DE1598622A1

DE1598622A1 - Verfahren und Vorrichtung zur photometrischen Auswertung von Proben

Info

Publication number: DE1598622A1
Application number: DE19661598622
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Joyce Loebl and Co Ltd
Current assignee: Joyce Loebl and Co Ltd
Priority date: 1965-05-07
Filing date: 1966-05-06
Publication date: 1970-07-30
Also published as: GB1149382A; FR1479672A; US3523756A

Description

Anmelders Joyce, Loebl and Co. Limited of Princesway Team Valley, Gateshead 11

Verfahren und Vorrichtung zur photometrischen Auswertung von Proben

Für die Erfindung wird die Priorität der britischen Anmeldung No. 19305/65 vom 7. Mai 1965 in Anspruch genommen.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Auswertung der Eigenschaft wie z.B. der Farbe oder Dichte einer Mehrzahl von chemischen Substanzen, wie z.B.

biochemischen Proben.

BAD ORiGiNAL - 1 -

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In Einrichtungen, wie z.B. in Krankenhäusern,ist es häufig erforderlich, von einer Mehrzahl von ähnlichen Proben von vorbereiteten Körperflüssigkeiten schnell die Farbe, die Dichte öder die Konzentration zu ermitteln. In diesem Zusammenhang ist es bekannt, die genannten Proben in getrennte Kügelchen in einem durchsichtigen Rohr unterzubringen, wobei die Kügelchen durch Blasen von Luft oder einer klaren Flüssigkeit getrennt werden und die genannten Proben in einem kontinuierlichen Durchfluß durch ein Photometer zur Auswertung beispielsweise der Farbe oder der Dichtigkeit jeder Probe in einem kontinuierlichen Flu8 bewegt werden. Dieses Verfahren weist eine Reihe von Nachteilen auf, von denen einer darin besteht, daß alle Proben durch eine einzige Röhre fließen, w© sie dazu neigen, ineinander zu verschmelzen. Da außerdem nur ein Kanal für die genannten Lösungen am Photometer vorgesehen ist, welches den kostspieligsten Teil des Gerätes darstellt, kann das Photometer nicht in vollem ömfange verwendet werden, weil es im allgemeinen schneller arbeitet als der übrige Teil des Gerätes.

Gemäß dsr vorliegenden Erfindung werden bei einem getrennten Verfahren sur Auswertung der Eigenschaft einer Mehrzahl von chemischen Substanzen, wie z.B. biochemischen Proben, die

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Proben der Reihenfolge nach in eine erste Mehrzahl von Behältern gebracht, wobei eine abgemessene Menge von jeder Probe automatisch durch eine oder mehrere Pipetten in eine zweite Mehrzahl von Behältern übertragen wird, welche in einer Haltevorrichtung angeordnet sind, zusammen mit einem Zusatz von einer vorbestimmten Menge von einem oder mehreren Reagenzien, welche mit den Proben gemischt werden, wonach die vorbereiteten Proben, mit oder ohne Durchgang, durch Behandlungsstufen, wie z.B. Wärme- oder Zentrifugenbehandlungsstufen, von Hand der Reihe nach in eine automatisch arbeitende MeSvorrichtung übertragen werden, welche eine besondere Eigenschaft jeder Probe auswertet und darstellt oder aufzeichnet.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung werden Körperflüssigkeit spraben der gleichen Art von einer Mehrzahl von Patienten in etikettierten Röhren gesammelt, wobei die Röhren in einen runden Behälter gebracht werden, der eine Mehrzahl derartiger Röhren aufnehmen kann. Ein ähnlich geformter Behälter, der eine Mehrzahl von Probenbehältern aufweist, ist in der Nähe der ersten auf einem rotierenden Träger angeordnet, wobei sich die beiden mit der gleichen Winkelgeschwind igkeit^drehen. Wenn jedes Probenrohr eine Übertragungsstellung passiert, taucht eine Pipette in die Probe,

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saugt eine vorbestimmte Menge auf, überträgt diese in einen

Behälter und fügt eine Menge eines Reagenzes und/oder einer klaren Flüssigkeit hinzu, welche im wesentlichen alle Spuren der Probe von der Pipette entfernt.

Der zweite Behälter,'der zur Anordnung in einer Zentrifuge geeignet ist, wird dann von Hand in die Zentrifuge gebracht, wo Bestandteile, wie z.B. die Proteine, ausgeschieden werden. Danach wird der Behälter auf den rotierenden Träger zurückgebracht, und die Flüssigkeit in den Probebehältern wird mit oder ohne weitere Behandlung der Reihenfolge nach einem automatischen Photometer zugeführt. Eine weitere Pipette extrahiert dann wiederum jede Probe aus ihrem Behälter und überträgt sie in eine Küvette, welche im Photometer angeordnet ist, wobei das Photometer eine Eigenschaft, wie z.B. die Farbe oder Dichte der Probe automatisch auswertet, worauf die Küvette ausgewaschen und eine weitere Probe in dieselbe gebracht wird. Abwechselnd kann die Probe auf eine Mehrzahl von Küvetten übertragen werden, welche der Reihenfolge nach das Photometer und die nachfolgende Auswaschung durchlaufen.

Das Photometer kann entweder eine graphische Darstellung der Höhe aufzeichnen, welche den gesuchten Wert der Probe zeigt, wobei die gemessene Menge in Form einer Zahl dargestellt

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J oder es kann diese Zahl zusammen mit einer anderen Zahl gedruckt werden» welche die besonders zu prüfende Probe darstellt. Abwechselnd oder Zusätzlich kann das 'Photometer eine Karte oder einen Streifen für eine spätere statistische Auswertung stanzen.

Das oben angeführte Verfahren kann zahlreiche Abwandlungen erfahren. So kann anstelle der Flüssigkeit in dem zweiten Behälter, der unmittelbar in das Photometer übertragen wird, eine zweite Übertragung von Proben zur Hinzufügung eines weiteren Reagenzes durchgeführt werden.

Was das Photometer anbetrifft, so kann dies vorzugsweise in det Art eines Komparators sein, in welchem die Färbe* oder die Dichtemessung der Probe durch das Photometer mit einem Normallichtstrahl verglichen wird, wobei in den Lichtstrahl ein automatisch eingestellter und mit Graden versehener Keil eingebracht wird. Die Bewegung des Keiles bis zur Gleichheit der Lichtquelle von der Probe und ä#r Lichtquelle vom Keil wird dann durchgeführt, wobei sich der numerische feil des Photometers einstellt, um ein Signal entsprechend der untersuchten Prob· darzustellen, zu drucken oder zu »tanzen.

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Das oben beschriebene Verfahren ist besonders vorteilhaft, weil das Photometer den kostspieligsten feil in der Kette der Geräte darstellt, und weil das Photometer mit großer Geschwindigkeit arbeitet, wobei zwei oder mehrere Kanäle für die Probensammlung und -vorbereitung gleichzeitig eingesetzt werden können» wodurch das Photometer immer vollständig besetzt ist. Es ist denkbar, daß ein Probenauswerbungsraum vorhanden ist, der das Photometer aufnimmt. . Dabei können die restlichen Verfahrensschritte in oder in der Nähe der verschiedenen Stationen des Krankenhauses ausgeführt werden. Dies vereinfacht die Lenkung des Verfahrens und vermeidet eine Fehlermöglichkeit in der Zuordnung von jeder Probe, auf der eine die Probe betreffende Rennzeichnung ablesbar ist»

Unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung) welche beispielshalber eine vollständige Reihenfolge der Behandlung*- und Auswertungsschritte, angewendet auf biologische Flüsaigkeitsproben, zeigt, soll das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung näher erläutert werden«

Die einzelnen Verfahrensschritte werden durch vier Anordnungen und ein Photoaeter-Auawertgerät,bezeichnet

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im Patent (Patentanmeldung ) genauer

beschrieben.

Eine Reihe von biologischen Flüssigkeitsproben von Krankenhau spatienten wird in etikettierten Röhren 6 gesammelt, welche der Reihe nach in einem äußeren Ringbehälter 7 gestellt werden. Ein innerer Ring 8 ist mit der gleichen Anzahl von leeren Behältern 9 (Anordnung 2) bestückt und der Behälter und der Ring sind auf einem rotierenden Tisch 10 befestigt. Der Tisch 10 ist von einer Röhrenstellung zur nächsten durch einen Stift- und Schlitzmechanismus indiziert, welcher den Tisch antreibt, so daß jedes Paar von Behälter und Röhre eine spezifizierte Zeitlang gegenüber in einer vorbestimmten Stellung bleibt. Diese Start-Stop-Bewegung wird fortgesetzt bis jedes derartige Paar in die genannte Position gebracht und aus derselben wieder entfernt wurde. Am Tisch angebrachte Zungen und Schlitze in dem Behälter und dem Ring gewährleisten eine genaue Stellung zueinander.

Wenn jede Röhre und jeder Behälter die genannte vorbestimmte Stellung erreicht, taucht eine an einem durch einen nockenbewegten Arm 12 befestigte Pipette 11 in eine Röhre und extrahiert mittels einer Pumpe 13 und flexiblen Rohrleitungen 14.und 15 einen durch die Antriebspumpe bestimmten Betrag der

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flüssigen Probe. Die Pipette wird dann zurückgezogen und von dem entsprechenden Behälter (9) am inneren Ring bewegt, worauf die Flüssigkeitsprobe zusammen mit der erforderlichen Menge eines Reagenzes oder einer klaren Flussigkeit aus dem Reservoir 16 eingespritzt wird. Nach dem Zurückziehen der Pipette und ihrer Rückbewegung in die vorherige Stellung, dreht sich der Tisch in die nächste Stellung und der Zyklus wird so lange wiederholt, Ms die verdünnten Proben sich in allen Behältern im inneren Ring befinden und dieser von Hand entfernt und, wenn «rforderlieh, in eine Zentrifuge oder einen Ofen zur Reinigung oder Reaktion der Flüssigkeiten übertragen werden kann. ■*.-.- ,

Die Aktionen der Pipette und die Drehung des Tisches werden durch einen Elektromotor in jeder Anordnung 1 bis durchgeführt. Der Motor weist eine Nockenwelle und ein damit verbundenes Getriebegehäuse auf, welch® in den Zeichnungen nicht dargestellt sind* Alle erforderlichen Lager, Befestigungen, Pumpmechanismen od.dgl. sind in einem Gehäuse befestigt.

Nach der Zentrifugierung oder einem anderen oben beschriebenen Verfahren wird der Behälterring 8 in die Anordnung 2 zurückgebracht. Diese Anordnung weist einen Pipettenmechanismus

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17 und einen Tisch, ähnlich der Anordnung 1 auf, mit der Ausnahme, daß die Pipette geführt ist und in jeden Behälter eintaucht und eine vorbestimmte Menge eines weiteren Reagenzes von einem Behälter 18 mittels einer Pumpe 19 einspritzt, wobei der Tisch sich schrittweise umdreht. Dieser Verfahrensschritt kann selbstverständlich, wenn er nicht erforderlich ist, übergangen werden. Es kann auch mehr als ein Reagenz durch Verwendung einer Mehrfachpumpe und mehreren Reservoiren zugeführt werden, sofern dies erforderlich ist.

Der innere Ring 9 wird dann in die Anordnung 3 übertragen und ein äußerer Ring 21 mit leeren Röhren 22 wird in die Stellung gebracht. Die Pipette 23, welche schräg gekippt und bewegt wird, wird in den ersten Behälter auf den Ring 8 geführt und entfernt mittels einer Pumpe 24 eine Menge von der Oberfläche der Flüssigkeit und überträgt diese frei von abgelagerten oder niedergeschlagenem Material und mit oder ohne Waschflüssigkeit in eine Röhre 22. Der Zyklus wird fortgesetzt bis die Flüssigkeit von allen Behältern entfernt und übertragen ist.

Die Anordnung 4 ist mit der Meßvorrichtung 5 verbunden. Wenn alle Röhren 22 auf dem Ring 21 gefüllt sind, werden der Ring und die Röhren in die Anordnung 4 gebracht. Hier taucht eine

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Pipette 26 der Reihe nach in die Röhren 22, welche in Bezug auf die Pipette schrittweise rotieren, wobei eine beträchtliche Menge der Flüssigkeit von jeder Röhre extrahiert wird. Diese Flüssigkeit tritt über eine Röhre 27 und eine Röhre 29 in eine flüssigkeitsdichte Küvette 30, welche im Photometer angeordnet ist. Eine nicht dargestellte Vakuumpumpe in der Anordnung 4 saugt über die Röhre 31 einen Teil der genannten Flüssigkeit von einer Röhre 22 in die Küvette und danach in eine Wanne. Dieser Teil wird dazu verwendet, um die Küvette auszuwaschen. Ein Ventil schließt dann die dichte Röhre 31 und mittels eines geringeren Vakuums wird über die Leitung die Küvette mit dem Rest der zu untersuchenden Flüssigkeit fast gefüllt.

Das Photometer besteht aus einem Doppelstrahl-Komparator. Die Farbe oder die Dichte der Flüssigkeit in der Küvette wird mittels einer Photozelle verglichen, welche abwechselnd das Licht durch die Probe und durch einen graduierten motorbetriebenen Keil empfängt.

Der Keil wird durch Steuerung der Photozelle bewegt bis die ) zwei Signale, die die Photozelle erreichen, gleich sind, worauf ein Servomotor einen Schreiber 32 bewegt, der eine Linie auf das nach unten bewegte Papierblatt 33 aufzeichnet.

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Um eine unnötige Bewegung des Schreibers zu vermeiden, beginnt dieser erst eine Sekunde nachdem die Flüssigkeit in der Küvette ist, zu arbeiten und das bis dahin festgehaltene Papier bewegt sich ungefäht 4 Sekunden lang, wobei eine im wesentlichen gerade Linie aufgezeichnet wird, die dem Betrag der Dichte oder der Farbe der zu messenden Probe entspricht. Der mittlere Betrag der Linie entspricht der tatsächlichem Messung.

Gleichzeitig mit der Sehretherbewegung kann ein Digitaldrucker 34 ausgelöst werden, welcher eine Reihe von Zahlen auf ein Papierblatt 35 druckt, die eine Digitalinformation der Zahl der Probe, der Zahl der Messung und.des Wertes der Messung zusammen mit anderen gegebenenfalls erforderlichen besonderen Daten ergeben.

Obgleich in den Anordnungen 1 und 2 nur ein einziges zugefügtes Reagenz gezeigt wurde, ist es möglich, zwei oder mehrere Reagenzien in jeder Anordnung durch zusätzliche Behälter, Rohrleitungen, Pumpen und Nockenanordnungen zuzuführen. Außerdem können, wenn verschiedene Proben ausgewertet werden sollen, zwei oder mehrere Pipetten mit ihrem zügehörigen Reagenzbehälter in einer oder mehreren Anordnungen vorgesehen sein, wobei die vorherige Pipette bereits von ihrem Arm entfernt wad durch eine andere ersetzt werden kann,

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wenn der Wechsel durchgeführt wird. Schließlich können eine, oder mehrere Anordnungen weggelassen oder hinzugefügt werden, um den oben beschriebenen ganzen Zyklus durchzuführen. Der beschriebene Zyklus ist normalerweise einfach und er kann, falls erforderlich, durch besondere Behandlungsschritte und angewendete Proben beliebig variiert werden.

Das beschriebene Verfahren kann gleichzeitig in verschiedenen Kanälen ausgeführt werden. In diesem Falle können verschiedene Pipetten die zu messenden Quantitäten gleichzeitig von einer Probe extrahieren und in ein enges Gefäß über<tragen, wobei die verschiedenen Reagenzien zugeführt werden und die Behälter getrennt werden, so daß verschiedene Versuche mit der gleichen Probenflüssigkeit durchgeführt werden können.

Abwechselnd können die verschiedenen Pipetten Flüssigkeiten von verschiedenen Proben extrahieren und diese in verschiedene Behälter zur Durchführung der gleichen Untersuchung übertragen, wodurch das Probenaufbereitungsverfahren beschleunigt werden kann. Zwei oder mehrere Pipetten können der Reihe nach in jeden Behälter während des Durchganges durch eine besondere Anordnung Flüssigkeit hinzufügen oder wegnehmen. Der Behälter oder der Träger für die Probenröhren und Probenbehälter kann ein einzelner oder ein mehr-

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fächer Ring, ein langer gerader Tisch oder ein endlos umlau fendes Band sein.

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Claims

P 15 98 622.8 Joyce, Loebl and Co. Limited of Princesway Team Valley, Gateshead 11 Patentansprüche

1. Verfahren zur Auswertung der Eigenschaft einer Mehrzahl von chemischen Substanzen, wie z.B. biologischen Proben, dadurch gekennzeichnet, daß die Proben in eine erste Mehrzahl von Behältern (6) gebracht werden, welche dann der Reihenfolge nach in einen ersten Halter gesetzt werden und daß eine abgemessene Menge von jeder Probe automatisch durch eine oder mehrere Pipetten (11) durch eine zweite Mehrzahl von in einer zweiten Halteeinrichtüng (8) angeordneten Behältern (9) zusammen mit einem Zusatz, einer vorbestimmten Menge von einem oder mehreren Reagenzien, welche mit den Proben gemischt werden, übertragen werden, worauf die vorbereiteten Proben mit oder ohne Durchgang durch Behändlungsstufen (2,3,4), wie z.B. Stufen zur Erwärmung, Zentrifugierung und/oder Entfernung aufeinander folgend ein auto-

matischv-arbeitendes Meßinstrument (5) durchlaufen, welches Instrument eine besondere Eigenschaft von jeder der genannten Proben auswertet und darstellt oder aufzeichnet.

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Mehrzahl von Probenbehältern der Reihe nach in einen ringförmigen Halten (8) gestellt werden, der auf einem ersten Tisch (10) angeordnet ist, welcher Unterbrochen rotiert, wobei Teile der genannten Proben durch die Pipetten während der feststehenden Perioden des Tisches auf eine zweite Mehrzahl von Behältern oder Röhren übertragen werden, die in einem zweiten Ringhalter angeordnet sind, der sich innerhalb des ersten \ Ringhalters befindet und ebenfalls mit dem ersten Tisch rotiert.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekehnzeichnet, daß die Pipette (11) und der erste Tisch (10) durch einen Elektromotor angetrieben werden, wobei der Zyklus der Arbeitsweise der Pipetten und des ersten Tisches nockengesteuert ist. \

4. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Proben (9) nach Übertragung und Mischung mit einem Reagenz in ihrem Halter (8) einer Wärme- oder Zentrifugalbehandlung unterworfen werden.

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5. . Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß

die Proben und die zweiten Ringhalter (8) einer zweiten rotierenden Tischanordnung (3) zugeführt werden, in welche eine vorbestimmte Mengewon einem oder mehreren Reagenzien der Reihe nach jeder Probe durch eine Pipette (23) zugefügt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Ringhalter (8) und seine Behälter (9) oder Röhren in einem dritten Tisch (3) innerhalb eines dritten Ringhalters (21) mit der gleichen Anzahl von Behältern (22) untergebracht sind, wobei eine Menge der sich an der Oberfläche befindlichen Flüssigkeit von jedem Behalten, im inneren zweiten Ringhalter mit oder ohne Zusatz eines Reagenzes oder einer klaren Flüssigkeit auf einen Behälter in dem äußeren dritten Ringhalter durch eine Pipette (23) übertragen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Halter (21) mit den Proben (22) auf einem weiteren vierten rotierenden Tisch angeordnet ist und die Flüssigkeit von jeder Probe durch eine Pipette entfernt wird, wobei die Flüssigkeit in eine Küvette (30) geleitet wird, welche in einem Meßinstrument (5) angeordnet ist und die Flüssigkeit zuerst zur Reinigung . ,.

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der Küvette von einer vorher darin befindlichen Flüssigkeit verwendet wird, worauf die Küvette mit der erstgenannten zu prüfenden Flüssigkeit gefüllt umdnanschließend weggeleitet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das .Meßgerät(5)■■ aus einem DoppeIstrahl-Photokomparator besteht, der zur automatischen Auswertung der Farbe oder Dichte der Probe in der Küvette dient. i

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßgerät (5) ein servobetriebenes Schreiber-Aufzeichnungsgerät (32) aufweist, welches einen Papierstreifen (33) markiert, wobei der Schreiber zwischen zwei Probenuntersuchungen festgehalten wird und nach einer vorbestimmten Periode, nachdem die Küvette mit der Probe gefüllt ist, schreibt, worauf der Schreiber auf dem bewegten Papier während einer weiteren vorbestimmten Zeitdauer verbleibt,

10. Verfahren nach Anspruch S_t dadurch gekennzeichnet, daß das Meßinstrument (5) einen Digitaldruckermechanismus (34) während jeder Auswertung in Betrieb setzt, wobei der sich ergebende Druck (35) eine Df.gitalinformation der fj-pbe

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und ihrer Nummer enthält.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß verschiedene Pipetten gleichzeitig eine vorbestimmte Menge von Flüssigkeit von einer gleichen
Mehrzahl von verschiedenen Proben extrahieren, die sich in den Behältern-der ersten Mehrzahl befinden und die genannten Mengen in entsprechende Behälter der zweiten Mehrzahl übertragen.

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