DE1277593B - Verfahren und Vorrichtung zur Abmessung und Abgabe kleinster Fluessigkeitsmengen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

BOIl

Deutsche Kl.: 421-13/01

Nummer: 1277 593

Aktenzeichen: P 12 77 593.8-52 (H 55524)

Anmeldetag: 20. März 1965

Auslegetag: 12. September 1968

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abmessung und Abgabe kleinster Flüssigkeitsmengen. Insbesondere betrifft sie ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abgabe solcher kleinster Flüssigkeitsmengen, die nach chemischen oder anderen Methoden untersucht werden sollen.

In chemischen klinischen Laboratorien werden zahlreiche Versuche an flüssigen Proben, z. B. Blutserum oder anderen biologischen Medien, durchgeführt. Viele dieser Versuche werden wegen der Art der zu untersuchenden Flüssigkeit mit winzig kleinen Mengen durchgeführt. Derzeit werden zur Durchführung von Tests an solch kleinsten Flüssigkeitsmengen überwiegend Mikropipetten zur Abmessung und Abgabe der Flüssigkeiten verwendet. Da solche Mikropipetten extrem eng sind, können sie nur schwer gründlich gereinigt werden, weshalb gelegentlich die unzureichende Reinigung einer Mikropipette entweder die Probe verunreinigt oder zu unrichtigen Testergebnissen führt.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines neuen Verfahrens zur Abmessung und Abgabe kleinster, zu untersuchender Flüssigkeitsmengen unter Ausschaltung der bei Verwendung von Mikropipetten auftretenden Nachteile.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man die abzumessende Flüssigkeit in ein an beiden Enden offenes, nichtgraduiertes Kapillarrohr mit gleichmäßigem, bekanntem Innendurchmesser einzieht, dann den die Flüssigkeit enthaltenden Teil des Kapillarrohrs gegen die ebene, eine Graduierung tragende Fläche eines durchsichtigen, das Kapillarrohr optisch vergrößernden, halbzylinderförmigen Körpers anlegt und anschließend aus dem Kapillarrohr eine bestimmte mit Hilfe der Gradtiierüng abgemessene Flüssigkeitsmenge entläßt.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Abmessung und Abgabe kleinster Flüssigkeitsmengen wird eine Vorrichtung verwendet, die aus einem an beiden Enden offenen, nichtgraduierten Kapillarrohr mit gleichmäßigem, bekanntem Innendurchmesser und einem halbzylinderförmigen durchsichtigen Körper besteht, dessen ebene Mantelfläche eine Graduierung sowie eine Anlegekante für das Kapillarrohr aufweist.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung zu seiner Durchführung werden nachstehend in Verbindung mit der Zeichnung an einem Ausffihrungsbeispiel erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Darstellung der Teile einer Ausführungsform der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Verfahren und Vorrichtung zur Abmessung und
Abgabe kleinster Flüssigkeitsmengen

Anmelder:

Hyland Laboratories,

Los Angeles, Calif. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. E. Prinz, Dr. G. Hauser

und Dipl.-Ing. G. Leiser, Patentanwälte,

8000 München-Pasing, Ernsbergerstr. 19

Als Erfinder benannt:
Thomas Maurice Asher,
Studio City, Calif. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 24. März 1964 (354 233)

2

F i g. 2 eine Schnittansicht entlang der Lime 2-2 von F i g. 1 und

Fig. 3 eine die Verwendung der Vorrichtung erläuternde Darstellung.

Die in F i g. 1 dargestellte Ausführungsform der Vorrichtung besteht aus einem an beiden Enden offenen Kapillarröhrchen 10 mit gleichmäßigem bekanntem Innendurchmesser und einem halbzylinderförmigen, durchsichtigen Körper 11. Das Kapillarröhrchen 10 kann aus irgendeinem klaren Material, z. B. Glas, Polystyrol, Acrylharzen oder ähnlichen Kunststoffen, bestehen.

Der halbzylinderförmige Körper 11 besitzt eine gekrümmte Mantelfläche 12 und eine ebene Mantelfläche 13. Diese besitzt eine Anlegekante 14 für das Kapillarröhrchen 10. Die ebene Mantelfläche 13 besitzt eine Graduierung 15, z. B. in gleichmäßigen Abständen (in der Regel 1 mm) eingeätzte oder aufgedruckte Striche.

Der halbzylinderförmige Körper 11 besteht vorzugsweise aus einem klaren Kunststoff, z. B. PoIy-

809 600/283

styrol; jedoch auch andere Stoffe, z. B. Glas oder Acrylharze oder andere durchsichtige Harze, können verwendet werden. Die Kombination der gekrümmten mit der ebenen Mantelfläche des Körpers 11 ergibt eine seitliche optische Vergrößerung des Kapillarröhrchens 10 und seines Inhalts, wenn man es durch die gekrümmte Mantelfläche betrachtet. Die ' in F i g. 2 dargestellte Anlegekante 14 zur Aufnahme des Kapillarröhrchens 10 kann auch durch eine Rille oder eine andere Ausnehmung ersetzt werden. Die in der Zeichnung dargestellte Form ist jedoch bevorzugt, da sie es ermöglicht, daß die Graduierungsstriche über die Mitte der ebenen Mantelfläche hinausgehen können, so daß nach Anbringung eines Kapillarröhrchens an der Anlegekante und bei Betrachtung desselben durch die gekrümmte Mantelfläche des halbzylinderförmigen Körpers 11 dieses Kapillarröhrchen scheinbar quer über seine ganze Oberfläche verlaufende Graduierungsstriche aufweist, was eine genaue Ablesung erleichtert. Ferner wird bei der bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung der Meniskus der in dem Kapillarröhrchen mit gleichmäßigem Innendurchmesser befindlichen Flüssigkeit vergrößert, was seine genaue Einstellung auf die Graduierung wesentlich erleichtert.

Zum Abmessen einer zu analysierenden Flüssigkeitsmenge wird das Kapillarröhrchen mit gleichmäßigem Innendurchmesser in einen die zu analysierende Flüssigkeit enthaltenden Behälter eingetaucht oder auf einen Flüssigkeitstropfen, z. B. bei einem routinemäßigen Stich in den Finger erhaltenes Blut, aufgesetzt. Das Kapillarröhrchen wird dann leicht in einem Winkel zur Horizontalen geneigt, damit die Flüssigkeit infolge der Kapillarwirkung in das Röhrchen aufsteigen und dieses füllen kann. Überschüssige Flüssigkeit wird dann von der Außenseite des Kapillarröhrchens abgewischt. Dieses wird an die Anlegekante 14 des Körpers 11 angelegt und auf die in F i g. 3 der Zeichnung dargestellte Weise in dieser Stellung gehalten. Das obere Ende der Flüssigkeitssäule in dem Kapillarröhrchen wird dann durch Ausrichtung des Meniskus auf einen bestimmten Graduierungsstrich auf dem Graduierungsteil in die gewünschte Stellung gebracht. Dann entläßt man die in dem Kapillarröhrchen befindliche Flüssigkeit, indem man das untere Ende des Röhrchens mit einem absorbierenden und chemisch reinen Material 16 (z. B. Filtrierpapier) in Berührung bringt. Die durch das absorbierende Material ausgeübte größere Kapillarkraft zieht die Flüssigkeit aus dem Röhrchen. Man verfolgt dann visuell die Bewegung des Meniskus der Flüssigkeit innerhalb des Röhrchens und beobachtet durch Vergleich des Meniskus mit der Graduierung die aus dem Röhrchen abgegebene Flüssigkeitsmenge. Wenn die gewünschte Länge der Flüssigkeitssäule aus dem Röhrchen ausgetreten ist, wird das absorbierende Material am Ende des Kapillarröhrchens entfernt. Die Flüssigkeit kann dann aus dem absorbierenden Material extrahiert werden, oder der gewünschte Versuch kann direkt auf dem die Flüssigkeit enthaltenden Material durchgeführt werden. Da das verwendete Kapillarröhrchen billig ist, kann es weggeworfen werden, wodurch man ein Auswaschen und Präparieren und die den wiederholt verwendeten Laboratoriumspipetten anhaftende Möglichkeit von Irrtümern aussschaltet.

Das aus dem Kapillarröhrchen ausgetretene Flüssigkeitsvolumen läßt sich leicht nach der folgenden Formel berechnen:

Volumen = π · (Innenradius des Rohrs)² · Höhe der Flüssigkeitssäule.

Andererseits kann die abgegebene Flüssigkeitsmenge auch dadurch bestimmt werden, daß man das absorbierende Material vor und nach seiner Verwendung wiegt.
Kapillarröhrchen mit unterschiedlichen Längen und verschiedenen, jedoch bekannten Innendurchmessern können verwendet werden. Besonders bevorzugt sind jedoch Kapillarröhrchen mit einem Außendurchmesser von 0,175 + 0,005 cm und einem Innendurchmesser von 0,135 + 0,005 cm und mit einer Länge von etwa 7,5 cm.

Zur Feststellung der Genauigkeit der beschriebenen Methode wurden verschiedene Versuche unter Verwendung von menschlichem Serum durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengestellt.

Tabelle 1

Glaskapillare

Anzahl

der

getesteten
Kapillaren

Abgegebene
Serumsäule

mm

Durchschnitts
gewicht der
abgegebenen
Säule
mg

Quadratischer
Fehler

mg

Änderungskoeffizient: Quadratischer Fehler (Durchschnittsgewicht · 100)

0,175 ± 0,005 cm Außendurchmesser,
0,135 ± 0,005 cm Innendurchmesser,
Länge 7,5 cm

0,152 ± 0,005 cm Außendurchmesser,
0,114 ± 0,005 cm Innendurchmesser,
Länge 7,5 cm

20

25

30

40

28,9

41,5

0,76

0,77

2,7

1,9

Die Genauigkeit von mit Serum und Blut durch- 65 üblicher Mikropipetten und üblicher Sahlipipetten

geführten chemischen Versuchen bei Verwendung erzielte. Die Ergebnisse dieser Tests sind in Tabelle 2

der beschriebenen Vorrichtung und Methode wurde zusammengestellt, mit Ergebnissen verglichen, die man bei Verwendung

5
Tabelle 2

Fortsetzung Tabelle 3

	Bluthämoglobinwerte	mit handelsüblichen	Sahli-	Korre-
	(Gramm pro 100 ecm)	Mikxo-	pipetten	lations- koeffizient
Probe Nr.	mit be schriebener	pipetten	13,4
	Vor		23,1
	richtung		19,5
1	13,7		25,6
2	23,5		15,1
3	19,7		14,7
4	30,3		16,3
5	15,5		13,6	0,883
6	14,5		17,7
7	16,8		20,1
8	13,4
9	17,7	13,7
10	20,3	11,9
11	14,4	13,4
12	12,1	10,1
13	13,7	5,3
14	10,0	12,5
15	5,6	16,6
16	13,3	10,9		0,994
17	17,4	9,7
18	11,5	8,2
19	11,5	11,4
20	8,6	10,7
21	10,7
22	11,1

Vom Handel

angegebene

Cholesterol-

konzentration

(zulässiger Bereich

in Klammern)

mg pro 100 ecm

395
(375 bis 415)

190
(180 bis 200)

200
(190 bis 210)

210
(200 bis 220)

Nach dem
beschriebenen

Verfahren

abgemessene

Serumvolumina

(ecm)

0,020

0,040

0,040

0,020

Daraus erhaltene

Cholesterol-

konzentration

in mg pro 100 ecm

(dreifache Bestimmungen)

420 366 390 416

180 176 180 179 181

200 200 200 190 205

203 205 211

Zur weiteren Auswertung und zum Beweis der Genauigkeit und der Reproduzierbarkeit der erfindungsgemäßen Methode und der verwendeten Vorrichtung wurden Tests zur Bestimmung der Cholesterolwerte von Serum durchgeführt, und die erhaltenen Ergebnisse wurden mit nach in klinischen chemischen Laboratorien üblichen Methoden erhaltenen verglichen. Die Ergebnisse dieses Vergleichs finden sich in Tabelle 3.

Tabelle 3

Vom Handel	Nach dem	0,040	Daraus erhaltene
angegeoene Cholesterol- konzentration (zulässiger Bereich in Klammern)	beschriebenen Verfahren abgemessene Serumvolumina		Cholesterol- konzentration in mg pro 100 ecm
			(dreifache
mg pro 100 ecm	(ecm)	Bestimmungen)
190	0,040 J	184 189
(180 bis 200)	1	186
		366
		380
395	386
(375 bis 415)	375
	372

Aus vorstehendem ergibt sich für den Fachmann ohne weiteres, daß das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung zu seiner Durchführung wesentliche Verbesserungen gegenüber der bisherigen Praxis mit sich bringen.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Abmessung und Abgabe kleinster Flüssigkeitsmengen, dadurch gekennzeichnet, daß man die abzumessende Flüssigkeit in ein an beiden Enden offenes, nichtgraduiertes Kapillarrohr mit gleichmäßigem, bekanntem Innendurchmesser einzieht, dann den die Flüssigkeit enthaltenden Teil des Kapillarrohres gegen die ebene, eine Graduierung tragende Fläche eines durchsichtigen, das Kapillarrohr optisch vergrößernden, halbzylinderförmigen Körpers anlegt und anschließend aus dem Kapillarrohr eine bestimmte mit Hilfe der Graduierung abgemessene Flüssigkeitsmenge entläßt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die abgemessene Flüssigkeitsmenge aus dem Kapillarrohr auf ein am unteren Ende des Kapillarrohrs befindliches absorbierendes Material gebracht wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein an beiden Enden offenes, nichtgraduiertes Kapillarrohr (10) mit gleichmäßigem, bekanntem Innendurchmesser und einen halbzylinderförmigen, durchsichtigen Körper (11), dessen ebene Mantelfläche (13) eine Graduierung (15) sowie eine Anlegekante (14) für das Kapillarrohr (10) aufweist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

809 600/283 9.68 © Bulldesdruckerei Berlin