DE2122007A1

DE2122007A1 - Verfahren und Vorrichtung zum automatischen Bestandteilanalysieren einer Mehrzahl von Fluidproben nacheinander

Info

Publication number: DE2122007A1
Application number: DE19712122007
Authority: DE
Inventors: Andres Weston Mass. Ferrari (V.StA.)
Original assignee: Damon Corp
Current assignee: Damon Corp
Priority date: 1970-05-04
Filing date: 1971-05-04
Publication date: 1971-11-25
Also published as: CH543742A; GB1333868A; FR2091089A5; BE766643A; ZA712775B; US3690833A; AU2746071A; NL7106108A; CA936019A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zum automatischen Bestandtexlanalysieren einer Mehrzahl von Fluidproben, bei dem die Proben nacheinander auf einem chemischen Behandlungsweg verarbeitet werden, um einen erfaßbaren Anteil des in jeder Probe enthaltenen Bestandteils erkennbar zu machen, und die Proben dann der Messung des
Bestandteilstoffes unterworfen werden, sowie Vorrichtungen zur Durchführung dieses Verfahrens»

Dabei geht es z. B. um die Untersuchungen von Blut
und anderen Körperflüssigkeiten. Ein anderes Anwendungsgebiet der Erfindung ist die automatische Verunreinigungsüberwachungsanalyse von Flüssigkeiten wie Industrieabwässern.

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Bei einer automatischen Analysiervorrichtung gemäß der Erfindung wird zunächst von der üblichen Analysentechnik der Reaktion einer gewissen Menge der Fluidprobe ausgegangen, um ein Reaktionsprodukt in einer Menge zu erzeugen, die die Konzentration eines bestimmten Bestandteils der Flüssigkeitsprobe identifiziert. Beispielsweise spricht ein fotometrischer Detektor dann auf die Menge von Strahlungsenergie an, die das Reaktionsprodukt absorbiert, um ein elektrisches Signal entsprechend der Bestandteilskonzentration zu erzeugen. Es gibt je einen getrennten Behandlungsweg zum Durchführen dieser Vorgänge an einer gesonderten Menge der Probe für jeden Bestandteil, der untersucht wird.

Bekannte automatische Fluidanalysiervorrichtungen dieser Art rücken die Probe und andere Fluide längs jedes Behandlungsweges kontinuierlich und mit einer bestimmten und allgemein gleichmäßigen Geschwindigkeit vor. Das Rohrsystem, das jeden Behandlungsweg bildet, ist daher ausreichend lang gemacht, um die kontinuierlich vorrückenden Fluide für die erforderliche Analysenzeit zu fassen.

ψ Weiter sind alle Behandlungswege im wesentlichen einheitlich lang gemacht, so daß alle behandelten Mengen einer gegebenen Probe an ihren Meßfotometern innerhalb eines einzelnen Zeitintervalls und mit der gewünschten Phasenfolge eintreffen. Dies erfordert, daß jeder Behandlungsweg· so lang wie der Weg ist, auf welchem die die längste Zeit beanspruchende Analyse durchgeführt wird. Ein Kennzeichen dieses bekannten Analysiervorrichtungsaufbaus ist die Anwesenheit von Wendeln von Verzögerungsrohren auf

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Schnellanalysewegen, um die Probenmengen darin zu verzögern, während langsamere Reaktionen in anderen Probenmengen ablaufen.

Eine andere Praxis, der man bei bekannten Analysiervorrichtungen für Blut und andere Flüssigkeiten folgte, die anfänglich proteinhaltige Materialien enthalten, besteht darin, der Analysiervorrichtung· eine Anfangsstufe für die laufende Herstellung des für die Bestandteilsanalyse erforderlichen proteinfreien Filtrats vorzuschalten.

Diese laufende Filtrat- oder dgl. Probenherstellung vergrößert nicht nur die Behandlungswegrohrlänge, sondern erzeugt auch nur einen kleinen Teil der in der ursprünglichen Probe verfügbaren Probenflüssigkeit.

Die unmittelbare Folge dieser und anderer bei bekannten Analysiervorrichtungen beobachteter Beschränkungen ist, daß die Behandlungswege sehr lang sind. Dies erfordert seinerseits verhältnismäßig umfangreiche Vorsichtsmaßregeln, um die übermäßige Verunreinigung niedrig zu halten, die sonst zwischen aufeinanderfolgenden Fluidafobcnnitten auf jedem Behandlungsweg auftreten würde. Eine solche Vorsichtsmaßregel bei bekannten Analysiervorrichtungen ist die Verwendung von Gasblasen, um einen Strom von flüssigen Proben zu unterteilen. Die Luftunterteilung örfolgt zusätzlich zur Einführung von Abschnitten einer Waschflüssigkeit zwischen Proben. Auch wird ein verhältnismäßig großes Waschflüssigkeitsvolumen benötigt, um die langen Behandlungswege zu spülen, die nun noch länger sind, um diese Volumina von Waschflüssigkeit und Unterteilungs~ gas aufzunehmen.

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Nach, dem Stand der Technik wurden einige Nachteile aufgrund dieser Probleme verbessert, indem man große Probenvolumen verwendete, um die gewünschte Analysengenauigkeit zu erhalten. Dies verringert natürlich den relativen Effekt einer gegebenen Verunreinigungsmenge. Doch lassen sich die z. B. zur Blutanalyse erforderlichen großen Probenmengen nicht ohne weiteres von älteren oder jungen Menschen erhaltenj und oft sind sie bei kleinen Tieren, wie z. B. Mäusen, auf keinen Fall verfügbar.

Ein weiteres Problem besteht darin, daß beim Stand der Technik das Erfordernis eines verhältnismäßig langen Behandlungsweges für jede Analysenzeiteinheit es praktisch undurchführbar macht, eine chemische Reaktion, die bei ■ dieser Analyse ablaufen soll, bis zur Vollendung ablaufen zu lassen. Statt dessen sind bekannte Analysiervorrichtungen auf einen Betrieb beschränkt, bei dem ein Reaktionsprodukt vorliegt, nachdem die Reaktion nur zum Teil abgelaufen ist. Dies begrenzt seinerseits die Meßgenauigkeit und die Zahl von Bestandteilsbestimmungen, die mit einem bestimmten Probenvolumen vorgenommen werden können.

Der Erfindung liegt daher zunächst die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatischen Vielfachbestandteilsanalyse von Fluiden bei geringen Probenmengen anzugeben. Dabei soll gleichzeitig erreicht werden, daß nur verhältnismäßig kurze Behandlungswege erforderlich und diese trotzdem zur vollständigen Reaktion von Pluidprotoen bei jeder gewünschten Reaktionszeit geeignet sind. Außerdem sollen das Verfahren und die Vorrichtung genau arbeiten und wirtschaftlich sein« Weiter

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sollen das Verfahren und die Vorrichtung so arbeiten, daß aufeinanderfolgende Proben im wesentlichen von Verunreinigungen frei bleiben, ohne daß eine Trennung der Proben durch Fluide der entgegengesetzten Phase erforderlich ist. Dabei soll auch die Notwendigkeit von Verzögerungsrohrwendeln und in die Behandlungswege laufend eingeschaltete Separatoren zur Erzeugung proteinfreier Filtrate beseitigt werden. Auch soll eine genaue Messung von Geschwindigkeit sreaktionen ermöglicht, werden. Das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung sollen sich für die fotometrische Analyse von Fluiden mit hoher Genauigkeit auf automatischer Basis eignen. Schließlich soll die Erfindung hierfür ein Verfahren und eine Vorrichtung zur fotometrischen Messung angeben, womit die Verunreinigung der Fotometerstromzelle und der gemessenen Probe möglichst gering gehalten wird.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man jede Probe in Aufeinanderfolge mit den anderen diskontinuierlich längs des Behandlungsweges unter Abwechslung von Vorrückzeiten längs des ¥eges und wenigstens nahezu stationären Aufenthaltszeiten bewegt, die eine weitere Zeit für eine chemische Reaktion zum Erreichen des erkennbaren Zustandes des Anteils bei möglichst geringer Verlängerung des Behandlungsweges ergeben.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele näher erläutert j darin zeigen:

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Fig. T ein Blockdiagramm einer automatischen Fluid bestandteilsanalysiervorrichtung gemäß der Erfindung}

Flg. 2 und 2a eine Fluids teuerungsvorrichtung zur Verwendung in der Analysiervorrichtung nach Anspruch 1 j

3 eine Gruppe von Zeitgeberwellenfonnen zur Erläuterung des Betriebs der Analysiervorrichtung nach Fig. 1 mit der Fluidsteuerung nach Fig. 2}

Fig· k und 5 eine Seiten- und eine Schnittansicht : eines Probenherstellbehälters, der vorteilhaft zusammen mit einer Analysiervorriclrfcung gemäß der Erfindung verwendet wird.

fixe Erfindung liefert eine genaue und wirtschaftliche Bestanctfceilsanalysiervorrichtung von Fluiden, die kurze Behandlisigswege aufweist und dennoch zur analytischen Verarbeitung von Fluiden mit chemischen Reaktionen geeignet ist, die so weit zum Abschluß wie nötig durchgeführt werden. Bxe Analysiervorrichtung ist vor allem zur Analyse von seixr kleinen Fluidpr ο benmengen geeignet, doch ergibt die Erfindung auch Verbesserungen bei der Analyse von größeren. Probenmengen.

Earz gesagt, verarbeitet die Analysiervorrichtung kleine Eroben auf ungewöhnlich kurzen Behandlungswegen aus Roiirem oder anderen Leitungen durch Vorrücken der ProbeniEseEigen längs der Behandlungswege mit diskontixiuier-

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licher Bewegung. Die Analysiervorrichtung nimmt also eine Fluidprobe auf und rückt die Probenmengen längs der Behandlungswege unter Einhaltung eines Programms von diskontinuierlichen Bewegungen vor, bei dem der Probenstrom abwechselnd mit einer bestimmten Geschwindigkeit vorgerückt und dann im wesentlichen stationär gehalten bzw·, mit einer nur sehr geringen Geschwindigkeit weiterbewegt wird. Die Reihenfolge von Bewegungen führt die bestimmten Probenvolumina, Reagenzien und andere Fluide ein und bietet Zeit für die gewünschte Vollendung der Reaktionen, die die Bestandteilsmeßreaktionsprodukte liefern.

Die Änalysiervorrichtung kann eingerichtet sein, um den Betrieb der verschiedenen Fluidverarbeitungsorgane auf der Basis der Zeit au synchronisieren, die verstreicht, nachdem jede Probe in die Analysiervorriehtung eingeführt ist. Jedoch, weist die Analysiervorrichtung nach einer bevorzugten Äusführungsart der Erfindung Detektoren auf, die längs der Behandlungswege angeordnet sind, um die Ankunft der Probenmengen zu erfassen. Die Signale von diesen Detektoren betätigen Analysiervorrichtungsorgane stromab des Detektors in der Weise, daß die Verfahr ens schritte dieser Organe nur lose mit den Vorgängen der Analysiervorrichtungsorgane stromauf des jeweiligen Detektors synchronisiert sind.

Ein weiteres Merkmal der Analysiervorrichtung ist, daß sie dem Bestandteilsmeßphotometer nur den mittleren Teil jeder -verarbeiteten Probenmenge zuführt. Weiter spült die Analysiervorriehtung reine Waschflüssigkeit durch das Fotometer zwischen der Aufnahme eines jeden solchen mittleren Probenteiies und"des folgenden. Das Ergebnis davon

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ist, daß die verarbeitete Probe mit einem hohen Reinheitsgrad gemessen wird und daß dies auf verläßlicher automatischer Basis erreichbar ist.

Dies steht in offensichtlichem Gegensatz zur Praxis bei bekannten Analysiervorrichtungen, bei denen alle verarbeiteten Proben zusammen mit den zwischengeschalteten Flüssigkeiten dem Fotometer zugeführt werden. Diese bekannte Arbeitsweise führt merkliche Verunreinigungen zur Fotometerstromzelle, und die Reinigungswirksamkeit der zwischengeschalteten Flüssigkeiten ist aufgrund der Eindiffusion von früheren Proben während des Stroms durch die große Länge des Behandlungswegrohres stromauf des Fotometers klein.

Beispielhaft für die Bedeutung der Erfindung auf einem kommerziellen Gebiet ist, daß ein im Handel erhältliches Blutanalysengerät gemäß der Erfindung eine kleine, einer Tropfengröße unterlegene Blutprobe verarbeitet, um die Menge eines Bestandteils darin zu messen und dazu mit einem Behandlungsweg auskommt, der zehn- oder mehrmals kürzer als der bei einer bekannten, Analysiervorrichtung für den gleichen Zweck ist, bei der eine kontinuierliche Flüssigkeitsdurchführung erfolgt. Die Analysiervorrichtung: gemäß der Erfindung ,erfordert typisch nur 3 - 5 Mikroliter einer Probe für jede Bestandteilsbestimmung und kann sogar mit merklich geringerem Volumen, wie z« B. 1 Mikroliter je Prpbenmenge arbeiten. Dies steht im Gegensatz jzü dem Erfordernis einer Analysenmenge von vielfach größerem Ausmaß beim Stand der Technik. Außerdem stößt man bei bekannten Prüfgeräten allgemein auf wachsende Probleme beim Verarbeiten einer Probe für mehr als 8-10

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Minuten Gesamtzeit vom Einführen der Probe bis zur fotometrischen Messung des erhaltenen Reaktionsprodukte, während die neue Blutanalysiervorrichtung, wenn erwünscht, eine kleine Probe für die vollen 20 oder mehr Minuten verarbeiten kann, die zur völligen Entwicklung eines Reaktionsprodukts erforderlich sind.

Beispielhaft für die Ausführung der Erfindung ist eine in Fig. 1 dargestellte Analysiervorrichtung für 5 Bestandteile in jeder von aufeinanderfolgenden kle.inen Flüssigkeitsproben, wie Proben aus proteinfreiem Blutfiltrat. Die Analysiervorrichtung hat Proportionalpumperi 12 und 13, die ein Fluid aus einem Sammelbehälter Ik in Behandlungswegeinlaßrohre 32a, 33a, 3h&, 35a und 36 saugen. So werden 5 Einzelmengen jeder Probe aus dem Sammelbehälter entnommen. Der Sammelbehälter hat einzelne Behälter 20, die die Proben enthalten, und ein Reservoir 22 mit Trennflüssigkeit, die sich gegenüber den Blutproben inert verhält«, Der Sammelbehälter speist nacheinander eine Menge ener Probe von einem Probenbehälter zu jedem Einlaßrohr, speist, Trennflüssigkeit zu jedem Rohr, speist eine Probenmenge vom nächsten Probenbehälter zu jedem Rohr und speist dann wieder Trennflüssigkeit zu jedem Einlaßrohr. Die Betriebszeiten der Proportionalpumpen bestimmen die Mengen jeder Probenmenge und jedes Abschnittes von Trennflüssigkeit, die in jedes Einlaßrohr gesaugt werden.

Die Analysiervorrichtung arbeitet grundsätzlich unter der Zeitgebersteuerung .einer Sequenzsteuereinheit 26. Die Sequenzsteuereinheit liefert Pumpenanhalt- und -Startsignale zu den Pumpen 12 und 13, um die bestimmten Arbeits-

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schritizeiten zu bestimmen. Sie steuert auch, den Betrieb des Sammelbehälters, z. B. zum Dosieren von Proben aus aufeinanderfolgenden Probenbehältern und Auswählen einer Probe oder einer Trennflüssigkeit. Die Sequenzdauereinheit hat Steuerknöpf e .und Schalter 28, die einstellbar sind, um die Reihenfolge der Probeneingabezeit, Trennflüssigkeitseingabezelt und Aufenthaltszeiten in für die durchzuführende Analyse geeigneter Weise zu gliedern. Die Sequenzsteuer einheit 26 ist beispielhaft für automatische Steuereinheiten im allgemeinen. Tatsächlich kann auch ein ™ programmierter Allgemeinzweckcomputer oder eine andere Datenverarbeitungsanlage die Steuerung übernehmen.

Die Einlaßrohre 32a, 33a und 34a gehen durch die Pumpe 12, und die Einlaßrohre 35a und 36a durch die Pumpe 13· Wie ebenfalls dargestellt ist, liefert die Pumpe 12 Reagenzien von den Reagenzbehältern 44 über Rohre 381 39 und 4o zu den durch die Einlaßrohre 32a, 33a und 34a gepumpten Mengen. Ebenso liefert die Pumpe 13 weitere Reagenzien von den Behältern 44 über Rohre 41 und 42 zu den Probenmengen in den Rohren 35a und 36a. Für die Auswahl und Dosierung der Reagenzien lassen sich bekannte λ Einrichtungen verwenden. Die Rohre 32, 33 und 34 führen die entsprechenden Proben-Reagenz-Kombinationen zu einem Mischer 46 und von da zu einem Brut erhitzer 48, der typisch vom Badtyp ist. Wie weiter unten noch erläutert wird, werden die Proben-Reagenz-Mischungen in den Behandlungswegrohren 32, 33 vtXLd Jk und hauptsächlich im Erhitzer 48 für eine Zeit gehalten, die für die chemischen Reaktionen zwischen den einzelnen Probeiimengsa und uen. verschiedenen Reagenzien so ausreichend ist, daß sie jeweils bis zu dem Ausmaß ablaufen, das für jede Bestandteilsbestinunung erforderlich, ist.

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Die Rohre 32, 33 und 34 leiten die verarbeitetn Probenmengen vom Erhitzer jeweils über ein Fluidsteuergerät 52, 54, 56 zu getrennten Fotometern 62, 64 und 66. Jedes Fotometer mißt die optische Absorption der verarbeiteten Probe, die es aufnimmt, und liefert das entsprechende elektrische .Signal zu einem Registriergerät 68. Die optische Absorption jeder verarbeiteten Menge ist eine Funktion der Konzentration des bestandteilidentifizierenden Reaktionsprodukts in dieser Menge, und daher ist das elektrische Signal iron jedem Fotometer das gewünschte Meßergebnis eines Bestandteils in der zu analysierenden Probe. Nach dieser Messung wird die verarbeitete Menge nach außen oder in einen anderen Behälter, beispielsweise mittels einer Auslaßpumpe £>Q abgezogen.

Die Fotometer können vom Differentialtyp sein,, und das Registriergerät 68 ist z. B. nach Art einer Registrierkarte, eines Magnet- oder Papierbandes oder anderer Registriergeräte oder auch ergebnisausdruckender Vor richtlangen, «Le ζ. Β· einer Fernschreibmaschine ausgebildet. Alternativ kann das Registriergerät ein Computer oder eine andere datenverarbeitende Vorrichtung sein.

Ebenfalls nach Fig. 1 erhält jedes FIuM steuergerät frisches Waschfluid aus einem Reservoir 58 und ist angeschlossen.» um ein Synchronisiersignal von der Sequenzsteuereinheit 26 zu erhalten. Wie unten näher anhand von Fig. 2 erläutert wird, führt jedes Fluidsteuergerät nur den mittleren Teil jeder verarbeiteten Probenmenge dem Fotometer zu. Es leitet die Endteile jeder verarbeiteten MeES«, d. h. die in Berührung mit der Trennflüssigkeit befindliclaen Tei_T Ie und auch diese Trennflüssigkeit vom Probenbehaiidlungsweg zu einem- Abfluß. ,

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Das Fluidsteuergerät liefert auch Waschflüssigkeit vom Reservoir 58 zu dem an das Gerät angeschlossenen Fotometer.

Durch diesen Verfahrensschritt spült man die Fotometerstromzelle mit frischer Waschflüssigkeit vor jedem Einspeisen einer neuen verarbeiteten Probenmenge in die Stromzelle.

Ein weiteres Merkmal des Fluidsteuergeräts und des Fotometers ist, daß die verarbeitete Menge in der Fotometerstromzelle während der Meßzeit stationär gehalten wird. Ein Vorteil des Stillhaltens der Probe während der Messung ist der, daß das gleiche bestimmte Fotometer mehrere aufeinanderfolgende Messungen an der gleichen Probe durchführen kann, so daß die Messung einer Geschwindigkeitsreaktion mit Leichtigkeit und Genauigkeit durchführbar ist. Die US-Patentanmeldung S.N. 884 923 der Anmelderin beschreibt ein Fotometer, das gut zur Verwendung bei der Analysiervorrichtung nach Fig. 1 benutzbar ist.

Nach Fig. 1 unterwirft die dargestellte Analysiervorrichtung die Probenmengen in den Rohren 35 und 36 Reaktionen, die keine Inkubationszeit erfordern. Folglich wird die Proben-Reagenz-Mischung im Rohr 35 von einem Mischer 50 direkt zu einem Fluidsteuergerät und einem Fotometer geleitet, die genau so wie die im Zusammenhang mit den Behandlungswegrohren 32, 33 und 3k beschaffen sind. Als weiteres Beispiel wird die Probe-Reagenz-Mischung im Rohr 36 nach dem Mischen im Mischer 50 mit einem weiteren Reagenz aus dem Rohr k3 behandelt und in einem zusätzlichen

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Mischer 51 gemischt. Die erhaltene verarbeitete Probenmenge wird dann gemessen, z. B. üb.er ein weiteres Fluidsteuergerät in einem Fotometer, die nicht dargestellt sind.

Dementsprechend sind die Rohre 35 und j6 erheblich kürzer als die Rohre 32, 33 und 3k, die Behandlungswege bilden, auf denen die Fluide einer Inkubation in einem Heizgerät unterworfen werden. Die zusätzlichen Behandlungsweglängen der Rohre 32, 33 und Jk sind im Heizgerät, um den Probenmengen und Reagenzien eine zusätzliche Reaktionszeit unter erhöhten Temperaturen zu verschaffen.

Die Organe der Analysiervorrichtung nach Fig. 1 zur Verarbeitung von Probenmengen zwecks Erzeugung von Bestandteilmessungs-Reaktionsprodukten sind beispielhaft für chemische Analysiereinrichtungen allgemein. Eine Analysiervorrichtung gemäß der Erfindung kann mit herkömmlichen Kenntnissen so ausgerüstet werden, daß sie irgendeine von zahllosen verschiedenen chemischen Analysen durchführen kann, die für einen bestimmten Bestandteil in einer besonderen Fluidprobe geeignet ist. Auch sind die Fotometer Beispiele für Meßinstrumente für elektromagnetische Strahlung allgemein, seien es sichtbare, infrarote oder ultraviolette Strahlen. Weiter kann, obwohl die Analysiervorrichtung zur Verarbeitung einer Flüssigkeitsprobe und unter Verwendung von flüssigen Trennmitteln erläutert ist, die Analysiervorrichtung auch mit trennenden Abschnitten und Proben aus verschiedenen Fluidphasen, z. B. so arbeiten, daß eine oder beide gasförmig sind.

Weiter arbeiten erfindungsgemäß die Proportional-

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pumpen 12 und 13 mit synchronisierten Zyklen gleicher Länge, so daß alle Mengen einer Probe zu den jeweiligen Meßelementen, z. B. Fotometern mittels eines Fluidsteuergeräts innerhalb einer einzelnen und verhältnismäßig kurzen Zeitdauer geliefert werden, während der keine Mengen einer anderen Probe gemessen werden. Wenn ζ. B. die Analysiervorrichtung jede Minute eine neue Probe aufnimmt, ist es erwünscht, alle verarbeiteten Mengen innerhalb eines einzelnen 1-Minuten-Ab schnitt s zu messen und die erhaltenen Signale dem Registriergerät zuzuführen. Diese Zeitsteuerung der erhaltenen elektrischen Signale vereinfacht die Registriergerätsystematik, die erforderlich ist, um die vielen Messungen, die an einer Probe vorgenommen werden, in gegenseitigen Zusammenhang zu bringen.

Jedoch ist ebenfalls erfindungsgemäß jeder Behandlungsweg von vergleichsweise sehr niedriger Länge für die darauf durchzuführende Reaktion. Bei der dargestellten Analysier vorrichtung bedeutet dies, daß die durch die Rohre und 3^ gebildeten Behandlungswege, die Bestandteilsbestimmungen ohne das Erfordernis einer Inkubation liefern, merklich kürzer als die Behandlungswege sind, die vom den Rohren 32, 33 und 3^ gebildet werden, in deren jedem eine Reaktion durchgeführt wird, die eine beträchtliche Inkubation im Heizgerät 48 erfordert.

Die Analysiervorrichtung nach Fig. 1 erreicht diese anscheinend widersprüchlichen Ergebnisse durch Betreiben der Pumpen 12 und I3 mit einer Reihenfolge von Fluidvorrück- und Fluidaufenthaltsperioden in jedem Zyklus, Im dargestellten Beispiel arbeitet die Pumpe 12 nach der Wellenform 112 und die Pumpe 13 nach der Wellenform 113 in.

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Fig. 3. Unter Hinweis auf die Wellenform 112 betätigt bei jedem Arbeitszyklus die Sequenzsteuereinheit 26 die Pumpe 12 und den Sammelbehälter 14 in den Einschaltzustand zum Einspeisen einer Probe während eines anfänglichen Yorrückteils 112a des dargestellten Zyklus. Nach Einsaugen der gewünschten Probenraenge schaltet die Sequenzsteuere.izih.eit den Sammelbehälter mit oder ohne Anhalten der Pumpe zum üblichen Einspeisen von Trennflüssigkeit ab. Dementsprechend saugt die Pumpe 12 im letzteren Fall dann Trennfliis-· sigkeit in die Einlaßrohre 32a bis 36a während des Zyklus-Vorrückteils 112b an.

Während eines Zyklus-Haltteils 112c schaltet die Sequenzsteuereinheit die Pumpe aus oder vermindert wenigstens ihre Geschwindigkeit erheblich, so daß die Fluide längs der Behandlungswege mit einer niedrigen Schleichgeschwindigkeit vorrücken. Dementsprechend halten die Fluide in den Behandlungswegen, die durch 'die Rohre 32, 33 und 3^ gebildet sind, während der Zeit des Zyklusteils 112c im wesentlichen an. Biese mehr oder weniger bewegungslose Haltezeil; ermöglicht den Proben-Reagenz-Mischungen auf diesen Behandlungswegen zu reagieren, ohne daß hierzu zusätzliche Rohrlängen erforderlich sind.

Nach dieser Haltezeit betätigt die Sequenzsteuereinheit 16 wiederum die Pumpe 12 für einen abschließenden Zyklusvorrückteil 112d, um die Fluide in den Rohren 32» ^ 33 und 3^ vorzurücken und folglich wiederum Trennfluid einzusaugen. Irgendein während der Haltezeit angesaugtes Fluid ist ebenfalls Trennflüssigkeit.

Die Sequenzsteuereinheit 26 betätigt die Proportional-

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pumpe 13 in einem ähnlichen Zyklus, bei dem nacheinander eine Pluidvorrück-Pumpeneinsehaltζext für einen Probenansaug-Vorrückteil 113a und anschließend einen Vorrückteil 113b auftreten, während dessen Trennfluid angesaugt wird, wonach ein Halteteil 113c und schließlich noch ein Vorrück-Trennfluidansaugteil 113d auftreten. Jedoch ist der Haltezeitteil 113c der Pumpe 13 langer, und die gesamte Vorrückzeit dementsprechend kürzer als die entsprechenden Teile jedes Zyklus* beim Betrieb der Pumpe 12. Der Unterschied zwischen entsprechenden Zeiten der beiden Pumpen ist proportional dem Unterschied zwischen den Längen der zur Pumpe 12 und der zur Pumpe 13 gehörenden Behandlungswege. Weiter verursacht dieser Unterschied zwischen den Vorrück- und Haltezeiten je Zyklus der beiden Pumpen, daß sie Fluide um den gleichen Teil der zugehörigen Gesamtbehandlungsweglängen vorrücken. Folglich liefern beide Pumpen alle Einzelmengen jeder Probe zu den Fotometern nach der gleichen Zahl von Zyklen und daher innerhalb des gewünschten kurzen Zeitabschnitts. Für diesen Betrieb haben natürlich die Behandlungswege durdidfe Pumpe 12 untereinander die gleiche absolute Länge und die Wege durch die Pumpe 13 untereinander ebenfalls die gleiche absolute Länge.

Fig. 2 zeigt die Einzelheiten des Fluidsteuergeräts und der damit und mit dem angeschlossenen Fotometer 66 verbundenen Fluidsteuerelemente. Dieser Aufbau ist auch typisch für den der übrigen Behandlungswege der Analysier- . vorrichtung nach Fig. 1. Das Fluidsteuergerät hat nach der Darstellung ein Drehventil 69, das einen Stator 70» einen Rotor 72 und ein elektromechanisches Ventilverstellorgan 74 aufweist, das mit der !Rotorwelle 76 gekuppelt ist* Das Ventil hat zwei Alternativstellungen, eine in Fig. 2 dar-

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gestellte Ableitstellring und eine in Fig. 2A dargestellte Haltestellung. Der Ventilstator hat eine Einlaßöffnung 78, die an das Behandlungswegrohr 34 angeschlossen ist, das die verarbeitete Probe vom Heizgerät 48 nach Fig. 1 heranführt. Eine weitere Statoreinlaßöffnung 80 erhält Waschfluid vom Reservoir 58, und eine dritte Einlaßöffnung 82 ist mit einem Ausgangsende einer Halteschleife 84 verbunden. Der Ventilstator JO weist außerdem eine Auslaßöffnung 86, die direkt zum Abfluß führt, eine zweite Auslaßöffnung 88, die einen Teil des Probenbehandlungsweges bildet und verarbeitete Proben zum Fotometer 66 leitet, sowie eine dritte.Auslaßöffnung 90 auf, die mit dem anderen Einlaßende der Halteschleife 84 verbunden ist. Der Ventilstator weist weiter eine Lüftungsöffnung 92 auf, die mit der Umgebung oder jeder gewünschten Atmosphäre verbunden ist.

Der Ventilrotor 72 weist vier am Umfang unter Abstand angebrachte Kanäle auf. ¥ie die Fig. 2 und 2A zeigen, verbindet in Abhängigkeit von der Ventilsteilung ein Kanal 94 die Einlaßöffnung 78 entweder mit der Auslaßöffnung 86 oder der Auslaßöffnung 90. Ein zweiter Kanal 96 verbindet die Lüftungsöffnung 92 entweder mit der Statoröffnung 90 oder 82, und ein dritter Kanal 98 verbindet die Auslaßöffnung 88 entweder mit der Öffnung 82 oder mit der Öffnung 80. Ein vierter Kanal 100 ist dazu eingerichtet, um entweder die Öffnung 80 oder die Öffnung 86 zu sperren.

Die Halteschleife 84 ist ein Rohrabschnitt oder ein Teil von anderer Form als Pufferspeicherbehälter mit einer bestimmten Volumenkapazität, die mit dem Volumen der Ventilstatoröffnung 90 dem Volumen einer Probenmenge und

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der Seagenzien, die damit auf dem Analysenbehandlungsweg . kombiniert sind, entspricht. Fie noch erläutert wird, ist das Volumen der Halteschleife allgemein geringer als dieses Volumen der verarbeiteten Probenmenge.

Wie ebenfalls in Fig. 2 dargestellt ist, steuern zwei Ereignisdetektoren 102 und 104 den-Betrieb des Ventils 6°·, Der eine Ereignisdetektor 102 ist eingerichtet, um das Ventil in die Probenhaltestellung nach Fig. 2A zu schalten, «renn die verarbeitete Menge an der VentileinlaßöffjEuag 78 ankommt. Der andere Ereignisdetektor 104 schaltet das Ventil in die Ableitstellung nach Fig. 2, wenn die verarbeitete Menge in der Halteschleife 84 an der YentiXaffnung 82 ankommt.

Ein dritter Ereignisdetektor I06 schließt für einen kurzes, bestimmten Zeitabschnitt ein Ventil 108 im Foto— meterausgangsrohr 110, wenn eine verarbeitete Probenmenge an der Aaslaßseite des Fotometers 66 ankommt.

.Jeder dargestellte Ereignisdetektor weist ein Fotometer zur Überwachung der optischen Dichte des durchströ-™ Blenden. Fluids auf. Dementsprechend enthält jedes Rohr oder jede andere Leitung, die jeder Ereignisdetektor überwacht, einen optisch transparenten Abschnitt in dem Bereich des Ereignxsdetektors. Jeder Ereignisdetektor umfaßt eine Binärlogikschaltung, die sich in einen Einstellzustand schalten, läßt. Wenn der Detektor in diesem Zustand ist, spricht der· Detektor auf eine gewählte Änderung der optischen Absorption des überwachten Fluids an und schaltet zu einem Rücksteilzustand um. Das Ausgangssignal von jedem Detektor

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hat zwei verschiedene Werte in Abhängigkeit davon, oto der Detektor eingestellt oder rückgestellt ist. Es lassen sieb, auch andere Ereignisdetektorkonstruktionen verwenden, z. B. solche, die Änderungen der Dielektrizitätskonstante des Fluids erfassen, oder auch solche, die Ultraviolett-, Infrarot- und andere Strahlungsabsorptionen erfassen.·

Der weitere Aufbau und der Betrieb der Strömungssteuer- und -meßelemente der Analysiervorrichtung nach Fig. 1 sollen, nun unter weiterer Bezugnahme auf die Fig. und 2A und auf das Zeitsteuerdiagramm in Fig. 3 erläutert werden. . .

Nach den anfänglichen Startzyklen und beim Betrieb der Proportionalpumpen 12 und 13 durch die Sequenzsteaereinheit 26 entsprechend den Wellenformen 112 und 113 i» Fig. 3 kommt während Jedes Zyklus¹ des Analysiervorrichtungsbetriebs und innerhalb eines bekannten Zeitabschnitts während des Zyklus¹ eine verarbeitete Probenmenge am FJbaidsteuergerät an. Dementsprechend stellt die Sequenzsteaereinheit den Ereignisdetektor 102 vor diesem Zeitabschnitt ein. Der Übergang 1i4a in der Wellenform 1i4 in Fig. 3 zeigt diesen Stellvorgang.

Wie in der Wellenform 120 nach Fig. 3 angedeutet ist, ist das Ventil 69 während des Starts jedes Zyklus¹ in der in Fig· 2 dargestellten Ableitstellung. Dementsprechend leltikt der Ventilrotorkänal 9^ Trennflüssigkeit, die vom Rohr Jk- an der Ventileinlaßöffnung 70 ankommt, zur Auslaßöffnung 86 und von da zum Abfluß, wodurch die Trennflüssigkeit aus dem Analysenbehandlungsweg entfernt wird. Wenn

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das hintere Ende eines Abschnittes von Trennflüssigkeit durch den Ereignisdetektor 102 strömt und die verarbei-. tete Probenmenge ankommt, spricht der Ereignisdetektor, der im Einstel!zustand ist, auf diese Änderung bei den Fluiden im Ausgangsende des Rohres 3^ an und schaltet zum Rückstellzustand um. Dies ist bei der Fellenform durch den Übergang 1i4b angedeutet. Die entsprechende Änderung des Ausgangssignals vom Ereignisdetektor wird, dem Ventilverstellorgan Jk z. B. nach einer Zeitverzögerung zugeführt, die durch einen Verzögerungskreis 118 erzeugt wird. Diese Zeitverzögerung ist vorgesehen, um das Ventil in der Ableitstellung noch für eine weitere Zeit zu halten, die zum Abgeben der Gesamtmenge des Abschnitts von Trennflüssigkeit.und auch des Anfangsteils der verarbeiteten· Probenmenge, d. h. des Vorderendteils der Probenmenge ausreicht, der an den Abschnitt der Trennflüssigkeit angrenzt.

Nach, der Verzögerung spricht das Ventilverstellorgan Jh auf den Übergang des Ausgangssignals vom Ereignisdetektor 102 an und verstellt das Ventil in die Haltestellung nach Pig. 2A. Die Wellenform 120 in Fig. 3 erläutert die Zeit, während der das Ventil in jeder seiner beiden Stellungen ist, und der Übergang 120a bedeutet die Änderung in der Ventilstellung im Ansprechen auf die Ankunft einer verarbeiteten Probenmenge am Ereignisdetektor 102, Die Änderung des Ausgangs signals des Ereignisdetektor-s 102 im Ansprechen auf die Ankunft einer verarbeiteten Probenmenge wird ebenfalls dem Einsteileingang des Ereignisdetektors 104 zugeführt, wodurch dieser in Bereitschaft gebracht wird, um auf die nächste Änderung im Fluid beim

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Durchgang durch die Schleife 84 anzusprechen. Die Wellenform 116 zeigt diesen Steilvorgang für den Ereignisdetektor 104 durch den Übergang 1i6a, der nach der Darstellung zeitlich mit dem Ventilübergang 120a der Wellenform 120 zusammenfällt.

Wenn das Ventil 69 in der Haltestellung ist, leitet der Rotorkanal 84 die verarbeitete Probenmenge abzüglich deren vorderen Endteils zur Speicherschleife 84. Der RotorkanaJL 96 verbindet während dieses Vorganges die Schläfe 84 an ihrem Ausgangsende mit der Lüftungsöffnung 92. Wenn der Ereignisdetektor 104 die Ankunft des vorderen Endes der verarbeiteten Probenmenge am Ende der Speicherschleife erfaßt, schaltet der Ereignisdetektor zum Rucksteilzustand um, was der Übergang 116b der Wellenform II6 andeutet. Der erhaltene Übergang beim Ausgangssignal des Ereignisdetektors wird dem Ventilverstellorgan 7^ zugeführt, wodurch die Rückkehr des Ventils zur Ableitstellung bewirkt wird, wie in der Wellenform 120 der .Übergang 120b andeutet. Ein Verzögerungskreis 122 kann in Reihe-'mit dem Ereignisdetektor-Ausgangssignal angeschlossen sein, um diese Ventilverstellung zu verzögern und zu ermöglichen, daß die verarbeitete Probenmenge nicht nur die Haiteschleife 84, sondern auch die Ventileingangsöffnung 82 füllt. Die Änderung des Ausgangssignals vom Ereignisdetektor 104 wird ebenfalls zur Einstellung des Ereignisdetektors 106 geleitet, wie in der Wellenform 124 durch den Übergang 124a angedeutet ist.

Die Speicherschleife 84 und die damit verbundene Ventilstatoröffnung 90 sind so bemessen, daß sie ein zumindest zum Füllen der Strömungszelle des Fotometers 66

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ausreichendes Volumen fassen. Dieses Fluidvolumen ist im Vergleich mit dem Volumen jeder Probenmenge und der damit vermischten Reagenzien um den Betrag der zwei Endteile der verarbeiteten Probenmenge geringer, die das Ventil mit den Trennfluidmengen zum Abfluß ableitet.

Die Antriebskraft zum Vorrücken des mittleren Teils der verarbeiteten Pro.benmenge zur Halteschleife 84 wird vorzugsweise durch die Proportionalpumpen nach Fig. 1 geliefert. Dementsprechend stellt die Sequenzsteuereinheit die Pumpen an, um Trennfluide anzusaugen und dadurch sämtliche Fluide in den Analysenbehandlungswegen wenigstens während der Zeit vorzurücken, in der das Ventil in der Haltestellung ist. Zu diesem Zweck wird der Einstell-Rückstell-Übergangsausgang vom Ereignisdetektor 102 zur Sequenzsteuereinheit entsprechend Fig. 2 zurückgeleitet. Die dargestellte Analysiervorrichturig ist so eingerichtet, daß dieses Haltepumpen mit der kürzesten unter den Vorrückperioden 112d, 113d am Ende jedes Pumpenzyklus' zusammenfällt. Dementsprechend sichert die Sequenzsteuereinheit im Ansprechen auf das Einsteil-Rucksteilsignal vom Ereignisdetektor 102, daß jede Pumpe angestellt ist, wodurch der Vorrückbetrieb erreicht wird.

Gleichzeitig mit der vorgenannten Abgabe des mittleren Teils einer verarbeiteten Probenmenge von dem Behandlung swegrohr 34 durch das Ventil 69 in der Haltestellung (Fig. 2a) zur Halteschleife 84 liefert der Ventilrotorkanal 98 Waschfluid längs dieses Weges von dem Reservoir 58 durch das Fotometer zwecks Reinigung der Fotometerströmungszelle.

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Ebenfalls verbindet, während das Ventil 69 in der Haltestellung ist, der Rotorkanal 100 die Abflußpumpenaus laß öffnung 86 mit dem toten Ende im Ventilrotor.

Zu diesem Zeitpunkt, in dem der Einstell-Rückstellübergang des Ereignisdetektors 104 das Ventilverstellorgan zum Zurückstellen des -Ventils in die Ableitstellung betätigt und den Ereignisdetektor 106 eingestellt hat, enthält die Halteschleife den mittleren Teil einer verarbeiteten Probenmenge, und das Fotometer ist mit reinem Waschfluid vom Reservoir 58 gespült. Bei der Einstellung des Ventils in die Ableitstellung nach Fig. 2 werden nun der Endteil der verarbeiteten Menge, der am Ventil längs des Behandlungswegrohres 3k ankommt, und der folgende Abschnitt von Trennfluid aus dem Behandlungsweg mittels des Ventilro +-nrkanals 9^ zum Abfluß abgeleitet. Auch wird der Rotorkanal 100 mit der Waschfluideinlaßöffnung 80 verbunden, jedoch ist das andere Ende gesperrt.

Weiter verbindet der Rotorkanal 96 das Eingangsende der Halteschleife 8k mittels der Ventilöffnung 90 mit der Lüftungsöffnung 92, und der Rotorkanal'98 verbindet das andere Ende der Halteschleife 8k mittels der.Ventilöffnungen 82 und 88 mit dem Fotometer. Dementsprechend zieht die Abflußpumpe 60_t die mit Ausnahme des unten noch Erläuterten kontinuierlich arbeitet, den mittleren Teil der verarbeiteten, in der Pufferspeicherschleife 8k gespeicherten Probenmenge in das Fotometer.

Sobald das Fotometer mit der verarbeiteten Probe gefüllt ist, erfaßt der Ereignisdetektor 106, der den Fluidausgang aus dem Fotometer überwacht, die Ankunft der ver-

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arbeiteten Probe am Fotometerausgangsende. Der Detektor schaltet dementsprechend zum Rucksteilzustand um, wie . die Wellenform.124 beim Übergang 124b zeigt. Der deshalb erfolgende Übergang beim Ereignisdetektorausgangssignal schaltet einen monostabilen Multivibrator 126 zum astabilen Zustand. Das Ausgangssignal von dem monostabilen Kreis steuert ein Ventil 108, und im astabilen Zustand schließt es das Ventil, wodurch die Abflußpumpe gegen das Herausziehen von Fluid durch das Fotometer blockiert wird= Das ^ Ventil 108 umfaßt ein Solenoid oder anderes Betätigungsorgan, das auf die MuItivibratorausgangssignale anspricht.

Dementsprechend wird während des astabilen Zustands des Multivibrators 126 die verarbeitete Probenrnenge im Fotometer stationär gehalten. Dies ist der bevorzugte Zustand zum Messen der optischen Dichte der verarbeiteten Probe, und deshalb betätigt der Einstell-Rückstell-Übergaiig vom Ereignisdetektor 106 den Fotometerausgangskreis über einen Verzögerungskreis 128. Der Verzögerungskreis verzögert die Fotometerablesung, bis der nionostabile Multivibrator 126 in den astabilen Zustand geschaltet ist, das Ventil 108 gesperrt und ermöglicht hat, daß die Flüssig- m keit im Fotometer" zur Ruhe gekommen ist.

Das sich ergebende Ausgangssignal vom Fotometer wird dem Registriergerät 68 nach Fig. 1 zugeführt; im dargestellten System wird das Signal des Ereignisdetektors 1ü6 entsprechend dem Übergang 124b auch dem Registriergerät zugeführt, um es in die Lage zu versetzen, auf das Signal vom Fotometer 66 anzusprechen. Falls eine Geschwindi-gkeitsreaktion gemessen wird, hält man die verarbeitete

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Protze in der Fotometerstromzelle, während mehrere Messungen unter zeitlichen Abständen darein durchgeführt werden.

Wenn die astabile Periode des monostabilen Multivibrators endet, kehrt dieser Kreis automatisch in seinen stabilen Zustand zurück. Sein Ausgangssignal im stabilen Zustand öffnet das Ventil 108 und ermöglicht damit, daß die Abflußpumpe 6o wieder Fluid aus der und durch die Fotometerströmungszelle zieht. Nachdem die gesamte verarbeitete Probe aus der Halteschleife 8^ gezogen ist, zieht die Pumpe für den Rest der Ableitzeit Luft durch die Ventil-"lüftungsöffnung 92 und das Fotometer.

Wie oben festgestellt, nimmt die Analysiervorrichtung, nach Fig. 1 vorzugsweise Proben auf, die zur Mischung mit Reagenzien zwecks Erzeugung der gewünschten Bestandteilmeßreaktionsprodukte bereit sind. Dies steht im Gegensatz zu einigen bekannten Analysiervorrichtungen für z. B. unzerlegtes Blut j denn sie erhalten Proben von .normalem Blut, Serum oder Plasma und erzeugen dann die proteinfreien Filtrate, die zur Analyse auf dem Behandlungsweg erforderlich sind. Die Figuren h und 5 zeigen einen Behälter 130, der zum Sammeln einer Probe von normalem Blut oder einer anderen Flüssigkeit und zu ihrer Behandlung mit einem gewünschten Verdünnungsmittel, Konserviermittel oder anderem Reagenz dient. Weiter dialysiert der Behälter 130 die Probe zwecks Trennung des proteinfreien Filtrats von dem proteinhaltigen Material in verschiedene Abteile 132 und 134.

So verabeitet der Behälter I30 automatisch die Gesamtprobe zur Gewinnung der erforderlichen Analysierprobe in

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der Zeit nach der Entnahme der Gesamtprobe während der Speicherung und des Transports zur Analyse. Der Behälter selbst kann daher in den Sammelbehälter i4 nach Fig. 1 gegeben und die proteinfreie Probe direkt aus dem Abteil 13^ entnommen werden, ohne daß eine weitere Vorbereitung oder Verarbeitung erforderlich ist. Außerdem können rote Blutzellen dem Abteil 132 für eine hämatologische Prüfung entnommen werden, und die überstehende Flüssigkeit kann ebenfalls diesem Abteil zur Durchführung von Tests hinsichtlich des gesamten Proteins entnommen werden.

Der Behälter 130 kann konstruiert sein, wie grundsätzlich in der schwebenden US-Patentanmeldung S.N» 844 der Anmelderin beschrieben ist, und weist weiter eine halbdurchlässige Dialysiermembran 135 auf, die eine gemeinsame Wand zwischen den Abteilen 132 und 13^ bildet. Dementsprechend haben die Behälterabteile 132 und 134 zusammendrückbare und sich federnd rückstellende Wände 132a und 13^-a zum Einsaugen einer Untersuchungsprobe durch eine Düse 136 zunächst in ein kalibriertes Sammelrohr 138 und dann in das Abteil 132. Eine Registrierplatte 14O zur Aufnahme von Kennzeichen zwecks Identifizierung der Probe grenzt an den Behälterabteilteil an. .·

Der dargestellte Behälter 13O ist als Laminat aus Gehäuseplatten 142 und 146 aufgebaut. Die Platte 142 weist eine Ausnehmung in Form eines Kanals auf, wodurch die Wände des Rohres I38 und die Düse I36 gebildet werden. Die Behälterwand 132a ist ebenfalls ein Teil dieser Platte. Die andere Platte 146, die mit Ausnahme der Tatsache, daß sie keinen Kanal enthält, mit der Platte 142 identisch ist,

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schließt den das Rohr und die Düse bildenden Kanal in der Platte 1^2. Auch umfaßt die Platte i46 die Abteilwand 134a„

Die beiden Platten sind, wie gezeigt, miteinander verbunden, wobei die Dialysiermembran 135 zwischen den einan der zugewandten Seiten der Platten dicht festgehalten ist, um den birnenförmigen Raum- zwischen den Wänden 132a und in die beiden Abteile 132 und 13^ zu unterteilen.

Der dargestellte Behälter 13O weist außerdem eine siebartige, poröse, membranabstützende Platte 1Λ8 auf, die mit der Membran 135 zusammengeschichtet zwischen den Gehäuseplatten angebracht ist und auf der Seite liegt, wo das Diffusatabteil 13^ gebildet ist. Diese Abstützplatte stützt die Membran, wenn die Wände 132a und 13^a auf einander zu gedrückt sind, gegen Schaden durch einen Druck im Abteil 1^2, der den Druck im Abteil 134 weit übersteigt.

Obwohl der Behälter 130 als Behälter zur Aufnahme von Blut und zum Trennen des proteinfreien Piltrats von proteinhaltigen Beetandteilen erläutert ist, läßt er sich auch zur Durchführung anderer Trennungen von mikromolekularen Bestandteilen aus einer Mischung mit Bestandteilen größerer Makromoleküle verwenden. In jedem Fall wiiⁿd die semipermeable Membran mit Poren des Durchmessers ausgewählt, der der gewünschten Trennung von MolekülgrÖßen entspricht.

Man sieht so, daß die gestellte vielseitige Aufgabe aufgrund der vorstehenden Beschreibung wirksam und vorteilhaft gelöst wird. Da gewisse Abänderungen bei der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der efindung,"sge-

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mäßen Vorrichtung durchführbar sind, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen, sollen alle Einzelheiten, die sich . in der vorstehenden Beschreibung oder in der Zeichnung finden, als beispielsweise Einzelheiten ohne einschränkende Wirkung verstanden werden. Selbstverständlich sollen die folgenden Patentansprüche alle grundsätzlichen und besonderen Einzelheiten der bescJhriebenen Erfindung erfassen, und alle Peststellungen hinsichtlich des Bereichs . der Erfindung sollen darunterfallen.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum automatischen Bestandteilanalysieren einer Mehrzahl von Fluidproben, bei dem die Proben nacheinander auf einem chemischen Behandlungsweg verarbeitet werden, um einen erfaßbaren Anteil des in jeder Probe enthaltenen Bestandteils erkennbar zu machen, und die Proben dann der Messung des Be- · Standteilsstoffes.unterworfen werden, dadurch gekennzeichnet, daß man jede Probe in Aufeinanderfolge mit den anderen diskontinuierlich längs des Behandlungsweges unter Abwechslung von Vorrückzeiten längs des Weges und wenigstens nahezu stationären Aufenthaltszeiten bewegt, die eine weitere Zeit für eine chemische Reaktion zum Erreichen des erkennbaren Zustande des Anteils bei möglichst geringer Verlängerung des Behandlungsweges ergeben.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Behandlungsweg einen fotometrisch erfaßbaren Anteil des Bestandteils erkennbar machen läßt, dadurch gekennzeichnet, daß man vor der Messung die an andere Fluide und irgendwelche Nichtprobenfluide angrenzenden Endteile jeder verarbeiteten.Probe aus dem Behandlungsweg entfernt und nur den Teil jeder verarbeiteten Probe zwischen den zwei Endteilen einer fotometrischen Stromzelle zuführt. - .

J5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man in einer fotometrischen Strömungszelle nur den mittioen Teil einer verarbeiteten Probe zwischen ihren Endteilen in Berührung mit anderen Pluiden stationär hält und den Bestandteil nur in,diesem mittleren Teil der verarbdfceten Probe bei ihrem Stationärhalten in der Strömungszelle mißt.

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4.-Verfahren-nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die verarbeitete Probe einer fotometrischen Strömungszelle zur Messung jeweils in zeitlich gesteuerten Abständen zugeführt wird, ein frischer Strom von Strömungszellen-Reinigungsfluid dem Behandlungsweg unmittelbar stromauf der Strömungszelle zugeführt wird und mit diesem Reinigungsfluid die Strömungszelle zwischen den zeitlich gesteuerten Abständen durchgespült wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Behandlungsweg zwischen jedem Paar aufeinanderfolgender Proben ein Abschnitt von Probentrennungsfluid vorgesehen wird, der eine maschinell erfaßbare Grenzfläche zu der jeweils verarbeiteten, daran angrenzenden Probe ergibt, daß die Grenzfläche auf dem Behandlungsweg zwischen jedem solchen Abschnitt und der folgenden verarbeiteten Probe erfaßt wird und daß die zeitliehe Einstellung der Messung im Ansprechen auf die Grenzflächenerfassung gewählt wird.

6. Veifehren nach Anspruch 1, bei dem die Proben Flüssigkeiten mit Bestandteilen von verhältnismäßig geringer Molekülgröße sind, die aus primären Flüssigkeitsproben stammen, die außerdem Bestandteile von erheblicher Molekülgröße enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß man jede Primärprobe einem ersten Abteil eines Behälteraufbaus zuführt, der außerdem ein zweites, an das erste Abteil angrenzendes und von diesem durch eine nur für die Bestandteile geringer Molekülgröße permeable Membran getrenntes Abteil aufweist, daß man die Primärprobe in dem Behälteraufbau dialysiert, um nur die Bestandteile geringer Molekülgröße in das zweite Abteil überzuführen, und daß man diese Bestandteile im zweiten Abteil oder jene im ersten.Abteil dem.Behandlungsweg für die Bestandteilsanalyse zuführt.

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7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Behandlungsweg zyklisch mit Fluidvorrück- und Fluidhaltezeiten in jedem Zyklus betreibt, dem Behandlungsweg in jedem Arbeitszyklus eine Fluidprobe und einen Abschnitt von Zwischenproben-Trennfluid zuführt, nach dem Erkennbarmachungsprozeß des Bestandteils und vor der Messung die Fluidabschnltte und die Endteile&er daran angrenzenden verarbeiteten Probe entfernt, nur den mittleren Teil jeder verarbeiteten Probe zwischen ihren Endteilen zu einer Meßeinrichtung fördert und die Meßeinrichtung zwischen der Zuführung der verarbeiteten Probe und der nächsten mit Waschfluid spült, die nach dem Entfernen der Trennabschnitte und Endteile in den Behandlungsweg eingeführt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Proben Flüssigkeiten sind und das Trennfluid eine Flüssigkeit und das Waschfluid eine Flüssigkeit ist und daß man den Behandlungsweg im wesentlichen frei von nicht in den Flüssigkeiten darin aufgelöstem Gas hält.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abgabe des mittleren Teils der verarbeiteten Probe in die Meßeinrichtung eine Einführung nur des mittleren Teils der verarbeiteten Probe in einen Pufferspeicherbehälter vor der Messung, eine Förderung des mittleren Teils der verarbeiteten Probe von dem Pufferspeicherbehäiter zur Meßeinrichtung, eine Feststellung der Grenzflächen zwischen jeder Probe und den Trennfluidabschnitten und eine Überwachung des Pufferspeichers und der Förderung des mittleren Teils der verarbeiteten Probe im Ansprechen auf die Erfassung der Grenzflächen vorgenommen werden.

10. Verfahren zum automatischen Analysieren vielfacher Bestand-

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teile einer Mehrzahl von Pluidproben, bei dem mehrere Behandlungswege Mengen der gleichen Probe gleichzeitig aufnehmen und auf jedem Behandlungsweg jede darin enthaltene Probemenge chemisch verarbeitet wird, um einen erfaßbaren Anteil eines Bestandteils erkennbar zu machen, und die verarbeiteten Probenmengen dann der Messung des Bestandteilsstoffes unterworfen werden, dadurch gekennz e i c h η e t, daß man jede Probenmenge in Aufeinanderfolge mit anderen Probenmengen diskontinuierlich längs der Behandlungswege unter Abwechslung von Vorrückzeiten längs der Wege und wenigstens nahezu stationären Aufenthaltszeiten bewegt,' für verschiedene der Behandlungswege je nach den verschiedenen zur Erkennbarmachung der Anteile von verschiedenen Bestandteilsstoffen erforderlichen Zeiten verschiedene relative Halte- und Vorrückzeiten vorsieht und die Bestandteilsstoffe in all den verarbeiteten Probenmengen der gleichen Probe innerhalb eines Zeitabschnitts mißt, der von dem Meßzeitab schnitt für eine andere Probe verschieden ist.

11. Verfahren zum Analysieren der Mengen von Stoffbestandteilen in. jeder einer Mehrzahl von Plüssigkeitsproben, dadurch gekennzeichnet, daß man die Proben nacheinander Behandlungswegen zuführt, wobei getrennte Probenmengen jeder Probe getrennten Behandlungswegen zugeführt werden, daß man jedem Behandlungsweg zwischen aufeinanderfolgenden Probenmengen einen Abschnitt einer Zwischenproben-Trennfltissigkeit zuführt, daß man jede Menge auf dem entsprechenden Behandlungsweg zur Erzeugung eines Reaktionsprodukts zur Identifizierung der Konzentration eines Bestandteilssteffes in der Menge chemisch verarbeitet, daß man die Behandlungswege mit verschiedenen Längen von Rohr zur Aufnahme von Probenmengen während der Reaktionen mit Reagenzien zur Erzeugung der Reaktionsprodukte je nach den Geschwindigkeiten dieser Reaktionen ausstattet,

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daß man die Reihenfolge der Abgabe- und Verarbeitungsschritte mit abwechselnden Zeiten des Vorrückens der Plüs-•sigkeiten längs der Behandlungswege und des Haltens der Flüssigkeiten in den Behandlungswegen einrichtet, daß man die relativen Längen der Vorrück- und Haltezeiten für jeden Behandlungsweg zur Vollendung des Durchlaufs der verschieden langen Behandlungswege und dementsprechend der Erzeugung der Reaktionsprodukte für alle Mengen einer einzelnen Probe innerhalb eines gemeinsamen Zeitabschnitts auswählt, daß man jede verarbeitete Menge auf jedem Behandlungsweg zu diesem Weg gehörenden Einrichtungen zum Messen der Menge des darin enthaltenen Reaktionsprodukts zuführt und daß man durch die Messung hervorgerufene Signale von allen Meßeinrichtungen in einem einzelnen Zeitabschnitt zu einem Registriergerät leitet, so daß das Registriergerät die Signale für alle Mengen einer Probe im wesentlichen gleichzeitig erhält.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß man jede verarbeitete Probenmenge in der zugehörigen Meßeinrichtung für eine Meßzeitdauer stationär hält, daß man die Konzentration des Reaktionsprodukts in der stehenden Menge mißt und daß man die Meßeinrichtung mit Waschflüssigkeit spült, die in den Behandlungsweg unmittelbar stromauf der Meßeinrichtung zwischen dem Zuführen der einzelnen Probenmengen eingeführt wird.

13. Vorrichtung aum automatischen Pluidanalysieren mit Organen zur chemischen Verarbeitung, die untereinander verbunden sind, um einen Pluidbehandlungsweg zur Aufnahme von Pluidproben nacheinander und zur chemischen Verarbeitung jeder Probe zu bilden und so eine erfaßbare Menge eines Bestandteilsstoffes darin . erkennbar au machen, und mit einer Meßeinrichtung zur Aufnahme der verarbeiteten Proben und zum Messen des Bestandteilsstoffes

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in jeder Probe, gekennzeichnet durch ein Steuergerät (z. B. Sequenzsteuereinheit 26) zur Betätigung der Verarbeitungsorgane i'z. B. Pumpe 12) zwecks Bewegung jeder Probe längs des Behandlungsweges (z. B. 3²O in Aufeinanderfolge mit anderen Proben in diskontinuierlichem Betrieb, wobei abwechselnd Zeiten des VorrÜekens des Fluids längs des Behandlungsweges

und Zeiten des wenigstens nahezu stationären Aufenthalts darin auftreten, die eine weitere Zeit für eine chemische Reaktion zum Erreichen des erkennbaren Zustande des Anteils bei möglichst geringer Verlängerung auf dem Behandlungsweg ergeben.

lA. Vorrichtung nach Anspruch 13* dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Meßeinrichtung (z. B. 66) zur Aufnahme jeder verarbeiteten Probe nacheinander zwecks Messens der Konzentration des darin enthaltenen Bestandteils und ein Ventil (69 bzw. 108) im Anschluß an den Behandlungsweg (3²O zum Stationärhalten jeder verarbeiteten Probe in der Meßeinrichtung während eines Meßzeitabschnitts aufweist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13* dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Meßeinrichtung ( z. B. 66) zur Aufnahme jeder verarbeiteten Probe nacheinander und zum Messen der Konzentration des darin enthaltenen Bestandteils und ein Fluidsteuergerät (56) in Verbindung mit dem Behandlungsweg (3^) zwischen den chemischen Verarbeituiiporganen und der Meßeinrichtung aufweist, das vom Behandlungsweg die angrenzenden Endteile jeder verarbeiteten Probe an andere Fluide und alle anderen Fluide als die verarbeiteten Proben ableitet und der Meßeinrichtung nur den Teil der verarbeiteten Probe zwischen ihren beiden Endteilen zuführt.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15# dadurch gekennzeichnet, daß

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das Fluidsteuergerät (56) weiter eingerichtet ist, um Waschfluid in deö-iBehandlungsweg.(3*0 einzuführen und es äwpok zwischen der Zuführung der verarbeiteten Proben durch die Meßeinrichtung (66) zu spülen.

.17. Vorrichtung nach Anspruch 15* dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Fluidprobenbehälter (JA) zur Abgabe von Pluidproben in den Behandlungsweg (3¹O und abwechselnd damit zur Abgabe eines Zwischenprobentrennfluids aufweist, wobei das Steuergerät (z.B. Sequenzsteuereinheit (26) zyklisch mit wenigstens einer Vorrückzeit und wenigstens einer Haltezeit in jedem Zyklus arbeitet und dabei einerseits den Probenbehälter so betätigt, daß er dem Behandlungsweg in jedem Zyklus eine Probe und einen Abschnitt von Verarbeitungsfluld zuführt, und andererseits das Fluidsteuergerät (56) zur Synchronisierung der Ableit- und Zuführverfahrensschritte mit den Halte- und Vorrückzeiten steuert.

18. Vorrichtung zum automatischen chemischen Analysieren und Messen der Konzentration eines Bestandteils in jeder einer Mehrzahl von Fluidproben nacheinander mit je einem Fluidstrom-Behandlungsweg mit chemischen Analyseorganen zur Aufnahme der Proben nacheinander sowie zum Mischen wenigstens eines Reagenzstoffes mit jeder Probe zwecks gegenseitiger Reaktion und Erzeugung eines erfaßbarenReaktionsprodukts in einer Konzentration entsprechend der Konzentration des Bestandteils in der Probe, und mit einer Einrichtung zur Messung der Konzentration de's Reaktionsprodukts in der verarbeiteten Probe, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Probenbehälter (14) und Fördermittel zur Abgabe der Proben in den Behandlungsweg (34) nacheinander abwechselnd mit einem Abschnitt von Trenn-, fluid angrenzend zwischen aufeinanderfolgenden Proben und zum Vorrücken des Proben-Trennabschnittsstroms auf dem Behand-

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lungsweg, ein Pluidsteuergerät (56) im Anschluß an den Behandlungsweg zwischen den Analyseorganen und der Meßeinrichtung (66) zur wahlweisen Ableitung jedes Trennfluldabschnitts und der Endteile einer verarbeiteten Probe angrenzend daran vor der Meßeinrichtung und zur Leitung des mittleren Teils jeder verarbeiteten Probe zwischen deren Endteilen zur Meßeinrichtung und eine Sequenzsteuereinheit (26) zur Betätigung des Probenbehälters und der Fördermittel zum schließlichen Vorrücken des Stromes längs des Behandlungsweges während einer Vorrückzeit und zum wenigsten nahezu stationären Halten des Stromes während einer Haltezeit und zum Synchronisieren des Betriebs des Fluidsteuergeräts mit dem Teil der Vorrückzeit, während der eine Probe zu den Analysemitteln geleitet wird, aufweist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß an die Sequenzsteuereinheit (26) Grenzflächenerfassungsmittel (102, 104, 106) in Anordnung längs des Behandlungsweges (J4) zur Erfassung der Ankunft der Grenzfläche zwischen einer verarbeiteten Probe und eines Trennflidabschnitts in dem Behandlungsweg angeschlossen sind und ein Ventil (69) vorgesehen ist, das durch die Sequenzsteuereinheit im Ansprechen auf die Grenzflächenerfassung zum Stationärhalten einer verarbeiteten Probe in der Meßeinrichtung für einen Meßzeitabschnitt betätigt wird.

20. Vorrichtung nach Anspruch l8, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiter Fluidleitungen (80, 100) zur Aufnahme von Waschflüssigkeit aufweist, wobei das Fluidsteuergerät (56) mit den Leitungen verbunden und so eingerichtet ist, daß die Waschflüssigkeit wahlweise in den Behandlungsweg (JJ¹O eingeführt und zur Meßeinrichtung (66) geleitet wird, und daß die Sequenzsteuereinheit (26) weiter eingerichtet ist, das Fluidsteuer-

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gerät so zu betätigen, daß die Waschflüssigkeit zwischen der Zuführung der einzelnen- verarbeiteten Proben in den Behandlungsweg eingeführt und zur Meßeinrichtung geleitet wird.

21, Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluidsteuergerät (56) einen Pufferspeicherfluidbehälter (84) aufweist und die Sequenzsteuereinheit (26) das Fluidsteuergerät synchron mit dem VorrUok-Haltebetrieb des Probenbehälters und der Fördermittel betätigt, um den mittleren Teil einer verarbeiteten Probe dem Pufferspeicherbehälter zur gleichen Zeit zuzuführen, wenn die Waschflüssigkeit der Meßeinrichtung (66) zugeführt wird, und alternativ die Endteile der verarbeiteten Probe und das Trennfluid aus dem Behandlungsweg (3²O abzuleiten und gleichzeitig eine verarbeitete Probe von dem Pufferspeicherbehälter zur Meßeinrichtung zu leiten.

22. Vorrichtung zum automatischen chemischen Analysieren und Messen der Konzentrationen mehrerer Bestandteile in jeder einer Mehrzahl von Fluidproben nacheinander mit einem getrennten Fluidstrom-Behandlungsweg für jeden zu bestimmenden Bestandteil, wobei jeder Behandlungsweg chemische Analyseorgane zur Aufnahme einer Menge jeder Probe und zum Zumischen wenigstens eines Reagenzstoffes zwecks Reaktion damit und Erzeugung eines Reaktionsprodukts entsprechend der Konzentration des darin bestimmten Bestandteils und außerdem eine Einrichtung zum Messen des Reaktionsprodukts in der verarbeiteten Probenmenge umfaßt, gekennzeichnet durch die Kombination von mindestens einer ersten und einer zweiten Gruppe von je einem oder mehreren Behandlungswegen, wobei die Behandlungswege (35* 36) der ersten Gruppe die entsprechenden Reaktionsprodukte mit schnellen chemischen Reaktionen im Ver<gleich mit den in den Behandlungswegen (32, 33* 3¹O der zweiten Gruppe durchgeführten Reaktionen erzeugen und die Behandlungs-

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wege der ersten Gruppe untereinander von gleicher Länge und um einen Betrag entsprechend dem Unterschied zwischen den Reaktionszeiten kürzer als die unter sich ebenfalls gleichlangen Behandlungswege der zweiten Gruppe sind; durch eine erste und eine zweite Proportionalpumpe (13 bzw. 12) als Teile der ersten und zweiten Gruppe der Behandlungswegej und durch eine zyklische Sequenzsteuereinheit (26) in Verbindung mit den Pumpen zur Betätigung jeder Pumpe zwecks diskontinuierlichen VorrUckens von Fluid auf den zugehörigen Behandlungswegen unter abwechselndem Einlegen von Zeiten des Fluidvorrückens und von Haltezeiten mit praktisch keinem Vorrücken in jedem Zykle, welche Steuereinheit die erste Pumpe mit kürzeren Vorrückzeiten und entsprechend längeren Haltezeiten als den Vorrück- und Haltezeiten der zweiten Pumpe betätigt, so daß in jedem Zyklus jede Pumpe eine Probenmenge um die gleiche proportionale Länge des zugehörigen Behandlungsweges vorrückt.

23· Vorrichtung zum automatischen chemischen Analysieren und Messen der Konzentrationen mehrerer Bestandteile in jeder einer Mehrzahl von Fluidproben nacheinander mit einem besonderen Fluidstrom-Behandlungsweg für jeden zu bestimmenden Bestandteil, wobei jeder Behandlungsweg chemische Analyseorgane zur Aufnahme einer Menge jeder Probe und Erzeugung eines Reaktionsprodukts daraus entsprechend der Konzentration des damit zu bestimmenden Bestandteils und außerdem eine Einrichtung zur Messung des Reaktionsprodukts in der verarbeiteten Probenmenge aufweist, gekennzeichnet durch die Kombination von wenigstens einer ersten und einer zweiten Gruppe von je einem oder mehreren Behandlungswegen, wobei die Behandlungswege (35, 36) der ersten Gruppe die entsprechenden Reaktionsprodukte mit Reaktionszeiten erzeugen, die im Vergleich mit den Reaktionen, die in den Behandlungswegen (32, 33#-34) der zweiten Gruppe durchgeführt werden, kurz sind, und die Behandlungswege der ersten Gruppe untereinander gleiche

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Länge aufweisen und um einen Betrag entsprechend dem Unterschied zwischen den Reaktionszeiten kürzer als die unter sich gleichlangen Behandlungswege der zweiten Gruppe sind; durch einen Probenbehälter (14) zur Abgabe von bestimmten Mengen der gleichen Probe an die Behandlungswege in einem ersten Zeitabschnitt, der von den Zeiten der Abgabe von Mengen anderer Proben verschieden ist* durch eine erste und eine zweite Proportionalpumpe (15 bzw. 12) in Verbindung mit der ersten und der zweiten Gruppe von Behandlungsr wegen, die das Ausmaß der Probenmengenaufnahme seitens der Behandlungswege und ihr Vorrücken längs der Behandlungswege steuern" und durch eine zyklische Sequenzsteuereinheit (26) unter Anschluß an die Pumpen, die jede Pumpe so betätigt, daß sie das Fluid diskontinuierlich in den zugehörigen Behandlungswegen vorrückt, wobei abwechselnd in jedem Zyklus Zeiten des Fluidvorrückens und des Fluidhaltens mit praktisch keinem weiterem Vorrücken auftreten, und wobei die Sequenzsteuereinheit die erste Pumpe mit kürzeren Vorrückzeiten und entsprechend längeren Haltezeiten als den Vorrück- und Haltezeiten der zweiten Pumpe betätigt, so daß alle Behandlungswege die verarbeiteten Probemengen der gleichen Probe der Meßeinrichtung (66) innerhalb eines einzelnen Zeitraumes zuführt, der innerhalb des erstgenannten Zeltraumes liegt.

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