DK157156B - Kuvetterotor til analyseapparat og fremgangsmaade ved drift af rotoren - Google Patents

Description

0

1 DK 157156 B

Opfindelsen angâr en kuvetterotor til et analyse-apparat, der har et centrait fordelingskammer, et antal langs periferien, cirkulært anbragte analysekuvetter, for hver analysekuvette et mâlekammer, som ligger mellem den 5 yderste rand af fordelingskainmeret og den tilh0rende kuvette og har en indgang, som forbinder det med fordelingskammeret, og en udgang, som forbinder det med den tilh0rende kuvette gennem en overf0rselspassage, og i det mindste et overl0bs-kammer, som er forbundet med fordelingskammeret gennem i det 10 mindste en forbindelsesvej, hvorhos indgangen til hvert mâlekammer har en hydraulisk modstand, der er mindre end den hydrauliske modstand i forbindelsesvejen, og opfindelsen angâr tillige en fremgangsmâde til drift af kuvette-rotoren.

Da analyserne gennemf0res med meget smâ testmængder 15 inden for den kliniske kemi, afhænger n0jagtigheden af mâle- resultaterne i h0j grad af n0jagtigheden af mængderne af pr0- ver henholdsvis reagensmidler. N0jagtigheden af disse mængder afhænger igen af n0jagtigheden af pipetterne og er i særdeles- 2Q hed vanskelig at sikre, nâr de mængder, der skal pipetteres er meget smâ. Dette har f0rt til udvikling af pipetter med stor n0jagtighed, hvis pris er tilsvarende h0 j . Den med en sâdan pipette gennemf0rte pippetering mâ desuden gennemf0res for hver enkelt pr0ve og for hver mængde reagensmiddel, sâ at forberedelsen af en række analyser, som gennemf0res med et 25 centrifugalt analyseapparats rotor, i reglen tager længere tid end gennemf0relsen af selve analysen.

En n0jagtig bestemmelse af det tidspunkt, pâ hvilket reaktionen begynder, dvs. det tidspunkt, pâ hvilket pr0ven

og reagensmidlet træder i kontakt, er ligeledes meget vigtig oU

for n0jagtigheden af analysen. Af denne grund er kuvetterne anbragt pâ rotorens omkreds, hvilken rotor indeholder lade-kamre til pr0verne henholdsvis til reagensmidlerne, hvilke kamre er forbundne med de hertil knyttede kuvetter, sâ at den ved rotorens omdrejning udviklede centrifugalkraft samtidig

uO

transporterer indholdet fra aile ladekamre til de tilsvarende kuvetter.

Det er allerede blevet foreslâet (se USA-patent-skrift nr. 3 873 217) at foretage en samtidig afmâling og

2 DK 157156 B

0 fordeling af et antal væskemængder i kuvetter, hvilke ku-vetter er anbragt pâ en analyserotors omkreds. If0lge dette forslag deles en i et centrait kammer af denne indf0rt væske-volumen ved hjælp af kanter, hvilke kanter med ensartede mel-5 lemruia er anbragt pâ dette kammers omkreds, sâledes at hver kant h0rer til en skillevæg mellem op til hinanden st0dende analyseenheder. Ved rotorens rotation nâr de ved denne deling afmâlte væskemængder ind i analyseenhederne. En sâdan afmâling af væskemængderne, som nâr ind i analyseenhederne, mangler 10 n0jagtighed og er især afhængig af den i det centrale kammer indf0rte væskemængde, sâ at en n0jagtig afmâling af denne mængde er n0dvendig.

Fra US-patentskrifterne nr. 3 744 975 og 3901658 kendes endvidere en kuvetterotor, hvormed afmâlingen af 15 væskemængder kan gennemf0res som foreslâet ovenfor under anvendelse af et overl0bskaromer. Den samtidige fordeling af de afmâlte væskemængder i analysekuvetterne foretages derved ved hjælp af lufttryk. Dette sikrer dog ikke nogen stor n0jagtighed af væskemængderne, som nâr ind i kuvetterne.

Det er formâlet med opfindelsen at afhjælpe de ovenfor nævnte ulemper ved at muligg0re en meget n0jagtig dosering af væskemængderne og deres samtidige fordeling ved hjælp af et apparat, som har en simpel konstruktion, pe og som kan f reinstilles i store serier til en rimelig pris.

Dette formâl opnâs med kuvetterotoren if01ge opfindelsen, der er ejendommelig ved, at overf0rselspassagerne, kuvetterne og den i det mindste ene forbindelsesvej er ud-formet sâledes, at indstr0mning af væske i kuvetterne f0rst ΟΛ er mulig, nâr den ved rotorens rotation pâ væsken virkende centrifugalkraft er st0rre end en forudgivet tærskelværdi.

Opfindelsen angâr endvidere en fremgangsmâde til drift af en sâdan kuvetterotor, ved hvilken en be-stemt væskemængde, som er st0rre end det samlede volumen af aile mâlekamrene, indf0res i fordelingskammeret, og rotoren bringes til at rotere med en f0rste omdrejnings- 35 0

3 DK 157156 B

hastighed, ved hvilken væsken pâvirkes med en centrifu-galkraft, som er tilstrækkelig stor til at drive væsken ind i mâlekararene og den overskydende væske ind i det i det mindste ene overl0bskammer, hvilken fremgangsmâde er 5 ejendommelig ved, at rotorens omdrejningshastighed bringes op pâ en anden, h0jere værdi, hvor væsken pâvirkes med en centrifugalkraft, som er st0rre end den forudgivne tærskelværdi, hvor væskemængderne, som er indeholdt i mâlekamrene, flyder ind i de til disse h0-10 rende kuvetter.

Opfindelsen forklares i det_f0lgende nærmere under henvisning til tegningen, som skematisk viser nogle udf0rel-sesformer for kuvetterotoren if0lge opfindelsen, idet fig. 1 viser en udf0relsesform set fra oven delvis lukket, 15 fig. 2 et tværsnit langs linien II-II i fig. 1, fig. 3 en anden udf0relsesform set fra oven, fig. 4 et tværsnit langs linien IV-IV i fig. 3, fig. 5 og 6 modifikationer af udf0relsesformen if0lge fig. 3 set fra oven, fig. 7 et tværsnit langs linien VII-VII i fig. 6, fig. 8 et perspektivisk snit af en tredje udf0rel-sesform, og fig. 9 og 10 hver et tværsnit af en fjerde udf0rel- sesform.

25

Den i fig. 1 og 2 viste kuvetterotor har form af en skive 1, pâ hvis omkreds en række kuvetteanalyser 2 er anbragt ensartet. Den midterste del af denne rotor tjener som forde-lingskammer 3, hvilket fordelingskammer udefra er tilgængeligt 3Q ved hjælp af en central âbning 4 i den 0vre væg 5 af rotoren. Bunden af fordelingskammeret 3 er tallerkenformet, den har et fladt midteromrâde og en ringformet kant i form af en keg-lestub. Omkredsen af fordelingskammeret 3 er forbundet med en række trekantede mâlekamre 6. Op til hinanden st0dende mâ-35 lekamre er adskilt fra hinanden ved hjælp af en kant 7, som er dannet ved skæringslinien mellem deres sidevægge, hvorved aile kanter 7 ligger pâ en fælles eirkel, nâr man betragter rotoren fra oven. Siderne af de mâlekamre, som st0der op til 0

4 DK 157156 B

cirklen, er âbne i retning af fordelingskammeret 3 og danner indgangene 8 til mâlekamrene 6. Bunden af disse mâlekamre strækker sig under den yderste rand af fordelingskammeret 3 i radial retning. Pâ deres i radial retning udad rettede hj0rner 5 har mâlekamrene 6 udgangsâbninger, som hver ligger pâ en ende af en overf0rselspassage 9, hvilken overf0rselspassage for-binder hvert mâlekammer med den hertil knyttede analysekuvette 2. Som det fremgâr af fig. 2, danner kanten af mâlekammeret 6, som st0der op til overf0rselspassagen 9, en vinkel, som er 10 mindre end 180°, og dennes symmetriakse faider tilnærmelses-vis sammen med en radius, som forl0ber igennem den op til ma-lekammeret tilst0dende ende af gennemf0rselspassagen. Denne indretning letter t0mningen af mâlekamrene 6 under pâvirkning af centrifugalkraften.

15 Overf0rselspassagerne 9 er kapillarr0r, hvis tværsnit er valgt pâ en sâdan mâde, at de derved frembragte kapillar-kræfter sikrer en god kohæsion af væskemenisken ved udgangen af disse passager. For mest muligt at reducere risikoen for at denne menisk bliver ustabil, udmunder hver af overf0rsels-2o passagerne i en indervæg af den tilsvarende kuvette, der ligger hovedsageligt parallelt med rotationsaksen, og tilnær-melsesvis i samme afstand til den 0vre og nedre indervæg af denne.

Mâlekamrenes 6 indgange st0der op til en ringformet 25 væg 10/ der overdækker kamrene, og hvis overside ligger i et skrât plan og sammen med indgangene 8 danner en kant 11. Over-siden af væggen 10 f0rer til en ringformet samlekanal 12, hvis bund har âbninger 13, som f0rer til trekantede overl0bskamre 14, som hver ligger mellem to op til hinanden st0dende mâle-30 kamre 6. Tværsnittene af âbningerne 13 vælges store nok til, at der ikke er nogen kapillarkraft, som kan indvirke pâ den gennem disse âbninger flydende væske.

Hver kuvette har to vinduer 15, som er beregnet til den fotometriske mâling af kuvetteindholdet. Disse vinduer 35 flugter indbyrdes langs en akse, som forl0ber parallelt med rotorens 1 rotationsakse.

0

5 DK 157156 B

Kuvetterotorerne 1 freinstilles ved spr0jtest0bning af et gennemsigtigt kunststof. I det f01gende eksempel frem-stilles hver del af rotoren ovenfor henholdsvis nedenfor midterniveauet M, ligesom dens 0vre væg 5, i en særskilt spr0jtest0bningsproces. Det anvendte materiale er gennemsig- 0 tigt for ultravïoletstrâling og er i dette eksempel ustabili-seret polymethylacrylat (PMMA), som sælges af ICI under det indregistrerede varemærke DIAKON. De forskellige dele af rotoren bliver fortrinsvis endnu engang opvarmet, f0r de sammen-1Q sættes ved hjælp af et rent opl0sningsmiddel som chloroform eller dichlorethan. Sammensætningen af disse dele kan ogsâ gennemf0res ved hjælp af ultralydsvejsning.

Ved anvendelsen af den ovenfor beskrevne kuvetterotor 1 lægges denne pâ et analyseapparats (ikke vist) drivtallerken, 15 en bestemt væskemængde, som er st0rre end det samlede volumen af aile mâlekamrene, indf0res i fordelingskammeret, og rotoren drejes med en f0rste omdrejningshastighed af ca. 400 til 600 omdrejninger/min. i 4-8 sekunder. Ved denne hastighed drives den i fordelingskammeret indeholdte væske ved hjælp 20 af centrifugalkraften ind i mâlekamrene 6 og passerer videre under pâvirkning af kapillarkræfter gennem overf0rselspassa-gerne 9, indtil deres ender, som munder ud i de lodrette in-dervægge af de tilsvarende analysekuvetter 2, hvor der opstâr en stabil menisk, der forhindrer en udstr0mning af det i 25 analysekuvetten 2 indeholdte luftvolumen. Da disse kuvetter 2 i 0vrigt er hermetisk lukkede, virker det deri indeholdte luftvolumen imod indtrængen af væske i kuvetterne 2, og centrifugalkraften, som tildeles væsken ved omdrejningsha-stigheden fra 400 til 600 omdrejninger/min. er ikke tilstræk-30 kelig til at overvinde den modstand, som det i kuvetterne fang-ne luftvolumen ud0ver. Den mængde reagensmiddel, som tilf0res til fordelingskammeret 3, vælges bevidst st0rre end mâlekam-renes 6 samlede volumen, sâ at der resterer et væskeoverskud, efter at mâlekamrene er fuldstændigt fyldte. Dette overskud 35 drives derpâ til overl0bskammeret via forbindelsesvejen, som er dannet ved hjælp af den 0vre flade af den ringformede væg 0

6 DK 157156 B

10, samlekanalen 12 og de i denne bund anbragte âbninger 13.

Kun de i mâlekamrene 6 indeholdte væskemængder forbliver altsâ pâ fordelingskammerets 3 omkreds, og overl0bskammeret sikrer, at mâlekamrenes samlede volumen fyIdes med væske, 5 hvilket yder en stor n0jagtighed hos de afmâlte væskemængder.

I et yderligere trin af processen bringes rotorens omdrejningshastighed oâ pâ 4000 tll 5000 omdrejninger i mi-nuttet og bliver der i 2-5 sekunder. Centrifugalkraften, som tildeles de i mâlekamrene 6 indeholdte væskemængder ved denne 10 hastighed, er tilstrækkelig til at bevirke, at væsketrykket bryder menisken ved enden af hver overf0rselspassage 9, hvor-ved der sker indtrængen af væske i kuvetterne 2, og der sker samtidig en i modsat retning str0mmende udstr0mning af luft fra disse kuvetter. N0jere betragtet, finder der ved denne 15 fremgangsmâde en str0mning af væskedrâber og en modsat rettet str0m af luftblærer sted i overf0rselspassagerne 9, indtil hele den i hvert mâlekammer indeholdte væskemængde er blevet over-f0rt til den tilsvarende kuvette, hvorved denne overf0rsel finder sted samtidig for aile kuvetter.

20 Hvis pr0verne er blevet indf0rt i analysekamrene f0r den ovennævnte fremgangsmâde, begynder reaktionerne mellem pr0ver og reagensmidler, og mâlingen kan gennemf0res gennem vinduerne 15, efter at rotorens omdrejningshastighed nedsæt-tes til ca. 400 til 600 omdrejninger i minuttet. Ændringer 25 i: den· dekadiske ekstinktion af pr0verne under reaktionerne efter en velkendt fremgangsmâde mâles.

Hvis pr0verne ved slutningen af rotorens omdrejning med ca. 4000 til 5000 omdrejninger i minuttet endnu ikke be-finder sig i analysekuvetterne 2,. kan de f.eks. afmâles med 30 en pipette og indf0res i mâlekamrene 6. I dette tilfælde mâ hver pr0ves volumen være mindre end det volumen, som et mâlekammer kan bibeholde ved stilstand. I modsat fald ville for-skellige pr0ver blandes med hinanden. Efter indf0relse af forskellige pr0ver i mâlekamrene vil disse pr0ver drives ved 35 hjælp af en anden rotation af rotoren med ca. 4000 til 5000 omdrejninger i minuttet ind i de tilsvarende analysekuvetter, 0

7 DK 157156 B

og mâlingerne kan begynde, efter at rotorens omdrejningsha-stighed nedsættes til ca. 400 til 600 oindrejninger i minuttet.

Den ovenfor beskrevne kuvetterotors udf0relse og virkemâde beror pâ tilbageholdelse af væske mellem mâlekamrene 5 6 og kuvetterne 2. Denne tilbageholdelse sker ved sammenvirk- ning af kapillarkraften, som opstâr i overf0rselspassagerne 9 og sikrer en god kohæsion af menisken, som forhindrer en ud-str0mning af luft fra kuvetten 2, med luftvoluminet, som er indeholdt i de hermetisk lukkede kuvetter. Kun et tilstrække-10 lig stort differentialtryk, som kan bryde menisken, kan der-for muligg0re indtrængning af væsken i kuvetterne. Str0mmen af overskydende væske ind i overl0bskammeret st0der derimod pâ en meget ringe modstand, sâ den overskydende væske - sâ snart mâlekamrene 6 er fuldstændig fyldt indtil deres 15 indgange - flyder ind i overl0bskammeret 14 via forbindelses-vejen, som er dannet ved hjælp af den ringformede væg 10, samlekanalen 12 og de i dennes bund anbragte âbninger 13, hvorved disse âbningers dimensioner muligg0r den samtidige indstr0mning af væske og udstr0mning af luft. Overf0rslen 20 af væske fra mâlekamrene 6 til kuvetterne 2 sker som f01ge af forh0jelse af væsketrykket under pâvirkning med centrifugal-kraften, som opstâr ved forh0jelse af rotorens omdrejningsha-stighed fra ca. 400 til 600 omdrejninger i minuttet til ca.

4000 til 5000 omdrejninger i minuttet. Den art overf0rsel, 25 hvorved centrifugalkraften pâvirker hver afmâlt væskemængde, sikrer en fuldstændig fordeling af de afmâlte væskemængder i kuvetterne 2 og garanterer pâ denne mâde mâlingernes n0jag-tighed, hvilke mâlinger gennemf0res i disse kuvetter. En sâ-dan n0jagtighed garanteres derimod ikke ved den tidligere 30 kendte overf0rsel af væske ved hjælp af væsketryk. Centrifuge-ringen er i 0vrigt den sædvanlige overf0rselsmulighed ved analyser af denne art. Man kunne selvf0lgelig ogsâ forestille sig andre midler til tilbageholdelse af væsken i mâlekamrene.

Den store fordel ved de ovenfor beskrevne midler til tilbage-35 holdelse af væsken ligger imidlertid i, at de ikke indeholder nogen bevægelige dele og udelukkende er dannet ved en egnet 0

8 DK 157156 B

formgivning og valg af dimensioner af de forskellige dele af rotoren. Af denne grund kan kuvetterotoren fremstilles ved hjælp af spr0jtest0bning og klæben og svejsning af dens dele og sâledes til en fremstillingspris, som er sammenlignelig 5 med kendte kuvetterotorers pris.

Kuvetterotoren if01ge opfindelsen kan desuden anven-des i allerede eksisterende analyseapparater, hvorved der udelukkende beh0ves en pipette med ringe n0jagtighed for at f0re reagensmængden ind i fordelingskammeret 3.

10 Den i fig. 3 og 4 viste udf0relsesform for kuvette rotoren if0lge opfindelsen adskiller sig principielt fra den ovenfor beskrevne rotor ved, at kuvetterotoren 16 kun inde-holder to overl0bskamre 17, der ligger over for hinanden.

Denne rotors mâlekamre 6 og analysekuvetter 2 er fuldstændig 15 identiske med den ovenfor beskrevne udf0relsesforms. Derfor beskrives her udelukkende konstruktionen af overl0bskamrene 17, som er forbundet med det centrale fordelingskammer 3 via en forbindelsespassage 18. Hver af disse forbindelsespassager 18 strækker sig imellem et hulrum 19, som ligger mellem to 20 mâlekamre, og et overl0bskammer 17. Grænsen mellem hvert hulrum 19 og et af de op til hinanden st0dende mâlekamre er defineret ved kanten 7 af mâlekammeret, sâ at de indad rettede rande af hulrummene 19 ligger i samme afstand fra rotorens 16 rotationsakse som indgangene til mâlekamrene 6.

25 Det indre rum af overl0bskammeret 17 er forbundet med to sidekamre 20, som ligger i nærheden af forbindelsespas-sagens indgang. Disse sidekamre 20 har hver en udluftningsâb-ning 21, som er anbragt i rotorens 0vre væg. Modstanden mod indtrængning af væske i overl0bskammeret 17 er altsâ meget 30 mindre end modstanden mod indtrængning af væske i analyseku-vetterne 2, idet overl0bskamrene 17 har udluftningsâbninger, medens kuvetterne er hermetisk lukkede, sâ snart væsken spærrer overf0rselspassagerne 9.

Under rotorens rotation med lav hastighed (400 til 35 600 omdrejninger i minuttet) bliver det i fordelingskammeret 3 indf0rte reagensmiddel drevet ind i mâlekamrene 6 og hulrummene 0

9 DK 157156 B

19. Da der i forbindelsespassagerne 18 finder to str0mninger sted, og da aile kanter 7 ligger pâ en fælles cirkel, flyder den overskydende væske inden for denne fælles cirkel til hulrummene 19 og nâr ind i overl0bskammeret 17, hvorved der fra 5 dette kammer udstr0mmer et luftvolumen gennem udluftningsâb-ningerne svarende til den overskydende væskes volumen. En med .en midterpassage 22a forsynet skillevæg deler overl0bskammeret i to afdelinger. Denne skillevæg forhindrer en tilbagestr0m-ning af overskydende væske i fordelingskanimeret under f0lgende 10 fremgangsmâdetrin, sâsom blandingen af pr0ven med reagensmid-let, hvor rotoren udf0rer drejesvingninger.

Over for udf0relsesformen if0lge fig. 3 og 4 ad-skiller den specielle udf0relsesform if0lge fig. 5 sig ude-lukkende ved, at den 0vre og nedre indervæg af rotoren har 15 cirkelformede riller 23, soin st0der op til kanterne 7. Disse riller bidrager til at sikre en god kohæsion af menisken ved indgangen 8 til hvert mâlekammer 6 og pâ denne mâde forbedre de afmâlte væskemængders n0jagtighed.

Fig. 6 og 7 viser en yderligere modifikation af 20 udf0relsesformen if0lge fig. 3 og 4, soin foruden de ovenfor nævnte riller 23 har ribber 24, som afbryder rillen i roto-rens.nedre indervæg, hvilke ribber ligger pâ begge sider af forbindelsespassagen 18 og strækker sig inden for cirklen, der er afgrænset af rillen. Ribberne 24 er en fortsættelse af 25 sidevæggene i mâlekamrene 6, som st0der op til hulrummene 19. Disse ribber har den funktion, at de vanskeligg0r str0mmen af væske til hulrummene 19 noget. Dette er en fordel, idet til-stedeværelsen af hulrummene 19 uden sâdanne ribber kunne for-ârsage en ændring af menisken ved indgangene 8 til de tilst0den-30 de mâlekamre 6, og dette kunne pâvirke n0jagtigheden af de med disse mâlekamre afmâlte væskemængder. Dette forhindres med ribberne 24. Der henvises i denne forbindelse til, at det er den foreliggende opfindelses mal at opnâ en n0jagtighed af en st0rrelsesorden pâ 1% eller endog mindre end 1%, sâ at en-35 hver fejlkilde n0dvendigvis mâ elimineres.

O

ίο DK 157156 B

Fors0g med de ovenfor beskrevne kuvetterotorer viser, at den dermed''0nskede n0jagtighed opnâs, hvorved fejl-faktoren er mindre end 1%, dvs. at der med disse rotorer opnâs samme n0jagtighed soin med de bedste hidtil kendte præci-5 sionspipetter.'''Bçsuden er den ovenfor beskrevne slags afmâ-ling ikke afhængig af nogen som helst funktionsfejl, idet der ikke benyttes nogen bevægelig del hertil, og fordi rotorerne, som aile fremstilles af den samme st0bning, er beregnet til engangsbrug.

10 De i fig. 3-7 viste rotorer fremstilles ved spr0jte- st0bning af disses 0vre og nedre dele, som omtrent er lige tykke, og som er klæbet sammen eller svejset med ultralyd, som allerede forklaret ovenfor.

Fig. 8 viser en kuvetterotor 25, som specielt er be-15 regnet til gennemf0relse af bakteriologiske analyser. Denne rotor 25 indeholder analysekuvetter 26, som hver især er for-bundet med et mâlekammer 27 via en overf0rselspassage 28. I rotorens midterdel befinder der sig et fordelingskammer 29, op til hvis omkreds aile indgange til mâlekamrene 24 st0der. I 20 den cirkelformede indretning for analysekuvetterne 26 befinder der sig et overl0bskammer 30, som er forbundet med fordelings-kammeret 29 via tre forbindelsespassager 31. To af disse passager munder ud i hver sit hulrum 32, som munder ud i forde-lingskammeret 29. Ved anvendelsen af rotoren flyder den over-25 skydende væske gennem disse passager 31, hvorved de hertil knyttede hulrum 32 transporterer str0mmen af overskydende væske gennem disse passager. Den tredje passage 31, hvortil der ikke er tiiknyttet noget hulrum, tjener som udluftnings-âbning for overl0bskammeret 30, sâ der ved indtrængning af 30 overskydende væske i dette kammer, kan undvige et tilsvarende luftvolumen gennem udluftningsâbningen. Denne indretning mu-ligg0r en fuldstændig isolering af rotorens indre rum mod det ydre, hvilket er vigtigt ved en bakteriologisk analyse.

Det igennem den midterste passage 31 i fordelingskammeret ind-35 trængende luftvolumen kan ganske vist pâvirke n0jagtighed af mâlingen i de tilst0dende mâlekamre noget, men dette er dog 0

11 DK 157156 B

ikke nogen stor ulempe ved bakteriologiske analyser, idet det her er vigtigere at holde kontaminationsrisikoen sâ lille som muligt i stedet for at opnâ en stor n0jagtighed af mâlingen.

5 Den 0vre side af rotoren 25 er dækket af en plade 33, som er klæbet eller svejset derpâ. Denne plade har for hver kuvette et optisk vindue 34, som netop ligger over for et i bunden af hver kuvette anbragt vindue. Pladen 33 viser ligele-des âbninger 35, hvorigennem f.eks. kan indf0res et antibio-10 tikum, hvis virkning skal pr0ves pâ en bestemt bakteriestamme. Efter indf0relsen af antibiotikummet eller antibiotika kan kuvetterne 25 lukkes hermetisk med et aftagelig lâg 36. Antibiotikummet er fortrinsvis bâret af en vandopsugende papir-skive, som den, der leveres under varemærket "Sensi-disc" af -(5 Becton, Dickinson & Co. En væske indeholdende en bakteriekul-tur indf0res i fordelingskaimneret 29 pâ samme mâde som rea-gensmidlerne i de tidligere beskrevne udf0relsesformer. Deref-ter drejes rotoren med en f0rste hastighed for at fylde mâle-kamrene 27. Den overskydende væske ledes gennem hulrummene 32 2o ind i de hertil knyttede forbindelsespassager 31, medens den fra overl0bskammeret udstr0mmende luft str0mmer ud via passagen 31, som umiddelbart munder ud i fordelingskammeret. Efter at hele væskeoverskuddet er nâet ind i overl0bskammeret 30, forh0jes rotorens omdrejningshastighed til at overf0re de 25 i mâlekamrene 27 indeholdte væskemængder til den tilsvarende analysekuvette 26, som beskrevet i de ovennævnte udf0relses-former. Kuvetten 37, som ligger ved siden af overl0bskammeret 30, anvendes som referencekuvette.

Rotorerne kan ogsâ sælges med bestemte antibiotika, 30 som de er forsynet med i forvejen. I dette tilfælde beh0ver brugeren ikke at bekymre sig om rotorens fyldning med antibiotika. Den kendsgerning, at overf0rselspassagerne 28 st0der umiddelbart op til pladen 33, formindsker meniskernes stabili-tet ved udgangene til disse passager, men forenkler fremstil-35 lingen af rotoren, som kan fremstilles ved spr0jtest0bning praktisk taget i et stykke, idet det desuden kun er n0dvendigt 0

12 DK 157156 B

med en plade 33 med de n0dvendige âbninger 35 og vinduet 34 til at dække den samlede indretning med kuvetter 26 og mâle-kamre 27. Den med denne udf0relsesform opnâede n0jagtighed ved afmâlingen af væskemængderne i forhold til mâlekamrene er 5 tilstrækkelig til bakteriologiske analyser. I de tilfælde, hvor rotorerne er fyldt i forvejen, er âbningerne 35 ikke n0dvendige, idet fyldningen af kuvetterne med antibiotika foretages f0r fastg0relsen af pladen 33 til rotorens nedre del.

Den i fig. 9 og 10 viste udf0relsesform adskiller sig 10 fra den ovenfor beskrevne, hovedsagelig dels ved anbringelsen af overl0bskammeret og dels ved anbringelsen af fordelingskam-meret i forhold til rotorens 0vrige dele.

Den i fig. 9 viste kuvetterotor bestâr af et forde-lingskammer 42 til optagelse af væske, som er opdelt i et an-15 tal afmâlte væskemængder og dernæst skal fordeles i analyse-kuvetter ved rotorens omdrejning, samt af en indretning 41, som indeholder mâlekamrene 6, overf0rselspassagerne 9, analyse-kuvetterne 2, et i den nederste del af indretningen anbragt ringformet overl0bskammer 44 og en forbindelsespassage til 20 overl0bskammeret, hvorved denne passage indeholder en ringformet samlekanal 43, som ligger under mâlekamrene. Denne samlekanal har en indgang 44 og er adskilt fra mâlekamrene ved hjælp af en ringformet væg 45, som strækker sig fra ind-gangenes 46 nederste rand indtil overl0bskammeret.

25 Som vist i fig. 9 og 10, kan det centrale forde- lingskammer 42 i forhold til indretningen 41r som indeholder analysekuvetterne 2 og mâlekamrene 6, indtage to stillinger langs rotorens rotationsakse.

En f0rste stilling, i hvilken den radiait yderste 30 0vre rand 48 af fordelingskammeret befinder sig pâ et niveau, som ligger mellem niveauet for den 0vre henholdsvis den nedre rand af indgangene 46 til mâlekamrene, og en anden stilling, i hvilken den 0vre nævnte rand af fordelingskammeret ligger mellem niveauet for den 0vre henholdsvis den nedre rand af 35 indgangen 47 til samlekanalen.

13 DK 15715FB

0

Overgangen fra den ene stilling til den anden kan ske ved forskydning af kammeret 42 i forhold til indretningen 41 eller omvendt.

I en f0rste fase af anvendelsen af kuvetterotoren 5 if01ge fig. 9 og 10 lægges denne pâ et analyseapparats driv-tallerken (ikke vist). Der indf0res derpâ i fordelingskammeret 42 en væskemængde, som er st0rre end mâlekamrenes samlede volumen. Med kammeret 42 i den f0rste stilling (se fig.. 9) drejes rotoren derpâ med en f0rste omdrejningshastighed pâ ca.

10 600 omdrejninger i minuttet og dette i 4 til 8 sekunder. Ved denne omdrejningshastighed drives den i kammeret 42 indf0rte væske med centrifugalkraften ind i mâlekamrene 6 og passerer under pâvirkning af kapillarkraften gennem overf0rselspassa-gerne 9 ud til disses ender, som munder ud i de lodrette in-15 dervægge til de tilsvarende analysekuvetter 2. Pâ disse ender dannes stabile menisker, som afspærrer disse passager og for-hindrer en udstr0mning af luft fra kuvetterne 2. Da disse ku-vetter i 0vrigt er hermetisk lukkede, og da centrifugalkraften, som tildeles væsken ved rotorens omdrejning med en hastighed 20 af 600 omdrejninger pr. minut, ikke er tilstrækkelig til at overvinde modstanden, som det i kuvetterne 2 indeholdte luftvolumen ud0ver mod indtrængen af væske i disse kuvetter, bidrager dette luftvolumen til at forhindre en sâdan indtrængen. Da den i kammeret 42 indf0rte væskemængde bevidst 25 vælges st0rre end aile mâlekamres samlede volumen, resterer der et væskeoverskud, efter at mâlekamrene er fuldstændig fyldte. Dette overskud drives ind i den ringformede samleka-nal 43, hvorigennem den overskydende væske flyder ind i ονβΓτ l0bskammeret 44. Kun de væskemængder, som er afmâlt i forhold 30 til mâlekamrene 6 forbliver altsâ indeholdt heri. Pâ denne mâde sikrer overl0bskammeret en meget h0j n0jagtighed hos de afmâlte væskemængder.

I en anden fase af anvendelsen af kuvetterotoren bringes kammeret 42 ind i den anden stilling (se fig. 10), og 35 rotorens hastighed forh0jes hurtigt til ca. 4000 omdrejninger pr. minut og forbliver ved denne værdi i 2-5 sekunder.

14 DK 157156 B

0

Ved denne hastighed er centrifugalkraften, soin er tildelt de afmâlte væskemængder tilstrækkelig til at frem-bringe et væsketryk, som bryder menisken ved den radiait yderste ende af hver overf0rselspassage 9. Dette muligg0r 5 indtrængning af væske i kuvetterne, hvorved der sker to mod-sat rettede str0mninger i overf0rselspassagerne 9, pâ den ene side væskedrâber, som flyder ind i analysekuvetterne, pâ den anden side luftblærer, som str0mmer ud af disse kuvetter. Pâ denne mâde finder der en samtidig overf0rsel af de i mâlekam-10 rene 6 indeholdte væskemængder til de hertil knyttede analy-sekuvetter 2 sted.

Hvis pr0verne indf0res i et tidligere arbejdstrin i kuvetterne, begynder reaktionerne umiddelbart efter den oven-for beskrevne overf0rsel af de afmâlte væskemængder i analy-15 sekuvetterne, og mâlingerne kan derpâ gennemf0res gennem vinduerne 15, efter at rotorens omdrejningshastighed nedsættes til 600 omdrejninger i minuttet for at mâle ændringer af den dekadiske ekstinktion af pr0verne under deres reaktioner pâ en i og for sig kendt mâde.

20 Udf0relsesformen if01ge fig. 9 og 10 er særdeles fordelagtig, nâr den i fordelingskammeret indf0rte væske har sâdanne egenskaber, at man mâ régné med, at der ved slutningen af den f0rste fase af rotorens anvendelse, dvs. f0r over-f0rslen af de i mâlekamrene indeholdte væskemængder i analy-25 sekuvetterne, bliver nogle drâber af den i fordelingskammeret indf0rte væske hængende pâ dennes indervæg. Ved udf0relses-formerne if0lge fig. 1-8 ville en tilfældig og derfor uensartet fordeling af sâdanne drâber i analysekuvetterne finde sted under overf0rslen af indholdet af mâlekamrene til kuvetterne.

30 Dette forhindres ved udf0relsesformen if0lge fig. 9 og 10, eftersom i denne udf0relsesform sâdanne overskydende drâber med sikkerhed flyder ind i overl0bskammeret under over-f0rselsfasen. En sâdan effekt kan ogsâ opnâs, uden at man har den i fig. 10 viste anden stilling, dvs. idet man efterlader 35 dette kammer i den f0rste, i fig. 9 viste stilling ogsâ under overf0rselsfasen, under forudsætning af, at kammeret 42 under 0

15 DK 157156 B

den f0rste fase af rotorens benyttelse, dvs. f0r overf0rsels-fasen, drejes med en st0rre omdrejningshastighed end indret-ningen 41. Derved drejes kammeret 42 f.eks. med 1000 til 1500 omdrejninger i minuttet, medens indretningen 41 drejes 5 med ca. 600 omdrejninger pr. minut. ünder overf0rselsfasen forbliver kammeret 42 i den i fig. 9 viste stilling og er fortrinsvis i stilstand, medens indretningen 41 drejes med en omdrejningshastighed af ca. 4000 omdrejninger i minuttet for at overf0re væsken fra mâlekamrene til de tilsvarende kuvetter. 10 Den ovenfor forklarede opfindelse muligg0r, at der samtidig n0jagtig kan doseres et antal væskemaengder (med en fejlprocent, som er mindre end 1). Den opfylder altsâ ikke blot virkningen af de n0jagtigste pipetter, som stâr til disposition, men medf0rer ogsâ en betydelig tidsbesparelse i for-15 hold til forsyningen af kuvetterne i en sâdan rotor ved hjælp af en pipette. Opfindelsen medf0rer altsâ pâ den ene side en omkostningsbesparelse, idet den erstatter en præcisionspipette, og pâ den anden side en produktionsforh0jelse ved den samtidige dosering af væskemængderne. Sâdanne fordele var hidtil forbun-20 det med bestemte ulemper, som især havde en formindskelse af n0jagtigheden til f0lge, hvilket især er en ulempe i forbin-delse med klinisk kemiske analyser. Den væsentlige fordel, som opnâs med den foreliggende opfindelse, ligger i, at problemet I0ses ved uden en pipette, at foretage en dosering, hvis h0je 25 n0jagtighed er sammenlignelig med de n0jagtigste pipetteringers, hvorved der næsten udelukkende benyttes statiske midler, som tilvejebringes ved rotorens konstruktion. Da rotoren bestâr af to eller tre dele, som fremstilles ved hjælp af spr0jte-st0bning og sammensættes ved klæbning eller svejsning, er det 30 muligt at fremstille sâdanne rotorer i store serier og dette til en pris, som er absolut konkurrencedygtig i forhold til prisen pâ lignende rotorer, som imidlertid ikke indeholder nogen doseringsmidler.

35

Claims (19)

0 DK 157156 B Patentkrav.

1. Kuvetterotor til et analyseapparat, der har et centrait fordelingskammer (3), et antal langs periferien, cirkulært anbragte analysekuvetter (2) , for hver analyse-5 kuvette et mâlekammer (6), som ligger mellem den yderste rand af fordelingskammeret og den tilh0rende kuvette og har en indgang (8,46), som forbinder det med fordelingskammeret, og en udgang, som forbinder det med den tilh0rende kuvette gennem en overf0rselspassage (9), og i det mindste ët 10 overl0bskammer (14,44), som er forbundet med fordelingskammeret gennem i det mindste ën forbindelsesvej (10,12, 13,43), hvorhos indgangen (8,46) til hvert mâlekammer har en hydraulisk modstand, der er mindre end den hydrauliske modstand i forbindelsesvejen, kendetegnet ved, 15 at overf0rselspassagerne (9), kuvetterne (2) og den i det mindste ene forbindelsesvej (10,12,13,43) er udformet sâledes, at indstr0mning af væske i kuvetterne f0rst er mulig, nâr den ved rotorens rotation pâ væsken virkende centrifugalkraft er st0rre end en forudgivet tærskelværdi.

2. Fremgangsmâde ved drift af kuvetterotoren if0lge krav 1, hvor en bestemt væskemængde, som er st0rre end det samlede volumen af aile mâlekamrene, ,indf0res i fordelingskammeret, og rotoren bringes til at rotere med en f0rste omdrejningshastighed, ved hvilken væsken pâvir-25 kes med en centrifugalkraft, som er tilstrækkelig stor til at drive væsken ind i mâlekamrene og den overskydende væske ind i det i det mindste ene overl0bskammer, kendetegnet ved, at rotorens omdrejningshastighed bringes op pâ en anden, h0jere værdi, hvor væsken pâ-30 virkes med en centrifugalkraft, som er st0rre end den forudgivne tærskelværdi, hvorved væskemængderne, som er indeholdt i mâlekamrene, flyder ind i de til disse h0-rende kuvetter.

3. Kuvetterotor if0lge krav 1, kendeteg-35 net ved, at op til hinanden st0dende mâlekamre (6) er ad-skilt ved hjælp af vægge, som danner kanter (7), som er an-bragt i en cirkel, som er koncentrisk med rotorens omdrejnings-akse. 0 i7 DK 157156 B

4. Kuvetterotor if01ge krav 1, kendeteg-n e t ved, at det i det mindste ene overl0bskammer er dannet af et antal hulrum (14) , soin hver ligger mellem to op til hinanden st0dende mâlekamre (6), at den i det 5 mindste ene forbindelsesvej er dannet af en ringformet samlekanal (12), hvis bund har âbninger (13), soin f0rer til hulrummene, og at der er dannet en ringformet væg (10), som overdækker mâlekamrene og strækker sig fra den 0vre kant af disses indgange ind til samlekanalen.

5. Kuvetterotor if0lge krav 4, kendeteg- n e t ved, at den ringformede væg (10) har en overflade, der sammen med den 0vre rand af indgangene til mâlekamrene (6) danner en kant.

6. Kuvetterotor if0lge krav 1, kendeteg-15 net ved, at hver overf0rselspassage (9) er en r0rformet ledning, som har sâdanne dimensioner, at der i væsken frembringes kapillarkræfter, som er egnede til at mulig-g0re den n0dvendige kohæsion til dannelse af en menisk ved dens i den til overf0rselspassagen h0rende kuvette udmun-20 dende ende, og at der ved dannelsen af en sâdanne menisk kan indesluttes et luftvolumen i hver kuvette (2).

7. Kuvetterotor if0lge krav 6, kendeteg-n e t ved, at overf0rselspassagerne (9) munder ud i en hovedsagelig parallelt med rotorens rotationsakse lig- 25 gende væg af den pâgældende kuvette (2) i afstand fra dennes top- og bundflade.

8. Kuvetterotor if0lge krav 1, kendeteg- n e t ved, at det i det mindste ene overl0bskammer (17) er anbragt mellem to kuvetter (2) og har en 0vre væg med en 30 udluftningsâbning (21)f og at den i det mindste ene for-bindelsespassage er en kanal (18).

9. Kuvetterotor if0lge krav 8, kendeteg-n e t ved, at den indeholder to overl0bskamre (17), af hvilke det ene ligger over for det andet, og at hvert 35 overl0bskammer er forbundet med fordelingskammeret gennem en kanal (18). i8 DK 157156 B 0

10. Kuvetterotor if0lge krav 3,kendeteg-n e t ved, at den 0vre og den nedre indervæg af rotoren har cirkelformede ril1er (23), som grænser op til kan-terne (7(.

11. Kuvetterotor if0lge krav 10, kendeteg-n e t ved, at rilien (23) i rotorens nedre indervæg er afbrudt af ribber (24), som ligger pâ begge sider af kana-len (18), og som strækker sig inden for den af rillen af-grænsede cirkel.

12. Kuvetterotor if0lge krav 1, kendeteg- n e t ved, at det i det mindste ene overl0bskammer (17) er anbragt mellem to kuvetter, og at der for hvert overl0bs-kammer findes en udluftningsâbning (21) i et sidekammer (20), som til siden er forbundet med det i det mindste ene over-15 I0bskammer (17), hvorhos udluftningsâbningen befinder sig i sidekammerets 0vre væg.

13. Kuvetterotor if0lge krav 1, kendeteg-n e t ved, at hvert mâlekammer (6) har et hj0rne, hvori den tilh0rende overf0rselspassage (9) udmunder, hvilket 20 hj0rne danner en vinkel, som er mindre end 180°, og hvis symmetriakse tilnærmelsesvis faider sammen med en radius, der forl0ber dennem den til mâlekammeret grænsende ende af overf0rselspassagen.

14. Kuvetterotor if0lge krav 1, kendeteg-25 net ved, at analysekuvetterne har en 0vre og en nedre væg, der er parallelle, og at kuvetterne har sidevægge, der star vinkelret pâ den 0vre og nedre væg, hvorhos af- standen mellem sidevæggene aftager med afstanden fra rotorens midtpunkt. 30

15. Kuvetterotor if01ge krav 1, kendeteg-n e t ved, at indgangene (8) ligger h0jere end forde-lingskammerets (3) bund og mâlekamrenes bund (6).

16. Kuvetterotor if0lge krav 1, kendeteg- n e t ved, at hver analysekuvette har en âbning (35), der kan lukkes med et lâg (36), som kan aftages fra rotorens yderside. 35

19 DK 157156 B 0

17. Kuvetterotor if0lge krav 1, kendeteg-n e t ved, at den i det mindste ene forbindelsesvej er dannet af en ringformet samlekanal (43), som ligger under mâlekaiarene (6) , har en indgang (47) og er forbundet 5 med det i det mindste ene overl0bskammer (44), hvorhos mâlekamrene er adskilt fra samlekanalen ved en ringformet væg (45), som strækker sig fra den nedre kant af indgan-gene (46) i mâlekamrene til indgangen til det i det mindste ene overl0bskammer.

18. Kuvetterotor if01ge krav 1, kendeteg- n e t ved, at den i det mindste ene forbindelsesvasg er en enkelt samlekanal, at kuvetterotoren har to dele, af hvilke den f0rste del (41) indeholder analysekuvetterne (2) og mâlekamrene (6), og den anden del indeholder forde-15 lingskammeret (42), og at fordelingskammeret har en radiait yderste, 0verste kanal (48), indgangen (46) til mâlekamrene en 0verste og en nederste kant og indgangen til samlekanalen en 0verste og en nederste kant, og at den anden del i forhold til den f0rste del kan indtage to stillinger 20 langs rotorens rotationsakse, nemlig: en f0rste stilling, i hvilken den radiait yderste, 0verste kant (48) af fordelingskammeret befind'er sig i et niveau, som ligger mellem niveauet for den 0vre og den nedre kant af mâlekamrenes indgange (46), og 2g en anden stilling, i hvilken fordelingskammerets ovennævnte kant ligger mellem niveauet for den 0vre og den nedre kant af samlekanalens (43) indgang (47).

19. Kuvetterotor if0lge krav 17, kendeteg-n e t ved, at den har to dele, af hvilke den f0rste del 30 (41) indeholder analysekuvetterne (2) og mâlekamrene (6), og den anden del indeholder fordelingskammeret (42) , og at den anden del er drejelig i forhold til den f0rste del. 35