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DE2504269A1 - Verfahren und vorrichtung zum genauen pipettieren kleiner fluessigkeitsmengen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum genauen pipettieren kleiner fluessigkeitsmengen

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DE2504269A1
DE2504269A1 DE19752504269 DE2504269A DE2504269A1 DE 2504269 A1 DE2504269 A1 DE 2504269A1 DE 19752504269 DE19752504269 DE 19752504269 DE 2504269 A DE2504269 A DE 2504269A DE 2504269 A1 DE2504269 A1 DE 2504269A1
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pipette
pipetting
pipettes
sample
temperature
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DE19752504269
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Osmo Antero Suovaniemi
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Description

Hamburg, 31,1.1975 Dipl. Ing. Hans W. Sdiöning
Anwaltsakte t 3498
Telefon ι 33 80 85
Anmelden Oeao Antero SUOVANIEMI
SF-OO570 Helsinki 57 / Finnland Arnes Lindgrenintie 15 A
Verfahren und Vorrichtung zum genauen Pipettieren kleiner Flttssigkeitsmengen.
Diese Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum genauen Pipettierea kleiner Eltlssigkeitsmengen ftlr Probeuad Reaktionsmisehungen.
Ia Laboratorien ist eine äusserst gewöhnliche Arbeitsroutine, mit welcher man z.B. die Reaktionsgeschwindigkeit gewisser Enzyme misst.- für diese Messungen werden die Heaktionsmischungen so hergestellt, dass z.B. den auf eine Temperatur von +370C erwärmten Proberöhren oder Cuvetten eine 50/Ul Lösung zugesetzt wird, die das Enzym enthält. Nach dem Ausgleichen der Temperatur auf +370C fügt man eine oder mehrere +370C warme Reagenzen hinzu, die im allgemeinen Puffer, Substrate und Kofaktoren enthalten.
Die Schnelligkeit der Enzymreaktionen ist meist von der Temperatur der Reaktionsmischung abhängig. Es ist also vor allem wichtig, dass sich die Temperatur der Reaktionsmischung beim Pipettieren nicht veränderte Bergmayer (Z.Klin.Chem.Klin, Biochem. 11 Jg.
u. a.
1973, S. 39...45). hui/dargezeigt, dass sich die Temperatur beim Messen von Enzymraktionen nicht verändern darf, und in $e höherer Semperatur die Reaktionen gemessen werden, desto schwerer ist es,' die Temperatur konstant zu halten. Weiter hat Bergmayer nachgewiesen, dass wenn die Temperatur der Reaktionsmischung
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"beim Pipettieren der Lösung bemerkbar von der Temperatur des Zimmers abweicht, das Kalibrieren der Pipetten nicht stimmt, der lösungszusatz und das Schütteln der Reaktionsgefässe verursachen Fehler. Es ist jedoch erwiesen, dass die Geschwindigkeit der Enzymreaktionen anstatt bei +370C auch bei +2^0C oder +3O0C gemessen werden könnte und dass der Wärmevm3chiag mit £o,2°C Genauigkeit funktideren könnte. (Scand.J.Clin. Invest.33, 287.·· ...306, 1974).
Gewöhnlich wird die Reagenz tat der Handpipette versetzt, die Pump- und Aufbewahrungsteil enthält. Zusätzlich zu den Handpipetten gebraucht man auch, maschinelle Pipetten. Diese Pipetten sind auf dem Laboratoriumtisch frei oder in Gestellen, wobei die Temperatur der ganzen Pipette der Temperatur des Zimmers sehr nahe kommt.'
Tabellel
Zeit Temperatur (0C)
Sek* 200 /ul 400 /
0 - 1
an - SP
36,4 0,3(4)
34,0 0,3
33,4 0,4
32,9 0,6
32,4 0,5
Mean £ SD
36,6 0,1(3)
35,2 0,4
34,4 0,4
34,1 0,4
33,8 0,3
Tabelle I zeigt Temperaturändörungeη der im opitzenbehklter dei Pipette befindlichen Flüssigkeit in der Funktionszeit, wenn ciit der Pipette in Raumtemperatur &s& auf 37,10C erwärmtes destilliertes Wasser pipettiert wird.·
Das Pipettieren ist mit der !Pipette FINNPIIETTE 13 ausgeführt, die im Gebiet 200-1000 /ul fuer verschiedene Volumen regulierbar ist, und als Spitzenbehälter ist FINNTIP 61 benutzt.
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Die Temperatur des in den Spatienbehälter gesaugten destillierkalibrierten/ ten Wassere ist durch/NTü-«Viderstand gemessen (# 0,3mm Widerstand in der Kruemmung eines duennen grahtes), welcher111^ einen Digitalvoltmesser verbunden ist.
Die Temperatur des zu pipettierenden destillierten V/assers ist vor dem Tipettieren +37,10C. Die Temperatur des Zimmers "beträgt +23,5°.
Aus Tabelle J. bemerkt man, dass wenn man mit der Handpipette
die Temperatur/ 200 /Ul destilliertes Wasser von +37,1 0 pipettiert, ist/das im ^-halter der Pipette "bei Raumtemperatur befindlichen 200/Ul grossen Wassermenge in 5Sekunden von +37»I0C auf 34-,O0C gesunken, also um 3,1°C. Entsprechend ist die Temperatur der bei Saumtemperatur im Fltlsüigkeitsbehälter der Pipette befindlichen ,400 yul grossen Wassermenge in 5 Sek. um 1,90C gesunken.Gewöhnlich ist beim schnellen Pipettieren die Pipettierungszeit gerade f? Sek. Wenn in
die Temperaur/
dieser Zeit/dei* im !Benälter der Pipette befindliche Fl&ssigkeit gesunken iet und diese abgekühlte Reagenz in die erwärmte Proberöhre oder Cuvette gebracht wird, dauert es immer einige Zeit, ehe in der Proberöhre oder der Cuvette die ursprüngliche Temperatur erreicht wird.·
Tabellen
Zeit (Sek.) Temperatur (QC)
-5 37,1
0-1 34,3
5 34,6
20 35,7
60 36,5
90 36,7
120 37,1
Tabelle II zeigteie Veränderung der Temperatur in der Punktionszeit, wenn die raumwarme Pipette gebraucht wird, um die er-
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erwärmte Flüssigkeit (200/Ul) au der im erwärmten Reaktionsgerät "befindliche Flüssigkeit (50 /Ul) zu pipettieren.
Das Messen der Temperatur erfolgt durch in das Reaktionsgefäss gesenkten, dem Digitalivoltmesser beigefügten kalibrierten NTC-Widerstand.>
Die Temperatur des Raumes "betragt +23,50C
Aus Tabelle II bemerkt man, dass mit der in Raumtemperatur befindlichen Pipette beim Pipettieren von 200 yul Wasser (+37,10C), das 5 Sek. im Flüssigkeitebehälter der Pipette gehalten wird und danach in der Zeit von 0-1 Sek. in das Reaktionsgefäss gebracht wird, das mit dem Inhalt (50 /Ul Wasser) auf +37,10C ausbalanciert ist, mit der Temperatur der Wassermischung (50 + 250 /ul V/asser) zuerst auf +34,30C gesunken ist. Erst nach Verlauf von 120 Sekunden hat sich die Temperatur auf die ursprüngliche von +37»I0C ausbalanziert.
Tabelle III
STe&fci-'i'tt'-'-der destill. Temperatur (0C) der in der thermast.· Wasser i.d. Spitzen- Pipette im Spitzenbehälter Bef. behälter pipettiert ist. Flüssigkeit
400 /Ul
37,05(1) 37,00 36,80 36,50
Tabelle III zeigt die Veränderungen der Temperatur in der Funktions· zeit, wenn man eine thermostatische Pipette gebraucht. Das Pipettieren und das Messen der Temperatur wird ausgeführt wie in Tabelle I angegeben ist.·
Der Spitzenbehälter der Pipette ist auf +37jO5°C thenaostatiert. Die Temperatur des zu pipettierenden Wasser ist +37»05°C.
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Sek.ν Mean 200 /Ul
t SD		 (1)
0-1 37,03 0,03(3)
5 36,90 0,10
10 36,66 0,11
15 36,43 0,05
20 36,20
Die Temperatur des Raumes iet +23,50C►·
Aus Tabelle III "bemerkt man, dass wenn der Spitzenbehälter der Pipette auf die Temperatur thermostatiert ist, in der die zu pipettierenden Flüssigkeiten sind, sinkt die Temperatur der 200 /ul grossen Wassermenge im Verlauf von 5 Sek.- nur von 37,090O auf +36,S0C, und entsprechend sinkt hei einer Menge von 400 yul die Temperatur noch weniger. Aus diesem Versuch ergibt sich, dass "beim Gebrauch einer thermostatischen Pipette die Temperatur der Reagenzen und Proben beibehalten werden kann..·
Ss ergibt sich auch, dass bei den "jetzigen Pipettierungsverfahren, in denen die Flüssigkeiten in Behälter in Raumtemperatur gebracht werden, oder wenn man zu dosierende Flüssigkeiten durch in Raumtemperatur befindliche Dosierungsgeräte oder Schläuche passieren lässt, vermag man die Temperatur der zu pipettierenden Flüssigkeiten nicht beherrschen.·- Daraus folgt, dass die Temperatur der Reaktionsmischungen, die bemerkenswert von der Raumtemperatur abweichen, sich während der Pipettierungszeit ändern. Der Temperaturfehler beim Messen der Anfangsgeschwindigkeit der Enzymreaktionen verursacht im Endresultat grosse Fehler. Ferner dauert die Ausbalanzierung der Temperatur langem
Der Zweck der Erfindung ist ein Verfahren, durch welches man die Genauigkeit beim Pipettiren bemerkenswert verbessern kann. Im Verfahren ist die Temperatur der Flüssigkeit beachtet worden, und bei Bedarf das Beibehalten des Volumens beim Pipettieren zu möglichst genauen gewünschten Werten».
Für das erfindungsgemässe Verfahren ist hauptsächlich kennzeichnend, dass an einen und denselben Pfcpettierungs-Wärmebehandlungspunkt oder -einheit in den erwärmten Raum ein oder mehrere
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ein- oder mehrspitzige Pipette» uac/cdcr Vielsehrittserienpipetten ganz oder teilweise eingepasst werden, und so, dass wenigstens die Flüssigkeitsbehälter der Pipette oder der Pipetten in einem he stimmten temperierten Zustand sind, und dass an dem infragestehenden Pipettier-'.Värmebehandlungspunkt ausserdem im gleichen Wärmezustand thermostatierte Probe-, Reagenz- oder ReaktionsgemischproberÖhren, -cuvetten, -becken oder Proberöhrenblöcke angepasst sind, sowie bei Bedarf ebenso temperierte Schüttler und/oder Behälterteile oder -fächer der Komponenten, wobei das Pipettieren, Schütteln, Aufbewahren der Proben und Reaktionsmischungen konzentriert im Kreis eines und desselben Pipettier-Wärmebehandlungspunktes genau auf die vorher bestimmte Art in temperierten ümstände.n geschieht.»
Die Erfindung umfasst auch eine Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens, und die^a^ruptsächlicheη Kennzeichen der Vorrichtung gehen aus dem Patentanspruch 2 hevor^
Die Erfindung wird in der folgenden Beschreibung näher erklärt, und anhand der anliegenden Zeichnungen, in denen Pig. 1 axonometrisch und schematisch den erfindungsgemässe Pipettierungs-Wärmebehandlungspunkt zeigt,
Pig. IA zeigt detailliert die Konstruktion des Pipettierungs-',Värmebehandlung3punktes nach Pig. 1 im Schnitt längs den Pipettierungsgerät,
Pig.· IB und 1 C zeigen alternative Schüttelarrangemente zum ,Värmebehandlungspunkt in Pig. I,
Pig.· 2 zeigt den Pipettier-Wärmebehandlungspunkt von Pig. I von oben,
Fig. 3-6 zeigen alternative Anwendungsformen für den 'lY lungspunkt nach Pig* 1 £E2ässıÄSx3£xgxx± und 2,
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Fig.· 7 zeigt das Grundgestell der *\ipettj er-Wärmebehandlungs-
Pig. 8-17 zeigen verschiedene in das Innere des Grundgestells nach Pig. 7 eingepasste Elemente, in den Fig* 18-20 ist die Vielschrittserienpipette mit thermostatischer Regulierungseinheit gezeigt,
Pig.' 21 zeigt eine Cuvettegruppe und die damit gebrauchte Vielschrittserienpipette im Schnitt und von der Seite, Pig. 22 zeigt den Cuvettenbloek nach Fig«> 21 un die Spitze der Serienpipette in der Phase, da die Flüssigkeitsbehälter der Serienpipetten gefüllt sind, und
.' 23 zeigt die Reagenzblöcke von oben.
In den Fig.* 1 und 2 ist eine in das Grundgestell 1 zusammengestellte Pipetten-Wärmebehandlungsstelle gezeigt. Als Stutze der durchsichtigen Pipettiergeräte 2 sind die Serienpipetten 3 und 31.· Die Flüssigkeitsbehälter 4 und 41 der Serienpipetten 3 und 31 sind in dem thermostatischen Innenraum 5 des thermostatischen durchsichtigen Pipettegeräts 2.· In demselben Innenraum 5 sind ciie im Grundgestell eingesenkten^entweder festen oder abnehmbarenReagenz- oder Probebehälter 6 und β1, in die die Flüssigbehälter 4 und 41 der Sfrienpipetten 3 und 3' der 9-JBehälter z.B. durch Druck der Serienpipetten gegen die Federkraft in bestimmte 5Diefe eingesenkt weräen können, und in die Flüssigkeitsbehälter 4 und 41 die gewünschte Flüssigkeitsmenge einsaugen können·-« lieben den Reagenz- oder Probebehältern 6 und können auch Proberöhrengruppen sein, aus jeder 9. Proberöhre kann man eine Probe in die der Serienpipette entsprechenden Flüssigkeitsbehälter saugen. Neben den Reagenz-behültern oder Proberöhren kann es auch einzelne Proberöhren geben. Das Pipettengerät 2 ist mit 'ffäraewiderstand neben den Resjgenzbehälter|in 6 und 6* versehen, derselbe Wärmewiderstand
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reguliert auch die Temperatur de3 Innonraume 5# Hierbei kommen die Spitzen. 4- und 4· der Serienpipetten 3 und 3' thermostatisch in dieselbe Temperatur mit der Flüssigkeit der .Reagenzbehälter
6 und 6'. Ebenso sind die Röhren der im Schüttler befindlichen Proberöhrengruppen 7 thenaostatiert» Beim Pipettieren mit erwärmter Pipette aus dem Reagenzgefäss 6 in die Proberöhrengruppe
7 ändert sich die Temperatur der Flüssigkeit nicht. In dem im Grundgestell 1 befindlichen, mit Deckel versehenen behälter 8 kann man in termostatischem Zustand z.B.' Flüssigkeitsbehälter, der Pipetten, Reagenzbehälter, Reagenzen, Proben Proberöhren und Proberöhrengruppen aufbewahren*
In Fig. IA ist das in Fig. 1 dargestellte Pipettengerät 2 detailliert gezeigt. Sas in Fig. IA gezeigte Pipettengerät ist mit dem Grundgestell durch die Kupplung 15 verbunden, durch deren Vermittlung das Pipettengerät vom Grundgestell 1 elektrischen Strom erhält und elektrische Steuerung. In das Gestell 16 des Pipettengeräte sind die elektrischen Widerstände 17 eingepasst, die den Proberöhrenblock 18 erwärmen oder irgend einen anderen Probeoder Heagenzbehälter. Den Innenraum 19 des Pipettegeräts 2 erwärmen die im Grundgestell 20 befindlichen Wärmewiderstände 21. Die Serienpipette 3 ruht mit Hilfe der Stütze 29 im Pipettengerät, un^die Flüssigkeitsbehälter der Serienpipette 3 können in die Höhren des Proberöhrenblockes 18 auf gewünschtem Abstand χ in bestimmte Tiefe versenkt werden, wobei in die Flüssigkeitsbehälter 4 der Serienpipette 3 die gewünschte Menge Flüssigkeit gesaugt wird.·
In den Fig. IB und IC sind als Beispiele zwei Schüttler gezeigt, Der in Fig. IB gezeigte Schüttler wird mit dem Grundgestell durch Kupplung 24 verbunden, wodurch der Schüttler elektrische Steuerung und elektrischen Strom zum Motor 25 und den im Gestell
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"befindlicheü. V/ärmewiderstanclen 27 erhält.
Mit der Achse 28 des Motors 25 ist ein Schwungrad 29 verbunden^- dessen Achse 30 durch Vermittlung der Lager 31 exzentrisch mit der Schütte!platte 12 verbunden ist. Die exzentrische Bewegung der Schüttelplatte 32 sc&üttelt die in den Röhren des Proberöhrenblocks 33 befindliche^ Flüssigkeit. Der Proberöhrenblock ist im thermostatischen Raum 34, und dieser Raum kann durch einen Deckel 32 abgeschlossen werden.
In Fig. IC gezeigt«? Schüttler enthält die Kupplung 24', den Motor 25', das Gestell 26* und die darin befindlichen WärmewideJrständO-27*. Die Achse 28· des Motors 25' ist auf die lager 29' gestützt. Als Portsetzung der Achse 28· fungiert die exzentrische Achse 30', die auf die lager 31' gelagert ist.
Durch Vermittlung der lager 31 verschiebt sich die exzentrische Bewegung der Achse 30' auf die Sehttttelplatte 32', die durch federnde Stütze 36 * axt dem Grundgestell 26· verbunden ist, damit die Schüttelscheibe 32· sich nicht drehen kann. In der Schüttelscheibe 32· sind die Stützen 37, dank denen der Proberührenblock 33' ruht.- Den thermostatischen Luftraum 34' des Schüttlers kann man durch den Deckel 35' schützen.
In Pig.· 2 ist die Pipetten-Wärmebehandlungsstelle von oben gesehen. In der Pig. sieht man die Serienpipetten & jeden Probobröhrerx blocks 9 (Α,Β,Ο). Zum Pipettieren der Reagenzen I Und II ajus den xie age nzbe hai tern 10 sind entsprechende Serienpipetten 3'.
Die Reaktionsmischung in den Proberöhrenblöcken 7 (A,B,G) sind in thermostatischen Einheiten und bei Bedarf kann man sie durch Deckel .abdecken.Die thermostatisch Einheit 11 kann im Grundgeetell 1 entweder fest oder ablösbar sein. Perner kann anstatt
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des Proberöhrenblocks 11 eine Schütteleißheit sein, die den Inhalt jedes ProberÖhrtmblocks 7 nach dem Pipettieren schüttelt. In den Schüttlertoassen auch, eine oder mehrere verschiedene Proberöhren. Ausserdem kann der Schüttler auch anderswo im Grundgestell 1 sein. J1Ur jeden Proberöhrenblock 9 ist eine entsprechende Serienpipette 31 und also fur jede·: der neun Proben im Iroberöhrehblock 9 ist entsprechend ein Flüssigkeitsbehälter 4· der Serienpipetto 3. Auf diese Art vermeidet man Kontaminationen^!«
Durch die Serienpipetten 3 versetzt man die Proben zu dem entsprechenden Heaktionamischungsproberöhrenblock 7 (A,B,C). Danach kann man in jeden Proberöhrenblock 7 (A,B, und C) pipettieren, z.B. Inkubationsmediumreagenz I vom Reagenzbehälter IO durch die entsprechende Serienpipette 3'. Von dem Reagenzbehälter 10 aus kann man die gewünschte Zeit präik#cubatieren.Die Zeit kann man z.B.durch. Fingerlfcupplung 12 regulieren,Die S^euerungs- und Reguliereine]"■■'■ : kann auch u.a.. eine Zeitinitiativkupplung 13 und ein Alarmlicht oder eine Signallampe enthalten. Danach pipettiert man die Anfangs« reagenz II durch die entsprechende Serienpipette zuerst z.B. zum Reagenzröhrenblöck 7A und nach Ablauf einer gewissen Zeit werden die in diesem Proberöhrenbloek befindlichen Reaktionsgemischmengen z.B. zum Messen versetz^. Die Temperatur der Flüssigkeiten, die in der Pipetten-Wärmebehandlungsstelle in der Pipettierzeit zu pipettieren sind, hat sich nicht verändert. Der Schüttler ergänzt die Stelle, wobei nach jedem Pipettieren das Schütteln im thermostatischen Schüttler erfolgen kann. Hierbei braucht man die Proberöhren ο de χ· die Proberöhrenblöcke nicht zum Schütteln in ein anderes Gerät versetzen^- was !Temperaturänderungen und zugleich Fehler in den Reaktionäre sultt.ten zur Folge haben könnte.·
Im Folgenden werden ferner illustrierte"1, alternative·! Ausführungsformen für Pitettierwärmebehandlungsstellen dargestellt.'
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In der in Pig. 3 gezeigten Vorrichtung ist im G:?undgestell 1 eine periodische Einheit im Takt mit der drehenden thermostatischen Platte 38, wohin die Proberöhrenblöcke oder die Proberöhrengruppen 39 gesetzt sindv Das Gerät enthält die zu diesen Proberöhrenblöcken ode.. Proberöhrengruppen passenden Serienpipetten 40.-Die Serienpipetten sind in defe thermostatischen Pipettengerät 41.· Der Innenraum 42 dieses Pipettengeräts enthält die Spitzenbehältei der Serienpipetten 40 und das in das Grundgestell 1 eingesenkte Probe- oder Reagenzfach 43. Das Grundgestell 1 enthält auch den resten oder ablösbaren Schüttler 44. Die Scheibe 36 kann abgenommen, bei Bedarf einzeln erwärmt werden, und sie kann auch durch einen passenden Deckel bedeckt werden, wodurch man Wärme Verlust vermeidet*-
In Pig,' 4 ist eine zusammengesetzte Vorrichtung, in deren Gruhd-, gestell 1 2 Serienpipetten 45 und eine aus Proberöhrenblock oder Eeagenzbehälter gebildete Einheit 47 eingesetzt sifii-.Dureh. die Wärmeplatte 46 der Vorrichtung ist der Proberöhrenblock oder das Proberöhrengerät 49 erwärmbar. Von der Wärmeplatte 46 kann das Gerät 49 zum Schüttler 50 versetzt werden, wovon aus eine thermostatißche Bahn 31 z.B. zum Messgerät führt.ν
In !ig.· 5 ist eine Vorrichtung, in dessen Grundgestell 1 eine Scheibe 52 ist, wo im thermostatischen Raum die Probecuvetten 53 in Gruppe 54 sind, in deren Gruppierung die geeigneten Doäierer 55 und 56. Die Vorrichtung kann ein oder mehrere Heagenz-
dosierunggeräte oder Schüttler 57 enthalten, in passender ReitiSf folge und geeignetem Abstand« Ausserdem kann die Vorrichtmag auch ein Messgerät 58 enthalten, das zum Beispiel die Absorbanz der lösungen messen kann. Alle die vorgenannten Geräte sind ge- "
trennt oder zusammen in einem thermostatischen Raum. Die Vorrichtung kann ganz oder teilweise automatisch funktionieren
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oder verschiedene Verätzungen und Pipettierungen können manuell gehandhabt werden.· Das Messgerät kann ein Messe» sein, das gleichzeitig eine oder mehrere Proben messen kann, oder es kann ein- oder mehrkanalig sein.. ? SQ 4 26 9
In Pig. 6 ist ein Gerät gezeigt, in dem im automatischen Dosierungen gerät 59 die Pipetten- oder Dosierungseinheit 60 automatisch zum gewünschten Proben- oder Reagenzbehälter 61 oder zum Proberöhrenblock 62 versetzt wird*- Die ganze Vorrichtung oder deren Teile sind besonders thermo stedtiert.<
In Pig.· 7 sieht man das Grundgestell 1. Den Innenteil 63 diöses Grundgestells 1 kann man mit verschiedenen Elementen je nach Gebrauchszweck einrichten . Die öffnung des Innenraums 63 des Grundgestells kann man mit einem durchsichtigen Deckel bedecken.
Die in Pig. 9 gezeigte Y/ärmefläche passt als Boden für den Innenteil 63 des Grundgestells 1. In der V/ärmefläche ist eine Kupplung 65» die in die am Boden des Grundgestells befindliche Kupplung 66 passt. Durch die Kupplungen der (7ärmeflache und aller anderen hier gezeigten Elemente erhalten diese aus dem Grundgestell 1 elektrischen Strom und erforderliche Steuerung.· Die in Pig. 8 gezeigte 'lYärmelade kann man in den Innenteil 63 des Grundgestells einpassen.· Pig. 10 zeigt die Wärmeelemente von drei Proberöhrenblöcken. In
diesenThermoelementen können sich Öffnungen 67 für besondere Röhren befinden. Pig. 11 zeigt Thermoelemente füa? einen CuvetteblocJc und Pig. 12 die Schüttler von^rei Cuvetteblöcken, die dein Grundgestell angeschlossen werden können. In Pig. 13 ist ein Schuettler eines Cuvetteblocks gezeigt. In Pig. 14 sieht man das Thennogerät für drei ßerienpipetten, die mit dem Grundgestell 1 verbunden werden oder frei auf dem Tisch stehen können. Pig. 15 zeigt das Tlierino-
Serieni-ipette
element eine» Seageaefeefeel^e^e und Pig. 16 das Thermoelement eines
Reagenzbehälters. In Pig. 17 sieht man die Steuerung- und
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fiegulierungseinheit für vercchiedenGFuhk-cionen (Zeit, Temperatur, Schütteln, automatische Steuerung usw).
Wenn man mit den heutzutage auf aem Markt erhältlichen Pipetten kleine Kt-ngen Flüssigkeit ^ipettiert, kann man in die regulierbaren Pipetten oder in die Pipetten mit festem Volumen die Flüssigkeit genau einsaugen nach der kalibrierten Skala der Pipette oder in der für das feste Voluem angegebenen lienge. Y/enn der Flüssigkeitsbehälter einer solchen Pipette sich entleert, bleiben immer eine dünne Haut oder überflüssige Tropfen von der Flüssigkeit auf der Innenseite ües Flüssigkeitsbehälters der Pipette uebrig. Robert E.V/enk mit seinen Arbeitskameraden (Clinical Chemistry 20/3, 320...323, 1974) bestätigt, dass die Pipette mit derselben Einstellung beim Pipettieren verschiedene Volumen gab, je nachdem ob man eineaunbenutzten oder eine vorher gebrauchten Flüssigkeitsbehälter verwendete. Ausserdem bemerkt man, dass je kleiner das Volumen in den Pipetten, desto grosser der Fehlerprozent beim Pipettieren. Heleen G.F. Zwart (Tijdschrift voor Medisehe Analisten 29/4-, 127... 131, 1974) hat berichtet, dass je nach dem Hersteller der Pigetten gab es in äer Kalibrierung der Pipetten auch grosse Kalibrierfehler.
Beim Pipettieren einer Probe mit den gewöhnlich im Gebrauch befindlichen Pipetten bestimmt die zu pipettierende Grosse des
Kolbonbewegung der / Volumens nach derxikg&äiliänge der/Pipette. Das Kalibrieren jeder Pipette entsprechend der Gradeinteilung der Pipette oder der in der Pipette angezeigten Menge wird imner in der Eabrik in der Herstellungsphase ausgeführt. Viele der heute auf dem Markt erhältlichen Pipetten pipettieren also nicht immer die Menge Flüssigkeit, die angezeigt ist, und ausserdem ist das Entleeren der Pipettenspitzen unbestimmt.
Die Aufgabe der Vielschrittserienpipette ist zuerst genau mehrere
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Flüssigkeitsvolumen (Proben und 3eaeenzeu) nacheinander in den Flüssigkeitsbehälter zu nehmen, in denen die Probe teilweise mischen oder sie v/erden mit .,Hilfe von kleinen Luftsäulen von einander getrennt. 'tfenn die Vielschrittssrienpipette die in jeden Flüssigkeitsbehälter befindlichen teilweise gemischten odex1 aufeinanderfolgenden Flüsoigkeitsvolumen entleert worden ist, wird der flüssigkeitsbehälter der Vielschrittserienpipette der Cuvettegruppe zur darfi entsprechenden Cuvetten verschoben.
In der Vielschrittsserienpipette in Fig. 18 üieht man die Flüssigkeitsbehälter 68, die durch Schnellkupplung 69 im Gestell 70 sind.· Mit dem Gestell 70 ist der Handgriffteil 71 verbunden, in dem die Gebrauchstasten 72 des Gerätes sind. Den Handgriffteil verbindet die elektrische Leitung 73 mit der in Fig. 19 gezeigten Reguliereinheit der Vielschrittserienpipette. In Fig. 20 ist die Regulierungseinheit von oben gesehen. Die Heguliereinheit enthält das Gerät 7+ der Vielschrittserienpipette, auf welches Gerät die Vielschrittserienpipette so aufgesetzt ist, dass die Flüssigkeitsbehälter 68 durch die Löcher 75 in den Innenraum des Geräts gehen, der zur jeweilig nötigenTemperatur thermostatiert ist. Die Temperatur des Innenraums kann durch den Reguli er ungs griff 76 reguliert werden. Von den Fingerkupj;-lungen 77 εα*-3 kann man die Volumen der zu pipettierendon Proben und Reagenzen einstellen. Die Signallampe 78 zeigt uu, u;;cu dat Pipettieren geschehen ist.-
In der Vielschrittserienpipette ist die bchlaglänger der Kolben 79 danach bestimmt, wie viel Umdrehungen oder Teilundrehiui^en der elektrische Kotor 80 durch Vermittlung der Gewiiideachse 31 und der damit verbundenen Gewinderöhre 82 den mit den liolbou gemeinsamen Beweger 83 verschieben. In dem mit dem Kolben ge-
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meinsamenBeweger 83 sind die Korben 79 in Seitenrichtung mit kleinen Abstand befestigt und in der Längsrichtung der Kolben ohne Abstand oder gestützt durch die Jeder 84 so, dass die auf die Kolben gepachtete Friktion im O-Ring 85 nicht den Kolben in dieser Längsrichtung zu bewegen vermag.· Der O-Ring 85 dichtet die zwischen Zylinderraum 86 uad Kolben 79 befindliche Fuge. Die Umdrehungen oder Teilumdrehungen werden mit Hilfe der Lichtdiode 87 grzählt. Die lichtdaode 87 kann das Licht aus der Lichtquelle 88 abbrechen. Als Lichtbrecher fungiert eine Spurenscheibe 8$ , die z.B. an der Achse 90 des Motors 80 befestigt ist und an der Verbindungsstelle der Drehachse 81. Diese Spurenscheibe 89 bricht das von der lichtquelle 88 zur Lichtdiode 87 kommende Licht ein oder mehrere· Kaie, wenn die Drehachse eine Umdrehung'macht. Aus diesen abgebrochenen
in der/
Signalen errechnet die/in lig. 19/20 gezeigten ReguJierungeinheit befindliche Elektronik eine solche Menge Signale, die der G-rösse der in der Regulierungseinheit plazierten Kupplungen 77 entsprechen. Beim Vielschrittserienpipettieren kann man anstatt des obigen einen Vielschrittmotor benutzen, der gemäss zweckmässiger Steuerungs elektronik konstruiert ist.In der Regulierungseinheit ist auch ein Gerät 74 der Vielüchrittserienpipette, und die Vielsohrittserienpipette ist durch Kabel 73 mit der Regulierungseinheit verbunden. Die Punktionsbefelile der Vielschrittserienpipette kann man durch Kupplungen 91, 92 in der Vielschrittscrienpiiette oder von der Kupplung 78 in der Regulierungseinheit bedienen. Alle elektronischen und programmierenden !Teile der Vielschrittserienpipette können auch in der Konstruktion der Vielsehrittaerienpipette selbst enthalten sein. Die Befestigung der Siitzacheiben 93 der Vielschrittserienpii.ette geschieht durch die in der Serienpij-ettenerfindung (Finnisches Patent Wr. 47460) gezeigten Sehne11-verbindungsschraube 69» so daus jeder Flüssigkeitsbehälter^der
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Spitzplatte durch Vermittlung der Dichtung 94· in luftdichte Verbindung mit dem entsprechenden Zylinderraum 86 kommt. In der Vielschrittserienpipette kann eine wechselnde Anzahl Spitzenbehälter enthalten sein.
Die Vielschrittserienpipette kann man elektrisch programmieren, sich in der Füll- oder Entleertngsphase der Serienpipette einen oder mehrere "bestimmt lange Anstände zu bewegen, die gewissen Flüssigkeitsvolumen entsprechen. In einer solchen elektronischen Vielschrittserienpipette gibt es keine Kalibrierprobleme, und ihre mechanisch beweglichen Teile bewegen sich vollkommen wie manuell betätigte Pipetten.
Als Ausführungsbeispiel wird im Folgenden die Punktion einer Vielschrittserienpipette bei der Herstellung einer Enzymreaktion erklärt: Die Vielschrittserienpipette ist programmiert, in ;jede der neun Flüssigkeitsbehälter 68 z.B. aus dem Cuvetteblock 95 (Fig.20) 30 /Ul grosse Proben 96 zu saugen. Danach wird die Vielschrittserienpipette zum Cuvetteblock 97 versetzt (Fig. 23), in dem fertig dosierte Reagenzen 9Ö sind, und der Pipette der Befehl gegeben, die Saugphase um zusätzlich 270 /Ul fortzusetzen. Hierbei ist in jedem Flüssigkeitsbehälter 68 in äeder Vielschrittserienpipette zusammen 300 /Ul Flüssigkeit. Wenn die Vielschrittserienpi^ette den Entleerungsbefehl erhält, werdeh die in den Flüssigkeitsbehältern der Vorrichtung befindlichen, teilweiue gemischten Proben und Reagenzen zu den Cuvetten des CuvettebJocks 95 verschobt In der Entleerungsphase hat die Vielschrittserienpipette sti£· den Befehl erhalten, sich einen etwas grösseren Abstand au bewegen mit der Bewegung oder den Bewegungen, wodurch die Vorrichtung gefüllt wurde und danach zur Füllstellung zurückzukehren. Hierdurch, wird gesichert, dass die Flüssigkeitsbehälter sich voll-
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kommen entleeren. Vfenn die Probe und die Ret^enzen auf die oben angezeigte Art nacheinander in den Flüssigkeitsbehälter der Vielschrittserienpipette eingesaugt sind, erhält man aus dem Flüssigkeitsuehälter der Vielschrittserienpipette sehr gtmau kleine Probemengen mit in die Cuvetten der Cuvetteblöcke. Beim Pipettieren der Reagenz oder der Reagenzen in die Probe kanni&kn auch ein anderes als das vorher beschriebene System gebrauchen. Ausserdem kann man die Vielschrittserienpipette programmieren, in jeden seiner Flüssigkeitsbehälter ein grosses Volumen Flüssigkeit einzusaugen, die programmiert werden kann, in mehreren bestimmt grossen, kleineren Dosierungen entleert zu werden. So kann man kleine Flüssigkeitsmengen sehr genau dosieren·
Selbstverständlich kann in der hier dargestellten Vielschrittserienpipette oder in irgendeinem anderen Modell Elüssigkeits-
Teile der/
dosierer SiÄ/Flilssigkeitsbehälter oder der ganzen Pipette tliermostatiert werden. Die Vielschrittserienpipette oder irgend eine andere Pipette kann man 2£Ε£±323ηη±χκκϊι programmieren , sich automatisch von einem oder mehreren bestimmten Plätzen zu einem oder mehreren bestimmten Plätzen zu versetzen. Ausserdem: damit die Flüssigkeitsbehälter der Vielschrittserienpipette oder irgend eines anderen Flü^sigkeitsdosierers theriaostatiert sind, kann die ganze Vorrichtung teilweise oder ganz in thermostatischem Zustand sein.
Sie Erfindung ist nicht auf die vorher gezeigten Ausftthrungsbeispiele b&schränkt, sondern kann in ihren Einzelheiten merkbar geändert werden, ohne den Rahmen der Patentansprüche zu überschreiten.
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Claims (5)

  1. ; Iy1 Verfahren zum genauen Pipettieren von kleinen Flüssigkeitsmengen für Probe- und Reagenzmischungen, dadurch gekennzeichnet, dass an einen und demselben Pipettierungs-Wärmebehandlungspunkt oder -einheit in den erwärmten Raum ein oder mehrere ein- oder mehrspitzige Pipetten und/oder Vielschrittserienpipetten ganz oder teilweise eingepasst werden, und so, dass wenigstens die Flüssigkeitsbehälter der Pipette oder der Pipetten in einem bestimmten temperierten Zustande sind, und dass an dem infragestehenden Pipettier-Wärmebehandlungspunkt ausserdem im gleichen Wärmezustand thermoatatierte Probe- Reagenz- oder Reaktionsgemischproberöhren, -cuvetten, -becken oder Proberöhrenblöcke eingepasst sind, sowie bei Bedarf ebenso temperierte Schüttler und/oder Behälterteile oder -fächer der Komponenten, wobei das Pij-ettieren, Schütteln, Aufbewahren der Proben und Reaktionsmischungen konzentriert im Kreise eines und desselben Pipettier—Värmebehndlungspunktes genau auf die vorher bestimmte Art in temperierten Umständen geschieht.
  2. 2. Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an einem und demselben Pipettierungs-.7fc-.rmebeh«.ndlungspunkt oder der -einheit in dem thermostatischen Raum eine oder meh.ere ein- oder mehrspitζige Pipetten und, oder Vielschrittserienpipettten ganz oder teilweise eingepasst sind, und so, dass wenigstens
    die Flüssigkeitsbehälter der Pipette oder der Pipetten im bestimmtten erwärmten Zustand sind, und dass an dem infragestehenden Pipettier-tfärmebehandlungspunkt ausserdem auf die gleiche Temperatur erwärmte Probe- Reagenz- oder Reaktionsgemischröhren, -cuvetten, -becken oder Proberöhrenblöcke eingepasst sind, sowie bei Bedarf ebenso thermostatierte Schüttler
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    und/oder Aufbewahrungsteil oder -fach der Komponenten eingepasst sind, wobei das Pipettieren, Schütteln, Aufbewahren der Proben und 'Reaktionsmischungen usw. konzentriert im Kreise eines und desselben Pipettier-"i7ärmebeh:andlu^g3punktes genau auf die vorher bestimmte Art in temperierten Zuständen auszufuehren ist.-
  3. 3. Vorrichtung nach Patentanspruch 2, dctdurch gekennze iehn e t, dass diese eine Vielschrittserienpipetten umfasst, an die ein die Kolbenbewegung verursachender Elektromotor angepasst ist, eine mit dem genannten elektrischen Motor in Verbindung stehende, den Kolbe nfaewe ge nde Drehachse und eine mit diestr zusammen funktionierende Gewinderöhre, wobei mit Hilfe des elektrischen Motors die Drehachse im Innern der Gewinderöhre in (T5eideililichtungen drehbar ist, um so die gewünschte Kolbenbewegung zu erhalten, aufwärts zum Saugen oder abwärts zum Entleereh.
  4. 4. Vorrichtung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzei chn e t, dass zwischen der Achse des elektrischen Motors und der Drehachse eine Spurenscheibe eingepasst ist, in der eine oder mehrere Regulierungsspuren sind, dass sich auf der einen Seite der Spurenscheibe eine lichtquelle befindet, und auf der anderen Seite eine mit der genannten Lichtquelle zusammenfungierende Lichtdiode, wobei die Spurenscheibe im Drehen den von der Lichtquelle zur Lichtdiode kommenden Lichtstrahl bricht, wobei durch die so verur-: sachten Abbruche die Signale entstehen, die mit Hilfe der Elektronik in der Reguliereihheit zu zählen sind in gewünschten Volumen nach der entsprechenden Menge der gegebenen Signale.
  5. 5. Vorrichtung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass'als elektrischer Motor ein Schrittmotor ist, mit dessen Hilfe man die zweckmässige Prog^ainmierungselektronik erhält, durch die die gewünschte Volumenänderung der ITttsslgleitsbehälter erreicht wird/ 509884/1005
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