem bemessenen Verdünnungsmittelvolumen entspjrohende Verdünnungsmenge abgegeben, welche die gesamte im bemessenen Abschnitt des zweiten rohrförmigen Elements enthaltene Probe enthält.

Außerdem sieht die Erfindung ein Gerät zur Herstellung einet Flüssigkei'tsverdünnung einer Probe mit Hilfe eines Verdünnungsmittels vor, bestehend aus einem ersten rohrförmigen Element, welches mit einer Verdünnungsmittelquelle zur Aufnahme von Verdünnungsmittel verbindbar ist und eine Auslaßöffnung zur Abgabe der resultierenden Verdünnung aufweist, einer mit dem ersten Element verbundenen Vorrichtung zur Förderung von Verdünnungsmittel durch das erste Element, einer mit dem ersten Element

909847/0924

verbundene Vorrichtung zur Bemessung des durch das erste Element zu fördernde Verdünnungsmittelvolumens, einem zweiten rohrförmigen Element mit einem "bemessenen Abschnitt zur Aufnahme der Probe, wobei die Enden des bemessenen Abschnitts über Kanäle mit einem Teil des ersten Elements verbunden sind, zu welchem der bemessene Abschnitt eine Umgehungsleitung darstellt, wobei durch Zirkulation einer bemessenen Verdünnungsmit-1 elmenge durch das bereits mit Verdünnungsmittel gefüllte erste Element Verdünnungsmittel durch das bereits mit einer Probe gefüllte zweite rohrförmige Element gedrängt und die resultierende, der bemessenen Verdünnungsmittelmenge entsprechende Verdünnungsmenge durch die Auslaßöffnung abgegeben wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung näher beschrieben.

Die Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung eines Verdünnungsgeräts gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, bilden ein erstes rohrförmiges Element 1, durch welches das Verdünnungsmittel und die Verdünnung fließt, und ein zweites förmiges Element 2, durch welches die Probe bzw. das zu verdünnende Konzentrat fließt, wie z.B. Blut, die beiden HauptStrömungswege dar. Beide Elemente können aus starrem Material wie z.B. Glas hergestellt sein.

An der Einlaßöffnung 3 cLes rohrförmigen Elements 1 ist eine Meßpumpe mit einem Zylinder 4-, einem in seiner unteren Stellung durch eine Feder 6 gehaltenen Kolben 5, einer Nocke 7 und einem die Nocke zur Bewegung des KoI-

909847/0924

bens 5 im Zylinder nach, oben treibenden Motor 8 angeordnet. Die Pumpe ist mit einer (nicht dargestellten) Verdünnungsmittelquelle über eine Leitung 9 verbunden, welche einen vertikalen Abschnitt mit einem darin angeordneten Kugelventil 10 aufweist. Each jedem Takt der Pumpe wird eine bestimmte Verdünmmgsmittelmenge in das rohrförmige Element 1 gefördert.

Zwischen den Enden des rohrförmigen Elements 1 erstreckt sich ein vertikaler Arm 11, an dessen Enden zwei Kapillarkanäle 12 und 13 einmünden. Zwischen den Kanälen 12 und 13 weist der Arm 11 einen Bereich mit veringertem Durchmesser bzw. eine Einschnürung 14 auf. Ein Kugelventil 15 ist im Arm 11 zwischen den beiden Kanälen 12 und 13 angeordnet.

Zwei weitere Kugelventile 16 und 17 sind im Element 1 vor bzw* hinter dem Arm 11 vorgesehen. Das rohrförmige Element 1 endet bei 18 in ein Gefäß 19 zur Aufnahme der resultierenden Verdünnung.

Das rohrförmige Element 2 weist eine Kapillarzone 20 mit einem gegebenen !Fassungsvermögen auf, deren Enden mit den Kanälen 12 und 13 verbunden sind. Das Element 2 wird von einer an seinem Ende 22 angeordneten Quelle 21 mit einer Probe, z.B. Blut beschickt. An seinem anderen Ende 24 ist ein Sauger bzw. eine entsprechende Vorrichtung 23 vorgehen. Außerdem sind an den Enden des rohrförmigen Elements 2 auch Absperrventile 25 angeordnet .

Das Gerät funktioniert auf iblgende Weise:

Zunächst werden das rohrförmige Element 1 und die Kanäle

909847/0924

12,13 mit Verdünnungsmittel und das rohrförmige Element 2 mit einer Konzentratsprobe "beschickt. Die Ventile 25 sind geschlossen, und der Kolben "5 befindet sich in seiner unteren Stellung.

Die Nocke 7 drückt dann den Kolben 5 in seine obere Stellung, und dieser fördert in das Element 1 eine bemessene Verdünnungsmittelmenge. Dieses Verdünnungsmittelvolumen verdrängt ein entsprechendes bereits im Element 1 enthal-1aies Verdünnungsmittelvolumen, und letzteres strömt zum Teil durch den Arm 11 und aufgrund der Einschnürung 14 W zum Teil auch durch die aus dem Kanal 13» der Zone 20 und dem Kanal 12 bestehende Umgehungsleitung.

Ba die Zone 20 kapillarförmig ausgebildet ist, wird die anfänglich darin enthaltene, winzige Probenmenge restlos weitergedrängt, sobald das Verdünnungsmittel in diese Zone 20 eindringt. Die sich damit ergebende Mischung aus einer gegebenen Verdünnungsmittelmenge und einer in der Zone 20 enthaltenen Probenmenge fließt dann in das Gefäß 19 ab. Damit ist die Verdünnung durchgeführt. Um eine Verdünnung zur Zählung roter Blutkörperchen in einem Coulter-Gerät zu erhalten, z.B. aus einem Teil Blut in 500 Teilen Verdünnungsmittel, könnte die Kapillarzone 20 ein Passungsvermögen von 40 yul haben, wobei der Zylinder 4 dann ein Volumen von 20.04 ml hätte, so daß jede präzise Verdünnung ein Volumen von 20.04 ml ergäbe, wovon 40/ul Blutprobe sind.

Die Hocke 7 kehrt dann wieder in ihre Stellung zurück, der Kolben 5 bewegt sich unter Druck der Feder 6 nach unten,und neues Verdünnungsmittel dringt in den Zylinder 4 ein. Die Ventile 25 werden geöffnet, und neue Blutprobe wird von der Quelle 21 wieder in das rohrförmige Element

909847/0924 - 7 -

2 eingezogen. Die Blutprobe füllt das Element 2 an und insbesondere die Zone 20, wobei vom vorhergehenden Durchlauf etwa verbliebenes Blut durch die Zufuhr der neuen Blutprobe verdrängt und über den Sauger 23 abgeleitet wird.

Sobald die Zone 20 mit Blut gefüllt ist, werden die Ventile 25 wieder geschlossen, und der Ausgangszustand ist wieder hergestellt.

Aus der vorhergehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß nur das zweite rohrförmige Element 2 mit den jeweiligen Konzentratsproben in Berührung kommt, wobei Jede neue Probe die vorhergehende Probe aus der Kapillarzone 20 verdrängt. Das rohrförmige Element 1 kommt oberhalb des Kugelventils 15 lediglich mit dem Verdünnungsmittel in Berührung. Aufgrund der Einschnürung 14 und dem im Verhältnis zum Verdünnungsmittelvolumen kleinen Fassungsvermögen der Zone 20, siilt das einströmende Verdünnungsmittel die Probe aus der Kapillarzone 20 durch das Kugelventil 17 hindurch, und sobald die gesamte bemessene Verdünnungsmittelmenge diese Stelle passiert hat, ist das gesamte rohrförmige Element 1 bis zu seiner Mündung 18 frei von jeglichen Spuren der Blutprobe. Damit tritt auch keine Verdünnung und Verunreinigung der Proben untereinander auf, wobei keinerM. Spülungsvorgänge erforderlich sind.

Wie für den Fachmann ersichtlich, können die Pumpe, die Ventile 25 und der Sauger 23 synchronisiert werden, so daß das Verfahren und das Gerät völlig selbsttätig funktionieren.

Außerdem kann das Volumen des Zylinders 4- in Abhängigkeit

909847/092A

von der tiefsten Stellung des Kolbens 5 veränderbar vorgesehen werden. Durch Ausbildung der Kapillarzone 20 als austauschbares Element kann auch das Volumen dieser Zone verändert werden, wobei verschiedene Zonenelemente mit unterschiedlichem Volumen eingesetzt werden könnten.

Patentanwalt Dipl.-Ing. E. Eder MUnchM 13, Eli*«bethftr. 34

909847/0924

Claims

Patentanwalt ·■ ι ■» Dipl.-Ing. E. Eder MUudMA 1?.l:Hs*b«th«rr. 34 Patentansprüche

1.!Verfahren zur Herstellung einer Flüssigkeitsverdün- ^- nung von einer Probe, gekennzeichnet durch Füllen eines ersten rohrförmigen Elements mit Verdünnungsmitte! und eines zweiten rohrförmigen Elements mit einer Probe, wobei ein bemessener Abschnitt des zweiten rohrförmigen Elements eine Umgehungsleitung zum ersten rohrförmigen Element darstellt, durch Förderung einer bemessenen Verdünnungsmittelmenge in das erste rohrförmige Element, wobei in dem ersten rohrförmigen Element bereits enthaltenes Verdünnungsmittel in die Umgehungsleitung und durch diese wieder hinaus verdrängt wird und dabei eine bemessene Probenmenge mitführt, und durch Ablaßen einer dem bemessenen Iferdünnungsmittelvolumen entsprechenden und die gesamte in dem bemessenen Abschnitt des zweiten rohrförmigen Elements enthaltenen Probe einschließenden Verdünnungsmenge aus dem ersten rohrförmigen Element.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Füllen des zweiten rohrförmigen Elements Saugkraft angelegt wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderung der be messenen Verdünnungsmittelmenge durch zyklischen Pumpvorgang erfolgt.

909847/0924

4. Verfahren nach einem der vorhergehe nden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch Einschnürung des ersten rohrförmigen Elements unterhalb der Einmündung der Umgehungsleitung bewirkt wird, daß das Verdünnungsmittel durch die Umgehungsleitung strömt.

$. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ablassen der Verdünnung das erste und das zweite rohrförmige Element über Ventile geschlossen werden, mit Ausnahme der Ausmündung des ersten rohrförmigen Elements.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorgang zur Förderung des Verdünnungsmittels und das Ablassen der Verdünnung kombiniert sind, wobei sich bei der Beförderung der Probe aus der Umgehungsleitung in das erste rohrförmige Elment ein großer Teil des die Verdünnung ergebenden Verdünnungsmittels oberhalb der Probe befindet und die Probe aus dem ersten rohrförmigen Element spült.

7. Gerät zur Herstellung einer Verdünnung einer Probe mit Hilfe eines Verdünnungsmittels gemäß dem Verfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen, gekennzeichnet durch ein erstes mit einer Verdünnungsmittelquelle (9) zur Aufnahme von Verdünnungsmittel verbundenes erstes rohrförmiges Element (1) mit einer Ausmündung (18) zur Abgabe der Verdünnung, einer Fördervorrichtung (4-8), wache mit dem ersten Element zur Förderung des Verdünnungsmittels verbunden ist, eine mit dem ersten Element zur Bemessung eines durch das erste Element zu befördernden Verdünnungsmittelvolumens verbundene Bemessungsvorrichtung(4), ein zweites rohrförmiges Element (2) mit einer bemessenen Zone (20)

909847/0924

zur Aufnahme einer Probe (22) und durch Kanäle(12,13)» welche die Enden der bemessenen Zone mit einem Teil (11) des ersten Elements verbinden, zu welchem diese Zone eine Umgehungsleitung darstellt, wobei durch die Förderung einer bemessenen Verdünnungsmittelmenge durch das bereits mit Verdünnungsmittel gefüllte erste rohrförmJ^Element Verdünnungsmittel durch das bereits mit einer Probe gefüllte zweite rohrförmige Element und damit auch die resultierende, dem bemessenen Verdünnungsmittelvolumen entsprechende Verdünnungsmenge durch die Ausmündung gedrängt wird.

8. Gerät nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß zur Bemessung und Förderung der Verdünnungsmittelmenge eine Pumpe (7»8) mit einem bemessenen Zylinder-(4) und einer Kolbenanordnung (5*6) vorgesehen ist, welche mit dem ersten Element (1) zur Förderung von Verdünnungsmittel in das erste Element sowie mit der Verdünnungsmittelquelle (9) verbindbar ist.

9· Gerät nach Anspruch 8, gekennzeichnt durch mit der Verdünnungsmitteleinlaßöffnung und der Verdünnungsmittelauslaßöffnung der Pumpe verbundene Ventile (9»16) zur wahlweisen Trennung des ersten rohrförmigen Elements von der Verdünnungsmittelquelle.

10. Gerät nach einem der Ansprüche 7-9» dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung der bemessenen Zone und der Kanäle im Durchmesser kleiner ist als die des ersten rohrförmigen Elements.

11. Gerät nach einem der Ansprüche 7-10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abschnitt des ersten Elements zur Förderung der Strömung durch die Umgehungsleitung eine Einschnürung (14) aufweist.

909847/0924

■Λ'

12. Gerät nach, einem der Ansprüche 7-11 j dadurch gekennzeichnet, daß die Saugvorrichtung (23) mit dem zweiten rohrförmigen Element zum Einziehen von Probe verbindbar ist.

13· Gerät nach einem der Ansprüche 7-12, dadurch gekennzeichnet, daß anbeiden Enden des zweiten rohrförmigen Elements Ventile (25) zum Verschließen desselben während der Zirkulation des bemessenen Verdünnungsmittelvolumens angeordnet sind.

14. Gerät nach einem der Ansprüche 7-13) dadurch gekennzeichnet, daß das erste rohrförmige Element Ventile (16,17,15) oberhalb bzw. unterhalb der bemessenen Zone aufweist sowie in dem Abschnitt zwischen den Kanälen zur wahlweisen Sperrung des Durchflusses durch diesen Abschnitt.

15. Gerät nach Anspruch 14-, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite rohrförmige Element senkrechte Abschnitte einschließen, wobei die Ventie (16,17,15) in Form von Kugelventilen in diesen senkrechten Abschnitten vorgesehen sind.

Patentanwalt

Dipl.-Inc/. E. Eder

München 13ÄJ^beth$tr. 34

909847/0924