DE2123210C2 - Speicher- und Reaktionszelle für chemische oder biologische Reaktionen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Speicher- und Reaktionszeile für chemische oder biologische Reaktionen, mit mindestens zwei Kammern, von denen mindestens eine einen Reaktionsraum bildet sowie mindestens ein Reaktionsmittel in stabilem Zustand aufzunehmen vermag, wobei die Kammern durch je eine mindestens teilweise entfernbare Trennwand voneinander abgeteilt sind.

Bei der Vornahme von Reihenanalysen Im medizin!- sehen bzw. biologischen Bereich kann man Im allgemeinen nur dann zu gesicherten Erkenntnissen kommen, wenn sehr umfangreiche Versuchs- oder Untersuchungsreihen unter gleichbleibenden Bedingungen ausgewertet werden können. Die erforderliche Anzahl von einzelnen Ausweitungen erzwingt eine Mechanisierung nicht nur aus Kostengründen, sondern vor allem deswegen, weil auf diese Welse Auswertungsfehler mit größerer Sicherheit vermieden werden. Hinzu kommt, daß der Auswertung zunächst das Sammeln von zu untersuchenden Proben vorausgehen muß, und auch hier kommt es wesentlich auf eine gleichförmige Art der Behandlung und auf eine einfache Handhabung an.

Der Erfindung lag somit die Aufgabe zugrunde, eine für chemische oder biologische Reaktionen einsetzbare Speicher- und Reaktionszelle zu finden, die beispielsweise in entsprechender Stückzahl an die Ärzteschaft verteilt, von diesen mühelos benutzt werden kann und die die Gewinnung von aussagekräftigen Informationen dadurch ermöglicht, daß alle beispielsweise von Patienten entnommenen Proben unter weitgehend Identischen Bedingungen zur Analyse vorbereitet werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die einleitend genannte Speicher- und Reaktionszelle dahingehend weiterzubilden, daß die Zelle aus aufeinanderfolgenden stlrnseltlg lösbaren miteinander verbundenen Kammern besteht, wobei jeweils an der einen Stirnseite eine Innere Ausnehmung und am entgegengesetzten Ende eine äußere Ausnehmung vorgesehen ist, deren einander entsprechenden geometrischen Formen eine lösbare Verbindung der Kammern untereinander ermögAlchen.

Der Lösungsgedanke der Erfindung besteht darin, daß beispielsweise dem Arzt eine Einweg-Zelle In die Hand gegeben wird, in der sich labormäßig eingebrachte Reaktionsmittel für die Probe, Filter oder dergleichen befinden, und in die die Probe eingebracht werden kann, so daß alle Proben - bei gleich ausgestatteten Zellen - Identisch behandelt und einer Reihenanalyse zugeführt werden können, die dann zu aussagekräftigen Ergebnissen führt.

Der Vorteil dieser Lösung besteht darin, daß mit einfachen Mitteln und hoher Sicherheit der Reproduzierbarkelt unterschiedliche Reaktionsmittel und andere Stoffe nacheinander mit der Probe zur Reaktion gebracht werden können, und zwar entweder von dem Untersuchenden selbst oder aber unter Identischen zeltlichen und temperaturmäßigen Bedingungen in einem Analysenlabor.

Vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkelten der erfindungsgemäßen Lösung sind In den Unteransprüchen angegeben.

Es 1st darauf hinzuweisen, daß es aus dem Stand der Technik bekannt war, chemisch miteinander reagierende Stoffe voneinander getrennt In einem gemeinsamen Behältnis unterzubringen. So Ist in der GB-PS 9 67 928 ein Behältnis beschrieben, In dem sich zwei oder mehr miteinander chemisch reagierende Komponenten befinden, die jedoch Innerhalb des Behältnisses voneinander getrennt sind, so daß die Reaktion erst nach Aufhebung der Trennung stattfinden kann. In der US-PS 26 81 168 Ist ein zwelschallger Behälter beschrieben, dessen Innerer Teil zerstörbar und dadurch In den äußeren Teil entleerbar Ist. In der US-PS 29 82 396 Ist erläutert, wie man mehrere Reagenzien durch Trennschichten voneinander vorübergehend trennen kann. Schließlich 1st der US-PS 29 54 144 ein Behälter für einen Zwei-Komponenten-Klebestoff oder dergleichen zu entnehmen. Die beiden Komponenten sind wiederum getrennt voneinander im Behälter untergebracht. Durch Perforation oder andere Zerstörung der Trennung zwischen den beiden Kompo-

_h. nenten Ist eine Mischung der Bestandteile möglich, die ;. dann gemeinsam durch eine einzige Ausgangsöflhung ξ abgegeben werden.

s Für die erfindungsgemäßen Zwecke sind diese bekannten Vorschläge nicht verwertbar, da sie es weder gestat- i. ten, mehr als zwei Komponenten in vorbestimmter ReI-hsnfolge mit einer von außen hinzugegebenen Probe I; reagieren zu lassen, noch die Möglichkeit zu einer prels- |- werten Herstellung und leichten Handhabung sowie Weife terverarbeltung bieten. Im Gegensatz zum Stand der . Technik ermöglicht die erfindungsgemäße Lösung nicht nur Reaktionen Innerhalb der Zellen, sondern bei Bedarf i: auch eine Innere Filtration und die Entnahme von Filter- ; scheiben bzw. Membranen zur externen mechanisierten Auswertung.

Die Erfindung 1st nachstehend unter Bezugnahme auf ; die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele H erläutert. Es zeigt:

. Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine erte Ausführungsform einer aus mehreren Kammern zusammengesetzten Speicher- und Reaktionszelle; FIg. la eine Stopfstange für eine derartige Zelle; Fig. Ib eine Perforationssonde für die Zelle; Flg. Ic eine Adsorptionsscheibe für die Zelle; F1 g. 2 eine Draufsicht auf die Zelle gemäß FI g. 1; Flg. 3 einen Vertikalschnitt durch eine Adsorptionskammer,

Flg.4 einen Vertikalschnitt durch eine andere Ausführungsform der Zelle und

F l g. 5 eine Draufsicht auf die Zelle gemäß FI g. 4. Die Speicher und Reaktionszelle stellt einen aus mehreren Kammern bestehenden Behälter zur Aufnahme von Reagenzien dar, denen eine zu analysierende Probe eines Stoffes zugesetzt werden soll. Abweichend von den dargestellten zylindrischen Formen der Zelle kann diese auch eine andere Gestaltung haben. Sie soll zenlrlfuglerfähig sein und besteht vorteilhaft aus einem nicht benetzbaren Kunststoff, wie z. B. Polystyrol oder Polypropylen. Als Herstellungsmaterial Ist auch eine Kombination aus festen und halbfesten Kunststoffen mit flexiblen Kunststoffen, beispielsweise Polyäthylen oder Gelatine geeignet. Eine Speicher- und Reaktionszeile kann aus einer Anzahl Identischer Einzelheiten bestehen oder aus abweichend gestalteten Bestandteilen, die jedoch zu einer mehrkammerlgen Zelle zusammensetzbar sind. ; Die Speicher- und Reaktionszelle gemäß den Flg. 1 und 2 besteht aus vier gleichen Kammern 11, die stlrnseltlg zusammengesteckt sind. Die Kammern 11 haben eine hohlzylindrische Form und weisen an Ihrem einen Stirnende eine äußere Ausnehmung 12, an Ihrem anderen Stirnende eine Innere Ausnehmung IS und eine Trennwand 17 Im Bereich eines ihrer Enden auf.

Die beiden Ausnehmungen 12, 15 sind komplementär zueinander ausgebildet. Sie dienen der stirnseitigen Verbindung mehrerer Kammern derart, daß jeweils eine Innere Ausnehmung 15 einer Kammer 11 In die äußere Ausnehmung 12 der nächstfolgenden Kammer eingeführt werden kann. Die Ausnehmungen sind leicht konisch ausgebildet, so daß sie eine gute Abdichtung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Kammern bewirken eo und eine haltbare Verbindung sicherstellen. Andererseits sind jedoch auch andere Verbindungselemente zwischen zwei Kammern, wie z. B. Gewindegänge oder Zungen vorstellbar.

Die Innenwände 16 der Kammern 11 verlaufen entweder parallel oder trichterförmig mit Bezug auf die Mittelachse jeder Kammer und können mit zusätzlichen Schultern oder Ausnehmungen versehen sein, um eine Stopfstange gemäß Flg. la oder eine Perforiersonde gemäß Flg. Ib einsetzten zu können. Die Stopfstangen 20 bzw. die Perforiersonden 21 können Kanäle 27 (Flg. Ib) aufweisen, die beim Filtrieren den Durchschnitt von Waschflüssigkeit in den Reaktlonstell der Zelle erleichtern.

Die den Hohlraum der Kammer 11 überspannende Trennwand 17 hat eine solche Festigkeit, daß sie den im Gebrauch auftretenden mittleren Beschleunigungen widersteht. Die Festigkeit ist jedoch wiederum so gering, daß die Trennwand 17 Im Bedarfsfall von einer Pertorationssonde 21 durchstoßen werden kann. Dieses Perforieren kann durch eine in der Trennwand 17 vorgesehene Nut noch erleichtert werden.

Die Innere Ausnehmung 15 bildet nicht nur die Aufnahme und den Anschlag für die äußere Ausnehmung 12 der nächstfolgenden Kammer, sondern kann auch der Halterung eines Filterträgers 18 mit Filtermembrane 19 dienen. Der Filterträger 18 besteht aus einer festen oder halbfesten Scheibe. Es 1st beispielsweise aus einem durchlässigen Polyäthylen mit einer Porengröße hergestellt, die größer ist als die Porengröße der Filtermembran. Herstellungsmaterial und Porengröße der Fiätermembrane 19 werden entsprechend den jeweiligen Anforderungen ausgewählt.

Wenn die Speicher- und Reaktionszelle in Verbindung mit einem besonderen (externen) Filterbett eingesetzt wird, können der Filterträger 18 und die Filtermembrane 19 entfallen. Wenn eine Innere Filtration unter Anlegung eines Vakuums vorgenommen werden soll, entfällt dagegen die Trennwand 17. Falls In einer Zentrifuge filtriert wird, kann In der Trennwand 17 der untersten Kammer der Zelle ein Kapillarkanal vorgesehen sein, durch den die von dem einströmenden Filtrat verdrängte Luft entweicht.

Alternativ zu dem beschriebenen Filtrationssystem kann in der jeweils unteren Kammer 11 der Zelle eine beispielsweise aus Polystyrol bestehende Membran 22 eingesetzt sein, auf der sich adsorbierte oder anderweitig haftende Reaktanten befinden. Zum Gebrauch wird diese Membrane 22 In die Reaktantenlösung eingetaucht. Sie kann so angeordnet werden, daß sie auf einer oder beiden Oberflächen völlig frei liegt, wie es In Flg. 3 gezeigt ist. Um die unterhalb der Membrane 22 befindliche Trennwand 17 perforieren zu können und um das Umspülen der Membrane 22 zu erleichtern, befindet sich In Ihrer Mitte eine öffnung 23.

Eine andere Ausführungsform einer Kammer 25 1st In Flg. 3 gezeigt. Diese Kammer 25 hat eine zylindrische Innenwand 24 und weist eine von der Trennwand 17 axial vorstehende Erhebung 26 auf, auf der eine Membrane 22 ruht.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Speicher- und Reaktionszeit ist in den Flg. 4 und S dargestellt. Die einzelnen Kammern 25 sind Im Grundsatz wiederum zylindrisch ausgebildet. Ihre Innenräume 28 verlaufen parallel jedoch versetzt zur Mittelachse der Kammer, so daß eine Trennung der beiden Innenräume aufeinanderfolgender Kammern 25 gewährleistet 1st, solange sich diese Kammern In einer der Fig. 4 entsprechenden Winkelstellung zueinander befinden. Zum Herstellen einer Verbindung zwischen jeweils zwei Innenräumen 28 werden die Kammern 25 um Ihre gemeinsame Mittelachse verdreht. Dieses Verdrehen wird durch Vorsprünge 30 erleichtert, die sich an den Kammern befinden. Diese Vorsprünge stellen also eine spezielle Form einer Handhabe dar.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Speicher- und Reaktionszeit for chemische oder biologische Reaktionen, mit mindestens zwei Kammern, von denen mindestens eine einen Reaktionsraum bildet sowie mindestens ein Reaktionsmltlel in stabilem Zustand aufzunehmen vermag, wobei die Kammern durch je eine mindestens teilweise entfernbare Trennwand voneinander abgeteilt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Zelle aus aufeinanderfolgenden stirnseitig lösbaren miteinander verbundenen Kammern (11, 25) besteht, wobei jeweils an der einen Stirnseite eine innere Ausnehmung (15) und am entgegengesetzten Ende eine Süßere Ausnehmung (12) vorgesehen 1st, deren einander entsprechenden geometrischen Formen eine lösbare Verbindung der Kammern untereinander ermöglichen.

2. Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchgang zwischen zwei Kammern (11, 25) mittels eines Filters aus Filterträger (18) und Filtermembrane (19) unterbrochen 1st, wobei das Filter durch die Innere Ausnehmung (15) der einen Kammer und die äußere Ausnehmung (12) der anderen Kammer In seiner Lage gehalten wird.

3. Zelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (17, 18, 19) zwischen aufeinanderfolgenden Kammern (11, 25) so ausgebildet wird, daß sie mittels einer Perforiersonde (21) zerstört werden kann.

4. Speicher- und Reaktionszelle für chemische oder biologische Reaktionen, mit mindestens zwei Kammern, von denen mindestens eine einen Reaktionsraum bildet sowie mindestens ein Reaktionsmittel in stabilem Zustand aufzunehmen vermag, wobei die Kammern durch je eine mindestens teilweise entfernbare Trennwand voneinander abgeteilt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Zelle aus aufeinanderfolgenden Kammern (11, 25) besteht, wobei die lösbare Wandung von einem Teil der benachbarten Stirnseiten zweier Kammern gebildet wird und jeweils eine Kammer einen äußeren Vorsprung besitzt, der Ober die Stirnseite der jeweils benachbarten Kammer nach außen übergreift, wobei die Innenräume (28) der benachbarten Kammern so ausgebildet sind, daß die Kammern durch eine Winkelbewegung um ihre Längsachse miteinander In direkte Verbindung gebracht werden können.

5. Zelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Innerhalb mindestens einer der Kammern (25) eine Membrane (22) angeordnet ist, die das Reaktionsmittel trägt.