183961. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés folyadék mennyiségek adagolására, pipettázására és azt követő higítására
1 183 961 2 A találmány tárgya eljárás és berendezés folyadékmennyiségek adagolására, pipettázására és azt követő hígítására, elsősorban analitikai laboratóriumi alkalmazásra. A találmány szerint a kiadagolandó folyadék konstans térfogatáramát hozzuk létre és tartjuk fenn egy csőszakaszban valamely pumpa, előnyösen többcsatornás perisztaltikus pumpa segítségével, majd a csőszakaszban elhelyezett vezérelhető váltószelepek segítségével meghatározott ideig a szívó, vagy a nyomó oldalon rácsatlakozunk a rendszerre. A kereskedelmi forgalomban található nagy számú laboratóriumi hígító-automata szinte minden esetben dugattyús fecskendők és szervomotoros csapok segítségével működik (pl.: 3 900 289. sz.,a 3 982 667. sz. és a 4 141 469. sz. USA szabadalmak). A ritkán előforduló perisztaltikus adagolók minden egyes adagolási csatorna számára függetlenül mozgatott pumpa-fejet vesznek igénybe. Több reagens adagolására a dugattyús megoldás esetén reagensenként egy-eg> újabb precíziós fecskendő és az azt mozgató mechaniz mus igénybevétele szükséges. E megoldás költségigénye a többcsatornás perisztaltikus pumpák árának többszöröse is tehet, ezért kívánatos és kézenfekvő lenne ez utóbbiak alkalmazása az adagolási feladatokra. Ennek egyik fő akadálya ez ideig az egyes csatornák független vezérlésének megoldatlansága volt. Találmányunkkal olyan megoldást kerestünk, amely alkalmas arra, hogy laboratóriumi folyadékadagolási, pipettázási és hígítási műveleteket többcsatornás perisztaltikus pumpával, annak egymástól gyakorlatilag függetlenített csatornáival végezzük el. Eljárásunk szerint a perisztaltikus pumpa csatornái egy-egy reagens-oldatot szívnak ki és vezetnek vissza a megfelelő tartályba állandó, és a pumpacsövek átmérője, valamint a görgők sebessége által meghatározott sebességgel. Ennek az állandó sebességű szállításnak a vezérelt szelepekkel történő kicsatolásával végezhetők el a megfelelő folyadékkezelési műveletek. A találmány lényeges eleme, hogy a vezérlőegység „idő’’-jelét a perisztaltikus pumpa hajtóművén elhelyezett chopper szolgáltatja, így nem szükséges a pumpa-motor forgósebességének stabilizálása. Ugyancsak nem hátrány a pumpa pulzálása sem, mivel a chopper megfelelő megválasztásával a pulzálás az időjellel szinkronizálható. Annak ellenére, hogy a találmány szerinti reagensadagolás alapja az ismert recirkuláció elve (pl.: CONTIFLO vércsoportelemző) többcsatornás perisztaltikus pumpák csatornáinak függetlenítésére és ezen keresztül történő reagensadagolásra még nem alkalmazták. A recirkulációs kör szívó ágába való becsatlakozás és az ezen keresztül végzett pipettázási művelet úgyszintén új. Mivel a pipettázandó térfogat esetenként nagyságrendekkel alatta marad a hígító oldat térfogatának, szükséges a pipettázó és a hígító funkció találmány szerinti kombinálása, amely az ábrák alapján értelmezhető. Az 1. ábrán a találmány szerinti folyadékadagoló berendezés rajza látható. A berendezés (1) perisztaltikus pumpából, (2) folyadéktartályból, (3a) vezérelhető szelepből, (4, 5a, 5b, 6) csőszakaszokból és (7) vezérlőegységből áll. A 2. ábrán pipettázásra alkalmas elrendezés látható, ahol egy újabb (3b) váltószelep a pumpa szívó ágába van beépítve. A 3. ábrán pipettázásra és azt követő hígításra alkalmazható berendezés rajza látható. A (4d) és (5d) csőszakaszok a perisztaltikus pumpa egy további csatornájára csatlakoznak. A találmány szerinti adagolási eljárás az 1. ábra alapján értelmezhető. Az (1) perisztaltikus pumpa a (2) tartály tartalmát a (4a, 5a) csővezetékeken át (3a) szelep irányába szállítja, amely az adagolás megkezdése előtt (6) vezeték irányába zár és (5b) felé nyit. így egy állandó sebességű recirkulációt tartunk fenn. Ha a (3) szelep a (7) vezérlőegység által megadott ideig átvált, akkor a pumpa által szállított folyadék meghatározott mennyisége a (6) kiadagoló vezetéken át távozik. A (7) vezérlőegység időjelét az (1) pumpa tengelyére helyezett jeladó (chopper) adja. A jeladó által adott impulzusok gyakorisága célszerűen egész számú többszöröse a pumpa pulzálási frekvenciájának, mely utóbbit közismerten a csövekről egymás után legördülő pumpa-görgők idéznek elő. A szelepváltás pillanatát úgy kell megválasztani, hogy az minden esetben a pulzálás minimum pontján következzen be. Ez vagy a jel megfelelő késleltetésével, vagy a jeladó-tárcsának a helyes fázisban való rögzítésével oldható meg. Ily módon a minimálisan kiadagolható térfogatot adott pumpacsőkeresztmetszet esetén a görgők távolsága, vagyis a pumpa pulzusainak „hossza” adja meg. Jelentéktelen pulzálású pumpa használata esetén a jeladó frekvenciáját és a kiadagolható legkisebb térfogatot csak az általános műszaki paraméterek limitálják. Többcsatornás perisztaltikus pumpa csatornái egyenként is, és egymástól függetlenül felszerelhetők az ábra szerinti vezérelt szelepekkel, s így mindegyik csatorna a többitől függetlenül használható adagolásra, anélkül, hogy a pumpa egyenletes forgását megzavarnánk. A pipettázási művelet találmány szerinti, megoldása a 2. ábra alapján értelmezhető. Az ábra jelölései értelemszerűen követik az 1. ábra jelöléseit. A különbség az, hogy az (1) pumpa szívó oldali ágába is egy (3b) váltószelep van szerelve, amely a pumpa (4a) szívó oldali csővezetékét, vagy a (4b) vezetéken át a (2) folyadéktart álylyal köti össze, vagy másik állásában a (6b) vezetéken keresztül a (6c) pipettázó és kiadagoló csővégződéssel. A (7) vezérlőegység időjele az előbbiekkel azonos módon az (1) pumpáról érkezik, és mindkét szelep vezérlésének alapjául szolgál. A folyadékkal feltöltött rendszer pípettázási ciklusa a következő módon történik: Előkészületi állapotban a pumpa a (4a, 4b, 5a, 5b) csöveken át cirkuláltatja a folyadékot. A (6c) pipettahegyet, amelynek végső szakaszában néhány mikroliter levegő van (lásd a ciklus végső lépését), a pipettázandó mintába merítjük. Ekkor a (7) vezérlőegység a (3b) szelepet megfelelő ideig (vagy impulzusszámig) átváltja, s így meghatározott mennyiségű minta jut a (6c) csőbe. Ezzel a felszívás befejeződött, s a pumpa ismét zárt ciklusban [a (4b) és (5b) vezetékeken] működik. Ezalatt a pipettahegyet a megfelelő edény fölé helyezzük, s megindíthatjuk a kiadagolást. Ez a (3a) szelep átváltásával történik az 1. ábránál leírttal azonos módon. Ha a pipettázást hígítás nélkül hajtjuk végre, akkor a (3a), (3b) szelepek átváltási ideje, azaz a felszívás és kiidagolás ideje azonos. Ebben az esetben kis mennyiségű belső folyadék kiadagolásával átöblíthetjük a pipetta csövét. Az öblítő folyadék indokolt esetben a minta hígítását is szolgálhatja. A ciklus végén a levegőben tartott pipettahegybe kevés levegőt szívatunk a (3b) szelep pillanatszerű átváltásával. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
