DE2124242A1

DE2124242A1 - Photoelektrisches Kolonmeter

Info

Publication number: DE2124242A1
Application number: DE19712124242
Authority: DE
Inventors: S Kawai
Original assignee: Chugai Pharmaceutical Co Ltd; Kyoto Daiichi Kagaku KK
Current assignee: Chugai Pharmaceutical Co Ltd; Arkray Inc
Priority date: 1970-05-18
Filing date: 1971-05-15
Publication date: 1971-12-16
Also published as: CH537583A; NL7106648A; BE767284A; GB1304128A; US3743429A; FR2091723A5; SE375378B

Description

PATENTANWÄLTE 1*. rer. nat. DIETER LOUIS Dipl-Fhys. CLAUS PÖHLAU Dipl.-Ing. FRANZ LOHRENTZ 85QQ NÜRNBERG KESSLERPLATZ 1

11.986/87 30/ei

Firma KABUSHIKI KAISHA KYOTO DAIICHI KAGAKU, Kyoto / Japan Firma CHUGAI SEIYAKU KABUSHIKI KAISHA, Tokyo / Japan

Photoelektrisches Kolorimeter

Die Erfindung "bezieht sich auf ein photoeletrisches Kolorimeter .

Klinische Untersuchungen, insbesondere tägliche "biochemische Teste, wurden im Lauf der Zeit allmählich häufiger, woraus sich vor allem auch im Hinblick auf den Mangel an Fachkräften auf dem Gebiet medizinischer Instrumente das Erfordernis nach automatisch durchführbaren klinischen Untersuchungen ernsthaft ergab. Es besteht die Überzeugung, dass dieses Bedürfnis immer dringender wird, auch im Hinblick auf die Tatsache, dass eine unzureichende Zahl von Ärzten, die die

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hauptsächlichen Träger medizinischer Aktivität darstellen, und die erhöhte Bedeutung von Tests bei der Diagnose eine beachtliche Tendenz erzeugt haben, die dahin geht, tägliche Tests auf einem Schirm oder sonst wie ablesbar zur Verfügung zu haben. Infolgedessen wurde auch eine Vereinfachung der Untersuchungen gefordert und es wurden verschiedene Instrumente zur Bestimmung der Blut-Zusammensetzung verwendet, einschliesslich Hämoglobin-Meter, Bilirubin-Meter und Mikroglyzerid-Meter. Diese Instrumente wurden jedoch getrennt nur für dringende Untersuchungen als Hilfsmittel für ein automatisches Analysiergerät verwendet.

Nach der Erfindung soll nun ein kompaktes Analysiergerät geschaffen werden, welches es erlaubt, die täglichen biochemischen Untersuchungen einfach und rasch durchzuführen, wobei eine Vielzahl von Substanzen leicht und rasch ohne besondere Ausbildung jederzeit und überall untersucht werden kann.

Die quantitative Untersuchung verschiedener Blutsubstanzen, beispielsweise des Hämoglobins, Bilirubins und Cholesterols, wird überlicherweise durch Beobachtung der Farbentwicklung bestimmter farberzeugenden Reagenzien in Zusammenhang mit den entsprechenden Substanzen durchgeführt. Bei einem solchen Verfahren wird der Grad der Farberzeugung jedes Reagens in Form des Absorptionskoeffizienten angegeben. Bei den bisher bekannten, hierzu verwendeten photoelektrischen Kolorimetern wurde zur Bestimmung der Konzentration jeder Substanz eine

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Karte, auf der die Bezugskurve der Konzentration und des Absoiρfcionskoeffizienten aufgezeichnet ist, oder eine direkt ablesbare Skala am Absorptionskoeffizienten-Messer verwendet, wobei das Gerät für Jede Substanz getrennt eingestellt wird. Es ist daher eine genaue Bedienung und ein entsprechendes Gedächtnis erforderlich, um jeden Fehler auszuschliessen, wobei jeweils die Arten der zu untersuchenden Substanzen, die Eigenschaften der farberzeugenden Reagenzien, Bestimmungslinien oder Skalen berücksichtigt werden mussten. Aus diesem Grunde ist bei dem gebräuchlichen photoelektrischen Kolorimeter ein äusserst langwieriger Vorgang erforderlich, bei dem die Bedienungsperson quantitativ eine Vielzahl von Substanzen aus vielen Proben zu untersuchen, hat, wobei leicht ein Fehler bei der Auswahl der Proben, der farberzeugenden Reagenzien und der Bestimmungslinien unterlaufen kann, was selbstverständlich häufig zu einer falschen Diagnose führt.

Um die vorerwähnten Nachteile zu vermeiden, befasst sich die Erfindung mit einem verbesserten photoelektrischen Kolorimeter, das so ausgestaltet ist, dass persönliche Gedächtnisvorgänge der Bedienungsperson durch elektromechanische und automatische Vorgänge ersetzt werden, was bei der quantitativen Analyse einen Wert hoher Genauigkeit auf einer direkt ablesbaren Skala in einer einfachen, schnellen und genauen Weise ergibt. ·.

Der Messwert wurde bei den photoelektrischen Kblbrimetern dv ■· bekannten Typen bisher üblicherweise als Analogwert durch Messinstrumente angezeigt, so dass häufig bei der Ablesung

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des Viertes ein Fehler unterlief. Dies führt zwangsweise zu der. Forderung, das Analysenergebnis in digitaler Form zu erhalten. Die Verwirklichung dieser Forderung v/ar jedoch bisher aus den nachfolgend angeführten Gründen nicht möglich. Ein photoelektrisches Kolorimeter des Digital-Typs verursacht einerseits höhere Kosten und ist andererseits schwieriger zu justieren als ein Kolorimeter für eine ■Vergleichsprobe. Darüber-hinaus erfordert ein photoelektrisches w Digital-Kolorimeter einen Impulsgenerator, der die Beziehung zwischen der .atomaren Gruppenkonzentration K, die zu einer Farbentwicklung führt, und dem photoelektrischen Ausgangssignal I in eine Exponentialfunktion umwandelt, da diese Beziehung sonst eine logarythmische Funktion, z.B. K= log I, ergeben würde. Diese Mangel werden mit dem erfindungsgemässen Gerät beseitigt.

Ziel der Erfindung ist es nunmehr, einerseits ein photoelektrisches Kolorimeter zu schaffen, mit dem die quantitative Analyse verschiedener in einer Probe enthaltener Substanzen ohne die Verwendung zweier oder mehrerer Kolorimeter möglich ist. Andererseits soll bei dem erfindungsgemässen Kolorimeter jeder Fehler bei der Auswahl des farberzeugenden Reagens und der Ablesung des Mess- bzw. Analysenwertes ausgeschaltet werden. Dabei soll insbesondere die Gedächtnisarbeit der Bedie-, nungsperson, beispielsweise im Hinblick auf ein besonderes Reagens, welches einer bestimmten Substanz entspricht, oder eine bestimmte, der jeweiligen Substanz entsprechende Skala durch einen automatischen und elektromechanischen Vorgang • .._. 1O98b1/1Ö31

ersetzt werden, wodurch etwaige Fehler bei der Handhabung des Gerätes auf ein Minimum reduziert und der quantitative ¥ert direkt abgelesen werden kann. Schliesslich soll das Gerät so ausgestattet sein, dass es möglich ist, einen Analogbetrag des Analysen-Messwertes, wie er der Anzeige eines Messinstrumentes entspricht, als Digitalwert anzugeben.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird nach der Erfindung ein Kolorimeter vorgeschlagen, welches sich auszeichnet durch für die Anzeige der zu untersuchenden Substanzen vorgesehene Spalten, die zusammen mit entsprechenden Anzeigelampen an einer Anzeigetafel eines Gehäuses angeordnet sind, durch einen zur .Aus- , wahl einer der Spalten dienenden Substanz-Wählschalter, sowie durch einen Analog-Digital-Umformer, welcher die Konzentration einer durch Betätigung des Substanz-Wählschalters ausgewählten Substanz als digitalen Wert anzeigt.

Das erfindungsgemässe Kolorimeter gestattet es also, die Bestimmung unterschiedlicher Substanzen je nach Erfordernis des Einzelfalles mit einem einzigen Kolorimeter durchzuführen. Zusätzlich weist das Kolorimeter nach der Erfindung einen Kreis zur anfänglichen Kompensation etwaiger Wertabweichungen infolge einer Schwäche der Farberzeugung und ein Anzeigeinstrument zur Veranschaulichung des kompensierten Ergebnisses auf. Ein Indikatorabschnitt zur Anzeige einer zu untersuchenden Substanz und der entsprechenden Einheit zeigt Substanz und Einheit an, wenn eine bestimmte Substanz aus einer Mehrzahl von Substanzen ausgewählt ist. Der Kreis wird entsprechend der jeweiligen Aus-

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wahl eingestellt und der zugehörige Wert wird dann in Form eines Digitalwertes angezeigt. Die Leistungsfähigkeit und Geschwindigkeit der Bestimmung wird verbessert, da der letzte Messwert zwangsweise bei Einleitung der nächsten, durchgeführten Bestimmung gelöscht wird.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung sowie aus den Uhteransprüchen.

In der Zeichnung stellen dar;

Figur 1 perspektivisch ein photoelektrisches Kolorimeter gemäss der Erfindung;

Figur 2 ein elektrisches Blockschaltbild des wesentlichen Teils des erfindungsgemässen Kolorimeters;

Figur 3 eine Kennlinie eines logarythmischen Übertragers, wobei das Exponential-Eingangssignal an der Abszisse und das linear proportionale Ausgangssignal an der Ordinate eingetragen ist und

Figur 4 eine Veranschaulichung der Arbeitsweise des Analog-Digital-Umformers, wobei die Zeit auf der Abszisse und das jeweilige Signal an der Ordinate aufgetragen ist. - Dabei zeigen

Figur 4-a ein Auslöse-Impulssignal, welches bei Betätigung eines Startknopfes für die Untersuchung erzeugt

wird",

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Figur. 4-b · das elektrische Ausgangssignal eines bi-stabilen Multivibrators,

Figur 4-c ein elektrisches Ausgangssignal, wie es von einem instabilen Multivibrator'erzeugt wird,

Figur 4-d die Beziehung zwischen dem elektrischen Ausgangssignal, welches vom logarithm!sehen Übertrager erzeugt wird und dem von einem Integrator erzeugten elektrischen Ausgangssignal,

Figur 4-e das elektrische Ausgangssignal eines Komparators und

Figur 4-f das von einem Dezimalzähler gezählte elektrische Ausgangssignal nach Durchgang durch ein UND-Gatter .

Das Gehäuse 11 des in Fig. 1 gezeigten photoelektrischen Kolorimeters weist eine transparente oder durchscheinende Anzeigetafel auf, welche als Frontplatte des Gehäuses 11 dient. Die Anzeigetafel 12 ist auf ihrer einen Seite mit Spalten 13 zur Anzeige von zu untersuchenden Substanzen versehen, welche den Namen der in einer zu untersuchenden Probe enthaltenen Substanzen zusammen mit den entsprechenden Konzentrationswerten anzeigen, z.B. HÄMOGLOBIN g / dl,TOTAL PROTEIN g / dl,ALBUMIN g / dl, .... Die anderen zu bestimmenden Substanzen, die mit den Bestandteilen des Blutes irgendwie in Verbindung stehen umfassen ZTT,TTT,Blutzucker, Bilirubin (gesamt), GOT, GPT, Alkali-

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Phosphatase, LDH, LAP, Harn-Stickstoff und Gesamt-Cholesterol. Die Spalten 13 können bei der Bestimmung dieser Substanzen die Arten der verwendeten farberzeugenden Reagenzien und Filter anzeigen. Auf der Tafel 12 sind Anzeigelampen 14 vorgesehen, die jeweils vor dem Namen der zu bestimm-enden Substanz angeordnet sind. Die Einschaltung dieser Lampen wird aufeinanderfolgend durch das Umschalten eines Substanz-Wählschalters 15 bewirkt. Mit 16 ist. eine Fluoreszenz-Anzeigeröhre bezeichnet, die dazu dient, die Konzentration einer entsprechend Fig.2 zu untersuchenden Substanz 31 als Absolutwert anzuzeigen. Das Nullpunkt-Anzeige instrument 17 gestattet es, jede infolge einer Schwäche der farberzeugenden Reagenzien entstehende Viertabweichung zu kompensieren und den so kompensierten Zustand festzustellen. Zur Ausführung der Kompensation dient ein Nullpunkt-Justierknopf 18. Mit 19 ist ein Startknopf zur Auslösung der Untersuchung bezeichnet, bei dessen Drücken der letzte Messwert gelöscht und der Messkreis zurückgestellt wird, während beim Loslassen des Knopfes ein Auslöse-Impuls erzeugt wird, worauf die Konzentration einer zu untersuchenden Substanz auf der Fluoreszenz-Zählanzeigeröhre 16 angezeigt wird. In dem Gehäuse 11 ist weiterhin ein mit einem Thermostat ausgestatteter Inkuba-

20/
tor'zur Durchführung der farbbildenden Reaktion untergebracht, der vorzugsweise so eingestellt wird, dass die Temperatur auf 37⁰C gehalten wird. Die Tatsache, dass diese Temperatur erreicht ist, wird durch eine Lampe 21 angezeigt. Der Inkubator 20 wird also automatisch auf konstanter Temperatur gehalten. Er kann gleichzeitig eine Mehrzahl von beispielsweise zehn oder mehr Untersuchungszellen 23 aufnehmen. Bei der Untersuchung

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werden die Zellen 23 nacheinander nach Beendigung der farbbildenden Reaktion, die .sich infolge des Zusammenbringes der Probe mit einem farbbildenden Reagens einstellt, in eine Offnung eines Untersuchungsteils 22 eingebracht..

Wie Fig. 2 erkennen lässt, weist das Gerät einen Ausgangsspannungs-Stabilisator 24 auf, der dazu dient, die an einer Lichtquelle 25 anliegende Spannung zu stabilisieren. Durch diesen Stabilisator werden Veränderungen in der Quellenspannung vermindert, so dass die von der Lichtquelle 25 ausgesandte Strahlungsleistung stabilisiert wird. Der Stabilisatorkreis 24 kann zusätzlich zur Kompensation einer Wertabweichung infolge einer Schwäche des farbbildenden Reagens ohne Veränderung des Verstärkungsgrades eines Vorverstärkers 29 dienen. An der Licht-Eintrittsseite der Untersuchungszellen 23 ist ein Wärmestrahlung absorbierendes Filter 26 angeordnet, durch das verhindert wird, dass ein an der Austrittsseite der die Untersuchungszelle 23 passierenden Lichtstrahlen angeordneter Detektor 28 überhitzt wird. Gleichzeitig dient das Filter 26 zur Absorbtion infraroter Strahlung, die nicht vollständig durch ein Filter 27 ausgewählter Wellenlänge abgehalten werden kann, das ebenfalls an der Austrittsseite der Lichtstrahlen aus der Versuchszelle 23 angeordnet ist. Für dieses Filter 27 wird vorzugsweise ein Filter verwendet mit einer der Absorption des verwendeten, farbbildenden Reagens entsprechenden Wellenlänge. Der Detektor 28, auf den die Lichtstrahlung fällt, dient zur Umwandlung

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einer "bestimmten Strahlungsintensität des Lichtes in ein entsprechendes elektrisches Signal V_ . An den Ausgang des Detektors 28 schliefst.der Vorverstärker 29 an, der das von dem Detektor 28 gelieferte elektrische Ausgangssignal V um eine Proportionalkonstante fc verstärkt. Infolgedessen nimmt das elektrische Ausgangssignal des Vorverstärkers' den Wert K · V_s an. Dieses exponentielle elektrische Ausgangssignal K · V_ wird einem logaribhmischen Umformer 30 als t elektrisches Eingangssignal V zugeführt, der dieses Signal in ein lineares elektrisches Ausgangssignal V umwandelt. Nachfolgend soll die Eingangs- und Ausgangscharakteristik, die der logarithmische Übertrager 30 haben sollte, näher beschrieben werden.

Die von der Lichtquelle 25 mit einer Anfangsintensität I ausgestrahlten Lichtstrahlen werden beim Passieren der zu untersuchenden Substanz 31 in den Bestimmungszellen 23 teilweise durch die Substanz 31 absorbiert, so dass die Anfangsintensität I der Strahlung bei Erreichen des Detektors auf den niedrigeren Wert I_ abgesunken ist. Dabei gilt

I> I . Geht die Schwächung der Strahlungsintensität in ο s

Übereinstimmung mit dem Lambert-Beer·sehen Gesetz,· so gilt folgende Gleichung

I = Ie * ^a'^c*^d (D

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In Gleichung (1) bedeuten:

I Anfangsintensität der aus der Lichtquelle austretenden Strahlung,

I_ Intensität der den Detektor erreichenden Lichtstrahs

lung,

c Konzentration der zu bestimmenden Substanz, d Dicke der zu bestimm-enden Substanz oder Dicke der

Untersuchungszelle und
a Absorptionskonstante..

Die Gleichung (1) lässt sich umformen zu

log ——— = - a»c«d (2)

¹O

Die Konzentration c der zu bestimmenden Substanz erhält man durch Division eines bestimmten (gemessenen) Wertes von (-a„c»d) durch die Proportionalftätkonstante a. Nach der Erfindung wird der logarithmische Übertrager 30, für dessen Eingangs- und Ausgangscharakteristik V_ = log V_Q gilt verwendet, um den Wert

^a Is ^e
von (- a-c-d) oder log. ■ ■ zu ermitteln. Diese Beziehung ist in Fig. 3 dargestellt. Der tatsächlich verwendete logarithmische Übertrager 30 ist so ausgebildet, dass das lineare . elektrische Ausgangssignal V_& Null ist, falls dem Übertrag r-30 das verstärkte elektrische Ausgangssignal K « V als elektrisches

Eingangssignal V₈ zugeführt wird. Weiterhin gilt V_a = V_b,

1 0 9 8 B 1 / .1 0 3 1

falls das elektrische Eingangssignal V_ = K*V„/1O und V_ =

GS cL

falls das elektrische Eingangssignal V" = K«V /100.

e s

Die Absorp-tionskonstante a ändert sich in Abhängigkeit von der Art der entsprechenden, zu "bestimmenden Substanz und dem farbbildenden Reagens. Diese Änderung wird durch die Verwendung eines Analog-Digital-Umformers kompensiert, der einen instabil-en Multivibrator 32, einen bi-stabilen Multivibrator 33, ein UND-Gatter 34, einen Dezimalzähler 35, einen Komparator 36 und einen Integrator 37 aufweist, so dass die Umform-Empfindlichkeit des Analog-Digital-Umformers. durch Änderung des dem Integrator 37 zugeführten Eingangssignales V™ variiert werden kann. Genauergesagt ist es so, dass die Widerstände, die eine Widerstandsgruppe 38 zur Veränderung des elektrischen Eingangssignals des Integrators 37 bilden, zur Erreichung der gewünschten Justierung in unterschiedlicher Weise ausgewählt werden können. Diese Widerstandsgruppe 38 zur Veränderung des Eingangssignals am Intregrator 37 ist entsprechend mit einer Lampengruppe 39 zur Anzeige der zu bestimmenden Substanz gekoppelt, die der Anordnung der Anzeigelampen 14 jeweils vor jeder Spalte 13 zur Anzeige der zu bestimmenden Substanz entsprechen, so dass bei Betätigung des Schalters 15 zur Auswahl der zu bestimmenden bzw. untersuchenden Substanz die jeweils gewählte Anzeigelampe 14 aufleuchtet. Gleichzeitig wird ein Widerstand 40, der der jeweiligen Proportionalkonstanten a des entsprechenden farbbildenden Reagens äquivalent ist, ausgewählt, wodurch das elektrische Eingangssignal Vr,, welches zum Integrator 37 gelangt, zur weitgehenden Kompensation der Proportionalkonstanten a

1 098 B 1 /-103 1 .

variiert wird. Noch genauer ist es so, dass bei Betätigung des Schalters 15 zur Auswahl der zu bestimmenden Substanz infolge der Tatsache, dass die Umschalthebel 41 und 42 in Wirkverbindung stehen, eine schrittweise Umschaltung erfolgt, wodurch die der jeweils zu bestimmenden Substanz entsprechende Lampe 14 eingeschaltet wird. Gleichzeitig wird der der Proportionalkonstanten a des farbbildenden Reagens, welches der zu bestimmenden Substanz entspricht, äquivalente Widerstand ausgewählt und dadurch die Proportionalkonstante a im wesentlichen komp-ensiert. Die Lampen 14 der Lampengruppe 39 werden über eine bekannte Stromquelle 43 mit Strom versorgt. Für das dem Integrator 37 zugeführte Eingangssignal steht die Stromquelle 44. zur Verfügung. Das Nullpunkt-Anzeigeinstrument 17, das bereits oben erwähnt wurde, ist mit dem Asugang des logarithmischen Übertragers 30 verbunden und wird verwendet, um den Zustand zu bestimmen, bei dem das lineare elektrische Ausgangssignal V des logarit-misehen Übertragers 30 Null ist. Wird das farbbildende Reagens in die Untersuchungszelle 23 eingebracht und der von der Lichtquelle 25 ausgesandten Strahlung ausgesetzt, so lässt sich eine Schwäche des Reagens bzw. ein Farbfehler feststellen, da im allgemeinen das farbbildende Reagens sich bereits etwas gefärbt, hat, bevor es mit der Probe vermischt wird. Das lineare elektrische Aüsgangssignal V ist deshalb nicht gleich Null, w^s^' halb der Zeiger des Nullpunkt-Anzeigeinstrumentes 17 gegenüber der Nullstellung ausgelenkt wird. Es ist keine Bestimmung hoher Genauigkeit möglich, so lange nicht der Zeiger auf die vorgegebene Nullstellung einjustiert ist. Zu diesem Zweck ist ein Steilknopf 18 vorgesehen, der die von der Lichtquelle

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25 abgegebene

Strahlungsinenge durch Einregelung der Ausgangsspannung des Stabilisators 24 zu verändern gestattet und mit dessen Hilfe der Widerstandswert eines veränderlichen Widerstandes 45 verändert werden kann, so dass dae elektrische Ausgangssignal

V_n des Detektors 28 bei Vorhandensein eines Fehlers des färbs

bildenden Reagens trotzdem Null wird. Mit der Justierung des elektrischen Signals V₀ auf Null wird auch das lineare elektrische Ausgangssignal V_a Null, was dazu führt, dass der Zeiger des Nullpunkt-Anzeigeinstrumentes 17 in die Nullstellung

zurückgeführt wird. Auf diese Weise wird eine Wertabweichung infolge eines Fehlers bzw. einer Schwäche des farbbildenden Reagens wirkungsvoll durch Einstellung des Nullpunkt-Justiergliedes 18 bis zur Erreichung der Nullstellung durch den Zeiger des Nullpunkt-Anzeigeinstrumentes 1"7 kompensiert. Der Komparator 36 hat zwei Eingänge M und N, von den-en der Eingang M mit dem Ausgang des iogarithmischen Übertragers 30 und der Eingang N mit dem Ausgang des Integrators 37 verbunden ist. Das elektrische Ausgangssignal des !Comparators 36 ist Null, ψ falls das vom logarithmischen Übertrager 30 kommende elektrische Eingangssignal gleich oder höher als das vom Integrator 37 kommende Signal ist, während der bi-stabile Multivibrator 33"zurückgestellt wird, falls das vom logarithmischen Übertrager 30 kommende elektrische Eingangssignal niedriger ist als das Signal vom Integrator 37.

In Fig.4-b entspricht das Signal E dem linearen elektrischen Ausgangssignal V_a, welches vom logarithmischen Übertrager 30,.

auf den Eingang M des !Comparators 36 gegeben wird. Das Signal

.„109851 /.1031 '" ^;"' " '

F entspricht dem Ausgangssignal V« des Integrators 37, welches an den Eingang N des !Comparators 36 gelangt. Der Integrator integriert das Eingangssignal V-™ nach dem Verschwinden eines Rückstell-Impulssignales von "dem bi-stabilen,. mit dem Ausgang des Komparators 36 verbundenen Multivibrator 33. Dieser Integriervorgang hält an, bis das Ausgangssignal V. des Integrators 37 dem linearen elektrischen Ausg-angssignal E bzw. V. des logarithmischen Übertragers 30 entspricht. Während des"Integrationsvorganges ist ist das UND-Gatter 34 geöffnet. ι

In Fig. 4-e ist mit G das elektrische Ausgangssignal des Komparators 36 und mit g das Rückstell-Impulssignal des bi-stabilen Multivibrators 33 bezeichent.

Das Signal ti in Fig. 4-a entspricht dem Auslöse-Impuls, welcher an einem Auslöseanschiuss S des bi-stabilen Mulitvibrators nach Betätigung des Startknopfes 19 anliegt. Durch die Anlegung dieses Trigger-Impulses wird ein bestimmter Ausgangszustand des bi-stabilen Multivibrators 33 aufrechterhalten, bis von dem Dezimalzähler 35 ein Weiterschalt- bzw. Weizerzählsignal auf den Rückstellanschluss R gegeben wird.

In Fig. 4-b entspricht das Signal E dem Ausgangssignal am Anschluss ti des bi-stabilen Multivibrators 33, während das Signal J dem an dem Anschluss Q auftretenden und an das UND-Gatter gelangenden Signal entspricht. Das UND-Gatter 34 wird durch das Ausgangssignal" J geöffnet.

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Das Signal K gemäss Fig. 4-c» ent spricht dem elektrischen Ausgangssignal, welches von dem instabilen Multivibrator 32 kornmend an das UND-Gatter-34 gelangt. Die Ausgangsfrequenz dieses Signals hängt von der Kreis-Konstanten ab. In Fig. 4-f ist schliesslich das elektrische Ausgangssignal L dargestellt, das sich nach Passieren des UND-Gatters 34 ergibt. Die" Zahl " dieser Signale L wird von der Fluoreszenz-Zähl-Anzeigerö^vre 16 nach Zählung mittels des Dezimalzählers 35 in den Ziffern 0 bis 9 angegeben.

Die Weise, in der das in Fig.4 gezeigte Ausgangssignal und der Analog-Digital-Umformer arbeiten^wurde bereits oben kurz beschrieben und soll nachstehend noch im einzelnen erläutert werden. Der Auslöse-Impuls H gemäss Fig.4-a wird auf den Auslöseanschluss S des bi-stabilen Multivibrators 33 gegeben, so-bald der Startknopf 19 für die Bestimmung gedrückt und dann losgelassen wird, was dazu führt, dass das in Fig. 4-b gezeigte elektrische Ausgangssignal J am Ausgang Q des bi-stabik len Mulitvibrators 33 erzeugt und das UND-Gatter 34 durch das Signal J geöffnet wird. Andererseits wird das Signal K gemäss Fig. 4-c von dem instabilen Multivibrator 32 auf das UND-Gatter 34 gegeben und passiert das UND-Gatter 34 in Form des Ausgangssignales L, wie es in Fig. 4-f gezeigt ist, wobei die Zahl der Impulse von dem Dezimalzähler 35 gezählt wird, bis das UND-Gatter 34 wieder schliesst. Unterdessen erzeugt der logar "Chmische Übertrager 30 das Signal E bzw. V_& gemäss Fig. 4-d, während der Integrator 37 das elektrische Signal F gemäss Fig. 4-d, d.h. das Signal V_A, erzeugt. Das UND-Gatter

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schliesst zu dem Zeitpunkt, an dem sich die Ausgangssignale E und F in Fig. 4-d schneiden. Infolgedessen integriert der Integrator 37 das Eingangssignal V-g von dem Zeitpunkt ari, zu dem das Auslöse-Impulssignal am bi-'stabilen Multivibrat ->r 33 verschwindet und das UND-Gatter 34 bleibt so lange geöffnet, als das elektrische Ausgangssignal V^ des Integrators mit dem linearen elektrischen Ausgangssignal V_ des logarith-

CX

mischen Übertragers 30 zusammenfällt, so dass die Zahl der elektrischen Ausgangssignale L von dem Dezimalzähler 35 gezählt wird und eine Umwandlung des der Konzentration der zu bestimmenden Substanz entsprechenden Analog-Wertes in einen Digital-Wert zum Zwecke der Ablesung erfolgt.

Nachstehend soll nun beschrieben werden, wie das erfindungsgemässe photoelektrische Kolorimeter verwendet wird. Nach Schliessen des nicht gezeigten Hauptschalters wird der Inkubator 20 geheizt und stellt sich automatisch auf eine Temparatur von 37⁰C ein. Eine Probe vorbestimmter Menge wird nun in die Untersuchungszellen 23 gemischt, in deren jede vorher getrennt ein farbbildendes Reagens gegossen worden war. Diese Zellen 23 werden in den Inkubator 20 eingesetzt, so dass sie während einer vorbestimmten Zeit einer Reaktion ausgesetzt sind. Dann wird der,Substanz-Wählschalter 15 umgeschaltet, um so die zu bestimmende urü analysierende Substanz aus verschiedenen, das zu untersuchende Objekt bildenden Substanzen auszuwählen. Der Hebel 41 zur Umschaltung der Widerstandsgruppe 38 zur Veränderung der Eingangsspanunng des Integrators 37 steht in Wirkverbindung mit dem Hebel 42 zur Umschaltung der

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Lampengruppe 39, welche die zu "bestimmenden Substanzen anzeigen. Der Umschalthebel 41 wird mit dem Widerstand 40 in Verbindung gebrachtj, der der Proportionalkonstanten a des ausgewählten farbbildenden Reagens äquivalent ist. Der Umschalthebel 42 andererseits bewirkt die Einschaltung der Anzeigelampe 14, die vor der Anzeigespalte 13 angeordnet ±st, welche der ausgewählten Substanz entspricht. Dann wird die Bestimmungszelle 23, in die nur farbbildendes Reagens gegossen wurde, in den Bestimmungsteil 22 eingesetzt. Nun wird der Zeiger des Nullpunkt-Anseigeinstrumentes 17 infolge der Eigenfärbung des farbbildenden Reagens aus dar Nullstellung abgelenkt _s worauf die von der Lichtquell© 25 abgegebene Sts'ahlungsmenge durch Betätigung des Nullpunkt-Justierlmopfss 18 geändert wird_s bis der Zeiger des Nullpunkt-AnzeigeInstrumentes 17 sich in der vorbestimmten Nullstellung befindet. Auf diese Weise ist die Einfärbung bzw. der FeliLer des farbbildenden Reagens kompensiert. Nach Beendigung der Nullpunkt-Einstellung werden die Bestimmungszellen 23, deren farbbildende Reaktion abgeschlossen ist, aus dem Inkubator 20 herausgenommen und in den Bestimmungsteil 22 ©ingesetzt. Nun passieren die, Lichtstrahlen, welche von der Lichtquells 25 mit einer Intensität I_Q ausgs«- sandt werden, die zu untersuchende Substanz 31 in üeder Bestimmungszeile~23 und-gelangen zum Detektor 28 mit verminderter Intensität I_g. Der Detektor 28 wandelt die Liohtstrah» lung der Intensität I_ in das elektrische Ausgangssignal V um, das K-faeh In dem Vorverstärker 29 \^rerstärkt und dem logarlthmisehen Übertrager als dessen elsktrisches Eingangssignal V sug©fütot wird. Das exponentiell Eingangssignal

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V. wird von dem logarithmischen übertrager 30 in ein lineares Ausgangssignal V umgewandelt, das als Eingangssignal des

Komparators 36 dient. Ausserdem erzeugt der Integrator 37 das elektrische Ausgangssignal V^. '

V/ird der Startknopf 19 neuerdings gedrückt und dann losgelassen, so wird der letzte Messwert gelöscht und der Messkreis zurückgestellt und dann der Auslöseimpuls H auf den bi-stabilen Multivibrator 33 gegeben. Hierauf erzeugt der bi-stabile Multivibrator 33 das elektrische Ausgangssignal J, das auf das UND-Gatter 34 gegeben wird, worauf das UND-Gatter 34 öffnet.

In der Zwischenzeit gelangt das elektrische Ausgangssignal K, welches von dem instabilen Multivibrator 32 erzeugt wird, auf das UND-Gatter 34 und passiert dieses als elektrisches Ausgangssignal L so lange, bis.das UND-Gatter 34 schliefst. Die Zahl dieser Ausgangssignale bzw. -impulse L wird in dem Dezimalzähler 35 gezählt und von der Fluoreszenz-Zählröhre 16 als digitaler Wert angezeigt. Das UND-Gatter 34 schHiesst zu dem Zeitpunkt, an dem das Ausgangssignal E des logarithmischen Übertragers 30 und das Ausgangs signal F des Integrators,. ;'' 37 sich überschneiden. Auf diese Weise kann die Konzentration " der zu bestimmenden Substanz 31 in jeder Zelle 23 in einem' einfachen Arbeitsgang als digitaler Wert angezeigt werden.

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Claims

Patent-(Schutz-)Ansprüche

1. Photoelektrisches Kolorimeter, gekennzeichnet durch für die Anzeige der zu untersuchenden Substanzen vorgesehene Spalten (13), die zusammen mit entsprechenden Anzeigelam- W ' pen (14) an einer Anzeigetafel (12) eines Gehäuses (11) angeordnet sind, durch einen zur Auswahl einer der Spalten (13) dienenden Substanz-Wählschalter (15), sowie durch einen Analog-Digital-Umformer, welcher die Konzentration einer durch Betätigung des Substanz-Wählschalters (15) ausgewählten Substanz (31) als digitalen Wert anzeigt.

2. Kolorimeter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Startknopf (19) aufweist, bei dessen Drücken der letzte Messwert gelöscht und der Messkreis zurückgestellt wird, während beim Loslassen ein Auslöse-Impuls erzeugt wird.

3. Kolorimeter nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein zur Kompensation eines infolge einer Schwäche des farberzeugenden Reagens abweichenden Wertes dienendes Nullpunkt-Justierglied (18), durch einen Ausgangsspannungs Stabilisator (24), welcher eine Kompensation jeder infolge

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eines Fehlers

des farberzeugenden Reagens auftretenden Wertabweichung durch Betätigung des Nullpunkt-Justiergliedes ohne jede Veränderung der Verstärkungseigenschaften eines Vorverstärkers (29) ermöglicht, sowie durch ein ,Nullpunkt-Anzeigeinstrument (17) zur Kenntlichmachung der jeweiligen Kompensation der Wertabweichung.

4. Kolorimeter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,, dadurch gekennzeichnet, dass es einen mit einem Thermostat ausgerüsteten Inkubator (20) aufweist.

5. Kolorimeter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine zur Veränderung der Eingangsspannung eines Integrators dienende Widerstandsgruppe (38) und eine die jeweils zu untersuchende Substanz (31) anzeigende Lampengruppe (39), die beide mittels des Substanz-Wählschalters (15) gemeinsam umschaltbar sind, wobei die Widerstandsgruppe (38)' einen der Proportional-Konstanten des jeweiligen«farberzeugenden Reagens äquivalenten und diese kompensierenden Widerstand (40) aufweist, durch einen die aus der durchstrahlten, zu untersuchenden Substanz (31) austretenden Lichtstrahlen in ein entsprechendes elektrisches Ausgangssignal· (V₀) umwandeln-

. ·■■■ ■ "■ ', ι '■*■"

den Detektor (29)» durch einen logarithmischen Übertrager ^r." (30)«zur Umwandlung eines exponentielleri-Eingangssignpls (V₀) dee elektrischen Ausgangssignale (V₃) in,das ent-

109851/1031 .

sprechende lineare elektrische Ausgangssignal (V₀), sowie

el

durch einen Analog-Digital-Umformer zur Anzeige des elektrischen Ausgangssignals (V_) des logarithmischen Über-

el #

tragers (30) als digitaler Wert.

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