DE2009993C3 - Vorrichtung zur photometrischen Analyse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur raschen, gleichzeitigen photometrischen Analyse und gegebenenfalls auch volumetrischen Messung einer größeren Zahl einzelner Proben.

Es besteht seit langem ein Bedürfnis nach einer Vorrichtung zur photometrischen Analyse, mit der eine größere Zahl von einzelnen Proben im klinischen oder chemischen Labor rasch untersucht werden können. Qualitative und quantitative Analysen von Stoffwechselprodukten, Hormonen, Vitaminen, Enzymen, Mineralien, Ausscheidungsprodukten des Körpers, Gallenbestandteilen und Mageninhalt müssen im Labor zur medizinischen Diagnose oder zu Forschungszwecken so häufig vorgenommen werden, daß eine zur raschen und zuverlässigen Messung geeignete Vorrichtung erhebliche Einsparungen an Arbeitskräften und Kosten bedeuten würde. Bekannte Vorrichtungen können diese Untersuchungen einer Reihe von Proben meist nur nacheinander, nicht gleichzeitig, ausführen. Das ist nicht nur zeitraubend, sondern führt bei der Analyse sehr kleiner Proben auch zu ungenauen Ergebnissen. Ferner müssen die einzelnen Proben zur photometrischen Analyse zunächst in zahlreichen, zeitraubenden Arbeitsschritten in voneinander getrennten Vorrichtungen präpariert werden. Dies ist besonders zeitraubend und ϊ kostspielig.

Ein weiterer Nachteil besteht oft darin, daß das Volumen der zu untersuchenden Proben, sowie der erforderlichen Reagenzien, Enzyme usw- oft größer sein muß, als dies an sich erwünscht ist Das ist z. B. der Fall in bei Systemen mit kontinuierlichem Durchfluß, die bei kleiner Probenzahl unrationell arbeiten. Ungünstig ist auch die Notwendigkeit, einzelne kleine Proben getrennt zu handhaben und in bestimmten Zeitabständen zu mischen.

Ii Zur Behebung dieser Nachteile wurde bereits vorgeschlagen, eine zentrale Transferscheibe zur Aufnahme der Proben vor der Analyse mit einer ringförmigen Anordnung von Küvetten zur Aufnahme der flüssigen Proben während der photometrischen Analyse zu umgeben. Durch Drehung der Scheibe und der Küvetten fließen die Proben von der Scheibe in die Küvetten und werden während der weiteren Drehung photometrisch analysiert Nachteilig hierbei ist aber, daß die Drehscheibe zur Beschickung mit Proben von Hand jedesmal angehalten werden muß. Dies gilt auch für die Entleerung der Küvetten, d. h. auch hier muß der Rotor abgestoppt werden. Noch umständlicher ist die gegebenenfalls erforderliche Mischung mit weiteren Komponenten. Wiederum müssen Scheibe und Küvetten in der Umdrehung gestoppt werden, sodann muß die Scheibe herausgenommen und durch eine die erforderlichen Zusätze enthaltende Scheibe ausgewechselt werden. Anschließend muß das System wieder in Gang gesetzt werden und beschleunigt werden. Bei allen Vorteilen gegenüber dem oben erläuterten Stand der Technik ist diese Anordnung also noch erheblich verbesserungsbedürftig.

Aufgabe der Erfindung ist eine Vorrichtung zur photometrischen Analyse einer Reihe einzelner Proben, die rasch und zuverlässig ohne von Hand vorzunehmende Beschickung und Entleerung arbeitet; insbesondere sollen die Arbeitsschritte der Beschickung, gegebenenfalls der volumetrischen Messung, des Zusatzes weiterer Komponenten und der Mischung, der Umsetzung, der v, photometrischen Messung und der Entnahme kontinuierlich ohne Handbetätigung erfolgen.

Bei der Lösung wird ausgegangen von einer Drehscheibe mit mehreren kreisförmig angeordneten, mindestens einen Küvettenring bildenden Hohlräumen. Nach dem Erfindungsvorschlag wird an jedem der mindestens einen Küvettenring bildenden Hohlräume eine Siphon angeschlossen, der durch geeignete Betätigungsmittel die Hohlräume während des Umlaufs der Drehscheibe entleert

In den der beispielsweisen Erläuterung dienenden Zeichnungen zeigen die F i g. 1 in perspektivischer Ansicht und teilweise im Schnitt den photometrischen Analysator der Erfindung;

die Fig.2 schematisch eine für diese Vorrichtung geeignete Drehscheibe zur Aufnahme, zum Messen und zur Weitergabe von flüssigen Proben;

die F i g. 3,4,5,6 und 7 schematisch die Arbeitsweise der Drehscheibe der F i g. 2 in dem erfindungsgemäßen photometrischen Analysator.

Der in der F i g. 1 gezeigte scheibenförmige Rotorkörper 1 besteht aus einem mit einer Flanschverschraubung versehenen Stahlrotor 2, den Glasplatten 3 und 4, einer durchsichtigen Plastikscheibe zur Aufnahme, zum

Messen und zur Weitergabe flüssiger Meßproben, den HaUeringen 6 und 7 aus Polytetrafluoräthylen, einem mit Schraubenflanschen versehenen Flanschring 8, und einer durchsichtigen Abdeckplatte aus Plastik 9. Die Platten 3 und 4, die Scheibe 5 und die Halteringe 6 und 7 werden zwischen dem Rotorkörper 2 und dem Flanschring 8 so zusammengedrückt, daß eine oder mehrere Gruppen von Hohlräumen 10, 11, 12 in konzentrischer, kreisförmiger Anordnung mit jeweils zunehmendem Rotorradius entstehen. Ausnehmungen oder Kanäle in der Scheibe 5 bilden Siphons 13,14,15. Diese reichen von den Hohlräumen der Gruppen 10,11, 12 bis zu den AuslaBsammelleitungen 16 und 17 und den durch den Rotorkörper 2 geführten radialen Kanälen 18. Für die Anordnung und Ausrichtung sei auf die F i g. 2 und die Erläuterung weiter unten verwiesen. Die Bezugsziffern 10, 11, 12 bezeichnen sowohl die einzelnen Hohlräume als auch die Hohlraumgruppen bzw. Küvettenringe. Ein ortsfest angeordneter Sammeltrog 19 und eine Abzugsleitung 20 umgeben die Drehscheibe 1 an ihrem radialen Umfang und nehmen die über die Siphons und die Kanäle 18 entleerte Flüssigkeit auf.

Die äußerste Hohlraumgruppe 12 arbeitet als drehbares Küvettensystem, daß die gleichzeitige photometrische Analyse einer größeren Zahl einzelner Proben ermöglicht Hierzu sind im Rotorkörper 2 , den Halteringen 6 und 7 und im Flanschring 8 mit den Hohlräumen 12 fluchtende Bohrungen 21 vorgesehen, durch die Lichtstrahlen in und durch die Hohlräume fallen könnnen. Auch die übrigen Rotorteile sind lichtdurchlässig, da die Platten 3 und 4 aus Glas bestehen. Für die Photomessung sind noch z. B. die in der US Anmeldung Serial No. 7 84 739 beschriebenen und nicht zum Gegenstand der vorliegenden Erfindung gehörenden Systemteile, wie eine Lichtquelle, ein Photodetektor und weitere elektronische Bauteile vorgesehen. Wie in der Fig. 1 gezeigt, ist ein zentral gelagertes Rohr 22 durch eine Abdichtung 23 geführt und an die ortsfeste Speisedüse 24 angeschlossen. Durch dieses Rohr werden die Proben bzw. deren Komponenten sowie d;r zur Betätigung der in der Scheibe 5 befindlichen Siphons benötigte Luftdruck eingeführt Die Düse 24 ist zur Scheibe 5 achsial zentriert, so daß die Düsenströmung gegen die gezahnte Innenkante der Scheibe 5 gerichtet wird und alle Hohlräume 10 mit einer gleichen Probenmenge versorgt werden. Die gezahnte Innenkante der Scheibe 5 ui.d die Ausrichtung der Hohlräume 10 ist aus der Fig.2 deutlicher ersichtlich.

In der F i g. 2 sind als Beispiel nur zwei der z. B. achtzehn Hohlräume in jeder Hohlraumgruppe gezeigt; es können natürlich mehr oder weniger als die drei Gruppen 13, U, 12 vorgesehen sein. Die zentrale Verteilerkammer 25 besitzt einen gezahnten Umfang 26, um bei Drehung der Scheibe 5 die flüssigen Proben gleichmäßig auf die volumetrischen Meßräume 10 zu verteilen. Von den Seitenwänden der Hohlräume 10 sind Überlaufkanäle 27 durch die Scheibe zu einer geeigneten Abflußstelle, z. B. dem Sammeltrog der F i g. 1, geführt Weitere Auffangmittel können vorgesehen sein, z.B. ein getrennter Sammeltrog unter der Scheibe 5.

Wie aus der Figur ersichtlich, sind die Hohlräume jeder Gruppe zu benachbarten, in größerem radialen Abstand vom Rotorzentrum liegenden Gruppen um einen Winkel versetzt Dies ist durch die Anordnung der Siphons 13, 14, 15 bedingt, die die Flüssigkeit der von ihnen entleerten Hohlräume an einem um einen Winkel versetzten Punkt abgeben. Damit fluchten die um einen Winkel versetzten Hohlräume der Gruppe 11 mit den Auslaßpunkten der die Hohlräume der Gruppe 10 ■"> entleerenden Siphons. Die Siphons 12,14, 15 liegen in der F i g. 2 ganz an der Oberfläche der Scheibe 5, um das Verständnis ihrer Arbeitsweise zu erleichtern. In der F i g, t sind sie durch die Scheibe 5 geführt, so daß sie die Flüssigkeit näher am Mittelpunkt der Hohlräume der

in benachbarten Gruppen abgeben. Die im Zusammenhang mit den F i g. 3 — 7 näher beschriebene Betätigung der Siphons und das Mischen der Proben wird durch Anlegen eines Luftdrucks oder Vakuums durch nicht gezeigte Mittel an die Auslaßsammelleitungen erleich^r> tert Die zentral gelagerte Verteilerkammer 25 kann zur Aufnahme einer herausnehmbaren Weitergabescheibe für die Aufnahme gemessener und ungemessener Proben größer ausgebildet sein. Diese Scheibe wird dann zur Beschickung mit den Reagenzien entsprechend der anhand der Fig.3—7 beschriebenen Arbeitsweise herausgenommen.

Zur Erläuterung der Arbeitsweise r', in den F i g. 3—7 ein diagonales Scheibensegment der Scheibe 5 in aufeinanderfolgenden Arbeitsstufen gezeigt

>■> Auf der in der F i g. 3 gezeigten Stufe wird eine erste Flüssigkeit 28 durch die zentrale Verteilerkanimer gegen den gezahnten Umfang gerichtet, bis der Hohlraum 10 bis zur Höhe des Überlaufkanals 27 gefüllt ist Sodann wird ein Luftdruck an die Verteilerkammer

in gelegt und durch Betätigung des Siphons 13 die Flüssigkeit 28 aus dem Hohlraum 10 abgezogen und in den größeren Hohlraum 11 gefüllt (s. F i g. 4). Auf der in der F i g. 5 gezeigten Stufe 3 wird eine zweite Flüssigkeit 29 in der gleichen Weise in den Hohlraum 10 gefüllt Auf

Γι der Stufe 4 der F i g. 6 wird diese zweite Flüssigkeit aus dem Hohlraum 11 abgezogen. Dies geschieht in der gleichen Weise wie auf der zweiten Stufe. Auf der Stufe 5 der F i g. 7 wird durch Anlegen eines Luftdruckes an die Sammelleitung 16 der Siphon 14 betätigt und die Flüssigkeit in den Hohlraum 12 gegeben, in welchem sie zur photometrischen Analyse zunächst verbleibt Durch Wiederholen dieser Arbeitsstufen können weitere Komponenten zugegeben werden. Die Hohlraumgruppen 10, 11, 12 werden radial nach außen zunehmend ■> größer, um solche weiteren Komponenten zum Mischen und zur Analyse aufnehmen zu können. Der Mischvorgang kann durch Absenken des Luftdmckes in der Sammelleitung 17 relativ zum Außendruck erleichtert werden. Dadurch fließt Luft durch den Siphon 15 und

.ο steigt in Form von Luftblasen in der im Hohlraum 12 befindlichen Flüssigkeit auf. Nach der photometrischen Messung wird der Hohlraum durch Anlegen eines Luftdrucks über die Sammelleitung 17 und/oder Anlegen eines Vakuums an den als Entleerungssammel-

V) raum für den Siphon 15 wirkenden Sammeltrog 19 entleert

Um den Rotorumfang kann ein Sammeltng und eine Reihe von Siphons 15 angeordnet werden. Ferner kann noch eine Abdeckplatte entsprechend der Platte 9 und

ho ein Lufteinlaß zur Betätigung der Siphons vorgesehen sein.

Die Scheibe kann eine größere oder eine kleinere Anzahl von Hohlräumen verschiedener Größe aufweisen. Die auf der Oberfläche der Scheibe 5 vertaufenden

en Siphons können in verschiedenen Lagen und mit verschiedener Ausrichtung ohne Beeinträchtigung ihrer Wirkungsweise angeordnet werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur photometrischen Analyse einer größeren Zahl einzelner Proben, in der eine Drehscheibe mit mehreren, kreisförmig angeordneten, mindestens einen Küvettenring bildenden Hohlräumen eine Reihe von Proben zur photometrischen Analyse aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem der mindestens einen Küvettenring (10) bildenden Hohlräume ein Siphon (13) angeschlossen ist, der durch geeignete Betätigungsmittel (22, 24) die Hohlräume während des Umlaufs der Drehscheibe entleert

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Küvettenringe mit einzelnen Hohlräumen (10, 11, 12) untereinander durch Siphons (13,14,15) verbunden sind.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschickung der Hohlräume des innersten Küvettenrings (10) mit Proben über eine Verteilerkammer (25) mit einem eine gleichmäßige Verteilung bewirkende gezahnten oder gerillten Umfang (26) erfolgt

4. Vorrichtung gemäß Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräume des innersten Küvettenringes (10) an Oberlaufkanäle (27) zur Entnahme von Meßproben angeschlossen sind.

5. Vorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräume der auf den innersten Küvettenring (10) folgenden Küvettenringe (11, 12) an die mit den Siphons des jeweils vorausgehenden Küvettenrings in Verbindung stehenden Sammelleitungen (16. 17) angeschlossen sind.

6. Vorrichtung gemäß Ansprüchen 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß uie Hohlräume der konzentrischen Küvettenringe radial nach außen von Ring zu Ring größer werden.

7. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2—6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sammeltrog (19) die Drehscheibe umgibt, in welchen die Siphons die Hohlräume des radial gesehen äußersten Küvettenrings entleeren.