NO139339B - Flertrinnspipette. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en flertrinnspipette

for noyaktig pipettering av små væskemengder for prove og roa k-sjonsblandinger.

Arbeidsrutiner hvormed f.eks. et bestemt enzyms reaksjons-hastighet måles er meget vanlige i laboratorier. For disse målinger tilberedes reaksjonsblandingene slik at der i et proveror eller en kyvette som termostatisk er innstillet på f. eks. 37°C tilfores 50 p.1 opplosning som inneholder enzym. Når temperaturen er utjevnet til 37°C, tilfores én eller flere reagenser som foreligger ved 37°C, hvilke vanligvis inneholder en buffer, et substrat og en cofaktor.

Enzymreaksjonenes hastighet er i hoy grad avhengig av reaksjonsblandingens temperatur. Det er altså av storste betydning at reaksjonsblandingens temperatur ikke forandres på grunn av pipetteringen. Bergmeyer (Z. Klin. Chem. Klin. Biochem. 11. Jg 1973, sider 39 - 45) har angitt blant annet at ved målinger av enzymreaksjoner må temperaturen ikke forandres, og at jo hoyere temperaturen er ved hvilken reaksjonsforlopet måles, desto vanskeligere er det å holde temperaturen konstant. Videre har Bergmeyer konstatert at hvis reaks jonsblandingens temperatur avviker betydelig fra romtemperaturen ved pipettering av oppløsningene, holder ikke pipettenes kalibrering mål. Tilforsel av oppløsninger og risting av reaksjonskar gir opp-hav til feil. Det er imidlertid blitt fremfort at enzymreaksjonenes hastighet bor måles ved 37°C i stedet for ved 25°C eller 30°C, og at varmebadet bor fungere med + 0,2°C noyaktighet (Scand. J. Clin. Lab. Invest. 33, 287 - 306, 1974).

Vanligvis overfores reagenset med håndpipette med pumpe-

og beholderdel. Foruten håndpipetter anvendes også maskinelle pipetter. Disse pipetter foreligger fritt på laboratoriedisken eller på et stativ, hvorved hele pipettens temperatur ligger meget nær romtemperatur.

Tabell I viser temperaturforandringen i vannet som befinner seg i pipettens spissbeholder, som funksjon av tiden når destillert vann som termostatisk er innstillet på 37,1°C pipetteres med en pipette med romtemperatur.

Pipetteringene ble utfort med en pipette angitt "FINNPIPETT 13", som kan reguleres for ulike volum innen området 200-lOOO ul, og som spissbeholder er anvendt "<p>INNTIP 61."

Temperaturen på det i spissbeholderen innsugede destillerte vann er målt med en kalibrert NTC-motstand (6 0,3 mm motstand i bukten av en tynn tråd), som er forbundet med et digitalvoltmeter.

Temperaturen på det for pipettering beregnede destillerte vann var 37,1°C for pipettering. Romtemperaturen = 23,5°C.

Tabell I viser at hvis der med håndpipette pipetteres 200 Hl destillert vann med 37,1°C, er temperaturen i den 200 u-l store vannmengde i den ved romtemperatur foreliggende pipettebeholder i lopet av 5 sekunder sunket fra 37,1°C til 34,0°C eller 3,1°C Vanligvis er pipetteringstiden ved hurtig pipettering bare 5 sekunder. I lopet av dette tidsrom er temperaturen på væsken som foreligger

i pipettebeholderen sunket, og dette avkjolede reagens er overflyt-tet til et proveror eller en kyvette som termostatisk er innstillet, hvorfor det alltid vil ta en viss tid for den opprinnelige temperatur oppnåes i proveroret eller kyvetten.

Tabell II viser temperaturforandringen som funksjon av tiden når en pipette med romtemperatur anvendes for pipettering av termostatregulert væske (200 (il) til en væske (50 u.1) i et termostatregulert reaks jonskar.

Temperaturmålingen er utfort med en i reaksjonskaret sen-ket NTC-motstand som er tilkoblet et digitalvoltmeter.

Romtemperaturen = 23,5°C.

Tabell II viser at ved pipettering med en pipette med romtemperatur av 200 u-l vann (37,1°C) som holdes 5 sekunder i pipettens væskebeholder og derefter overflyttes under et tidsrom av 0-1 sekund til et reaks jonskar, hvis innhold (50 u.1 vann) er bragt i likevekt ved 37, 1°C, er vannblandingens (50 + 250 u.1 vann) temperatur forst sunket til 34,%°C. Forst efter 120 sekunder er—tempe-raturen utjevnet til den opprinnelige temperatur 37,1°C.

Tabell III viser temperaturforandringen som funksjon av tiden ved anvendelse av en termostatregulert pipette. Pipetteringene og temperaturmålingene er utfort som angitt i tabell I.

Tabell III viser at hvis pipettens spissbeholder termo-stat regulertes til den temperatur som de for pipettering beregnede væsker befinner seg ved, sank temperaturen på en 200 u-l stor vannmengde i lopet av 5 sekunder fra 37,05°C bare til 36,9°C og til-svarende ved 400 u-l ennu mindre. På basis av denne prbve er det altså åpenbart at hvis en termostatregulert pipette anvendes, bi-beholdes reagensenes eller provenes temperatur.

Det er også åpenbart at med nuværende pipe.tteringsmetoder hvor væsken overfores til beholdere med romtemperatur eller hvor væsker som skal porsjoneres må gå gjennom doseringsanordninger av romtemperatur, henholdsvis slanger, kan ikke temperaturen på de væsker som pipetteres kontrolleres. Herav folger at temperaturer på reaksjonsblandinger som er betydelig avvikende fra romtemperatur, forandres under pipetteringen. Ved måling av begynnelseshastighe-ten ved enzymreaksjoner forårsaker en temperaturfei 1 en stor feil i sluttresultatet. Videre tar utjevning av temperaturen lang tid.

Formålet med oppfinnelsen er en flertrinnspipette med hvilken nøyaktigheten ved pipettering kan forbedres betydelig.

Foreliggende oppfinnelse angår således en flertrinnspipette omfattende en elektromotor for frembringelse av bevegelse

av stempler, hvilken elektromotor gjennom formidling av en gjenge-kapsel og et med denne samvirkende gjengerør er forenet med et for stemplenes felles bevegelsesorgan, hvorved gjengeakselen med elektromotorens hjelp kan roteres i en av retningene inne i gjengerø-ret og på denne måte frembringe en ønsket bevegelse av stemplenes bevegelsesorgan oppover for sugning eller nedover for tømning, hvilken flertrinnspipette er kjennetegnet ved at der mellom elektromotorens aksel og gjengeakselen er anordnet en spalteskive med én eller flere radielt løpende spalter, og at der ved spalteski-vens ene side er anordnet en lyskilde, og ved dens annen side en med lyskilden samvirkende lysdiode, hvorved spalteskiven ved sin rotasjon avbryter lysstrålen fra lyskilden til lysdioden, hvorved man på basis av de avbrutte signaler som på denne måte erholdes,kan beregne ved hjelp av elektronisk reguleringsenhet, det antall signaler som tilsvarer den ønskede volumforandring.

I den medfølgende tegning viser:

Fig. 1 sett fra siden, et snitt av en kyvetteenhet og en flertrinnspipette for anvendelse med denne, og Figi >2 kvytteenheten i fig. 1 og pipettens spisser i en stilling hvor seriepipettens væskebeholdere er fulle.

Ved pipettering av små mengder væske med pipetter som nu for tiden forekommer i handelen kan man i pipetter med justerbare eller faststillede volum nøyaktig oppsuge væske ifølge den kali-brerte skala eller faste volum. Ved tømning av en slik pipettes væskebeholder blir der alltid tilbake væske som en tynn hinne el-

ler forskjellige store dråper på inneroverflaten av pipettens væskebeholder. Robert E. Wenk og medarbeidere (Clinical Chemistry 20/3, 320 - 323, 1974) har konstatert at pipetten med samme inn-stilling gav ved pipettering forskjellige volum avhengig av om en uanvendt eller anvendt væskebeholder ble anvendt. Dessuten ble der observert at jo mindre det pipetterte volum var, desto større var den prosentuelle feil ved pipetteringen. Heleen G.F. Zwart '

(Tijdschrift voor Medische Analisten 29/4, 127 - 131, 1974) .har rapportert at avhengig av pipettetilvirkeren har også større kali-breringsfeil forekommet i kalibreringen av de fleste pipetter.

I de i vanlig bruk foreliggende pipetter hvor en prøve

ad gangen pipetteres, bestemmes det pipetterte volums størrelse av lengden av pipettens stempelbevegelse. i fremstillingstrinnet i fabrikken skjer kalibreringen av hver pipette alltid i overens-stemmelse med den av pipetteskalaen viste eller på pipetten angit-

te mengde. De fleste foreliggende pipetter pipetterer altså ikke alltid den mengde væske som angis, og dessuten er tømningen av pipettens spisser usikker.

Flertrinnspipettens oppgave er først nøyaktig å oppta

flere væskevolom (prøver eller reagenser) efter hverandre i sine væskebeholdere, hvor prøvene delvis blandes eller kan adskilles fra hverandre med en liten luftsøyle. Når flertrinnspipetten tøm-mes, flyttes de delvis blandede eller suksessive væskevolum til den mot væskebeholderen i kyvetteenhetens flertrinnspipette svar-ende kyvette.

I flértrinnspipetten vist i fig. 1 avhenger stemplenes

3 slaglengde av hvor mange omdreininger eller deler av omdreining den elektriske motor 4 gjennom den fintgående gjengeaksel 5 og det tilsluttede gjengerør 6 har forskjøvet stemplenes felles bevegelsesorgan 7. I stemplenes felles bevegelsesorgan 7 er stemplene 3 festet med et lite mellomrom i sideretning og uten mellomrom i

stemplenes,lengderetning eller støttet av fjæren 8 slik at den mot stemplene virkende friksjon i O-ringen 9 ikke klarer å røre p stemplet i dettes lengderetning. O-ringen 9 tetter forbindelsen mellom sylinderrommet lo og stemplet 3. Omdreiningen eller delene av omdreiningen beregnes ved hjelp av lysdioden 11. Lysdioden 11 mottar brutt lys fra lyskilden 12. Som lysbryter tjener en spalteskive 13 som er fast f.eks. ved tilknytningspunktet mellom moto-rens 4 aksel 14 og gjengeakselen 5. Denne spalteskive 13 bryter lyset fra lyskilden 12 til lysdioden 11 én eller flere ganger når gjengeakselen 5 roterer én omdreinig. Av disse brutte signaler beregner elektronikken i en ikke vist reguleringsenhet en slik mengde signaler som svarer til dem med reguleringsenhetens tangen-ter innstillede volum. I flertrinnspipetten kan i stedet for det ovenfor angitte også anvendes en elektrisk trinnmotor med hensikts-messig styreelektronikk. I reguleringsenheten finnes også et stativ for flertrinnspipetten, og flertrinnspipetten er koblet til sin reguleringsenhet med en kabel. Flertrinnspipettens funksjonskommando kan passes via koblingene 15, 16 i flertrinnspipetten eller i koblingene i reguleringsenheten. Flertrinnspipettens hele elektronikk og alle dens programmeringsdeler kan og-så inngå i selve flertrinnspipettens konstruksjon* I flertrinnspipetten festes spisskivene 17 med den ifølge finsk pa-tentskrift 47460 angitte hurtigkoblingsskrue 2 slik at hver væskebeholder 1 i spissplaten kommer i lufttett forbindelse med tilsva-rende sylinderrom 10 gjennom tetningen 18. I flertrinnspipetten kan der forekomme et varierende antall spissbeholdere. ;Flertrinnspipetten kan elektrisk programmeres til i pipettens fyllings- eller tømningsstilling å bevege seg én eller flere strekninger av gitt lengde som tilsvarer gitte væskevolum. ;I en slik elektronisk flerkanals pipette finnes ingen kalibrer-ingsproblemer, og dens bevegelige mekaniske deler beveger seg mer nøyaktig enn i manuelt fungerende pipetter. ;I form av et utførelseseksempel beskrives flertrinnspipettens funksjon i følgende tilberedning av en enzymreaksjon: ;Flertrinnspipetten er blitt programmert til i hver og ;en av de ni væskebeholdere 1 å oppsuge f.eks. fra kyvetteenheten ;19 (fig. 1) 30 pl store prøver 20. Herefter flyttes flertrinns-, pipetten til kyvetteenheten 21 (fig. 2) inneholdende ferdig doser-te reagenser 22, og der gis kommando til pipetten å fortsette sug- . ningstrinnet med 270 /* L til. Herved foreligger i hver og én av flertrinnspipettens væskebeholdere 1 sammenlagt 300 pfi. væske. Når flertrinnspipetten får tømningskommando, flyttes den delvis blandede prøve og reagensene i anordningens væskebeholdere til kyvetteenhetens 19 kyvetter. I tømningstrinnet har flertrinnspipetten også fått kommando til å bevege seg en noe lengere strekning enn den bevegelse eller de bevegelser hvormed anordningen oppfylltes, og derefter å vende tilbake til oppfyllingsstillingen. Med dette sikres at væskebeholderne tømmes fullstendig. Når prøven og reagensene på ovenfor angitte måte efter hverandre er oppsuget i flertrinnspipettens beholdere, fåes små prøvemengder ytterst nøy-aktig med ut fra flertrinnspipettens beholdere til kyvetteenhetens kyvetter. Ved pipettering av prøven, reagensen eller reagensene kan også en annen rekkefølge enn ovenfor angitt benyttes. Dessuten kan flertrinnspipetten programmeres til i hver og én av sine beholdere å oppsuge et stort væskevolum som kan programmeres til å tømmes i flere mindre porsjoner av en gitt størrelse. På denne måte kan små væskemengder ytterst nøyaktig doseres.

Selvsagt kan den her beskrevne flertrinnspipette eller væskedoserer av en hvilken som helst annen modell termostatregule-res med hensyn til væskebeholderne eller hele pipetten. Flertrinnspipetten kan programmeres til automatisk å forflytte væsker fra én eller flere gitte plasser til én eller flere gitte plasser.. Foruten at flertrinnspipettens væskebeholdere er termostatreguler-te, kan hele anordningen delvis eller helt befinne seg i et tem-peraturregulert rom.

Claims (1)

1. Flertrinnspipette omfattende en elektromotor (4) for frembringelse..av bevegelse av stempler (3), hvilken elektromotor gjennom formidling.av en gjengeaksel -(5) og et med denne samvirkende gjengerør (6) er forenet med et for stemplenes (3) felles bevegelsesorgan (7), hvorved gjengeakselen (5) med elektromotorens (4) hjelp kan roteres i en av retningene inne i gjengerøret (6) og på denne måte frembringe en ønsket bevegelse av stemplenes bevegelsesorgan (7) oppover for sugning eller nedover for tømning,karakterisert ved at der mellom elektromotorens (4) aksel (14) og gjengeakselen (5) er anordnet en spalteskive (13) med én eller flere radielt løpende spalter, og at derved, spalte-skivens (13) ene side er anordnet en lyskilde (12), og ved dens annen side en med lyskilden samvirkende"lysdiode (11), hvorved spalteskiven (13) ved sin rotasjon avbryter lysstrålen fra lyskilden (12) til lysdioden (11), hvorved man på basis av de avbrutte signaler som på denne måte erholdes, kan beregne ved hjelp av elektronisk reguleringsenhet, det antall signaler som tilsvarer den ønskede volumforandring.