DE60000386T2

DE60000386T2 - Adapter für eine pipette, pipette zur absorptionsmessung, verfahren und vorrichtung zur absorptionsmessung

Info

Publication number: DE60000386T2
Application number: DE60000386T
Authority: DE
Inventors: Mitsuo Hiramatsu; Takeshi Taguchi
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1999-01-25
Filing date: 2000-01-20
Publication date: 2003-01-09
Anticipated expiration: 2020-01-21
Also published as: JP3330929B2; WO2000043751A1; DE60000386D1; EP1054250B1; EP1054250A1; US6396584B1; EP1054250A4

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Pipettenadapter, der geeignet ist, um das Absorptionsvermögen einer Probe aus dem Bereich der pharmazeutischen Industrie u. ä. zu messen, eine Absorptionsmesspipette, die diesen Pipettenadapter und eine Pipette, sowie eine Spitze, die mit dem Pipettenadapter verbindbar ist, umfasst, und ferner eine Absorptionsmessvorrichtung und ein Absorptionsmessverfahren zum Messen des Absorptionsvermögens einer Probe unter Verwendung der Absorptionsmesspipette.

Stand der Technik

Auf einem weiten Bereich von Gebieten, wie der pharmazeutischen Industrie, der Nahrungsmittelindustrie, der chemischen Industrie, der Landwirtschaft, der Forstwirtschaft und der Fischerei, werden durch Messen des Absorptionsvermögens Proben analysiert, um neue Medikamente zu studieren und zu entwickeln, Enzyme zu isolieren, Mikroorganismen zu analysieren, usw. Unter diesen Analyseverfahren befinden sich unter anderem die folgenden Beispiele von Verfahren zur Analyse biologischer Proben, wie z. B. Nukleinsäuren, Proteinen u. ä., die auf biologischem Gebiet und verwandten Gebieten wichtig sind.
(1) Da biologische Proben für gewöhnlich nur in winzigen Mengen vorliegen und auch ihre quantitative Bestimmung wichtig ist, wird eine Probe zum Messen einer winzigen Menge in eine spezielle Zelle gebracht. Die Zelle mit dieser Probe wird mit Messlicht bestrahlt. Die Intensität des durch die Zelle und die Probe des transmittierten Messlichtes wird nachgewiesen und die Absorption der Probe gemäß den Ergebnissen dieses Messvorgangs ermittelt. In diesem Fall werden zum Einbringen der Probe in die Zelle eine Pipette 10 und eine Spitze 30 verwendet, wie sie z. B. in Fig. 11 skizziert sind. Die Spitze 30 ist mit dem vorderen Ende der Pipette 10 reversibel verbindbar, und die Probe wird in die Spitze 30 gesaugt.
(2) Die US-Patentschrift Nr. 5,844, 686 beschreibt ein Verfahren, bei dem eine Spitze mit einem Einlassfenster für Messlicht oder einem reflektierenden Spiegel zur Reflektion des Messlichtes verwendet wird, wobei die Spitze mit dem vorderen Ende einer Pipette verbunden wird, und das Absorptionsvermögen einer Probe gemessen wird, während letztere in der Spitze vorhanden ist. Dieses Verfahren zielt darauf ab, den weiter verwertbaren Anteil der Probe zu erhöhen, zu vermeiden, dass die wiederverwertete Probe kontaminiert wird, und eine schnelle Messung des Absorptionsvermögens durchzuführen.

Beschreibung der Erfindung

Die Erfinder haben wiederholte umfangreiche Studien betrieben und dabei herausgefunden, dass bei den oben beschriebenen herkömmlichen Absorptionsmessverfahren die folgenden Probleme bestehen:
1) In Proben wie z. B. Nukleinsäuren, Proteinen u. ä. werden nach der Absorptionsmessung oft nachfolgende Reaktionen durchgeführt. In solchen Fällen ist es notwendig, dass die in der Zelle zur Absorptionsmessung vorhandene Probe nach der Messung wieder verwendet wird. Jedoch ist das oben beschriebenen Verfahren (1) in der Hinsicht problematisch, da der wiederverwertbare Anteil der Probe unzureichend ist, die Probe bei der Wiederaufbereitung kontaminiert wird, die Zelle nur schwer ausgewaschen werden kann, usw.
2) Die oben beschriebene Methode (2) weist auf der anderen Seite die folgenden Probleme auf. Im Allgemeinen wird zur Vermeidung von Kontaminationen die Spitze nur einmal verwendet und danach ohne Wiederverwendung weggeworfen. Das Versehen einer solchen Einweg-Spitze mit dem oben erwähnten Fenster oder Reflektionsspiegel ist unzweckmäßig, da die Spitze hierdurch teuer werden würde. Für das Wiederverwenden der Spitze ist es notwendig, die auch als Zelle wirkende Spitze auszuwaschen. Da die Spitze ein Einlassfenster zum Einführen von Messlicht oder einen Reflektionsspiegel zur Reflektion des Messlichtes aufweist, ist ein Verkleinern der Spitze schwierig, so dass die Erfindung, die in der oben beschriebenen Druckschrift beschrieben ist, für kleine (und insbesondere winzige) Proben nicht geeignet ist.
Die US-A-5 844 686 offenbart einen Handapparat zum Pipettieren und fotometrischen Auswerten von Proben, welcher eine Pipettiereinrichtung, ein integriertes Fotometer und eine austauschbare Pipettenspitze umfasst, welche mit der Pipetteneinrichtung verbunden ist, wobei die Pipettenspitze als eine Zelle definiert ist und innerhalb des optischen Pfades des Fotometers vorgesehen ist, um absorbierende Proben fotometrisch auszuwerten.
Um die oben beschriebenen Probleme zu überwinden, ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Pipettenadapter, einen Absorptionsmesspipette, eine Absorptionsmessvorrichtung, und ein Absorptionsmessverfahren bereit zu stellen, bei denen der Schritt der Wiederverwertung einer Probe weggelassen werden kann, es vermieden werden kann, dass die Probe bei einer Wiederverwertung kontaminiert wird, wobei keine spezielle Zelle zur Messung notwendig ist, und das Absorptionsvermögen einer kleinen Probenmenge unter Verwendung einer preiswerten Spitze gemessen werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe haben die Erfinder auf Grundlage der oben beschriebenen Erkenntnis umfangreiche Studien durchgeführt und die vorliegende Erfindung zustande gebracht. Demzufolge ist der Pipettenadapter gemäß der vorliegenden Erfindung gemeinsam mit einer Pipette zum Messen der Absorption einer eine Probe aufnehmenden Probenflüssigkeit verwendbar, zwischen der Pipette und einer zum Aufnehmen der Probenflüssigkeit eingerichteten Spitze befestigbar, weist einen Innenraum auf, der die entsprechenden Innenräume der Pipette und der Spitze fortsetzt, wenn er mit diesen verbunden ist, und umfasst eine Messlichtzuführeinrichtung, um Messlicht dem Innenraum von außen zuzuführen und das Messlicht in Richtung einer Probenflüssigkeitsansaugöffnung der Spitze auszugeben.
Der so ausgebildete Pipettenadapter wird zwischen der Pipette und der Spitze eingebaut verwendet. In diesem eingebauten Zustand bilden die entsprechenden Innenräume des Pipettenadapters, der Pipette und der Spitze einen durchgehenden Bereich. Das Messlicht wird mit Hilfe der Messlichtzuführeinrichtung von außen in den Innenraum des Pipettenadapters zugeführt und in Richtung der Probenflüssigkeitsansaugöffnung der Spitze reflektiert. Somit wird Messlicht durch die in der Spitze vorhandene Probenflüssigkeit transmittiert, wobei das Absorptionsvermögen der Probe gemessen werden kann. Es können im Handel befindliche herkömmliche Pipetten und Spitzen verwendet werden. Darüber hinaus können auch Spitzen aus anorganischem Material wie Glas, nicht rostendem Stahl, o. ä. verwendet werden.
Vorzugsweise umfasst die Messlichteinlasseinrichtung des erfindungsgemäßen Pipettenadapters ein Messlichteinlassfenster zum Zuführen des Messlichtes von außerhalb in den Innenraum und einen reflektierenden Spiegel, um das in dem Innenraum über das Einlassfenster eingelassene Licht in Richtung der Probenflüssigkeitsansaugöffnung der Spitze zu reflektieren. In diesem Fall wird das von außen in den Innenraum des Pipettenadapters über das Messlichteinlassfenster zugeführte Messlicht durch den reflektierenden Spiegel reflektiert, und in Richtung der Probenflüssigkeitsansaugöffnung der Spitze ausgesendet. Vorzugsweise umfasst die Messlichtzuführeinrichtung eine optische Faser, die aus einem im Innenraum vorgesehenen Ende, das durch die Faser nach außen zugeführte Messlicht in Richtung der Probenflüssigkeitsansaugöffnung der Spitze aussendet. Dabei wird Messlicht durch die optische Faser von außen zugeführt und in Richtung der Probenflüssigkeitsansaugöffnung der Spitze von dem im Innenraum des Pipettenadapters befindlichen Ende der optischen Faser ausgesendet. In einer bevorzugten Weiterbildung wird in der Nähe des oben erwähnten Endes der optischen Faser eine Messlichtsammeleinrichtung bereit gestellt, um das Messlicht zu sammeln.
In einer weiteren bevorzugten Weiterbildung sendet die Messlichtzuführeinrichtung wahlweise nur eine vorbestimmte Wellenlängenbandbreite des in den Innenraum von außen zugeführten Messlichtes in Richtung der Probenflüssigkeitsansaugöffnung der Spitze aus. Dadurch können für die Absorptionsmessung nicht gebrauchte Wellenlängenkomponenten von einer Bestrahlung der Probenflüssigkeit abgehalten werden, wodurch eine Temperaturerhöhung der in der Spitze vorhandenen Probenflüssigkeit vermieden werden kann.
Die erfindungsgemäße Absorptionsmesspipette umfasst einen erfindungsgemäßen Pipettenadapter und eine mit dem Pipettenadapter verbindbare Pipette. Der Pipettenadapter und die Pipette können voneinander loslösbar oder einstückig ausgebildet sein. In dem Fall, in dem sie voneinander gelöst werden können, kann der Pipettenadapter wie erforderlich auf einfache Art und Weise ausgewaschen werden. Auf der anderen Seite bei einer einstückigen Ausführung die Handhabung vereinfacht werden.
Es ist ferner nützlich, eine Spitze bereit zu stellen, die einen im Wesentlichen konischen oder pyramidalen Einführbereich aufweist, um den Pipettenadapter aufzunehmen, und einen röhrenförmigen Probenaufnahmebereich mit einem Endbereich, der als Probenflüssigkeitsansaugöffnung dient. Wenn solch eine Spitze durch Ansaugen zum Einziehen der Probenflüssigkeit dient und die Probenflüssigkeit im Probenflüssigkeitsbereich der Spitze bleibt, so kann die Reproduzierbarkeit der Absorptionsmessung an der Probenflüssigkeit erhöht werden. Wenn der röhrenförmige Probenaufbewahrungsbereich schmäler und länger gemacht wird, so kann die Transmissionslänge des Messlichtes selbst bei winzigsten Mengen von Probenflüssigkeit erhöht werden.
Die erfindungsgemäße Absorptionsmessvorrichtung ist eine Vorrichtung, um das Absorptionsvermögen einer Probenflüssigkeit mit einer Probe zu messen und umfasst (1) eine Lichtquelle zum Aussenden von Messlicht; (2) die erfindungsgemäße Absorptionsmesspipette, die das von der Lichtquelle ausgesendete Messlicht in einen inneren Bereich weiterführt, daran anhängend eine Spitze, die zum Aufnehmen der Probenflüssigkeit ausgerichtet ist, und die das Messlicht in Richtung der Probenflüssigkeitsansaugöffnung der Spitze reflektiert; und (3) ein optisches Messsystem zum Messen des Messlichtes, das von der an die Absorptionsmesspipette angebrachten Spitze aus deren Probenflüssigkeitsansaugöffnung nach außen ausgesendet wird.
In der derartig ausgebildeten Absorptionsmessvorrichtung wird das durch die Lichtquelle ausgegebene Messlicht in den inneren Bereich der Absorptionsmesspipette geführt, in Richtung der Probenflüssigkeitsansaugöffnung der an der Absorptionsmesspipette angebrachten Spitze reflektiert, und aus der Probenansaugflüssigkeitsöffnung der Spitze nach außen ausgesendet, wo es durch das optische Messsystem detektiert wird. Unter Verwendung des Ergebnisses dieses Messvorgangs kann das Absorptionsvermögen der in der Spitze vorhandenen Probenflüssigkeit gemessen werden.
Insbesondere wird vorzugsweise eine Recheneinheit bereit gestellt, die das Absorptionsvermögen der Probenflüssigkeit in der Spitze auf Grundlage von durch das optische Messsystem in Zuständen gemessenen Lichtintensitäten berechnet, bei denen Probenflüssigkeit in der Spitze ist und bei denen in der Spitze keine Probenflüssigkeit oder eine reine Probenflüssigkeit ohne Probe vorhanden ist.
Wenn das optische Messsystem in der Lage ist, die Intensitäten einer Mehrzahl von Komponenten mit voneinander unterschiedlichen Wellenlängen des von der Probenflüssigkeitsansaugöffnung der Spitze nach außen ausgegebenen Lichtes zu messen, so können die jeweiligen Absorptionswerte der Probenflüssigkeit für eine Mehrzahl von Wellenlängenkomponenten im Wesentlichen gleichzeitig gemessen werden.
Ferner ist es vorteilhaft, dass die erfindungsgemäße Absorptionsmessvorrichtung eine Temperaturregeleinrichtung umfasst, um wenigstens die Spitze zu kühlen oder auf konstanter Temperatur zu halten. Dadurch kann eine volumetrische Änderung der Luft in der Spitze, wie z. B. als Folge von thermischer Expansion, die insbesondere durch einen Anstieg oder eine Änderung der Temperatur der Spitze oder der Umgebung auftreten kann, unterdrückt werden. In diesem Fall wird ferner bevorzugt, wenn die Umgebung der Spitze ebenso gekühlt wird.
Vorzugsweise hat der Pipettenadapter eine Seitenwand, die wenigstens bereichsweise eine konische oder pyramidale Form aufweist, und es wird eine Halteeinrichtung mit einer Bohrung, an der ein vorbestimmter Abschnitt der Seitenwand des konischen oder pyramidalen Pipettenadapters eingepasst werden kann, bereit gestellt. Dadurch kann die Absorptionsmesspipette sehr einfach befestigt und losgelöst werden. Ferner wird die Absorptionsmesspipette stabil und fest gehalten, wobei die Fehlanpassung der optischen Achse im Lichtpfad des Messlichtes reduziert werden kann.
Das erfindungsgemäße Absorptionsmessverfahren ist ein Verfahren, bei dem das Absorptionsvermögen einer eine Probe beinhaltenden Probenflüssigkeit gemessen wird, die auf vorteilhafte Weise die Absorptionsmessung der Probenflüssigkeit unter Verwendung der erfindungsgemäßen Absorptionsmesspipette verwendet. Demzufolge umfasst die erfindungsgemäße Absorptionsmessmethode einen Schritt, der im Befestigen einer zur Aufnahme der Probenflüssigkeit ausgebildeten Spitze an der erfindungsgemäßen Absorptionsmesspipette besteht; einen Schritt, der im Befüllen der Spitze mit einer Probenflüssigkeit oder einer reinen Flüssigkeit ohne Probe besteht; einen Schritt, der darin besteht, Messlicht von außen in den inneren Raum der Absorptionsmesspipette zu führen und das an die Außenseite der Probenflüssigkeitsansaugöffnung der Spitze ausgegebene Licht zu messen; und einen Schritt, der darin besteht, die Absorption der in der Spitze vorhandenen Probenflüssigkeit zu berechnen, auf Grundlage einer gemessenen Lichtintensität, die in einem Zustand gemessen wird, in dem die Probenflüssigkeit in der Spitze vorhanden ist, und einer Lichtintensität, die in einem Zustand gemessen wird, in dem in der Spitze keine Flüssigkeit oder eine reine Flüssigkeit ohne Probe vorhanden ist.
Für den Messlichtdetektionsschritt ist es vorteilhaft, wenn Intensitäten in einer Mehrzahl von Komponenten mit voneinander unterschiedlichen Wellenlängen im an die Außenseite der Probenflüssigkeitsansaugöffnung der Spitze ausgegebenen Licht gleichzeitig oder nahezu gleichzeitig gemessen werden können. Es ist ferner vorteilhaft, wenn in diesem Schritt das Messlicht gemessen wird, während wenigstens die Spitze gekühlt oder auf konstanter Temperatur gehalten wird.
Die für diese Erfindung verwendete Spitze ist an dem erfindungsgemäßen Pipettenadapter befestigbar; und hat einen Probenflüssigkeitsbehälter für eine eine Probe beinhaltende Probenflüssigkeit, wobei der Probenflüssigkeitsbehälter eine Röhrenform aufweist (in der Form einer zylindrischen oder polygonalen Röhre) und bezüglich einem Querschnitt entlang der Mittelachse im Wesentlichen parallele Innenwände aufweist. Wenn eine solche Spitze zum Messen der Absorption einer Probenflüssigkeit verwendet wird, so besteht nahezu keine Gefahr, dass ein Teil des die Probenflüssigkeit bestrahlenden Messlichtes durch die Spitze und an den Fotodetektor gelangen kann. Eine für die vorliegende Erfindung nützliche Spitze sollte an den erfindungsgemäßen Pipettenadapter befestigbar sein und aus einem lichtundurchlässigen Material hergestellt sein, dass dazu in der Lage ist, Messlicht zu blockieren, das eine Probenflüssigkeit mit einer Probe bestrahlt.

Kurze Beschreibung der Figuren

Fig. 1 zeigt den strukturellen Aufbau einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messpipette;
Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht der Struktur einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Pipettenadapters;
Fig. 3 zeigt eine strukturelle Ansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Absorptionsmessvorrichtung;
Fig. 4 zeigt eine Schnittansicht der Struktur einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Pipettenadapters;
Fig. 5 zeigt die strukturelle Ansicht einer weiteren Ausführungsform betreffend des optischen Messsystems in der erfindungsgemäßen Absorptionsmessvorrichtung;
Fig. 6 zeigt eine strukturelle Ansicht einer weiteren Ausführungsform betreffend des optischen Messsystems in der erfindungsgemäßen Absorptionsmessvorrichtung;
Fig. 7 zeigt eine strukturelle Ansicht einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Absorptionsmessvorrichtung;
Fig. 8 ist eine perspektivische Ansicht der zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Absorptionsmessvorrichtung;
Fig. 9 ist eine Schnittansicht der in einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Absorptionsmesspipette vorgesehenen Spitze;
Fig. 10 ist eine perspektivische Ansicht einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Absorptionsmessvorrichtung; und
Fig. 11 ist eine strukturelle Ansicht einer herkömmlichen Pipette und einer Spitze.

Optimale Realisierungen der Erfindung

Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren detailliert erklärt. In der Beschreibung der Figuren werden identische Merkmale mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei Wiederholungen in der Beschreibung vermieden werden. Räumliche Angaben wie z. B. oben/unten, links/rechts, u. ä. beziehen sich - soweit nicht anders angegeben - auf die Darstellungen in den Figuren.
Zu Anfang werden die jeweiligen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Absorptionsmesspipette und Pipettenadapter erläutert. Fig. 1 ist eine strukturelle Ansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Absorptionsmesspipette. Die Figur zeigt nicht nur die erfindungsgemäße Messpipette 1, sondern auch eine Spitze 30. Dem gegenüber ist Fig. 2 eine Schnittansicht, die die Ausbildung einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Pipettenadapters zeigt.
Die Absorptionsmesspipette 1 umfasst eine Pipette 10 und einen Pipettenadapter 20. Diese Ausführungsform weicht von der herkömmlichen, in Fig. 11 gezeigten Konfiguration dahingehend ab, dass zwischen der Pipette 10 und der Spitze 30 der Pipettenadapter 20 vorgesehen ist. Als Pipette 10 und Spitze 30 können solche verwendet werden, die herkömmlich verwendet werden und auf dem Markt erhältlich sind. Die Pipette 10 und der Pipettenadapter 20 können voneinander getrennt sein und wahlweise miteinander verbunden oder losgelöst werden. Falls sie andererseits integral miteinander einstückig ausgebildet sind, so ist ihre Handhabung einfacher.
Der Pipettenadapter 20 hat einen Abschnitt 21 zur Pipettenbefestigung, in dem das vordere Ende der Pipette 10 aufgenommen wird, und einen Bereich 22 zur Spitzenbefestigung, um die Spitze 30 daran zu befestigen, und ist zwischen der Pipette 10 und der Spitze 30 einsetzbar. Der Pipettenadapter 20 hat einen Innenraum 20A, der nach Befestigung mit der Pipette 10 und der Spitze 30 deren entsprechende Innenräume fortsetzt. Da die Verbindungen zwischen dem Pipettenadapter 20 und der Pipette 10 und zwischen dem Pipettenadapter 20 und der Spitze 30 hochgradig hermetisch sein sollten, um eine Probenflüssigkeit innerhalb der Spitze 30 zu halten und zu stabilisieren, sind sowohl der Pipettenbefestigungsbereich 21 als auch der Spitzenbefestigungsbereich 22 vorzugsweise mit einem Material beschichtet, das ausgezeichnete hermetische Eigenschaften aufweist, wie z. B. ein gummiähnliches Material oder ein Polymer.
Ferner umfasst der Pipettenadapter 20 ein Messlichteinlassfenster 23, um Messlicht von außerhalb in den Innenraum 20A einzulassen, und einen reflektierenden Spiegel 24, um das über das Messlichteinlassfenster 23 in den Innenraum 20A eingelassene Messlicht in Richtung einer Probenflüssigkeitsansaugöffnung 31 der Spitze 30 über die Öffnung des Spitzenbefestigungsbereichs 22 zu reflektieren. Dadurch bilden das Messlichteinlassfenster 23 und der reflektierende Spiegel 24 eine Messlichtzuführeinrichtung. In diesem Fall kann das Messlichteinlassfenster 23 anstatt an der Außenseite auch an der Innenseite befestigt sein.
Vorzugsweise lässt das Messlichteinlassfenster 23 je nach Wahl nur eine vorbestimmte Wellenlängenbandkomponente des von außen in den Innenbereich 20A eingelassenen Messlichtes durch, welche zur Messung des Absorptionsvermögens der Probenflüssigkeit notwendig ist. Analog dazu wird bevorzugt, dass der reflektierende Spiegel 24 wahlweise nur eine vorbestimmte Wellenlängenbandkomponente des dem Innenraum zugeführten Messlichtes reflektiert. Es ist ferner vorteilhaft, wenn der Innenraum 20A des Pipettenadapters 20 mit einem Bandpassfilter versehen ist, der wahlweise nur eine vorbestimmte Wellenlängenbandkomponente des dem Innenraum 20A zugeführten Messlichtes durchlässt.
Es wird nun eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Absorptionsmessvorrichtung beschrieben. Fig. 3 ist eine strukturelle Ansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Absorptionsmessvorrichtung. Diese Absorptionsmessvorrichtung 100 umfasst eine Lichtquelle 40, Linsen 41, 42, eine Apertur 43, eine Linse 44, und einen Shutter 45, zusätzlich zu der oben beschriebenen Absorptionsmesspipette 1. Ferner umfasst die Absorptionsmessvorrichtung 100 eine Apertur 51, einen Bandpassfilter 52, einen Fotodetektor 60, ein Amperemeter 70, und einen Computer 80 (Recheneinheit).
Die optische Beleuchtungseinrichtung von der Lichtquelle 40 bis zum Shutter 45 und das optische Messsystem von der Apertur 51 bis zum Fotodetektor 60 sind im Bezug zueinander ortsfest, wohingegen die Absorptionsmesspipette 1 frei mit diesen optischen Systemen an einer vorbestimmten Stelle befestigt und wieder losgelöst werden kann. Als ein Verfahrensbeispiel, um die Absorptionsmesspipette 1 an einer vorbestimmten Stelle reversibel zu befestigen seien das magnetische Befestigen bezüglich eines stationären Gehäuses genannt, das vorteilhaft ist, da eine passende optische Anordnung auf einfache Weise realisiert werden kann.
Die Lichtquelle 40 gibt ein vorbestimmtes Wellenlängenband als Messlicht zum Messen des Absorptionsvermögens einer in der Spitze 30 vorhandenen Probenflüssigkeit 9 aus, beziehungsweise das Absorptionsvermögen einer darin enthaltenen reinen Flüssigkeit (nicht abgebildet) bzw. das Absorptionsvermögen in einem Zustand, in dem darin keine Probenflüssigkeiten enthalten sind. Beispielsweise wird bevorzugt eine Deuteriumlampe verwendet, die ultraviolette Strahlung ausgibt. Der Shutter 45 bestimmt die Beleuchtungsdauer des Messlichts und verhindert, dass sich die Temperatur der Probe 9 oder der reinen Probenflüssigkeit erhöht, wenn sie mit dem Messlicht über eine lange Zeitdauer bestrahlt werden.
Die Apertur 51 definiert die Querschnittsfläche des Strahlungsflusses, der mit dem Fotodetektor 60 im durch die Probenflüssigkeitsansaugöffnung 31 der Spitze 30 nach außen abgegebenen Messlicht ermittelt werden soll. Sie wird aus dem Grund vorgesehen, da das durch die Probenflüssigkeitsansaugöffnung 31 der Spitze 30 ausgegebene Messlicht nicht nur den Anteil des Lichtes umfasst, der direkt durch die Probenflüssigkeitsansaugöffnung 31 ausgegeben wird, sondern auch einen Teil, der durch Reflektion/Streuung durch die Innenwand in der Umgebung der Probenflüssigkeitsansaugöffnung 31 ausgegeben wird. Die Apertur 51 lässt im Wesentlichen nur das direkt durch die Probenflüssigkeitsansaugöffnung 31 ausgegebene Messlicht durch.
Der Bandpassfilter 52 lässt wahlweise die Wellenlängenkomponente durch, die in dem durch die Apertur 51 durchgegebenen Messlicht mit dem Fotodetektor 60 detektiert werden soll. Der Fotodetektor 60 empfängt das durch den Bandpassfilter 52 durchgelassene Licht und gibt ein der Lichtintensität entsprechendes Stromsignal aus. Bevorzugt werden beispielsweise ein Fotomultiplier, eine Fotodiode o. ä. verwendet.
Das durch den Fotodetektor 60 ausgegebene Stromsignal wird in das Amperemeter 70 eingegeben, welches dann ein dem Stromwert entsprechendes Spannungssignal ausgibt. Das durch das Amperemeter 70 ausgegebene Spannungssignal wird in den Computer 80 eingegeben. Gemäß diesem Spannungssignal ermittelt der Computer 80 die Messlichtintensität in den Zuständen, in denen die Probenflüssigkeit 9 oder die reine Probenflüssigkeit in der Spitze 30 vorhanden ist, oder in einem Zustand, in dem gar keine Probenflüssigkeit darin enthalten ist, und berechnet das Absorptionsvermögen der Probenflüssigkeit auf Grundlage des Messlichtes.
Der Probe sind keine besonderen Einschränkungen auferlegt, so dass sie in Form einer Lösung, halbfest oder fest sein kann, solange sie mit einem geeigneten Lösungsmittel in einer zur Absorptionsmessung ausreichenden Konzentration als Probenflüssigkeit erhalten werden kann. Spezielle Beispiele umfassen Urinproben, Blutproben, Körperflüssigkeiten, Extrakte aus biologischen Geweben, Nukleinsäuren, Proteine, Basen und ähnliche biologische Proben. Nicht der Biologie zuzurechnende Probenflüssigkeiten umfassen Probenflüssigkeiten aus dem Umweltbereich, wie z. B. Flusswasser, Seewasser, Leitungswasser, Regenwasser, Verbrennungsprodukte, Abfälle, oder Tier- und Pflanzenproben; allgemein verwendete Metalle, Keramiken, Plastik, ihre Extrakte oder Lösungen, Gase oder ihre Absorptionsprodukte o. ä. oder Analyseproben wie z. B. synthetische Materialien o. ä.
Als Proben für die Absorptionsmessung werden die oben beschriebenen Proben als Lösung aufgelöst oder in einem geeigneten Lösungsmittel dispergiert. In der vorliegenden Erfindung bedeutet "reine Probenflüssigkeit" ein Lösungsmittel (z. B. destilliertes Wasser, hochreines Wasser o. ä.), das keine Probe in Lösung enthält, oder eine sich vom Lösungsmittel unterscheidende Lösung (z. B. eine Pufferlösung, eine Reaktionsflüssigkeit ohne Substrat, o. ä.).
Unter Bezugnahme auf Fig. 3 soll nun das erfindungsgemäße Absorptionsmessverfahren in Zusammenhang mit der Absorptionsmessvorrichtung 100 dieser Ausführungsform beschrieben werden. Zuerst wird die Spitze 30 mit der Absorptionsmesspipette 1 verbunden und eine Probenflüssigkeit in die Spitze 30 aus einem Probenflüssigkeitsaufbewahrungsbehälter eingesaugt. Danach wird unter Aufrechterhaltung dieses Zustands die Absorptionsmesspipette 1 an einer vorbestimmten Stelle der Absorptionsmessvorrichtung 100 befestigt. Danach wird der Shutter 45 geöffnet, wobei das aus der Lichtquelle 40 ausgegebene Messlicht durch die Linsen 41, 42 fokussiert wird, so dass es durch die Apertur 43 hindurch tritt, und danach durch die Linse 44 in paralleles Licht umgewandelt wird, um durch den Shutter 45 hindurch zu treten und durch das Messlichteinlassfenster 23 des Pipettenadapters 20 einzudringen. Das Messlicht wird durch das Messlichteinlassfenster 23 transmittiert und einem inneren Bereich 20A des Pipettenadapters 20 zugeführt, und dann durch den Reflektionsspiegel 24 reflektiert. Während es teilweise durch die in der Spitze 30 vorhandene Probenflüssigkeit 9 absorbiert wird, wird das reflektierte Messlicht durch die Spitze 30 transmittiert und an deren Probenflüssigkeitsansaugöffnung 31 nach außen ausgegeben.
Von dem durch die Probenflüssigkeitsansaugöffnung 31 ausgegebenen Messlicht passiert ein Teil des Lichtflusses durch die Apertur 51, wobei die nachzuweisende Wellenlängenkomponente durch den Bandpassfilter 52 transmittiert und durch den Fotodetektor 60 empfangen wird. Danach wird das der Lichtmenge (Intensität) entsprechende Stromsignal des empfangenen Messlichtes vom Fotodetektor 60 ausgegeben und durch das Amperemeter 70 in ein Spannungssignal umgewandelt. Dieses Spannungssignal wird an den Computer 80 weitergegeben und die diesem Spannungssignal entsprechende Messlichtintensität (nachfolgend als "tatsächlich gemessener Probenwert" bezeichnet) ermittelt.
Hieraus wird eine mittlere optische Wegstrecke (nachfolgend als "Probenstrecke" bezeichnet) für die in der Spitze 30 enthaltene Probenflüssigkeitsmenge ermittelt. Es existieren keine besonderen Einschränkungen für die Berechnungsverfahren für die optische Weglänge. Sie kann visuell ermittelt werden unter Verwendung einer separat zur Verfügung gestellten Skala o. ä., die Spitze 30 kann mit einer Skala entsprechend der optischen Wegstrecke versehen sein, oder die Pipette 10 kann die optische Wegstrecke anzeigen.
Ferner kann die optische Wegstrecke auf Grundlage der Art und Form der verwendeten Spitze und Probenflüssigkeitsmenge ermittelt werden. Das Speichern ihrer Beziehung im Computer 80 ist günstig, da die optische Wegstrecke daraus einfach ermittelt werden kann. In diesem Fall ist es ferner bevorzugt, dass ein Korrekturfaktor für die optische Wegstrecke vorderhand ermittelt wird, mit Hilfe dessen Einflüsse von gestreutem Licht oder reflektiertem Licht in der Spitze 30 theoretisch oder experimentell (empirisch) ermittelt werden.
Vor oder nach dem Messen der Absorption der Probenflüssigkeit 9 wird auf der anderen Seite die Spitze 30 ausgewechselt, und eine Messlichtintensität (nachfolgend als "Referenzwert" bezeichnet) ermittelt, und zwar auf gleiche Weise wie bei der Absorptionsmessung der Probenflüssigkeit 9, während die reine Flüssigkeit anstelle der Probenflüssigkeit 9 in der Spitze 30 ist, oder wenn überhaupt nichts in der Spitze 30 ist. Im Fall, in dem eine reine Flüssigkeit verwendet wird, wird eine optische Wegstrecke (nachfolgend als "optische Referenzstrecke" bezeichnet) ermittelt, so wie oben für die optische Probenstrecke ausgeführt. Daraufhin berechnet der Computer 80 das Absorptionsvermögen der Probenflüssigkeit 9 auf Grundlage des tatsächlich gemessenen Probenwerts, des Referenzwerts, der optischen Probenstrecke, der optischen Referenzstrecke, und - falls notwendig - des Korrekturfaktors für die optische Wegstrecke. Weiterhin kann zur quantitativen Bestimmung des Absorptionsvermögens die Probenkonzentration der Probenflüssigkeit 9 aus den oben erwähnten optischen Wegstrecken und dem molaren Absorptionskoeffizienten der Probe berechnet werden.
Der Pipettenadapter 20, die Absorptionsmesspipette 1, die mit diesem Pipettenadapter 20 ausgestattet ist, und die Absorptionsmessvorrichtung 100, die mit der erfindungsgemäßen Absorptionsmesspipette 1 ausgestattet ist und die vorangehend beschrieben wurden, erleichtern die Überführung der Probenflüssigkeit 9 nach Beenden der Absorptionsmessung in einem Reaktionsbehälter, z. B. um die derartig übergeführte Probenflüssigkeit 9 verschiedenen Reaktionen nach der Absorptionsmessung zu unterziehen. Dadurch kann der Schritt der Probenwiedergewinnung ausgelassen werden, wodurch vermieden wird, dass die Probenflüssigkeit beim Wiederaufbereiten kontaminiert wird.
Weiterhin ist eine teure herkömmliche Zelle zur Absorptionsmessung nicht erforderlich und das Absorptionsvermögen einer kleinen Probenmenge kann schnell gemessen werden. Darüber hinaus ist die Messung preiswert, da eine herkömmliche, kommerziell erhältliche Spitze 30 verwendet werden kann. Darüber hinaus kann die Spitze 30 kleiner gemacht werden, wodurch sie äußerst zweckmäßig zum Messen sehr kleiner Probenflüssigkeitsmengen verwendet werden kann. In solchen Fällen, in denen die Spitze 30 in Abhängigkeit von der verwendeten Art von Probenflüssigkeit 9 weggeworfen werden muss, können die dafür erforderlichen Kosten und Menge an Abfall reduziert werden, da die Spitze 30 preiswert und klein ist.
Da das Messlicht in Richtung der Probenflüssigkeitsansaugöffnung 31 der Spitze 30 mit Hilfe eines reflektierenden Spiegels 24 ausgesendet werden kann, kann die Absorption der in der Spitze 30 vorhandenen Probenflüssigkeit 9 in diesem Zustand gemessen werden. Die Erfindung bietet den Vorteil eines vereinfachten Messaufbaus. Da die zu messende Wellenlängenkomponente mittels eines Bandpassfilters 52 ausgewählt werden kann, muss der Fotodetektor 60 nur diese Komponente alleine ermitteln, wodurch Hintergrundlicht drastisch reduziert werden kann. Dadurch kann die Empfindlichkeit bei der Absorptionsmessung verbessert werden.
Da das Messlichteinlassfenster 23 und/oder der reflektierende Spiegel 24 die zur Absorptionsmessung erforderliche Lichtwellenlängenbandkomponente transmittieren bzw. reflektieren kann, kann die Probenflüssigkeit 9 vor der Bestrahlung mit zur Absorptionsmessung nicht notwendigen Wellenlängenkomponenten verschont werden. Dadurch kann ein Temperaturanstieg der Probenflüssigkeit 9 in der Spitze 30 vermieden werden. Folglich können Änderungen in der optischen Wegstrecke und im Brechungsindex als Folge der volumetrischen Expansion der Probenflüssigkeit 9 verhindert werden, wodurch eine Verschlechterung der Genauigkeit der Absorptionsmessung vermieden werden kann. Nebenbei wird auch die thermische Expansion der Luft in der Spitze 30 verhindert, so dass Probenflüssigkeit 9 als Folge dessen nicht aus der Spitze 30 verdrängt wird.
Es wird nun eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Pipettenadapters erläutert. Fig. 4 ist eine Schnittansicht der Konfiguration einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Pipettenadapters. Dieser Pipettenadapter 120 hat einen Pipettenbefestigungsbereich zur Aufnahme des vorderen Endes einer Pipette 10 und einen Spitzenbefestigungsbereich 122 zum Befestigen einer Spitze 30, und ist zwischen der Pipette 10 und der Spitze 30 einfügbar. Der Pipettenadapter 120 hat ferner einen Innenraum 120, der die entsprechenden Innenräume der Pipette 10 und der Spitze 30 fortsetzt, wenn er mit diesen verbunden ist.
Da sowohl die Verbindungsstelle zwischen dem Pipettenadapter 120 und der Pipette 10, als auch die Verbindungsstelle zwischen dem Pipettenadapter 120 und der Spitze 30 gute hermetische Eigenschaften aufweisen muss, um die Probenflüssigkeit in der Spitze 30 zu halten und zu stabilisieren, sind sowohl der Pipettenbefestigungsbereich 121 als auch der Spitzenbefestigungsbereich 122 vorzugsweise mit einem Material mit ausgezeichneter hermetischer Eigenschaft beschichtet, z. B. mit einem gummiähnlichen Material oder einem Polymer.
Der Pipettenadapter 120 umfasst eine optische Faser 123 (Messlichtzuführeinrichtung) und eine Linse 124 (Messlichtsammeleinrichtung). Die optische Faser 123 gibt von ihrem im Innenraum 120A vorgesehenen Ende, das durch sie geführte Messlicht nach außen ab. Die Linse 124 wandelt das durch das oben beschriebene Ende der optischen Faser 123 ausgegebene Messlicht in paralleles Licht um und sendet dieses Licht in Richtung der Probenflüssigkeitsansaugöffnung 31 der Spitze 30 durch die Öffnung des Spitzenbefestigungsbereichs 122 aus.
Es ist ferner bevorzugt, dass der Innenbereich 120A des Pipettenadapters 120 mit einem Bandpassfilter versehen ist, der nach Wahl nur eine vorbestimmte Wellenlängenbandkomponente des dem Innenraum 120A zugeführten Messlichtes durchlässt. Als optische Faser 123 wird eine solche mit einem vorderen Ende in Form einer sphärischen Linse oder einer SELFOC-Linse bevorzugt. In diesem Fall ist die Linse 124 nicht notwendig, und der vordere Endbereich der optischen Faser 123 wirkt auch als Messlichtsammeleinrichtung.
Wenn ein solcher Pipettenadapter 120 verwendet wird, wird das von der Lichtquelle 40 ausgegebene Messlicht in die optische Faser 123 an deren äußeren Ende eingegeben, durch die optische Faser 123 geführt, und vom inneren Ende der optischen Faser 123 im Innenraum 120A ausgegeben. Das derart ausgegebene Messlicht passiert durch die Probenflüssigkeit 9 in der Spitze 30 auf ähnliche Weise wie oben beschrieben.
Der solchermaßen konfigurierte Pipettenadapter 120 bestrahlt die in der Spitze 30 vorhandene Probenflüssigkeit 9 unter Verwendung der optischen Faser 123 mit Messlicht, auf ähnliche Weise wie der in Fig. 3 gezeigte Pipettenadapter mit dem reflektierenden Spiegel 24. Dadurch kann der Vorrichtungsaufbau vereinfacht werden.
Die Linse 124 oder die im vorderen Endbereich der optischen Faser 123 integrierte Linsenfunktion bestrahlt die Probenflüssigkeit 9 mit fokussiertem Messlicht. Daher ist es nicht notwendig, die in Fig. 3 gezeigten Linsen 41, 42, 44 zu verwenden, wodurch der Vorrichtungsaufbau vereinfacht werden kann. Darüber hinaus kann die in Fig. 3 gezeigte Lichtquelle 40 in einer von der Spitze 30 beabstandeten Stellung vorgesehen sein, wodurch vermieden wird, dass die innerhalb der Spitze 30 und der Probenflüssigkeit 9 vorhandene Luft aufgrund der Strahlungswärme der Lichtquelle 40 oder von thermischer Leitung von der Lichtquelle 40 eine Temperaturerhöhung erfährt. Somit kann eine Volumenausdehnung der Probe 9 und dadurch ein Ausfließen der Probe 9 aus der Spitze 30 vermieden werden.
Eine weitere Ausführungsform der optischen Messeinrichtung in der Absorptionsmessvorrichtung wird nun erläutert. Fig. 5 ist eine strukturelle Ansicht einer Ausführungsform, die das optische Messsystem in der erfindungsgemäßen Absorptionsmessvorrichtung betrifft. Dieses optische Messsystem umfasst, beginnend von der Spitze 30, Linsen 151, 152, eine Apertur 153, eine Linse 154, dichroitische Spiegel 155, 156, Bandpassfilter 157 bis 159, und Fotomultiplier (Fotodetektoren 161 bis 163. Nachfolgend wird ein Fall beschrieben, in dem drei Wellenlängenkomponenten als Messlichtkomponenten bei 260 nm und 280 nm und eine Referenzlichtkomponente bei 320 nm gleichzeitig verwendet werden, wobei angenommen wird, dass die Probenflüssigkeit 9 deren Absorption in der Spitze 30 gemessen werden soll, eine Nukleinsäure oder ein Protein als Probe enthält.
Der dichroitische Spiegel 155 reflektiert wahlweise Komponenten im Wellenlängenband zwischen 250 und 300 nm, während er andere Wellenlängenkomponenten durchlässt.
Auf der anderen Seite reflektiert der dichroitische Spiegel 156 wahlweise Komponenten im Wellenlängenband zwischen 250 und 270 nm, während er andere Wellenlängenkomponenten durchlässt. Die Bandpassfilter 157, 158 und 159 weisen bei den Wellenlängen 280 nm, 260 nm und 320 nm ihre jeweilige maximale Transmission auf.
In diesem optischen Detektionssystem wird das durch die Spitze 30 transmittierte Messlicht, während es durch die darin enthaltene Probenflüssigkeit teilweise absorbiert wird und danach über die Probenflüssigkeitsansaugöffnung nach außen ausgegeben wird, einmal durch die Linsen 151, 152 fokussiert, passiert daraufhin durch die Apertur 153, und wird dann in parallele Lichtstrahlen durch die Linse 154 umgewandelt. Das solchermaßen in paralleles Licht umgewandelte Messlicht wird mit Hilfe der dichroitischen Spiegel 155 und 156 und der Bandpassfilter 157 bis 159 in drei Wellenlängenkomponenten aufgespalten.
Die 280 nm Wellenlängenkomponente wird durch den dichroitischen Spiegel 155 reflektiert, passiert durch den dichroitischen Spiegel 156 und den Bandpassfilter 157 und wird dann durch den Fotomultiplier 161 detektiert. Die 260 nm Wellenlängenkomponente wird durch den dichroitischen Spiegel 155 und ebenfalls durch den dichroitischen Spiegel 156 reflektiert, passiert durch den Bandpassfilter 158, und wird dann durch den Fotomultiplier 162 detektiert. Die 320 nm Wellenlängenkomponente passiert durch den dichroitischen Spiegel 155 und den Bandpassfilter 159, und wird dann durch den Fotomultiplier 163 detektiert.
Ein solches optisches Detektionssystem kann gleichzeitig drei Wellenlängenkomponenten (bei den Wellenlängen 280 nm, 260 nm und 320 nm) messen. Obwohl dies von der Viskosität der in die Spitze gezogenen Flüssigkeit abhängt, ist es im Allgemeinen schwer, für diese einen Zustand vollständiger Ruhe zu erreichen: für gewöhnlich ändert sich ihr Zustand mit der Zeit und manchmal auf empfindliche Weise von einer Sekunde zur nächsten. Solch eine Änderung kann so gering sein, dass sie die Absorptionsmessung kaum beeinflusst; sie kann aber auch eine Änderung des Brechungsindexes in einem solchen Ausmaß verursachen, dass in Abhängigkeit von Temperaturfluktuationen, Vibrationen, Luftströmungen, o. ä. in der Messumgebung, die Intensität des auf dem Fotodetektor auftreffenden Messlichtes beträchtlich fluktuiert. Unter solchen Umständen kann das oben beschriebene optische Messsystem gleichzeitig eine Vielzahl von Messlicht-Wellenlängenkomponenten nachweisen, wodurch Fehler im gemessenen Absorptionswert auf Grundlage von Zustandsänderungen der Probenflüssigkeit 9 verringert werden können.
Eine weitere Ausführungsform des optischen Messsystems in der Absorptionsmessvorrichtung wird nun beschrieben. Fig. 6 ist eine strukturelle Ansicht einer Ausführungsform, die das optische Messsystem in der erfindungsgemäßen Absorptionsmessvorrichtung betrifft. Das optische Messsystem umfasst, beginnend von der Spitze 30, Linsen 251, 252, eine optische Faser 253, und ein Spektrometer 260.
Bei diesem optischen Messsystem wird das teilweise durch die in der Spitze 30 vorhandene Probenflüssigkeit 9 absorbierte und dann aus der Probenflüssigkeitsansaugöffnung 31 nach außen ausgegebene Messlicht durch die Linsen 251, 252 gesammelt, an ein Ende der optischen Faser 253 eingegeben, durch die optische Faser 253 geführt, und dann an deren anderen Ende ausgegeben, um in das Spektrometer 260 eingegeben zu werden. Danach wird das Messlicht mit Hilfe des Spektrometers 260 spektral aufgelöst und das Spektrum des Messlichtes hierbei bestimmt. Somit wird ein Spektrum des Messlichts in einem vorbestimmten Wellenlängenband bestimmt, und die spektrale Analyse wird durch den Computer 80 gemäß einem typischen Verfahren durchgeführt.
Ein solches optisches Detektionssystem kann die Intensitäten von gegebenen Wellenlängen und Messlichtkomponenten in einem vorbestimmten Wellenlängenband nahezu gleichzeitig (im Wesentlichen gleichzeitig) ermitteln. Auch kann ein einziges optisches Messsystem mit verschiedenen Probenflüssigkeiten 9, die entsprechende Proben mit unterschiedlichen Absorptionsspektren aufweisen, zu Rande kommen. Dadurch wird eine vielseitigere Absorptionsmessung für die Probenflüssigkeiten 9 erreicht, wodurch die umständliche Umordnung von Bandpassfiltern u. ä. vermieden werden kann.
Wenn ferner die Wellenlängenauflösung des Spektrometers erhöht wird, so können Unterschiede in den Formen der Absorptionsspektren als Folge von unterschiedlichen molekularen Strukturen der Probenmaterialien, wie z. B. unterschiedlichen Molekülskeletten und funktionalen Gruppen, nachgewiesen werden, wobei die Reinheit der Probe gleichzeitig mit der Absorptionsmessung der Probenflüssigkeit 9 ermittelt werden kann. In diesem Fall wird ferner bevorzugt, dass das Spektrometer 260 mit einem Fotodetektor ausgestattet ist, der eine hohe Quanteneffizienz im Wellenlängenbereich aufweist, der untersucht wird, und eine spektrale Charakteristik mit einer geringen Wellenlängenabhängigkeit (ein nahezu flaches spektrales Empfindlichkeitsverhalten).
Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Absorptionsmessvorrichtung wird nun erläutert. Fig. 7 ist eine strukturelle Ansicht einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Absorptionsmessvorrichtung, wohingegen Fig. 8 eine perspektivische Darstellung ist. Die Absorptionsmessvorrichtung 200 umfasst eine Absorptionsmesspipette 2, die aus einer Pipette 10 und einem Pipettenadapter 220 gebildet wird, dessen Seitenwände die Form einer Pyramide haben.
Bei dieser Absorptionsmesspipette 2 wird der Pipettenadapter 220 an einem Befestigungsloch 29 (Bohrung) eines Gehäuses 5 (Halteeinrichtung) gesichert. Der Öffnungsbereich des Befestigungslochs 29 ist größer als der Minimalwert der horizontalen Querschnittsfläche des Pipettenadapters 220, aber kleiner als dessen Maximalwert, und der Pipettenadapter 220 passt in das Befestigungsloch 29, wodurch die Absorptionsmesspipette 2 fest gesichert wird.
Im Gehäuse 5 sind ein optisches System 4, ein Kühlgebläse 3, eine Filterscheibe 59, ein rotierender Motor 53, eine Steuerung 54 für den rotierenden Motor, eine Transistor- Transistor-Logik (TTL), Signalerzeugerschaltung 55, die synchron mit der Anzahl der Umdrehungen der Filterscheibe 59 ist, ein Fotodetektor 60, ein Strom/Spannungs- Konverter 71 und Energiequellen 72, 73 vorgesehen. Das optische System 4 wird durch die Linsen 41, 42, die Apertur 43, Linse 44, und Shutter 45, wie in Fig. 3 gezeigt, gebildet, wohingegen eine Lichtquelle 40, die außerhalb des Gehäuses 5 vorgesehen ist, mit dem optischen System 4 über eine optische Faser 46 gekoppelt ist, wobei diese Elemente das optische Bestrahlungssystem darstellen.
Das Kühlgebläse 3 (Temperaturregeleinrichtung) wird verwendet, um Luft zur Spitze 30, die am Pipettenadapter 220 befestigt ist, und ihre Umgebung zu blasen, und ist mit der Leistungsquelle 73 verbunden. Die Filterscheibe 59 wird durch eine Scheibe mit drei Arten von Bandpassfiltern 59A, 59B und 59C, wie in Fig. 8 gezeigt, gebildet, wogegen die Radialwelle des rotierenden Motors 53, die mit der Leistungsquelle 72 verbunden ist, daran koaxial befestigt ist. Als Bandpassfilter 59A, 59B und 59C werden z. B. solche mit jeweiligen Wellenlängen mit maximaler Transmission bei 260 nm, 280 nm und 320 nm verwendet, die aber die gleiche Form und Fläche aufweisen. Dadurch bilden die Filterscheibe 59 und der Fotodetektor 60 ein optisches Nachweissystem.
Die Spitze 30, die Filterscheibe 59 und der Fotodetektor 60 sind solchermaßen angeordnet, dass sie näher beieinander liegen als die entsprechenden Äquivalente der Absorptionsmessvorrichtung 100 von Fig. 3, während die Abstände zwischen der Spitze 30 und den einzelnen Bandpassfiltern 59A, 59B, 59C identisch sind. Der Fotodetektor 60 ist über einen Strom/Spannungs-Konverter 71 mit einem Computer 81 (Recheneinheit) verbunden, welcher sowohl mit einem Analog-Digital (AD)-Wandler und einer Schnittstelle ausgestattet ist. Der Computer 81 berechnet die Absorption der Probenflüssigkeit 9 unter Verwendung der Intensität des Stromsignals des durch den Fotodetektor 60 o. ä. nachgewiesenen Messlichtes, liest das TTL-Signal synchron mit der Anzahl der Umdrehungen der Filterscheibe 59 aus, und steuert darüber hinaus die Rotation der Filterscheibe 59 über die Steuerung 54 des rotierenden Motors.
Der Strom/Spannungs-Konverter 71 weist eine Charakteristik auf, die einer Eingangssignalbedingung genügt, in der der Computer 81 normal arbeitet. Er kann ferner eine Verstärkerfunktion unter bestimmten Umständen aufweisen. Abhängig von der Art des Fotodetektor 60, kann das in Fig. 3 gezeigte Amperemeter 70 anstelle des Strom/Spannungs-Konverters 71 verwendet werden.
Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Absorptionsmessvorrichtung 200 gemäß dieser Ausführungsform wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 7 und 8 beschrieben. Zuerst werden die Schalter, einschließlich derjenigen für die Lichtquelle 40 und das Kühlgebläse 3, eingeschaltet. Die durch das Kühlgebläse 3 geblasene Luft unterdrückt den Temperaturanstieg in der Spitze 30 und der Probenflüssigkeit 9 aufgrund der Bestrahlung mit Messlicht oder durch von anderen Wärmequellen abgestrahlten oder weitergeleiteten Wärme, oder kühlt die Spitze 30 und die Probenflüssigkeit 9. Darüber hinaus wird bevorzugt ein ausreichender Aufwärmbetrieb durchgeführt, bevor tatsächlich gemessen wird. Danach wird die Spitze 30 mit der Absorptionsmesspipette 2 verbunden und eine Leermessungsflüssigkeit, die eine Lösung aus einem Lösungsmittel ohne Probe ist, wird in die Spitze 30 gezogen. Die Absorptionsmesspipette 2 wird in das Befestigungsloch 29 des Gehäuses von oben eingeführt, und an das Gehäuse 5 gesichert.
Der rotierende Motor 53 dreht die Filterscheibe mit einer vorbestimmten Drehfrequenz, z. B. mit 10 Hz. In diesem Zustand wird der Shutter 45 des optischen Systems 4 geöffnet, wodurch von der Lichtquelle 4 ausgegebenes Messlicht durch das Messlichteinlassfenster 23 des Pipettenadapters 220 eindringt und die Probenflüssigkeit 9 über den reflektierenden Spiegel 24 innerhalb des Pipettenadapters 220 bestrahlt.
Das durch die Leermessungsflüssigkeit transmittierte Messlicht wird über die Probenflüssigkeitsansaugöffnung 31 der Spitze 30 in Richtung der Filterscheibe 59 ausgegeben. Wie oben beschrieben, dreht sich die Filterscheibe 59, so dass Licht einer vorbestimmten Wellenlänge auf dem Fotodetektor 60 auftrifft, während jeder Bandpassfilter 59A, 59B, 59C unter der Probenflüssigkeitsansaugöffnung 31 der Spitze 30 vorbei läuft, wobei ein jeder Wellenlängenkomponente entsprechendes Stromsignal ausgegeben wird. Wenn der Plattenbereich der Filterscheibe 59, der nicht mit Bandpassfiltern 59A, 59B, 59C versehen ist, unter der Probenflüssigkeitsansaugöffnung 31 vorbei läuft, so wird das Messlicht blockiert, wobei ein Dunkelstrom durch den Fotodetektor 60 ausgegeben wird.
Das Stromsignal entsprechend jeder Wellenlängenkomponente und der Dunkelstrom werden mittels des Strom/Spannungs-Konverters 71 in Spannungen umgewandelt, und diese Ausgangswerte werden durch den Computer 81 auf Taktsignale von TTL-Signalen in Synchronisation mit der Filterscheibe 59 ausgelesen und im Computer 81 gespeichert. Im Fall, bei dem die Drehfrequenz 10 Hz ist, dauert eine Umdrehung der Filterscheibe 59 nur 0,1 Sekunden, so dass angenommen werden kann, dass die individuellen Wellenlängenkomponenten im Wesentlichen gleichzeitig gemessen werden.
Nachfolgend wird die oben beschriebene Messung wiederholt, wobei die Probenflüssigkeit 9 die Leermessungsflüssigkeit ersetzt. Eine Korrektur zum Abziehen eines dem Dunkelstrom von den den entsprechenden Bandpassfiltern 59A, 59B, 59C entsprechenden Datenwerten wird durchgeführt, und die Absorption jeder Wellenlängenkomponente durch die Probenflüssigkeit 9 wird aus dem so erhaltenen Stromsignal aus jeder Wellenlängenkomponente und dem Datenwert der Leermessungsflüssigkeit, die zuvor im Computer 81 gespeichert wurde, ermittelt. Falls notwendig, kann auch die Absorption in dem Fall, in dem die oben beschriebene optische Wegstreckenkorrektur durchgeführt wird, berechnet werden. Die Absorption kann ferner berechnet werden, indem ein gemessener Wert, der durch einen vorbestimmten Bandpassfilter ermittelt wurde, welcher nur Licht mit einer Wellenlänge durchlässt, das nicht durch die Probenflüssigkeit 9 absorbiert wird.
In der so konfigurierten Absorptionsmessvorrichtung 200 kann ein sehr einfaches Befestigen und Loslösen durchgeführt werden, da die Seitenwände des Pipettenadapters 220 eine pyramidale Form aufweisen, und die Pipette 2 an das Gehäuse 5 über das Befestigungsloch 29, in dem ein vorbestimmter Teil der Seitenwände reinpasst und einrastet, gesichert werden. Ferner werden Vibrationen bei der Befestigung unterdrückt, wodurch vermieden werden kann, dass Probenflüssigkeit 9 aus der Spitze 30 aufgrund von Vibrationen ausläuft.
Da die Absorptionsmesspipette 2 stabil und fest gehalten wird, wird die Reproduzierbarkeit der Befestigungspositionen hoch und eine Fehlanpassung der optischen Achse im optischen Pfad des Messlichtes verringert. Dadurch kann die Genauigkeit und Präzision der Absorptionsmessung verbessert werden. In diesem Fall kann die Reproduzierbarkeit der Befestigungsposition weiter erhöht werden, falls die dimensionale Passgenauigkeit in den Seitenwänden des Pipettenadapters 220 und des Befestigungsloches 29 des Gehäuses 5 erhöht wird. Da individuelle Wellenlängenkomponenten von Messlicht nahezu gleichzeitig (im Wesentlichen gleichzeitig) ermittelt werden, können Fehler in den gemessenen Absorptionswerten aufgrund von Zustandsänderungen der Probenflüssigkeit 9 entsprechend dem oben beschriebenen optischen Detektionssystem (vgl. Fig. 5) verringert werden.
Obwohl es erwünscht ist, den Pipettenadapter aus einem hochgradig hermetischen Material herzustellen, kann sich als Folge davon die Luft innerhalb des Pipettenadapters und der Spitze thermisch ausdehnen, wenn ihre Temperatur aufgrund von Wärmezufuhr ansteigt, wodurch Probenflüssigkeit aus der Spitze verdrängt wird. In der Absorptionsmessvorrichtung 200 dieser Ausführungsform kühlt das Kühlgebläse 3 die Spitze 30 und deren Umgebung und/oder hält deren Temperatur konstant, selbst wenn die Möglichkeit eines Temperaturanstiegs in der Umgebung (Raumtemperatur) besteht und der Rotationsmotor 53 eine Wärmequelle ist, so dass die Ausdehnung von Luft innerhalb der Spitze 30 und des Pipettenadapters 220 deutlich verringert werden kann. Dadurch kann vorteilhaft erreicht werden, dass Probenflüssigkeit 9 nicht aus der Spitze 30 ausläuft. Da auch die Probenflüssigkeit 9 selber gekühlt wird, wird ein Erwärmen der Probenflüssigkeit 9 aufgrund der Bestrahlung mit dem Messlicht unterdrückt, wodurch ebenfalls verhindert werden kann, dass Probenflüssigkeit 9 aus der Spitze 30 ausläuft.
Da die Lichtquelle 40 außerhalb des Gehäuses 5 ist, kann vollständig vermieden werden, dass der Pipettenadapter 220 und die Spitze 30 aufgrund von Strahlungswärme der Lichtquelle 40 erwärmt werden. Selbst wenn das Gehäuse 5 durch die Strahlungswärme der Lichtquelle 40 erwärmt wird, können Temperaturänderungen der Probe 9 in der Spitze 30 unterdrückt werden, auch wenn der Pipettenadapter 220 und die Spitze 30 einen Temperaturanstieg aufgrund der Wärmeleitung über das Gehäuse 5 erleiden. Somit kann auch dadurch das Auslaufen aus der Spitze 30 verhindert werden.
Obwohl das Messlicht gebrochen wird, wenn es durch die Probenflüssigkeit 9 transmittiert und aus dem vorderen Ende der Spitze 30 (Probenflüssigkeitsansaugöffnung 31) in verschiedenen Außenwinkeln ausgegeben wird, sind die Spitze 30 und die Filterscheibe 59 einerseits und die Filterscheibe 59 und der Fotodetektor 60 andererseits jeweils nahe beieinander vorgesehen, wodurch im Wesentlichen das gesamte Messlicht, das durch die Spitze 30 ausgegeben wird, auf den Fotodetektor 60 auftreffen kann. Dadurch wird die (geometrische) Nachweiseffizienz von Messlicht für den Fotodetektor 60 erhöht, wodurch eine höher empfindliche Absorptionsmessung möglich wird.
Eine weitere Ausführungsform der Absorptionsmesspipette wird nun erläutert. Fig. 9 ist eine Schnittansicht, die die in dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Absorptionsmesspipette verwendete Spitze zeigt. Diese Absorptionsmesspipette besteht aus einem Pipettenadapter 20 für die Absorptionsmesspipette 1 von Fig. 1, und eine Spitze 230, die in Fig. 9 gezeigt ist und loslösbar daran befestigt ist.
Diese Spitze 230 hat einen konischen Befestigungsbereich 231 (Einführbereich), um einen tubenförmigen Endbereich des Pipettenadapters 20 in die Innenseite einzuführen, um daran befestigt zu werden, und einen Probenbereich 232 in Röhrenform, der mit einer Probenansaugöffnung 31 versehen ist; während der Probenbereich 232 einen inneren Durchmesser d hat, der kleiner als der Endbereich des Pipettenadapters 20 ist. In dieser Absorptionsmesspipette liegt eine Probenflüssigkeit im Probenflüssigkeitsbereich 232 vor, und die Absorption der Probenflüssigkeit 9 wird unter Aufrechterhaltung dieses Zustandes gemessen. Die Länge (in der Zeichnung: Höhe) des Probenbereichs 232 ist nicht besonders eingeschränkt, und es wird vorgezogen, dass die Gleichförmigkeit des inneren Durchmessers d (Grad der inneren Parallelität) gewahrt ist.
Die Absorptionsmesspipette mit einer solchen Spitze 230 kann die Reproduzierbarkeit der optischen Wegstrecke des durch die Probenflüssigkeit 9 hindurch tretenden Messlichtes erhöhen. Dadurch kann die Genauigkeit und Präzision der Absorptionsmessung erhöht werden. Falls der röhrenförmige Probenbereich 232 enger und länger gemacht wird, kann die Transmissionslänge des Messlichtes erhöht werden, selbst wenn die Probenflüssigkeitsmenge sehr klein ist, wodurch eine Absorptionsmessung mit einer höheren Sensitivität möglich wird. Es ist erwünscht, dass die innere Fläche der Spitze 230 hochgradig hydrophob ist, damit die Probe 9 ruhig läuft. Hier ist es vorteilhaft, den inneren Durchmesser d des Probenbereichs 232 kleiner zu machen, da dies verhindern kann, dass Probenflüssigkeit ausläuft.
Vorzugsweise wird die Spitze 230 aus einem lichtundurchlässigen Material hergestellt, die das Messlicht im Wesentlichen blockieren kann, z. B. aus einem lichtabschirmenden Material, das im Wesentlichen kein Messlicht durchlässt. Ein Beispiel einer Spitze 230 aus einem solchen Material ist eine Spitze aus schwarzem Polypropylen. Solch eine Spitze, die im Wesentlichen kein Messlicht durchlässt, ist insbesondere in solchen Fällen effektiv, bei denen der Probenbereich 232 der Spitze 230 einen kleinen inneren Durchmesser aufweist, so dass ein Teil des Messlichtes durch die Spitze 230 hindurch treten und auf dem Fotodetektor auftreffen kann.
Zum Sichern der Absorptionsmesspipette 1, 2 ist es ausreichend, dass die Pipette so vertikal wie möglich gehalten wird, so dass die Probenflüssigkeit in das Innere der Spitze 30, 230 durch die gleiche oder im Wesentlichen gleiche Saugkraft gezogen wird. Ohne auf die oben beschriebene Methode eingeschränkt zu sein, bei der die Befestigung an dem Gehäuse 5 mittels eines Magneten erfolgt, kann auch eine Setzplatte, z. B. ein typischer Pipettenständer o. ä. verwendet werden. Beim Einziehen der Probenflüssigkeit 9 in die Spitze 30, 230 durch Saugen können die Rate der Druckabnahme und der negative Druck bei jedem Mal identisch oder im Wesentlichen identisch sein.
Es reicht aus, wenn wenigstens ein Bereich der Seitenwände des Pipettenadapters 220 eine konische oder pyramidale Form aufweist. Zum Beispiel reicht es aus, wenn eine Seite der Seitenwände einen zulaufenden Bereich aufweist.
Die Seitenwände des Pipettenadapters 220 können nicht nur als eine Pyramide mit quadratischer Basis geformt sein, sondern auch als eine Pyramide mit dreieckiger oder fünfeckiger oder anderer Grundfläche ausgebildet sein, oder als ein Konus mit kreisförmiger Grundfläche (was in diesem Fall Einrichtungen zum Positionieren des Messlichteinlassfensters 23 erfordert). Anstelle oder zusätzlich zum Kühlgebläse 3 kann eine Kühlvorrichtung (Temperaturregeleinrichtung) wie eine Peltier-Vorrichtung o. ä. am Befestigungsloch 29 und/oder den Seitenwänden des Pipettenadapters 220 in Absorptionsmessvorrichtung 200 vorgesehen sein.
Die Lichtquelle 40, der rotierende Motor 53 u. ä., die alle als Wärmequelle wirken können, können mit einem Kühlgebläse ausgestattet sein. In diesem Fall kann die Lichtquelle 40 in der Absorptionsmessvorrichtung 200 innerhalb des Gehäuses 5 vorgesehen sein, und es wird bevorzugt, dass der Pipettenadapter 220 auf aggressive Weise gekühlt wird, falls er aus einem Material mit hoher thermischer Leitfähigkeit hergestellt ist. Die Filterscheibe 59 kann auch zwei Arten von Bandpassfiltern oder vier oder mehr Arten von Bandpassfiltern aufweisen. Falls ein wellenlängendurchstimmbarer Laser als Lichtquelle 40 verwendet wird, dann kann ein Absorptionsspektrum ohne Verwendung des Spektrometers 260 erhalten werden.
Obwohl sich die oben beschriebenen Ausführungsformen auf manuelle Pipetten bezeihen, ist die vorliegende Erfindung auch für automatische Pipetten wie einer Bestimmungsvorrichtung mit hohem Durchsatz verwendbar. Automatische Pipetten sind nicht nur ausgezeichnet bei der Reproduzierbarkeit beim Ansaugen von Probenflüssigkeiten, sondern haben auch eine Charakteristik, dass ihre optischen Systeme eine hohe Reproduzierbarkeit aufweisen. Falls also die vorliegende Erfindung auf eine automatische Pipette angewendet wird, so kann ein Vorrichtungssystem konstruiert werden, das zum Messen der Absorption von kleinen Probenmengen gut geeignet ist.
Ein Beispiel der Vorrichtung, die eine solche automatische Pipette verwendet, wird nun erläutert. Fig. 10 ist eine perspektivische Darstellung einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Absorptionsmessvorrichtung. Eine Analysevorrichtung 300 (Absorptionsmessvorrichtung) umfasst eine Vielzahl von Pipettenadaptern 20, die an dessen Hauptkörper 114 parallel zueinander angeordnet sind, und ein optisches Detektionssystem 119, das unterhalb den Pipettenadaptern 20 vorgesehen ist. Dieses optische Detektionssystem 119 besitzt Fotodetektoren, deren Anzahl der der Pipettenadapter 20 entspricht, und das in Richtungen senkrecht zur optischen Achse des Messlichtes bewegbar ist (in der Zeichnung vor und zurück). In diesem Fall können die Pipettenadapter 20 bewegbar sein, und das optische Detektionssystem 119 entweder stationär oder bewegbar sein. Es kann auch ein einziger Pipettenadapter 20 verwendet werden.
Unter dem optischen Detektionssystem 119 sind X-, Y- und Z-Bühnen 103, 104, 105 vorgesehen, mit Hilfe derer eine Anordnung wie z. B. eine auf die X-Bühne 103 montierte Mikroplatte in allen drei Raumrichtungen bewegt werden kann. Die Pipettenadapter 20 können in allen drei Raumrichtungen bewegbar sein, und es reicht in diesem Fall aus, wenn eine Bühne als Montageeinrichtung, wie z. B. eine Mikroplatte, bereit gestellt wird. Ferner sind Haltetische 110 für die Plaziereinrichtung oberhalb der Seitenbereiche der X-Bühne 103 vorgesehen.
Ein Beispiel von Verfahren der Absorptionsmessung (screening) durch die Messvorrichtung 300 wird nachfolgend beschrieben:
(1) Zuerst werden Spitzen 230 und Mikroplatten 102 an vorbestimmten Positionen eines Haltetisches 110 angebracht.
(2) Mikroplatten 102a, 102b, die eine Probenflüssigkeit 9 mit einer Probe und einer Referenzprobenflüssigkeit (eine Probenflüssigkeit mit bekannter Absorption oder eine reine Probenflüssigkeit) 112, werden im Mittenbereich der X-Bühne 103 vorgesehen.
(3) Die X-, Y- und Z-Bühnen 103, 104, 105 werden gesteuert, so dass die Spitzen 230 vom Haltetisch 110 auf die X-Bühne 103 gebracht und dann zu Stellungen direkt unter den entsprechenden Pipettenadaptern 20 bewegt werden.
(4) Die Z-Bühne 105 wird zur Nach-Oben- bzw. Nach-Unten-Bewegung angesteuert, so dass eine Mehrzahl von Spitzen 230 mit ihren entsprechenden Pipettenadaptern 20 auf einmal verbunden werden.
(5) Die X- und Y-Bühnen 103, 104 werden so gesteuert, dass die Mikroplatte 102 mit der Referenzprobenflüssigkeit 112 direkt unter den Spitzen 230 zur Ruhe kommt.
(6) Die Z-Bühne 105 wird zur Nach-Oben- bzw. Nach-Unten-Bewegung angesteuert, so dass die vorderen Endbereiche der Spitzen 230 in die Referenzprobenflüssigkeit 112 in der Mikroplatte 102b eingetaucht werden.
(7) Eine Injiziereinheit (nicht eingezeichnet; mit den Leitungen 108 verbunden), die in den Hauptkörper 114 integriert ist, zieht die Referenzprobenflüssigkeit 112 durch Saugen von der Mikroplatte 102 in die Spitzen 230. Die Ansaugrate wird auf einen vorbestimmten Wert mit Hilfe eines Computers zur Steuerung und Analyse gesetzt, der nicht eingezeichnet ist.
(8) Das optische Detektionssystem 119 wird zur vorderen Seite des Hauptkörpers 114 verschoben. Dann wird von einer Lichtquelle (nicht eingezeichnet), die im Hauptkörper 114 vorgesehen ist, Messlicht in die Pipettenadapter 20 über die optischen Fasern 123 zugeführt. Das Messlicht wird durch nicht gezeigte reflektierende Spiegel umgelenkt, die in den Pipettenadaptern 20 vorgesehen sind, um zu den Spitzen 230 geführt zu werden.
(9) Das optische Detektionssystem 119 detektiert das durch die Referenzprobe 112, die in den Spitzen 230 vorhanden ist, emittierte Licht.
(10) Nachdem die Messung der Referenzprobe 112 beendet ist, wird das optische Detektionssystem 119 zur Rückseite (in Richtung des Hauptkörpers 114) zurückgeschoben, um in seine Anfangsposition zurückzukehren.
(11) Die Referenzprobenflüssigkeit 112 innerhalb der Spitze 230 wird auf eine auf der X-Bühne 103 vorgesehene Mikroplatte 113 getröpfelt, um vollständig ausgelassen zu werden. Die dabei eingestellte Tropfrate ist eine im Computer zur Steuerung und Analyse vorbestimmte Rate.
(12) Danach wird, wie schon bei der Referenzprobe 112 beschrieben, die Probenflüssigkeit 9 in der Mikroplatte 102a in die Spitzen 230 unter Ansaugen (bei einer Ansaugrate, die identisch zu dem Fall der Referenzprobe 112 ist), und das Messlicht wird detektiert. Nach Beenden der Messung wird die Referenzprobenflüssigkeit 112 innerhalb der Spitzen 230 auf eine Mikroplatte 113, die auf der X-Bühne 103 vorgesehen ist, getröpfelt, um so vollständig ausgelassen zu werden. Die Tropfrate ist identisch zu der im Fall der Referenzprobe 112.
Die oben beschriebene Reihenfolge von Prozessen kann mittels des Steuer- und Analysecomputers gemäß einer vorbestimmten Sequenz automatisch ausgeführt werden. Folglich kann eine große Anzahl von Proben schnell und in einer kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Art und Weise verarbeitet werden, wodurch die Effizienz bei der Absorptionsmessung beträchtlich erhöht werden kann. Da die Pipettenadapter 20 und Spitzen 230 gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden, kann eine schnelle Messung mit hoher Genauigkeit und Präzision und Reproduzierbarkeit für kleinste Probenmengen ermöglicht werden.

Beispiele

Im Folgenden wird die Erfindung unter spezieller Bezugnahme auf Beispiele erläutert, die den Umfang der vorliegenden Erfindung nicht einschränken, so lange die letzteren nicht deren Umfang überschreiten.

Beispiel 1

Unter Verwendung eines Pipettenadapters 20, welcher wie in Fig. 2 gezeigt, konfiguriert ist, ein Messlichteinlassfenster 23 aus synthetischem Quarzglas und einen reflektierenden Spiegel 24 aufweist, und einer Absorptionsmessvorrichtung 100, die wie diejenige von Fig. 3 ausgebildet ist, wurde die Absorption einer Probenflüssigkeit gemessen. Die anderen Bestandteile oder Kenngrößen waren wie folgt:
1) Spitze 30: ein Allzweckprodukt für 1000 ul.
2) Pipette 10: Pipetman, hergestellt von Gilson, Inc.
3) Lichtquelle 40: eine Deuteriumlampe (Modell: C6311-50), hergestellt von Hamamatsu Photonics K. K.
4) Shutter 45: ein elektronischer Shutter, hergestellt von Copal Co., Ltd.
5) Bandpassfilter 52: einer, der aus einem Interferenzfilter mit einer maximalen Transmissionswellenlänge von 260 nm aufweist, hergestellt von Melles Griot; und ein Interferenzfilter mit einer maximalen Transmissionswellenlänge von 320 nm, hergestellt von Asahi Spectra Co., Ltd.
6) Fotodetektor 60: ein Fotomultiplier (Modell: R1527HA; verwendbarer Wellenlängenbereich: 185 nm bis 650 nm), hergestellt von Hamamatsu Photonics K. K.
7) Amperemeter 70: (Modell R8240) hergestellt von Advantest Corp.
Vor dem Messen der Absorption der Probenflüssigkeit wird die Absorption von destilliertem Wasser gemessen, das als reine Flüssigkeit dient. Zuerst wurde die Spitze 30 an der Absorptionsmesspipette 1 befestigt, und 200 ul destillierten Wassers in die Spitze 30 gezogen. Danach wurde unter Aufrechterhaltung dieses Zustands die Absorptionsmesspipette 1 an der Absorptionsmessvorrichtung 100 an einer vorbestimmten Stelle befestigt.
Darauf wurde ein Bandpassfilter 52 mit einer maximalen Transmissionswellenlänge von 260 nm eingesetzt und der Shutter 45 wurde geöffnet. Von dem durch das destillierte Wasser in der Spitze 30 transmittierte Messlicht wurde die 260 nm Wellenlängenkomponente durch den Fotodetektor 60 detektiert, der Stromwert Iw260 mittels des Amperemeters 70 ausgelesen, und der ausgelesene Wert im Computer 80 gespeichert. Danach wurde der Shutter 45 geschlossen. In dem Fall, in dem die absolute Menge von Licht so gering ist, dass der Dunkelstrom des Fotodetektors 60 nicht vernachlässigbar ist, ist es notwendig, den Dunkelstrom zu messen, während der Shutter 45 geschlossen ist, und den Dunkelstrom vom aktuellen Wert abzuziehen, der erhalten wurde, wenn das Messlicht gemessen wurde.
Danach wurde als Bandpassfilter 52 einer mit einer maximalen Transmissionswellenlänge von 320 nm eingesetzt und der Shutter 45 wurde geöffnet. Von dem durch das destillierte Wasser in der Spitze 30 transmittierte Messlicht wurde die 320 nm Wellenlängenkomponente durch den Fotodetektor 60 detektiert, dessen Stromwert Lw320 durch das Amperemeters 70 ausgelesen, und der ausgelesene Wert im Computer 80 gespeichert. Danach wurde der Shutter 45 geschlossen.
Danach wurde das Absorptionsvermögen einer Probenflüssigkeit 9 gemessen. Als Probenflüssigkeit 9 wurde eine Lösung verwendet, in der eine Nukleinsäure (Basensequenz: AGCGCGCAATTAACCC) als Probe als ein zu lösender Stoff in destilliertem Wasser aufgelöst wurde, das als Lösungsmittel wirkte. Zuerst wurde die Spitze 30 an der Absorptionsmesspipette 1 befestigt, und 200ul von Probenflüssigkeit wurden von einem Probenflüssigkeitsbehälter in die Spitze 30 gesaugt. Danach wurde, während dieser Zustand aufrecht erhalten wurde, die Absorptionsmesspipette 1 an der Absorptionsmessvorrichtung 100 an einer vorbestimmten Stelle befestigt.
Danach wurde als Bandpassfilter 52 einer mit einer maximalen Transmissionswellenlänge von 260 nm eingesetzt, und der Shutter 45 geöffnet. Von dem durch die Probenflüssigkeit in der Spitze 30 transmittierten Messlicht wurde die 260 nm Wellenlängenkomponente durch den Fotodetektor 60 detektiert, sein Stromwert Iw260 durch das Amperemeters 70 ausgelesen, und der ausgelesene Wert im Computer 80 gespeichert. Danach wurde der Shutter 45 geschlossen.
Danach wurde als Bandpassfilter 52 einer mit einer maximalen Transmissionswellenlänge von 320 nm eingesetzt, und der Shutter 45 geöffnet. Von dem durch die Probenflüssigkeit in der Spitze 30 transmittierten Messlicht wurde die 320 nm Wellenlängenkomponente durch den Fotodetektor 60 detektiert, der Stromwert Iw320 durch das Amperemeters 70 ausgelesen, und der ausgelesene Wert im Computer 80 gespeichert. Danach wurde der Shutter 45 geschlossen.
Danach wurde die Absorption der Probe 9 gemäß der nachfolgenden Vorgehensweise ermittelt. Ein Korrektionskoeffizient K im Lösungsmittel (destilliertes Wasser) wurde gemäß der Beziehung ermittelt, die durch die nachfolgende Beziehung (1) dargestellt wird:
K = Iw260/Iw320 (1)
und die Absorption A wurde gemäß der durch die nachfolgende Gleichung (2) repräsentierte Beziehung ermittelt:
A = -log&sub1;&sub0;(Id260/Id320/K) (2)
Als Ergebnis ergab sich die Absorption A der Probe 9 zu 0,339. Ebenso wurde die optische Wegstrecke L in der Probe innerhalb der Spitze 30 gemessen und der folgende Wert (3) erhalten:
L = 1,85 cm (3)
Folglich war die Absorption Ac auf einem 1 cm der optischen Wegstrecke ein Wert, der durch die folgende Beziehung (4) gegen ist:
Ac = 0,339/L = 0,183 (4)

Beispiel 2

Unter Verwendung der Absorptionsmessvorrichtung 200, deren Aufbau in Fig. 7 und 8 gezeigt ist, anstelle der Absorptionsmessvorrichtung 100, und der in Fig. 9 gezeigten Spitze 230 anstelle der Spitze 30, wurde das Absorptionsvermögen der gleichen Probe 9 von Beispiel 1 zehnmal gemessen. Die Bandpassfilter der Filterscheibe 59 waren die zwei Arten von Bandpassfiltern, die in Beispiel 1 verwendet wurden. Als Ergebnis wurde ein Durchschnittswert der Absorption Ac der Probe 9 zu 0,182 ermittelt, und sein Fluktuationsverhältnis war innerhalb des Bereiches von ± 4,8% bezüglich diesem Durchschnittswert.

Referenzbeispiel

Zur Überprüfung des Absorptionsvermögens der Probe 9, welche in den Beispielen ermittelt wurden, wurde das Absorptionsvermögen der selben Probe 9 mittels eines Beckman Spektrofotometers (Modell: DU-7500) gemessen, wobei sich die Absorption auf 1 cm optischer Wegstrecke zu 0,187 ergab. Die Differenz zwischen diesem Wert und der in Beispiel 1 erhaltenen Absorption ist 0,004 (etwa 2%), wodurch bestätigt werden konnte, dass die Absorption der Probenflüssigkeit mit der erfindungsgemäßen Absorptionsvorrichtung genau gemessen werden kann.

Industrielle Verwertbarkeit

Wie oben im Detail beschrieben wurde, wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Pipettenadapter zwischen einer Pipette und einer Spitze eingefügt, Messlicht in den inneren Bereich des Pipettenadapters zugeführt, und dieses Messlicht in Richtung einer Probenflüssigkeitsansaugöffnung der Spitze emittiert, wodurch die Absorption der Probe in der Spitze gemessen wird. Ohne Überführen der Probe zu einer Zelle kann die Absorption der Probe gemessen werden, während die Probe in einem in die Spitze eingesauten Zustand ist. Dadurch kann der Schritt der Wiederaufbereitung der Probenflüssigkeit ausgelassen werden, so dass die dabei entstehende Gefahr der Kontamination vermieden wird, und es ist nicht notwendig, eine spezielle Zelle zur Absorptionsmessung zu verwenden, wodurch das Absorptionsvermögen einer winzigen Probenmenge schnell gemessen werden kann. Die Messung ist preiswert, da herkömmlich im Handel erhältliche Spitzen verwendet werden können und die Spitzen nach der Verwendung weggeworfen werden können.

Claims

1. Ein Pipettenadapter (20) zur gemeinsamen Verwendung mit einer Pipette (10) zum Messen des Absorptionsvermögens einer eine Probe beinhaltenden Probenflüssigkeit (9), wobei der Pipettenadapter (20)

zwischen der Pipette (10) und einer Spitze (30), die zur Aufnahme der Probenflüssigkeit (9) ausgebildet ist, aufsteckbar ist,

einen Innenraum (20A) aufweist, der mit entsprechenden Innenräumen der Pipette (10) und der Spitze (30) in Verbindung steht, wenn er mit diesen verbunden ist, und

eine Messlicht-Zuführeinrichtung (23, 24) umfasst, um dem Innenraum (20A) von außen Messlicht zuzuführen und das Messlicht in Richtung einer Probenflüssigkeitsansaugöffnung (31) der Spitze (30) auszusenden.

2. Ein Pipettenadapter (20) gemäß Anspruch 1, wobei die Messlicht- Zuführeinrichtung (23, 24) ein Messlicht-Einlassfenster (23) zum Zuführen des Messlichtes von außen in den Innenraum (20A); und einen reflektierenden Spiegel (24) zum Reflektieren des durch das Messlicht-Einlassfenster (23) in den Innenraum (20A) zugeführte Messlicht.

3. Ein Pipettenadapter (120) gemäß Anspruch 1 oder 2, bei welchem die Messlicht- Zuführeinrichtung eine optische Faser (123) umfasst, die aus einem im Innenraum (120) vorgesehenen Ende das durch die Faser von außen zugeführte Messlicht in Richtung des Probenflüssigkeitsansaugbereichs der Spitze (30) aussendet.

4. Ein Pipettenadapter (120) gemäß Anspruch 3, der ferner eine Messlicht- Sammeleinrichtung (124) umfasst, die in der Nähe des einen Endes der optischen Faser (124) vorgesehen ist, um das Messlicht zu sammeln.

5. Ein Pipettenadapter (20, 120) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem die Messlicht-Zuführeinrichtung wahlweise nur eine vorbestimmte Wellenlängenbandbreite des in den inneren Raum (20A, 120A) von außen zugeführten Messlichtes in Richtung der Probenflüssigkeitsansaugöffnung (31) der Spitze (30) aussendet.

6. Ein Pipettenadapter (20, 120) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, welcher eine Seitenwand aufweist, wobei wenigstens ein Teil der Seitenwand eine konische oder pyramidale Form besitzt.

7. Eine Absorptionsmesspipette (1), umfassend:

einen Pipettenadapter (20, 120) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, und

eine Pipette (10), die mit dem Pipettenadapter (20, 120) verbindbar ist.

8. Eine Absorptionsmesspipette (1) gemäß Anspruch 7, weiter umfassend:

eine Spitze (230) mit einem Aufnahmebereich (231) zur Aufnahme des Pipettenadapters (20, 120), einen Probenflüssigkeitsaufnahmebereich (232), der eine Röhrenform aufweist und bezüglich eines Querschnitts entlang einer Mittelachse im Wesentlichen parallele innere Wände aufweist, wobei ein Endbereich als Probenflüssigkeitsansaugöffnung (31) ausgebildet ist.

9. Eine Absorptionsmesspipette (1) gemäß Anspruch 8, wobei die Spitze (230) aus einem lichtabschirmenden Material besteht, das in der Lage ist, Probenflüssigkeit (9) mit einer Probe bestrahlendes Messlicht im Wesentlichen abzublocken.

10. Eine Absorptionsmesspipette (1) gemäß einem der Ansprüche 8 oder 9, bei welcher der Aufnahmebereich (231) zur Aufnahme des Pipettenadapters (20, 120) eine im Wesentlichen konische oder pyramidale Form besitzt.

11. Eine Absorptionsmessvorrichtung (100) zum Messen der Absorption einer Probenflüssigkeit (9) mit einer Probe, umfassend:

eine Lichtquelle (40) zur Ausgabe von Messlicht;

die Absorptionsmesspipette (1) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10, welche das von der Lichtquelle (40) ausgegebene Messlicht in einem Innenraum weiterführt, wobei es in diesem Bereich mit einer Spitze (30, 230) verbunden ist, die zur Aufnahme der Probenflüssigkeit (9) ausgebildet ist, und das Messlicht in Richtung einer Probenflüssigkeitsansaugöffnung (31) der Spitze (30, 230) emittiert; und

ein optisches Messsystem (60) zum Messen des außerhalb der Probenflüssigkeitsansaugöffnung (31) der Spitze (30, 230) ausgegebenen Messlichts.

12. Eine Absorptionsmessvorrichtung (100) gemäß Anspruch 11, ferner umfassend eine Recheneinheit (80) zum Berechnen der Absorption der in der Spitze (30) vorhandenen Probenflüssigkeit (9) gemäß einer durch das optische Detektionssystem (60) in einem Zustand gemessenen Lichtintensität, in dem Probenflüssigkeit (9) in der Spitze (30) vorhanden ist, und einer durch das optische Detektionssystem in einem Zustand gemessenen Lichtintensität, in welchem in der Spitze keine Probenflüssigkeit (9) oder eine reine Flüssigkeit (9) ohne Probe vorhanden ist.

13. Eine Absorptionsmessvorrichtung (100) gemäß Anspruch 11 oder 12, bei welcher das optische Detektionssystem (60) in der Lage ist, Intensitäten einer Mehrzahl von Komponenten mit unterschiedlichen Wellenlängen in dem von der Probenflüssigkeitsansaugöffnung (31) der Spitze (30) nach außen ausgegebenen Lichtes gleichzeitig oder nahezu gleichzeitig zu messen.

14. Eine Absorptionsmessvorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, ferner umfassend eine Temperatureinstelleinrichtung (3), um wenigstens die Spitze (30) zu kühlen oder die Spitze (30) auf einer konstanten Temperatur zu haften.

15. Eine Absorptionsmessvorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 11 bis 14, bei welcher der Pipettenadapter (20, 120) eine Seitenwand aufweist, die wenigstens teilweise eine konische oder pyramidale Form aufweist, und wobei die Vorrichtung ferner eine Halteeinrichtung mit einer Bohrung aufweist, die zum Einpassen eines vorbestimmten Teils der Seitenwand des Pipettenadapters (120, 20) mit konischer oder pyramidaler Form ausgebildet ist.

16. Eine Absorptionsmessmethode zum Messen des Absorptionsvermögens einer eine Probe beinhaltenden Probenflüssigkeit (9), umfassend:

einen Schritt, der im Befestigen einer zur Aufnahme der Probenflüssigkeit (9) ausgebildeten Spitze (30, 230) an der Absorptionsmesspipette (1) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10 besteht;

einen Schritt, der im Befüllen der Spitze (30, 230) mit einer Probenflüssigkeit (9) oder einer reinen Flüssigkeit (9) ohne Probe besteht;

einen Schritt, der darin besteht, Messlicht von außen in den inneren Raum der Absorptionsmesspipette (1) zu führen und das an die Außenseite der Probenflüssigkeitsansaugöffnung (31) der Spitze (30, 32) ausgegebene Licht zu messen; und

einen Schritt, der darin besteht, die Absorption der in der Spitze (30) vorhandenen Probenflüssigkeit (9) zu berechnen, auf Grundlage einer gemessenen Lichtintensität, die in einem Zustand gemessen wird, in dem die Probenflüssigkeit (9) in der Spitze (30, 230) vorhanden ist, und einer Lichtintensität, die in einem Zustand gemessen wird, in dem in der Spitze (30, 230) keine Probenflüssigkeit oder eine reine Flüssigkeit ohne Probe vorhanden ist.

17. Ein Absorptionsmessverfahren gemäß Anspruch 16, bei welchem Intensitäten einer Mehrzahl von Komponenten mit voneinander unterschiedlichen Wellenlängen im an die Außenseite der Probenflüssigkeitsansaugöffnung (31) der Spitze (30, 230) ausgegebenen Licht gleichzeitig oder nahezu gleichzeitig gemessen werden können.

18. Ein Absorptionsmessverfahren gemäß Anspruch 16 oder 17, in welchem das Messlicht gemessen wird, während wenigstens die Spitze (30, 230) gekühlt oder auf konstanter Temperatur gehalten wird.