DE1948625A1 - Kolorimeter - Google Patents

Description

PATENTANWALT , — . ν '_■-■'^ --

DIPL.-ING. "' :.'

HELMUT GDRTZ '

6 Fran Wurf am Main 70

Schnedcenhofsfr. 27-TeI.01 7079 1 9 . September 1 969

Gzx/ko

Nuelear-Chicago Corp., Des .Piaines, Illinois, U, S,. A,

Kolorimeter

Die Erfindung betrifft einen Kolorimeter für die einzelne quantitative Analyse von biologischen .Materialien, wie'z. B, menschlichem Blut, entsprechend jeder beliebigen aus einer Anzahl von verschiedenen spezifisch qualitativen-Probenanalyse. Die Analyse wird an einer einzelnen Testprobe ausgeführt, welche sich in einem im wesentlichen transparenten¹ "Gefäß befindet und in das Gerät eingesetzt wurde. Typischerweise enthält die Testprobe eine geringe Menge des Testmaterials, welches dem Patienten entnommen wurde, gemischt mit Beagemen für die spezifische Probenuntersuehung und vorbereitet auf die Ausführung einer Farbreaktion. Der unmittelbare Zweck jeder Analyse ist die Messung der Menge der untersuchten Substanz in dem Testmaterial, z. B. die Gramm Prozent an 'Hämoglobin im Blut des Patienten. Messungen dieser Art sind für medizinische Untersuchungen und Diagnostik nützlich» in der jnedizinisßhen Sprechweise werden sie oft "Blutchemie" genannt. ·

Die Erfindung dient mehreren Zielen. Ein Ziel ist es, eine einzige Instrumenteneinheit zu schaffen, die es möglich macht, auf wirtschaftliche Weise eine beliebig große Zahl verschiedener spezifischer Probenuntersuchungen auszuführen. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines solchen Ge-

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rates, 'welches qüantitati^'.Mess-ung-en mit. .erhöhter .Genauigkeit/ / und Zuverlässigkeit-zuläßt, -da diese Eigenschaften für.die. medizinische Praxis¹ sehr wichtig; sind.» Ein-drittes Ziel-ist die Schaffung eines kompakten Gerätes, welches einfach zu bedienen ist, .sä-daß-'es-in der Praxis ■"■ des 'Arztes- oder im Laboratorium \ eines Hospitals verwendet werden kann,"um dadurch Zeit'.zu sparen und andere Nachteile zu vermeiden, die mit/ dem Transport von Testmaterial zu einem außenliegenden Laboratorium und dem Rücktransport der'-Testergebniss-e entstehen;·-Ein viertes. Ziel ist es, ein Instrument zu- schaff en; welches auf ■ einfa'ch-e und wirtschaftliche Weise" angepaßt- werden kann,' ton- zusätzliche spezifische Probenuntersuchungen über .den gegenwärtigen Bereich hinaus -ausführen zu können,- wenn zu'sätzlicne Untersuch.ungen geschaffen werden* ^: .-. -■"■■ - ■- - : ·"-■"■' -----

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendung smoglichke it en -der -s-■ neuen Erfindung ergeb'en -sich -aus den beiliegenden-Bärstellungen von -Ausführungsbeispielen sowie aus der folgenden Beschreibung» ·■"■" ^:\ ^: ..·-:.-■- -- ■ ■ ^: ■■.-,-.:-'■ ;.: -;■;■ ^! ■- .--.."-

Es zeilen; ;'■· "-' · ". ' - ^% '"

Pig. ί eine perspektivische Ansicht- des erfindurigsgemäßen Anälysatorgerätes,

Pig.. 2 eine perspektivische Ansicht einer" typischen Skalerischel-

Pig. 3 eine perspektivische Ansicht der Unterseite der Deckplatte des Analysatorgerätes,-'

BAD ORIGINAL

Pig. 4 eine Schnittansicht des Analysatorgerätes entsprechend der Linie 4-4 von Fig. 1, die eine eingesetzte Skalenscheibe und verschiedene Bauelemente des Gerätes zeigt,

Pig. 5 eine Draufsicht des Analysatorgerätes, bei dem die Deckplatte entfernt und die Skalenscheibe in ihrer eingesetzten Lage gezeigt ist,

Pig. 6 eine Schnittansicht entlang des Budenteils des Analysatorgerätes entsprechend der Linie 6-6 von Pig. 5, welche verschiedene Bauelemente des Gerätes zeigt,

Pig. 7 eine Draufsicht auf die- Einlageruntrsblock-Testbohrloch-Anordnung des Analysatorgerätes,

Fig. 8 eine Ansicht der Lichtquellenanordnung des Analysatorgerätes, bei dem ein Teil des Gehäuses entfernt ist,

Pig. 9 einen Längsschnitt des Untersuchungcbohrloches entsprechend der Linie 9-9 von Fig. 7 mit einer Küvette in dem Bohrloch, und '

Fig.io Schaltdiagramme für das erfindungsgeuiäße Analysatorge-' rät.

Das erfindungsgemäße Gerät verwendet das bekannte Prinzip der Kolorimetrie, d. h. eine Bestimmung der Zusammensetzungseigenschaften einer Testprobe mit Hilfe der Lichtdurchlässigkeit der Testprobe, gemessen mit Hilfe eines elektro-photometrischem Sensors, wie z. B. eine Photozelle. Das erfindungsgemäße Gerät

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weist spezielle neue und verbesserte Merkmale des Aufbaus und der Betriebsweise auf, welche zu der oesonderen Fähigkeit und Nützlichkeit des Gerätes beitragen. -

Fig. 1 zeigt ein Analysatorgerät 1o und die Hauptbauelemente Bodenteil 11 ,/Gehäuse 2o und Deckplatte 3o. Fig. 2 zeigt eine typische Skalenscheibe 4o·

Der Bodenteil 11 trägt eine Lichtquelle 5o, Schaltungsplatten 12, einen Lautsprecher 19 und eine Einlagerungs-Iestbohrlochanordnung 6o; Fig. 6.zeigt diese Elemente und ihre Anordnung. Der Bodenteil 1-1. weist eine Ivetzverbindung 13, einen Ketzschalter 14, eine l;etzkontrollampe 15, einen Kalibrierungsknopf 16, einen Zeitschalter 1? und eine Anzeigelampe 16 auf (Fig. 1). Die Lich.tq.uelle $0 enthalt eine Lampe 51 und lichtleiterelemente 55» 56, 57 und 56 (?ig· ß) . Die Einiagerungs-Testbohrlachanordnung .60 enthält ein Bohrloch 61 und trägt an entgegengesetzten Wänden des Bohrloches 61 und mit diesem in Verbindung, stehend die jeweiligen Enden der 4· Lichtleiterelemente 55, 56, 57 und und 4 Photozellen 65, 6.6, . 67 und 68, wobei Jede Photozelle den Enden Jeweils eines Lichtleiterelementes angepaßt ist (Fig. 9). Die abgewandten Enden der Lichtleiter und die Photozellen sind vertikal im Abstand voneinander angeordnet. Somit sind über das Bohrloch 61 vier Lichtwege vorgesehen, von denen jeddr über eines der Lichtleiterelemente zu der gegenüberliegenden Photozelle führt. Die Einlafeerungs-Testbohrlochanordnung 60 sieht außerdem eine Anzahl von EirilagerungsbohrlÖchern 62 vor (Fig. 7).

Das Gehäuse 2o trägt vier Schalter 23, 24, 25 und 26 und ein Meßinstrument 27 ohne Skala mit einem Zeiger 29 unter einer flachen transparenten Decke 28. Fig. 4 zeigt das Meßinstrument 27 auf dem Gehäuse 2o. Fig. 5 zeigt die Schalter, die zueinander

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ausgerichtet sind. Die Schalter haben jeweils Betätigungselemente 73, 74, 75 und 76, mit Hilfe deren sie geöffnet und geschlossen werden» In Abhängigkeit von der Kombination, in der die Schalter geöffnet und geschlossen sind, sind sie mit geeigneten Verbindungen und Schaltungselementen verbunden, um in einen Netzkreis mit Lichtquelle 5o und Meß-gerät 27 eine der vier Photozellen entsprechend dem in Fig., 1o gezeigten Diagramm einzu-

auf, schalten. Das Gehäuse 2o weist rechteckige Öffnungen 21 und 22/, welche jeweils den Zugang zu dem Testbohrloch 61 und den Einlagerungsbohrlöchern 62 ermöglichen.

Die Deckplatte 3o besitzt ein ausgeschnittenes .Fenster 35. Eine Öffnung 31 steht mit dem Testbohrloeh 61 in Verbindung, wobei die Öffnung 31 mit einem Ring 36 umgeben ist. Eine Anzahl von Öffnungen 32 steht jeweils mit den Einlagerungsbohrlöchern 62 in der Einlagerung>-Testbohrlochanrodnung 60 in Verbindung. "Eine" im allgemeinen rechteckige Ausnehmung 38 liegt auf der Unterseite der Deckplatte 3o (Fig. 3). Angrenzend an die Ausnehmung 38 auf der Unterseite der Deckplatte 3o sind zwei' im Abstand voneinander liegende Federn 37 angeordnet. Die Deckplatte J>hf auf dem Gehäuse 2o auf beliebiger Weise befestigt. Wenn dies wie in I¹Ig. 1 geschieht, ist der Zeiger 29 durch das Fenster 35 zu sehen. Ebenso ist das Gehäuse 2.o an dem Bodenteil 11 durch übliche Mittel befestigt. . ■

Typischerweise weist der erfindungsgemäße Kolorimeter eine ge- trennte, einzelne Skalenscheibe 4o für jede spezifische Untersuchung auf. Jede Skalenscheibe 4o trägt einen Namen 41, um. die Probenuntersuchung zu identifizieren, eine Skala .42 für diese Untersuchung und zwei im Abstand voneinander angeordnete

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Einbuchtungen 47 an einem Seitenrandteil. Zu jedem bestimmten Analysengerät gehört ein ganzer Satz Skalenscheiben. Bei der beschriebenen Ausführungsform haben alle Skalenscheiben in einem Satz die gleichen .Gesamtabmessungen und im wesentlichen rechteckige Gestalt. Sie sind baulich voneinander.getrennt und gegeneinander austauschbar» Jede Skalenscheibe erscheint als kräftige transparente Platte die geringfügig schmaler als die Breite und dünner als die Teife der Ausnehmung 38^!ist. Bei anderen Ausführungsbeispielen können diese Skalenscheiben verschiedene Formen und Anordnungen haben, wie z. B. flexible jeweils miteinander verbundene Bandteile eines kontinuierlichen Bandes oder einer Rolle.

Entsprechend Fig. 4, ist:'die Deckplatte 3o auf dem Gehäuse 2o befestigt/ durch/die Ausnehmung 38, die Bedeckung 28 und die Seiten der ausgerichteten Schalter 23, 24, 25 und 26 wird ein Schlitz gebildet, 'in den eine Skalenscheibe 4o eingesetzt wer-" den kann. So angeordnet (Fig. 5) wird die Skalenscheibe 4o über dem Meßinstrument 27 getragen und die Skala 42 dem Zeiger

29 richtig zugeordnet. Die Federn 37, die an der Skalenscheioe 4o mittels ihre Einbuchtungen 47 angreifen, halten die Scheibe in ihrer eingesetzten Lage und ermöglichen außerdem das Herausnehmen aus dem Schlitz.

Dieses Gerät besitzt die Fähigkeit, zwölf verschiedene spezifische Probenuntersuchungen des menschlichen Blutes entsprechend den zehn verschiedenen Blutkomponenten durchzuführen. Diese Prooenuntersuchungen und die bezeichneten Methoden mit Hilfe deren die jeweiligen Testproben vorbereitet werden, um charakteristische Farbreaktionen zu entwickeln und darzustellen, sind in der folgenden Tabelle I wiedergegeben:

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Tabelle I

Probenunteijsuchung

Hämoglobin (a) Hämoglobin (b)

Glucose (a)

Glucös (b) Harnsäure Cholesterol Blutharnstickstaff

Bilirubin Name des Verfahrens bei der Präparation

Oxydmethode

Cyanmethode mit Drabkinscher Lösung

enzymatische Glucose Oxidase-Peroxidasemethode, bei der die Farbe mit Sulfamidsäure gebildet wird

Ortho Toloidin-Eisessigmethode Phosphorwolframat-Carbonatmethode Lleberman-Eunchard-Metnode

enzymatische Ureasemethode unter Anwendung der Berthelotreaktion

abgewandelte Methode nach Vendrassik und Grof mit Koffeinbeschleuniger und Umwandlung in alkalisches Azobilirubin

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-B-

Gesamt-Protein Albumin I'hosphatabe

SGCf /SGi⁵T

ab,j e'dL· j er te Bi ar e tine t node

Far c-HBABA /a b G ο r ρ tio η £j methode

ve/'äncier tfi Methode nuch ±Je.^!i:J.y,' Lüwr.y and J; rock mit st-ibi] !siebtem οübütrat

Yanilliri/Pvruva trea/ition nach TrInder und Xirkland.

Zu der Vereinigung einer .blutprobe mit Hea/fenzien entsprechend den aufgeführten methoden erfordert die Vorbereitung einer einzelnen Testprobe oft die Inkubation fur bestimmte Zeit und unter bestimmten Teniperaturbedingungen. Eine typische Präpa- ■". ration einer Tastprobe wird in einem transparenten Ge-fäi;, z. -b. einer Küvette 80 entsprechend Fig. 9 ausgeführt.

.Venn eine Testprobe vorbereitet ist und ihre charakteristische .Farbreaktion'-entsprechend der ausgewählten spezifischen ,.Untersuchung darstallt, hat die Bedienungsperson zuvor die Skalenscheibe 4o für die Untersuchung in den oben bezeichneten Schlitz zwischen dem Gehäuse.2ο und der Deckplatte 3o geechoben und dadurch die richtige Photozelle für die Untersuchung in den Eetzkreis mit dem Meßgerät 27 geschaltet sow/ie das ^eIiinstrun.ent 27 : kalibriert- und die Bedienungsperson setzt die .Untersuchung sprobe in der Küvette ^o in das Testbohrloch-61 zwischen die . Lichtquelle 5o und die Photczelle ein. Das Licht fällt durch die Testprobe hindurch - d. n. das Licht, welches durch die Probe nicht absorbiert wird - und wird von der Photozelle ge-

BAD ORJGiNAL

messen und über zugeordnete Schaltungen eine Auslenkung des Zeigers 29 bewirkt. Die auslenkung, die von der Bedienungsperson auf der ^kala 42 der eingesetzten Skalenscheibe 4o abgelesen yvird, drückt direkt die quantitative -bestimmung der untersuchten Substanz aus. -Das erf indungsgemäi3e Gerät' weist disse Vorteile auf: Es"erfordert nur ein einzelnes Meßinstrument 27 (spezifisch instrumentiert, um eine Vielzahl von verschiedenen Skalen, nicht nur einer 'einzelnen universellenSkala gerecht zu werden) in dem Anal^satorgerät Io mit welchem eine grosse wahl von verschiedenen Analysen ausgeführt werden kann. Hierdurch werden erhebliche flerstoliungskos ten gespart. Ebenso ist das Gerät mit zukünftigen wie gegenwärtigen Fähigkeiten .ausgestattet, wenn z. B. weitere spezifische Untersuchungsverfahren entdeckt 'werden. "Dann ist lediglich dem Gerät eine neue Skalenscheibe' 4o für eine solche Untersuchungsmethode zuzugeben. Eine solche Zugabe ist wegen der Einfachheit der Skalenscheiben kdstönfjjarend. .-■■--

Erfindung sieht in ihrem beschriebenen Ausführungsbeispiel vier i'h-Jtozellen 65, 66, 6'/ und 68 in der Einlagerungs-Tesfbohr-1 ociainordnung 6υ vor. Für Analysen entsprechend einer ausgewählten Probenuntersuohung liegt nur jeweils eine dieser J^hotozellen im Kreis mit dem Meßins Lrurnen t 29* Jede .,Photoselle ist derart angepai3t, daß sie auf durchgelassenea Licht .innerhalb eines von vier verschiedenen Wellenlängenbereichen anspricht. Jeder solche Well erilängenbereich ist durch /Wellenlänge seiner maximalen Ansprechempfindlichkei t gekennzeichne t. Die vier WeI-lenläni-enbereiche und die jeweiligen bei diesen üereichen durchgeführten Untersuchunger, mit Hilfe der Photoselle eines solchen V/ellenlängenbereiches ,sind in. aer folgenden Tabelle II aufgeführt:

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Tabelle II

V/ellenlän^enbereich (mn)-

43o

53o

58.0

Probenuntersuchung

Glue ο se (a) , P ho s ρ h :-x Laue, J 0 ö ¹T / 3GPT .

Hämoglobin (α), rämoglobin (b), blut-Hurn-Sticks t.qi'i , Gesamt-1-ro_; tein, Albumin . :

Bilirubin '■'.'-■ _r .,_t. ..'-.;.

64 ο

(b) , Harnsäure, Cholesterol -.

Die vie,r Schalter 23j 24, 25 und. 26 sind die Bauelemente, die
direkt eire bestimrate Photozell.e in den· Schaltkreis einschalten und den entsprechender,. Wellenlängenbereich steuern. .Wenn keine Skajenscheibe 4o in diis Analyserigerä t To einöese tat ist, werden die Betätigungselemeate 73, 74, 75 und 76 der Sc hai.ter-gleich-. mäßig· nach oben gedrückt.

Die .Skalenscheibe 4o ..(-!'ig.··. 2) ,ha t vier im Abs band ,νοη,οinarider
angeordnete Aiissparungen"43^ 44, 45 und 46 entlang de-n untereji.. fiand.fce.il.-" Die--Abständ'e·:. di'eser. Aussparungen ent-spiechen den Ab- .

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ständen der :iet.^:Itigungselementen 73,'74, 75 und 76. iSntspre- · chend den Abmessungen und der Anordnung der Aussparungtn-künnen, wenn eine Skalenscheibe eingesetzt ist, durch direkten Kontakt ein oaer mehrere der Betätigungselemente heruntergedrückt und in eil.er nach unten gedrückten La^e gehalten werden. Somit, wird der Zustand des Schalters jedes kontaktierten und gehaltenen Betilti^ereleaientes verschoben. Kine beispielsweise anordnung ist in j?'i_έ:. 'j> darges tel '. t. Die Skalenscheibe 4o ist eingesetzt und in ihrer Lage auren die Federn 37 gehalten. Die Aussparungen Ab und 46, die größere Abmessungen hauen, vermeiden eiim Ko:. takt zwischen der Skalenschejbe 4o und den Betätigung;-elementen 75 und 76, die nach Oien gedrückt bleiben, während die Aussparungen 43 und 44 geringe Abmessungen haben und die Betätigungselemente 73 und 74 kontaktieren. Somit werden diese heruntergedrückt und in inrer nach unten gedrückten Lage gehalten. Durch diese Anordnung wird die ausgewählte Ptobozelle in den Kreis eingeschaltet, die drei (für die besondere Probenuntersuchung) unbenutzten Photozellen sind ausgeschaltet und die automatische '.Vellenlängenbereichauswahl ist erreicht. Die Schalter können einfach und direkt angeordnet und angeschlossen sein, um die jeweiligen Photczellen zu steuern, oder in tiner Binärform odär in komplexeren Anordnungen um auch eusätsliche Funktionen auszuführen, wie z. B. υπ. die Spannung an den Photozellen zu halten, die nicht im Kreis* mit dem Keß instrument liegen, um solche Photozellen sofort (ohne Aufwärmzeit) verwendbar zu haben, wenn sie ausgewühlt werden.

Die offenbarte Ausführungsform ist eine mechanische Anordnung mit im Abstund voneinander angeordneten Aussparungen 43, 44» 45 und 46, die für einen einfachen Kode von Auswahlelementen sorgen, wodurch das Analysatorgerät vorbereitet und auf eine bestimmte Probenuntersuchung eingestellt wird. Bei anderen

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Ausführungsformen der Erfindung kann die Skalenscheibe andere und unter Umständen mehrere weiterentwickelte Mittel enthalten, durch welche die besondere Probenuntersuchung durch das Ana-" lysatorgerät identifiziert wird, wie z. B. leitende EIe-/ die entsprechende Schaltkreise schließen.

Die offenbarte Anordnung der automatischen Wellenlängenbereich- Λ auswahl weist bestimmte Vorteile auf. Sie ermöglicht eine notwendige Funktion mit Hilfe einfacher mechanischer Elemente. Wichtiger noch ist es, daß sie Zeit der Bedienungsperson einspart und mögliche Bedienungsfehlerq.uellen ausschließt. Die Bedienungsperson hat zur Auswahl des richtigen Wellenlängenbereichs für eine bestimmte Probenuntersuchung nur den Namen 41 auf der Skalenscheibe 4o zu lesen und diese Skalenscheibe einzusetzen. Weitere Maßnahmen sind zu diesem Zwecke nicht notwendig. - "'.""■ ■

Das Analysatorgerät 1 ο benötigt für eine beliebige Analyse oder einer Reihe von gleichzeitig ausgeführten Analysen entsprechend einer bestimmten Probenuntersuchung eine Kalibrierung. Die KaIi-P brierung beruht auf einem Farbstandard mit bekannter Lichtdurchlässigkeit bei dem bestimmten Wellenlängenbereich für die Probenuntersuchung. Der Farbstandard ist in einer Küvette oder einem ähnlichen Gefäß enthalten und wird in der gleichen Weise wie die Testprobe in das Testbohrloch 61 eingesetzt, wenn die Skalenscheibe 4o für die Probenuntersuchung in das Analyengerät eingesetzt ist. Mit dem so eingesetzten Farbstandard und mit Hilfe des Kalibrierungsknopfes 16 und zugeordneter Schaltkreise stellt die Bedienungsperson den Zeiger 29 auf den Skalenwert ein, der der bekannten Durchlässigkeit des Standards entspricht.

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Bei anderen und früheren Kolorimetern zur Blutanalyse beruhte die Kalibrierung auf einem Färbstandard und bezog sich auf einen 1oo $-Wert der Lichtdurchlässigkeit für Licht innerhalb des Vifellenlängenbereichs für die bestimmte Probenuntersuchung. Erfindungsgemäß ist eine verbesserte Kalibrierung möglich. Es wird erfindungsgemäß kein Standard mit 1oo fo Lichtdurchlässigkeit verwendet. Das erfindungsgemäße Analysatorgerät wird für die Kalibrierung entsprechend der Probenuntersuchung an einen Farbstandard angepaßt, welcher Durchlässigkeitseigenschaften besitzt, die einem kritischen physiologischen '.vert des untersuchten Materials entsprechen und diesen festlegen, d. h. einen Wert, der einen bestimmten Bereich von Werten darstellt und in diesem liegt, der spezielle klinische Signifikanz und Bedeutung hat. Dieser kritische physiologische Wert erscheint im Mittelbereich einer Skala 42 und ist durch eine Kalibrierungsmarke auf einer solchen Skala für eine besondere Probenuntersuchung angezeigt.

Eine der durchgeführten Probenuntersuchungen ist die der Hämoglobinmessung. Die normale Hämoglobinkon entration im menschlichen Blut liegt im allgemeinen im Bereich zwischen etwa 12 und 16 Gramm-irozent, und für einen bestimmten Patienten ist ein Eäffioglobinwert in einem solchen Uormalbereich nicht von spezifischer klinischer Signifikanz. Eine Abweichung jedoch von dem Normalbereich der Eämoglobinwerte kann von besonderer Bedeutung sein, wenn der Wert z. B. bei etwa 1o Gramm-Prozent liegt. Entsprechend besitzt der Farbstandard für die Hämoglobinuntersuchung eine Durchlässigkeit entsprechend 1o Gramm-Prozent und die Skalenscheibe 4o sieht eine Kalibrierungsmarke 48 be'i etwa 1o Graam-Prozent im mittleren Bereich der S-kala 42 vor (Fig. 2) . Wenn

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der Eämoglobinfarbstandard in das Testbohrloch 61 eingesetzt ist, stellt die Bedienungsperson den Zeiger 29 auf die Kalibrierungsmarke 48 ein. Die angeschlossene Schaltung (Pig. 1o) läßt,einen weiten Bereich der Zeigereinstellung zu. . ■ ,

Diese Anordnung zur Mittel-Skalenkalibrierung bietet den Vorteil, daß sie flexibler die ..Fähigkeiten des Analysatorgerätes an die Vierte anpaßt, die in der Klinik tatsächlich anzutreffen sind, anstatt auf einen willkürlicheren 1oo fo Durchlässigkeitsstandard. Mit einer Skala, die unterhalb und oberhalb des Kormalwertes liegt können Probenuntersuchungen mit der gleichen Anordnung ausgeführt werden, für den Patienten der einen angehobenen vi'ert der Untersuchungssubstanz, wie für einen Patienten mit einem verminderten Wert. Die Anordnung läßt außerdem eine ausgedehnte Skala zu, welche die Empfindlichkeit, Genauigkeit und Ablesbarkeit des Analysatorgerätes erhöht.

Eine Lichtquelle ist ein wichtiges Merkmal des erfindungsgemäßen Kolorimeters. Die erfindungsgemäße Lichtquelle 5o unterscheidet sich jedoch erheblich von den Lampen, Heflektoren, .; geschlitzten Aperturen und anderen Anordnungen, die bisher verwendet wurden. Besonders durch die Anwendung von Lichtleiter wird bei der erfindungsgemäßen Anordnung das Licht entlang von jeweils vier verschiedenen Lichtwegen zu den Photozellen geleitet. Diese Anordnung ermöglicht insbesondere, daß das entlang .eines jeden Weges übertragene Licht optisch an die einzelne Photozelle unter zwei Gesichtspunkten optimal angepaßt werden kann: Erstens wird eine ausgewählte Lichtmenge entlang eines bestimmten Weges gerichtet und zweitens ist das zu der Jr.hp-to- ■ zelle gerichtete Licht gleichmäßig über den Querschnitt des We-

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- 15 ges verteilt. '

Figur 8 zeigt" die Lichtquelle 5o und ihre verschiedenen Wege - eine Lampe 51» wenigstens eine Linse 52, ein Infrarot-Filter 54 und vier Lichtleiter (optische Faserelemente) 55» 5b, 57 und 58 -. Die Linze 52· fokusiert Lieht von der Lampe 51 und der Filter 54 schaltet nicht benötigte Bestandteile des Lichtes aus.

Jeder Lichtleiter enthält eine ausgewählte Zahl von einzelnen Fasern, ist über einen wesentlichen Teil seiner Länge von einem Rohr bedeckt, und hat ein gesondertes und entfernt liegendes Ende, welches in einer Öffnung einer Wand des Testbohrloches 61 liegt. (Fig. 6 und 9)· -Bei einer beispielsweisen Ausführungsform der Erfindung hat das optische FaseieLement 56? welches sein entferntes Ende gegenüber der Photozelle 66 angeordnet hat (wobei diese Photozelle dem Licht des Wellenlängenbereiches 43o nm entspricht), vierundsechzig einzelne Fasern. Die andern drei optischen Faserelemente haben zweiunddreißig lasern» Somit wird die übertragene Lichtmenge genau an die Möglichkeiten und Erfordernisse jeder Photozelle angepaßt. Auf ähnliche Weise ermöglicht die gleichförmige Verteilung des Lichtes über den querschnitt eines Lichtweges, daß eine Photozelle optimal und mit erhöhter Empfindlichkeit arbeitet, wobei Ungenauigkeiten und Störergebnisse ausgeschaltet werden, die sonst von einer nicht' gleichförmigen Verteilung resultieren kannten.

Alle vier optischen Faserelemente und alle/einzelnen Fasern, die diese enthalten, sind zu einem gemeinsamen Endteil an dem Filter 54 zusammengeführt. Die Enden aller einzelnen Fasern sind so angeordnet, zusammengeführt und dem fokusierten gefilterten Licht von der Lampe 51 ausgesetzt, daß sichergestellt ist, daß jedes optische Faserelement einen jeweils angemessenen und fe-

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presentativen Anteil des Lichtes aufnimmt und überträgt. Diese Anordnung kann dadurch erreicht werden, daß man die Enden der einzelnen Fasern statistisch verteilt.

Das erfindungsgemäße Gerät berücksichtigt die'Temperatur in zweierlei Hinsicht. Erstens ist eine Temperatur für die Inkubation einer Testprobe und zur Entwicklung der Farbreaktion der Testprobe zu einem stabilen vorhersehbaren Wert einer Temperatur erforderlich, die etwas höher als die Umgebungsbedingungen liegen. Zweitens beeinflussen Temperaturschwankungen die Betriebseigenschaften einer Photozelle und demzufolge das Analysatorgerät und möglicherweise die Farbe einer entwickelten Testprobe. Dementsprechend werden alle Analysen unter konstanten gleichförmigen Temperaturbedingungen ausgeführt.. Das erfindungsgemäße Gerät sieht eine konstante Temperaturumgebung sowohl für die Inkubation als auch für die Analyse der Testprobe vor.

Die konstante Umgebungstemperatur ist gewährleistet durch die Einlagerungs-TestbOhrlochanoüdnung 60 und die Einlagerungssteuerschaltung entsprechend Fig. To. Die Einlagerungs-Testbohrlochanrodnung 60, die bei der offenbarten Ausführungsform aus Aluminium hergestellt ist _s hat die Fähigkeit, Wärme über den gesamten Aufbau gleichmäßig zu leiten und zu verteilen. Wenn, wie es z. B. notwendig ist, Wärme der Einlagerungs-Testbohr-Iochanordnung zugeführt wird, bleibt die Temperatur der Wände,die das Testbohrloch 61 und jedes Einlagerungsbohrloch62 bilden, im wesntlicheri konstant. Auf ämliche Weise arbeitet jede der vier Photozellen, die in der EinlagerungBvTestbohrlochanordnung 60 wärmemäßig eingebaut und gehalten wird, in stabilem Zustand, der durch dieselbe im wesentlichen konstante Temperaturciherbeigeführt wird.

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Wärme wird dar Einlagerungs-Testbohrlochanordnung 60 durch einen Erhitzer 63 zugeführt und die Temperatur von einem Thermistor 64 geregelt (Pig. 1o). Bei der beschriebenen bevorzugten Ausführungsform liegt die Betriebstemperatur der Einlagerungs-Testbohrlöchanordnung 60 bei 37>5 + o,5 C.

Die Zeiteinteilung kann für eine optimale Ausnutzung des KoIorimeters wichtig sein. -Pur die Bedienungsperson ist es wünschenswert, sicher zu sein, daß das Analysatorgerät 1o "aufgewärmt" ist, so daß eine konstante Temperatur in der Einlagerungs-Sestbohrlochanordnung 60 herrscht und die Photozellen unter stabilen Temperaturbedingungen -arbeiten. Außerdem benötigen die Testproben Inkubation für eine bestimmte Zeit in den Einlagerungs-Bohrlöchern 62 zur Entwicklung der Farbreaktionen.

Wegen dieser Erfordernisse ist das Analysatorgerät 1o mit einer nicht mechanischen Zeiteirichtung-versehen, die einen Zeitgeberkreis entsprechend lig» 1 ο enthält, der verschiedene Bauteile wie einen Zeitgeberschalter 17, einer Zeitgeberanzeigelampe 18 und einen Lautsprecher 19 aufweist. Wenn somit der Schalter 17 geschlossen und der Zeitgeberkreis an das Netz angeschlossen wird, beginnt der Kreis über Transistoren 9o und 92, einen Gleichrichter 93 und andere Bauelemente einen Strom zu entwickln, welcher, entsprechend den besonderen Eigenschaften der Bauelemente, während einer ersten Zeitperiode eine bestimmte Amperstärke erreicht und aufrechterhält, die die Lampe 18 anschaltet. Das Erleuchten der Lampe 18 zeigt der Bedienungsperson an, daß die erste Zeitperiode verstrichen ist. Der Schalter 17 bleibt weiterhin geschlossen und eine zweite Zeitperiode beginnt daraufhin (während welcher die Bedienungsperson bestimmte Aufgaben erfüllen oder fertigstellen kann, ohne auf die Zeit achten zu müssen). Die Zeitperiode

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• - 18 - .

läuft weiter, während der Strom sich um den Zeitgeberkreis und durch einen Transistor 94 und einen Gleichrichter 95 zu einer Amperstärke entwickelt, die zur Betätigung des Lautsprechers 19 benötigt wird. Bas Ertönen des Lautsprechers 19 zeigt die Beendigung der zweiten Zeitperiode an. D₁Xe Bedienungsperson kann den Schalter öffnen, woraufhin der Zeitgeberkreis sofort in einen völlig abgeschalteten Zustand übergeht. In Verbindung mit einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sieht die Zeitgebereinrichtung für die erste Zeitperiode etwa 1o Minuten und für die zweite Zeitperiode etwa 2 Minuten vor.

Diese Zeitgebereinrichtung ist von besonderem Vorteil deswegen, weil sie direkt in das Analysatorgerät Io eingebaut werden kann, keine mechanischen Teile enthält und die Bedienungsperson während der zweiten Zeitperiode die Einrichtung nich^beobachten braucht. ·

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   (1.!Kolorimeter unit einer Lichtquelle und einem elektro-photouietrischem Sensor, Mittel zum Einsetzen einer Testprobe in einen Lichtweg zwischen der Lichtquelle und dem Sensor und einem Trägeraufbau hierfür, eine Ausrüstung, durch welche das Gerät in der Lage»ist quantitative Daten entsprechend einer beliebigen aus einer Vielzahl verschiedener qualitativer Prcbenuntersuchungen ausgewählten Untersuchung zu liefern, die auf der Lichtdurchlässigkeit einer Testprobe für die ausgewählte Untersuchung beruht, gekennzeichnet durch ein Meßinstrument ohne Skala mit einem Zeiger, welches von dem Trägeraufbau gehalten wird, einen elektrischen Schaltkreis, ir*uem das Meßinstrument und der Sensor liegt und eine Mehrzahl von Skalenscneiben,/3eweils quantitative^Skalen für verschiedene qualitative Probenuntersuchungen vorsehen, wobei jede der Skalenscheiben an dem Meßinstrument und ablesbar zusammen mit dem Zeiger eingesetzt werden kann, so daß, wenn aie Skalenscheibe, die die Skala für die ausgewählte Probenuntersuchung enthält, an dem Meßgerät eingesetzt, Spannung an die Schaltung angelegt und eine Testprobe für die ausgewählte Probenuntersuchung in den Lichtweg gebracht wird, das Licht, welches zu dem Sensor durchdringt, das Meßinstrument beeinflußt und der Zeiger einen Wert für die Testprobe auf der Skala einer solchen Skalenscheibe anzeigt.

   2. Kolorimeter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Schaltung Kalibrierungsbauelemente enthält, über welche der Zeiger einjustierbar angeordnet ist, und

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   das jede Skalenscheibe eine Kalibrierung s'marke in dem Kittelbereich ihrer Skala, vorsieht,, die .einen .kritiseh.en quanti.tative.n- \'iex%. für^ d.ie_;.ausgi37.ühl-te. Probenuntersuchuri.- :.dur— , ^-"¥^lJ,t,_jiV3uf, .welche ,/der ,Zeiger durch die-.iOal..ibrier,un_u;;baurele,niente. einges-ielit wird,, bevor eine lea.tprobe- par die ausgewählte Prob enunt er sue hun~._, in den Lic htweg, gebracht /;ird.

   . kolorimeter zur Ausführung, einer au.s£;.evvählte.n Probenuntersuchunp biologischen Materials aus einer Vielzahl verschiedener jualitaviver Untersuchungen und. zur.Lieferung ^uanti-

   . ■■ tativer. Daten in Bezug auf_ eine ausgewählte rrocenunterc-uchuKg, -.die auf; den...LichtabsGrptionse.igenschax^en einer· Testprobe beruhen, gekenn.z.eichnet durchwein jehsVasi, eine. Lichtquelle in dem G-ehäuse zur Aussendun^ von Licht-, eine Schaltung mit einer lietzverbindung und einem i<ießgerät, ohne 3kala mit einem Zeiger, das. auf dem Gehäuse .gehalten v;ird, eine Vielzahl von photozellen in dem Gehäuse, wobei ji-de Photozelle einschaltb-ar in den Schaltkreis angeordnet ist'Xind

   . in dem Lichtweg von der Lichtquelle liegt>SG;vie Lichtempfindlichkeit innerhalb eines bestimmten und jeweils verschiedenen 7/ellenlängenbereiches entsprechend, den kolori— metrischen Erfordernissen wenigstens, einer der Prcbenun-. tersuchungen besitzt,- .eine Vielzahl von okalenscheiben,. vvobei jede okalenscheibe nnterscheidungsmittel aufweirjt, um eine Probehuntersuchung zu identifizieren, und. eine quantitative Skala für eine bestimmte und jeweils, verschiedene jrrobenuntersuchung, und weiche an dem uleßinstrument eingesetzt werden kann, wobei ihre Skala 1esbar in Verbindung mit dem Zeiger steht, Mittel in dem Gehäuse, die auf die Unter-'scheidungsmittel einer Skalenscheibe ansprechen, um in den

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   , , ι BAD ORIGINAL

   Schaltkreis die Photozelle einzuschalten, die eine Empfindlichkeit für eine ausgewählte Probenuntersuchung besitzt, wenn die Skalenscheibe für die ausgewählte Probenuntersuchung an dem Meßinstrument eingesetzt wird, und Mittel zum Einsetzen einer Testprobe in einen Lichtweg zwischen der Lichtquelle und der Photozelle,, die die Empfindlichkeit für die ausgewählte Probenuntersuchung besitzt.

   zur

   Kolorimete^4usführung einer beliebigen Probenuntersuchung biologischen Materials aus einer Vielzahl von verschiedenen qualitativen Untersuchungen und zur Lieferung quantitativer Daten entsprechend einer ausgewählten Probenuntersuchung aufgrund der Lichtabsorptionseigenschaften einer Testprobe, welche ein biologisches Material enthält und zur Probenuntersuchung vorbereitet ist, gekennzeichnet durch ein Gehäuse, einen Schaltkreis mit einer Ketzverbindung und ein Meßinstrument ohne Skala und mit Zeiger, welches auf dem Gehäuse gehalten wird, einen Block innerhalb des G-ehäuses mit einem Testbohrloch, eine Lichtquelle, um eine Vielzahl von Lichtwegen durch den Block und über das Testbohrloch zu schaffen, eine Vielzahl von Photozellen die in der Wand des Testbohrloches gehalten werden, wobei jede Photozelle in einem verschiedenen Lichtweg angeordnet und besonders empfindlich für Licht innerhalb eines jeweiligen verschiedenen Vfellenlängenbereiches, sowie einschaltbar in den Schaltkreis angeordnet ist, wenigstens eine aus einer Vielzahl von Skalenscheiben ausgewählte Scheibe, wobei jede solche Skalenscheibe eine Skala für eine verschiedene Probenuntersuchung vorsieht, und

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   in eine ablesbare Eosition zu dem Zeiger eingesetzt und von dort entnommen werden kann und mit jeweils unterscheiden den Auswahlmitteln, sowie durch Schaltmit'.el auf dem. Gehäuse, die auf die Auswahlmittel der ausgewählten Skalenscheibe hin eine der Photozellen in den Schaltkreis einschalten, so daß, wenn, die ausgewählte Skalenscheibe in ablesbare. Zuordnung zu dem Anzeiger gebracht, Spannung an die Schaltung -angelegt ,und eine Testprobe in das Testbohrloch eingesetzt wird, über welches der Lichtweg der in dem Schaltkreis liegenden photozelle.führt, das zu der in.dem Schaltkreis liegenden Photozelle durchgelassene Licht das Meßinstrument beeinflußt und de Zeiger veranlaßt, , auf cer Skala die Ablesung für die:Testprobe anzuzeigen.

   Kolorimeter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Schaltkrei£ Kalibrierungsbauelemente zur Einjustierung des Zeigers enthält sowie jede Skalenscheibe eine Kalibrierungsmarke in dem-Mittelbereich ihrer Skala entsprechend einem kritischen qualitativen V/ert des biologischen Materials entsprechend der ausgewählten Probenuntersuchung aufweist,., auf welche Kalibrlerungsmarke der Zeiger einjustiert wird, bevor die Testprobe in das Testbohrloch gebracht wird. .

   Kolorimeter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl von Skalenscheiben einen Satz baulich getrennter und räumlich austauschbarer Elemente enthält, wobei jedes Element eine stabile, relativ dünne und transparente Platte ist, die als jeweils unterscheidende Mittel eine Vielzahl von Aussparungen in einem Randteil aufweist, die so bemessen sind, daß eine jeweils besondere Kontaktstellung zwi-

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   BAD ORIGiMAL

   sehen den Scnaltmltte'lri -und" diesen 'Elementen gesehaf f en -wird, wenn das Element in die ablesbare" Zuordnung mit dem Zeiger gebracht ist; "'" ' "'" '""-' "' ' - '^;" "' ""-"■" '-'■'■'■■ "'-'■■ ' -.

   7. Kolorimeter" nach Anspruch '5, dadurch ^ekennzeichnetj-daß , die Lichtquellis eine Eampe' und-eine Tielzahl-von optischen. F$serelementen (Lichtleiter) enthält, Wol) ei jedes- solche" φtische Pas'erelement ein besonderes Ende- TDesitzt,-welches in einer »Vand des Testbo'hrlcches "und aort -im- Abstand v.&Ta den-, entsprechenden Enden "der 'anderen optischen-- Pasereleffien te und.gegenüber einer Fhotozelle gehalten wird-, und wo bei·.: a lie joptischen Faserelemei-te su einem ■gemeius'ame-n aiideren"Ende -zusammengeführt sind, welches Licht von der ^ampe aufnimmt.

   8.Kolorimeter nach 'Anspruch 5^:, -•gek-ennz'e'ic-h-n-et -durch einen -Heizerschal titreis mit einem Heizer und•I'emperatursteuerba.uelementer,, die ^;dem Bloök zugeordnet 'sind, um diesen auf einer im wesentlichen gleichformitgeri -iEexperatur.zu -halten,- wenn. Spannung an den Heizärschaltkreis .-angelegt."wird, .und-wobei der Block auch eine Vielzahl-von Bohrlöchern für die ,Inkubat'ion von Testproben aufweist. ' . /- . . . " -_; _ ,

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