DE1798481A1

DE1798481A1 - Vorrichtung zur durchfuehrung chemischer analysen unter verwendung von gefaessen

Info

Publication number: DE1798481A1
Application number: DE19671798481
Authority: DE
Inventors: Guenter Dr Rer Nat Bechtler; Wilhelm Bergmann; Heinrich Dr Ing Netheler
Original assignee: Eppendorf Geraetebau Netheler and Hinz GmbH
Current assignee: Eppendorf SE
Priority date: 1967-12-20
Filing date: 1967-12-20
Publication date: 1976-06-24

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchführung chemischer Analysen, insbesondere auf dem Gebiet der klinischen Chemie, unter Verwendung von Gefäßen, mit einer ersten schrittweise bewegbaren Transportanordnung, in der die Gefäße einer Entηahmestation mit einer übertragungseinrichtung suführbar sind, einer zweiten Transporteinrichtung (im folgenden ''Behandlungsstrecke'' genannt) mit Gefäßen, in welche Proben durch die übertragungseinrichtung übertragen werden, die schrittweise antreibbar ist und welcher Behandlungseinrichtungen zugeordnet sind, sowie mit einer zentralen Steuereinrichtung, wobei am Ende der Behandlungsstrecke eine weitere Entnahmestation vorgesehen ist, um Proben einem Analysiergerät zuzuführen, und ferner die Behandlungsstrecke in Form einer geschlossenen Bahn ausgebildet ist.

Für die Diagnose der verschiedenen Organerkrankungen spielt die Konzentration bestimmter Substanzen in Körperflüssigkeiten

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(Blut, Serum, Urin usw.) eine wichtige Rolle. Es gibt Bestimmungsmethoden für eine große Anzahl von Substanzen, die entsprechend der verschiedenen Häufigkeit der einzelnen Erkrankungen auch mehr oder weniger häufig ausgeführt werden.

Die Erfindung bezieht sich vor allem auf Bestimmungsmethoden, die im klinisch chemischen Labor sehr häufig auszuführen sind, bei denen es wichtig ist, die großen Analysenzahlen mit einem begrenzten Personal auszuführen.

Bekannt sind Vorrichtungen, die eine Mechanisierung der einzelnen chemischen Analysenschritte in folgender Weise ermöglichen; es werden zum Beispiel mehrere Proben auf einem Probenteller bereitgestellt und die Proben in einem Schlauchsystem nacheinander in bestimmten Verhältnissen mit Reagenzien vermischt und, wenn es notwendig ist, erhitzt und wieder abgekühlt. Die photometrische Messung wird mit einer Durchflußküvette in einem Photometer ausgeführt.

Es ist auch eine Mehrfachausnutzung der Apparatur bei dieser Arbeitsmethode bekannt in dem Sinne, daß von einer Probe mehrere Teilmengen entnommen und in getrennten Apparaturen nach verschiedenen Methoden analysiert werden.

Außerdem ist eine andere Analysentechnik bekannt, bei der die manuellen Schritte mechanisiert sind. Es wird zum Beispiel aus der Probe mit einer mechanisierten Pipette eine bestimmte Menge für die Analyse entnommen und in ein neues Gefäß übertragen. Es wird aus einem Vorratsgefäß eine bestimmte Menge Reagenz zugeführt, es wird die Mischung für den Ablauf der Reaktion eine definierte Zeit auf eine festgelegte Temperatur erhitzt und nach der Abkühlung aus dem Reaktionskreis vom Photometer eine Probe abgesaugt, die dann in der gleichen Weise wie oben gemessen und ausgewertet wird.

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Die zuletzt beschriebene Annyratur arbeitet -rät Substannnsn^en von einigen Millilitern, verwendet Reaktionszeit⁰!» aus !las, die sie nach Ablauf der Reaktion nieder snubert und erneut verwendet, Als Dosierpuinpen für die Reagenzien werden Kolbenpumpen mit Ventilen verwendet, die das Rearenz aus Vorratsflaschen ansaugen. Beispielsweise ist aus der DT-OS 1673 224 eine Anordnung bekannt, bei der die Behandlungsstrecken, d.h. alle Stationen ausser der Sammelstelle für Reagenzgläser, Einrichtungen zum Spülen, Trocknen und Sterilisieren der Reagenzgläser aufweisen. Die Reagenzgläser können ohne Entfernung wieder verwendet werden. Der Aufwand für die Behandlung der Reagenzgläser ist erheblich. Dabei ist zu berücksichtigen, daß keine Verunreinigungen zurückbleiben dürfen, weil sonst Untersuchungen der oben beschriebenen Art nicht nur unbrauchbar sind, sondern zu Fehlschlüssen verleiten.

Weiterhin benötigen die Einrichtungen zum Spülen, Trocknen und Sterilisieren nicht nur Platz, sondern auch überwachung und Wartung.

Im übrigen arbeitet die bekannte Ausführungsform nach einem verhältnismäßig starren Schema, weil die Reagenzgläser in der Sammelstelle in blockartige Aufnahmebehälter eingesetzt xverden, in denen sie gruppenweise transportiert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs angegebene Vorrichtung dahingehend zu verbessern, daß der bisher mit Gefäßen getriebene Aufwand bei einer flexibel ausgebildeten Behandlungsstrecke bzw. mehreren Behandlungsstrecken erheblich vermindert wird und bei Beibehaltung einer Automatisierung Proben in Anpassung an verschiedene jeweilige Bedingungen untergebracht werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Behandlungsstrecke aus einer endlosen Kette mit Haltevorriehtun-

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-itgen für Probengefäße ausgeführt ist, daß an dieser Kette ein Gefäßspender angeordnet ist, der vor der Entnahmestation mit der übertragungseinrichtung angeordnet ist, und daß entgegen der Bewegungsrichtung der Behandlungsstrecke vor dem Spender eine Auswerfeinrichtung vorgesehen ist. Dabei erübrigt sich der Aufwand hinsichtlich einer Gefäßbehandlung, wie es bisher bekannt ist. Ferner besteht die Möglichkeit, durch die in eine Kette mit Haltevorrichtungen einsetzbaren Probengefäße diese an beliebigen, d.h. vorbestimmbaren Stellen, in einem bestimmten Arbeitstakt in der Kette unterzubringen, so daß eine Anpassung an nachfolgende Behandlungen möglich ist. Durch die Ausbildung der Behandlungsstrecke als endlose Kette wird die Einsatzmöglichkeit hinsichtlich durchzuführender Untersuchungen vervielfältigt, wobei im übrigen unabhängig von der Art der jeweiligen Probe dann immer gleiche Voraussetzungen dadurch geschaffen werden, daß frische Gefäße vor einer Probenentnahme eingegeben werden.

Hierbei wird einbezogen, daß bei mehreren Behandlungsstrecken jede Behandlungsstrecke aus einer endlosen Kette mit Haltevorrichtungen für Probengefäße ausgeführt ist und einen Spender zur taktweisen Zuführung eines Probengefäßes vor der Aufnahme- oder Entnahmestation und einen Auswerfer in Bewegungsrichtung hinter dem Meßgerät hat. Im Wege der Behandlungsstrecke oder -strecken sind Geräte zum Verschließen, Erwärmen, Kühlen, Schütteln oder Zentrifugieren der Gefäße vorgesehen, und Geräte für diese Vorgänge werden teilweise in der Behandlungsstrecke und teilweise nach Entnahme eines Gefäßes aus der Behandlungsstrecke, beispielsweise in einer weiteren Transportanordnung, die nach Art eines Speichers ausgebildet ist, wirksam.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführung besteht die Speichervorrichtung aus einem Rotationskörper mit Aufnahmeöffnungen, der mit dem Bewegungstakt der Transporteinrichtung der Behandlungsstrecke jeweils um einen bestimmten Winkel verdrehbar ist.

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Dadurch läßt sich eine prroße Anzahl von Gefäßen auf kleiner. Raum bereithalten.

Die Erfindung wird im folgenden anhan-' von Au3fährun~3beispielen erläutert_s die in der Zeichnung dargestellt sind. In der Zeichnung zeilen:

Fig. 1 : eine Draufsicht auf eine erfindun^sgemäße Ausführung mit einer Zuführungsanordnunir und einer 3ehandiungsstrecke in schematischer Darstellung,

Fig. 2 : eine schematische Darstellung einer Vorrichtung mit mehreren Behandlungsstrecken,

Fig. 3 : eine Seitenteilansicht einer Transoorteinrichtung einer Behandlungsstrecke,

Fig. 4 : eine Draufsicht auf die Transporteinrichtung der Behandlungsstrecke in Teildarstellung zur Erläuterung einer Auswerferanordnung für die Gefäße.

In den Fig. 1 und 2 sind eine erste Transport- oder die Zuführungsanordnung 1 und die sogenannte Behandlungsstrecke 2 erkennbar. Ferner ist in diesen Figuren die Auswert- oder Meßstation mit einem Photometer erkennbar.

Wie insbesondere Eg. 1 zeigt, handelt es sich bei der Zuführungsanordnung 1 um einen sogenannten Probentisch 4 mit einer Plattform, auf der eine kettenförmige Aneinanderreihung von Probengefäßen 6,7 angeordnet ist. Diese Aneinanderreihung bildet die sogenannte Probenkette. Dabei wird zweckmäßig eine Ausführung gewählt, die beliebig zu verlängern ist, wobei Kettenglieder in einer üblichen oder besonderen Ausführungsform vorgesehen sein können, die ein Gelenk haben. Auf dem Probentisch k ist eine beispielsweise mit einem Transportrad 8 ver-

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c-ehene Transportsnordnung vorgesehen, die einen Kanal Q aufweist, dessen Breite entsprechend derjenigen der Kette bzw. der Probenpref äße ausgeführt ist. Das Transportrad 8 ist so vorgesehen. ^aB ein Ann in den Kanal ⁿ hereinragt und zwischen 7,vjel Gefäße bzw. in eine öffnung in der Kette greift. Bei ,iedeTn Drehschritt, der bei dem gezeigten Rad 8 °0° beträgt, wird die Kette um eine Probe veiterbewegt. Ein Gefäß 10 wird dabei ,■jeweils in eine bestimmte Stellung transportiert, in welcher eine Reagenzmenere entnommen werden kann. Diese Stellung ist definiert.

Beispielsweise ist der Behandlungsstrecke 2 bzw. der Zuführungsanordnung 1 eine sogenannte Probe bzw. Reagenzdosiereinheit 11 mit einer gesteuerten Pumpe zugeordnet, die eine definierte Probemenge von beispielsweise 20 yui in ein Aufnahmegefäß, insbesondere den Schlauch 12, saugt. Die spezielle Ausführung der Einheit 11 wird nicht näher beschrieben. Der Schlauch 12 endet in einem Träger 13, welcher an einem Schwenkarm 14 befestigt ist. Dieser ist an einer Säule 1^ in einer besonderen Einheit 16. der sogenannten Aufnahme- oder Entnahmestation angeordnet, die in Verbindung mit der Behandlungsstrecke 2 und mit der Zuführungsanordnung 1 vorgesehen ist. Die Aufnahme- oder Entnahmestation übernimmt PT>obenteile aus den Gefäßen auf dem Zuführungstisch ^l\- und an ihrem Ort nimmt die Behandlungsstrecke 2 Probenteile auf. In der Aufnahme- oder Entnahmestation 16 erfolgt eine Auf- und Abbewegung des Trägers 13 sowie eine Verschwenkung entsprechend dem Pfeil 1¹? zum Transport des Trägers über eine Stelle 18 der Be^andlungsstrecke. An dieser Stelle wird lediglich bemerkt, daß das aus dem Träger 13 nach unten ragende Mundstück des Schlauches 12 in Probegefäße auf dem Zuführungstisch M- getaucht wird, wonach eine bestimmte Probenmenge angesaugt wird und diese Probenmenge in ein Gefäß am Ort 18 der Behandlungsstrecke 2 überführt wird, wo die Dosiereinheit 11 die Probenmenge in ein dort vorgesehenes, aideres Gefäß über-

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tr"^cVt. Die Dosiereinheit Ή -"r-'ickt d^bei 7-ur-"chst die Frebe und anschließend eir.e einstellbare Reareiir.^en^e. sur. Beis-nie 200 Ail. in das an der Stelle 18 befind].iche Gef"? und F--n-'^;it danit auch alle Probenreste ans dem irhertrarun^sschl^uch Ί".

Die Behandlungsstrecke hat eine Transporteinrichtung <~ , die beispielsweise als Kette ausgeführt ist. die 'wenigstens ar, ^.erstellen 20, 21, 22 zur Aufnahme ^oη Gefäßen ausgebildet ist.

Die Gefäße werden aus einem Gefäßspender 23 zugeführt. Entweder ist die Vorrichtung so ausgeführt, da? die Transporteinrichtung 19 an voneinander abgesetzten Stellen bei 20. 2"i, 2° Halterungen für Gefäße besitzt oder, wenn eine Kette unmittelbar hintere! iander Aufnahmen für Gefäße besitzt, arbeitet der Gef^Trrser^er °⁷ so, daß, Gefäße nur ir einem ent «Brechen den. Ab^tan^ zu^ef^ihr⁴: werden. Dieser Abstand ist gleichzeitip- ein M^i? füj/eine Hch^i^tlän^e der Transporteinrichtung i°. Es ist erkennbar. d.^p': dieser Abstand größer ist als der Abstand zwischen svei Ge/^len 6, 7 in der Transport anordnung· auf de^ Zufü^runr-pti.·=·-'.:: -'--.

In der erläuterten schema tischen D^rstel^uii^ wc·¹ ?i^r>, '"' ri:;.d ■""anil an der BehändIuiirsstrecke 2 ein Ger'^t 2--'- r*M": Ve^¹SCh"!.ie^en eines Gefäßes, ein Gerät 2;" zv™· I-;i-chen -^e^o '?re?^r7:.?i""".'¹-".'-^. beispielsv^Teise durch mechanische Vibration, ein -3e^t 2^;ς Tiurn Srwärr-en des Gef ä^inhalts. al ¹^ s^renannter üherr.osta": ausgeführt» ein sogenannter Speicher 2¹^. ein Ger*⁰'⁴" 2'^r. als Mi-eher ausgeführt, und eine Station 2° vorgesehen, an welcher "er Teil der Probe, der für die Messung vorbereitet ist. enrr.o-rr.er. wird.

;v ,i_.i--. 3~T*@itsteZ Iu¹"-'? eine^ Gefäßes -^ der Steals ■ -■' ~'i "*"'^:; o".:.3 5 3.~ G-efäS mit einen Frcbenveil gefüllt. *'Ii⁴; ;?"■.-;". cc"*r: Ttiiht ■: " wir-'' ein neue? Gei'^·: ·.:.:.". ir_i -"

■venn sin Gefäß in di9 Station -6'). d.h. ir. cie 3ti.■?:;-■:■:".

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in welcher der Thermostat 26 einwirkt, wird das Gefäß aus der Transporteinrichtung 19 herausgenommen; beispielsweise fällt es in den Thermostaten. Für die Entnahme kann an sich eine bekannte Vorrichtung mit in das Gefäß eintauchenden und höhenbeweglichen Elementen vorgesehen sein oder die Halterungen der Transporteinrichtung können spreizfähig angeordnet sein, um eine Herausnahme zu ermöglichen. Grundsätzlich werden Halterungen für Gefäße an einer Kette einbezogen, die eine Zuführung und Abführung von Gefäßen von bzw. nach oben, unten oder seitwärts wahlweise zulassen.

Fig. 1 zeigt ferner eine zentrale Steuereinrichtung 4o, die mit den gezeichneten Funktionsverbindungen mit den anderen Teilen des Geräts verbunden ist und dafür sorgt, daß die einzelnen Bewegungen synchronisiert sind, dh. daß die erforderlichen Hebe- und Vorschubbewegungen in der richtigen Reihenfolge und im richtigen Arbeitstakt ausgeführt werden.

Die Fig. 2 zeigt eine Ausführung mit einer Zuführungsanordnung 1, d.h. einem Probentisch 4, und vier Behandlungsstrecken 41, 42, 43, 44, die alle verschiedene Länge haben und denen eine gemeinsame Meßstation 45 mit einem Photometer 3 mit den daran angeschlossenen Vorrichtungen 38, 39 zugeordnet ist. In diesem Beispiel ist die Aufnahme- und Entnahmestation mit 46 bezeichnet. In ihr werden Probenteile aus einem Gefäß bei Io in die verschiedenen Behandlungsstrecken 41 bis 44 nacheinander übertragen.

Eine mit der zentralen Steuereinrichtung 4o vergleichbare zentrale Steuereinrichtung 47 betreibt alle Behandlungsstrecken 41 bis 44 und die zugeordneten Geräte in gleichen Arbeitsschritten, aber mit einer Phasenversetzung.

Die Aufnahme- bzw. Entnahmestation 46, die zwischen der Zufüh-

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rungsanordnung 1 und den Behandlungsstrecken angeordnet ist, ist so ausgeführt, daß sie aus einem Gef'^ auf dem Probentisch 4, das beispielsweise in der Stellung 10 vorgesehen ist, nacheinander vier Reagenzmengen entnimmt und in Gefn^e in den verschiedenen Behandlungsstrecken ubertrngt. Die Behändlungsstrecken 41 his 44, die für ^erschienene Untersuchungen ausgeführt sein können, durchlaufen dabei mit ihrer Transporteinrichtung verschiedene Schritt zahl en, angedeutet durch verschiedene Längen, zur Auswert- oder MeBstation 45. Beispielsweise kann eine Behandlungsstrecke für Blutzuckerunte^suchungen, eine Behandlungsstrecke zur Bilirubinuntersuchung, eine Behandlungsstrecke zur Harnstoffuntersuchung und eine Behändlungsstrecke für die Phosphataseuntersuchung ~^rorgesehen sein.

Eine zentrale Steuereinrichtung 47 hat z^TTec^vn^'°ip· für .ie-'es Analysensystem eine Steuerwalze, die mit eine¹"· Synchronmotor angetrieben wird.

Es ist erkennbar, doB, wenn beispielsweise die Behandlungsstrecke 44 in diesem Beispiel die längste ist. der Behänd¹ un??nstrecke 41 - ein Speicher 5O₅ der Behandlungsstrecke 42 ein Speicher 48 und der Behandlungs strecke 43 ein Speicher 4° br/w. ein mit einer entsprechenden Verzögerung arbeitendes Behandlungsgerät wie beispielsweise der Thermostat ?6 in Fig. 1 zugeordnet ist. Ferner sind der "Vollständigkeit halber einzelnen Behandlungsstrecken in Fig. 3 Bearbeitung gerste 51 "bis 55 zur Durchführung von Behandlungen außerhalb oder neben der Behandlungsstrecke zugeordnet.

Der Gefäßspender 23 besteht beispielsweise aus einer Säule mit am Umfang angeordneten Gefäßstapeln. Solche Säulen sind bekannt. Die Säule dreht sich über einer Transporteinrichtung 1° und wirft vermittels bekamfcer Steuereinrichtungen jeweils an einer dafür vorgesehenen Stelle ein Gefäß in eine Haiteeinrichtung der Transporteinrichtung 19 bzw. in eine Behandlungsstrecke.

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Beispielsweise fällt dabei ein Gefäß zwischen zwei Haltearme 58, 59 (Fig. 3 und 4) einer Transportkette, die schrittweise angetrieben wird. Diese Haltearme, von denen andere mit 60 und 61 bezeichnet sind (Fig. 4), sind an einem Band 62 befestigt, das entsprechend dem Verlauf der Transporteinrichtung 19, d.h. einer Behandlungsstrecke, geführt ist.

In Bereichen, in denen das Gefäß in der Transporteinrichtung verbleibt, liegt vor den freien Enden der Haltearme 58 -61 ein Steg 63· An einer Station, die in Fig. 1 z.B. mit 64 bezeichnet ist, ist über und unter dem Band 62 ein Abstreifer vorgesehen und der Steg 63, wie bei 66 gezeigt ist, durchbrochen« An dieser Stelle werden Gefäße ausgeworfen.

Das Band 62 kann durch übliche Transportmittel wie Rollen, gegebenenfalls auch Zackenrollen, wenn das Band perforiert ist, in der erforderlichen Schrittzahl angetrieben werden.

Es besteht die Möglichkeit, eine Halterung gegebenenfalls mit Haltearmen 58, 59 vermittels einer drehbar am Band 62 gelagerten Platte zu befestigen. Durch besondere Anschläge bzw. Dreheinrichtungen im Bereich der Transportkette kann dann das Gefäß in der Ebene seiner Achse gedreht werden.

Grundsätzlich ist bereits gesagt worden, daß das Gefäß mit einem Deckel verschlossen wird. Der Verschluß kann beispielsweise in dem Gerät, das in Fig. 1 mit 24 bezeichnet ist, erfolgen. Dadurch wird ein sicherer Abschluß während der Behandlung erreicht. Die Einrichtung zum Durchstechen des Deckels, beispielsweise im Bereich der Station 29, arbeitet mit einer in senkrechter Richtung hin- und hergehenden Kanüle.

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Claims

DIPL.-ING. O. R. KRETZSCHMAR _{2 rtAMBURO} _t

1 Y 3 8 A 8 I BEIMSTROHHAUSEIt

PATENTANWALT RU F 0*0/2* 67 *3

K/St/Ht - ^966

9. Mär~1373

Aktenzeichen : P 17 ^r^8 481.5-52

Anmelderin : Eppendorf Gerätebau Netheler & Hinz GmbH Anxfaltsakte : 2927

Patentansprüche - Ausscheidung

Vorrichtung zur Durchführung chemischer Analysen, insbesondere auf dem Gebiet der klinischen Chemie, unter Verwendung von Gefäßen, mit einer ersten schrittweise bewegbaren Transportanordnung- in der die Gefäße einer Entnahmestation mit einer "Übertragungseinrichtung zuführbar sind, einer zweiten Transporteinrichtung (in folgenden Behandlungsstrecke genannt) mit Gefäßen, in welche Proben durch die Übertragungseinrichtung übertragen werden, die schrittweise antreibbar ist, und v/elcher Behandlung einrichtungen zugeordnet sind, sowie mit einer zentralen Steuereinrichtung, wobei am Ende der Behandlungsstrecke eine weitere Entnahmestation vorgesehen ist, um Proben einem Analysiergerät zuzuführen und ferner die Behandlungsstrecke in Form einer geschlossenen Bahn ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungsstrecke (2, 41-44) aus einer endlosen Kette (19) mit Haltevorrichtungen (58-63) für Probengefäße ausgeführt ist, daß an dieser Kette (19) ein Gefäßspender (23) angeordnet ist, der vor der Entnahmestation mit der Übertragungseinrichtung angeordnet ist, und daß entgegen der Bewegungsrichtung der Behandlungsstrecke vor dem Spender eine Auswerfeinrichtung (65) vorgesehen ist.

KONTEN, DRESDNER BANK(BLZ ₂ΟΟβΟΟΟΟ> KONTO-NR. 9 229 37. ■ -««CHECK HAMBURG «LZ 200I0020» NR. ,93766-20»

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichervorrichtung (27, 48-59) aus einem Rotationskörper mit Aufnahmeöffnungen besteht, der mit dem Bewegungstakt der Transporteinrichtung der Behandlungsstrecke jeweils um einen bestimmten Winkel verdrehbar ist.

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