DE2265697C2 - Analysiervorrichtung zum Analysieren von Reaktionen einer Vielzahl einzelner Proben - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Analysiervorrichtung zum Analysieren von Reaktionen einer Vielzahl einzelner Proben nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bei einer aus der DE-OS 19 21 302 bekannten Analysiervorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 ist jeweils für mehrere Küvetten in Form herkömmlicher Reagenzröhrchen ein Küvettenhalter mit einer entsprechenden Anzahl von Ausnehmungen zur Aufnahme der Küvetten vorgesehen. Die Küvettenhalter mit den Küvetten werden auf einer geradlinigen Bahn an der Analysatoreinrichtung vorbeibewegt Der mechanische Aufwand ist hierbei relativ groß, worunter die Zuverlässigkeit der Analysiervorrichtung leidet. Die bekannte Analysiervorrichtung ist außerdem nicht geeignet, um z. B. zur Messung von Reaktionsgeschwindigkeiten an einer bestimmten Probe in vorgegebenen Zeitabständen wiederholte Messungen vorzunehmen.

Aus der US-PS 25 60 107 ist eine Analysiervorrichtung bekannt, die eine große Anzahl von Proben in kurzer Zeit analysieren kann, wobei die Proben auf einer geschlossenen Bahn bewegt werden. Die Proben befinden sich in herkömmlichen Reagenzröhrchen, die in Aufnahmeöffnungen einer Kreisscheibe eingehängt sind. Dadurch ist die Verunreinigungsgefahr in gleicher Weise gegeben, wie bei der Einzelanalyse von Proben.

Eine ähnliche Analysiervorrichtung ist auch aus der DE-OS 14 98 959 bekannt, wobei ebenfalls die Proben in herkömmlichen Reagenzröhrchen gehalten werden.

Aus der DE-OS 18 16 226 ist ein Reaktionsbehälter zur automatischen chemischen Analyse bekannt, der eine oder mehrere Kammern zur Aufnahme von Proben aufweist Die Einrichtungen zur Weiterbewegung der Reaktionsbehälter zur Analysatoreinrichtung sind nicht angegeben. Die Reaktionsbehälter enthalten in ihrer Abdeckung portionierte Reagenzien, die zur Auslösung der Reaktion freigegeben werden können. Die Reaktionsbehälter sind zum einmaligen Gebrauch bestimmt. Dadurch, daß die Reagenzien bereits in den Reaktionsbehältera enthalten sind, sind diese nur zur Durchführung einer einzigen bestimmten Analyse geeignet Zur ίο Durchführung jeder Analyse müssen gesonderte Reaktionsbehälter bereitgehalten werden.

Ausgehend von der DE-OS 19 21 302 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Analysiervorrichtung zu schaffen, bei der die Gefahr von Meßfehlern durch l,- Verunreinigung der Proben weitgehend eliminiert ist und die zur Durchführung wiederholter Messungen jeder Probe einer Mehrzahl von Proben geeignet ist.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist Gegenstand des Patentanspruches 2.

Die durch die Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Analysiervorrichtung sowohl zur einmaligen Messung von Eigenschaften jeder der Proben als auch zur Messung von Reaktionsgeschwindigkeiten für Endpunktbestimmungen geeignet ist Zur Bestimmui«,* der Reaktionsgeschwindigkeit werden in gleichen Zeitabständen wiederholte Messungen an jeder Probe vorgenommen, die in der Speichereinrichtung mit Hilfe des von der Adressiereinrichtung erzeugten Kennungscodes gespeichert werden. Die Verarbeitungseinrichtung ermittelt aus den verschiedenen Meßwerten jeder Probe die Reaktionsgeschwindigkeit. Bei der Endpunktbestimmung enthält eine der Proben eine Substanz bekannter Konzentration und es werden die für die einzelnen Proben gemessenen Werte von der Verarbeitungseinrichtung mit der bekannten Konzentration verglichen.

Zur Vermeidung von Meßfefern durch störende Substanzen kann die Analysatoreinrichtung eine Mehrzahl von Filtern aufweisen, so daß die Messung bei verschiedenen Wellenlängen erfolgen kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 in perspektivischer Darstellung die Analysiervorrichtung;

F i g. 2 in Draufsicht die Küvettenanordnung;

F i g. 3 einen Schnitt nach 3-3 von F i g. 2;

F i g. 4 die Küvettenanordnung im Aufriß von der Seite;

F i g. 5 die Analysiervorrichtung im Schnitt und

F i g. 6 eine Ausführungsform des Kennungscodes der Adressiereinrichtung.

Die in der Zeichnung dargestellte Analysiereinrichtung zum Analysieren von chemischen Proben enthält eine Küvettenanordnung 30, einen Karussell-Aufbau 110, einschließlich eines Drehmechanismus 168, eine Abgabeeinrichtung 200, eine Analysatoreinrichtung, ein Kontrollpult, einen Verarbeitungskreis und einen Speicherkreis.

Die Küvettenanordnung 30 enthält 32 Kammern 60 bis 91, in denen 32 voneinander getrennte chemische Proben gemischt und analysiert werden können. iDie Vorrichtung ist einstückig aus Acrylharz hergestellt, das to für UV-Licht durchlässig ist. Die Küvettenanordnung;30 hat eine schi äge, innere Seitenwand 32 mit einer inneren Oberfläche 34 und einer äußeren Oberfläche 36. Sie hat ferner eine schräge, äußere Seilenwand 40 mit einer

inneren Oberfläche 42 und einer äußeren Oberfläche 44. Die Seitenwände 32 und 40 sind um einen Winkel von 15° gegenüber einer vertikalen Fläche geneigt. Dies ist zweckmäßig, damit nicht Flüssigkeit der Proben aus der Küvette herausspritzt.

In der Mitte enthält die Küvettenanordnung 30 einen zylindrischen Ring 50 mit einer oberen Kante 52, einer unteren Kante 54 und einer zentralen Achse 56. Der Ring 50 be-yenzt eine Ventilationsöffnung 55, weiche den Durchgang von Luft ermöglicht.

Die Küvettenanordnung 30 enthäit weiter eine Lagerlippe 92, weiche in der gezeigten Weise mit der äußeren Seitenwand 40 verbunden ist Die Lagerlippe 92 hat Einkerbungen 94,96, weiche untereinander gleiche Abstände aufweisen und mittig zu jeder Kammer 60 bis 91 angeordnet sind.

Abstandsstücke 58 sind mit den Seitenwänden 32,40 einstückig ausgebildet und ergeben so die 32 voneinander getrennten Kammern 60 bis 91. Die Kammern liegen auf einer Kreislinie. Der untere Teil eines jeden Abstandstückes 58 ist in zwei Schenkel 57,59 aufgeteilt wodurch die Kammern 60 bis 91 durch Lufträume 53 getrennt werden. Dadurch können mehrere Küvetten übereinander gestapelt werden. Außerdem ermöglicht es dieser Luftraum 53, daß das Fluid eines Inkubators 122(Fi g. 5) getrennt um jede Kammer 60 bis 91 herumfließt, wodurch die Zeit verringert wird, welche man benötigt, um die Proben auf die richtige Temperatur zu bringen. Jede der Kammern 60 bis 91 ist zur Aufnahme einer Probe bestimmt Der untere Teil jeder Kammer 60 bis 91 ist mit einer Bodenwand 48 versehen, weiche einstückig mit den benachbarten Abstandsstücken 58 und den Seitenwänden 32, 40 ist Die Bodenwände 48 haben gekrümmte Oberseiten 49, welche bewirken, daß Fluid, welches in die Kammern 60 bis 91 gegeben wird, in eine wirbelnde Bewegung gerät, weiche beim Mischen hilft

Jede der Kammern 60 bis 91 ist gleich. Ihre Ausbildung kann aus den in F i g. 3 gezeigten Kammern 67 und 83 entnommen werden.

Neben den Seitenwänden 32,40 und der Bodenwand 48, weiche oben beschrieben wurden, enthält die Kammer 83 ebene Bereiche 98 und 100, welche einen Fensterabschnitt 38 bilden. Die Kammer 67 ist entsprechend ausgebildet und enthält ebene Bereiche 102 und 104, welche einen Fensterabschnitt 46 bilden. Die Bereiche 98,100 und 102,104 liegen jeweils einander gegenüber und sind alle parallel angeordnet. Gemäß F i g. 2 bis 4 liegen die ebenen Bereiche 98, 100, 102, 104 auf gleicher Höhe und sind einstückig mit der Bodenwand 48 und den Seitenwänden 32, 40 gebildet Die Seitenwände 32 und 40 sind 1 mm dick und der Abstand zwischen den ebenen Bereichen 98 und 100 bzw. 102 und 104 beträgt jeweils I cm, wodurch sich eine definierte Weglänge für den Lichtstrahl ergibt.

Wie in F i g. 1 und 5 gezeigt, weist der Karussellaufbau HO ein zylindrisches Grund'.eil 112 auf, das Bühnen 114,115 trägt. Die Bühne 114 trägt ein'; zylinderförmige Stützsäule 116, durch die durch ein Gebläse 118 Kühlluft zirkuliert wird. Der Kopf der Stützsäule 116 trägt eine zylindrische Außensäule 120.

Der Inkubator 122 weist eine im allgemeinen ringförmige Bad-Kammer 124 auf, die von einem Hohlbehälter 125 gebildet wird, der eine zylindrische Innenwand 126 und eine zylindrische Außenwand 128 aufweist, deren erstere an die Außensäule 120 angeformt ist und die beide von einem gut wärmeleitenden Material, wie Aluminium oder Kupfer, gebildet werden. In den Wänden 126 und 128 sind Fenster vorgesehen, die den Lichtstrahl der Analysatoreinrichtung durchlassen. Die Bad-Kammer 124 ist wie in F i g. 5 gezeigt, bis zur Höhe A mit Wasser gefüllt Das Wasser wird von einem Heizelement 129 auf eine vorbestimmte Temperatur erhitzt, und das Heizelement 129 wird von einem Thermistor 131 und einem manuell einstellbaren (nicht eingezeichneten) Kontrollschalter gesteuert Der Inkubator 122 hält die Proben in der Küvettenanordnung 30 auf einer

ίο bestimmten Temperatur. Die Kammern 60 bis 91 sind, wie oben beschrieben, getrennt, so daß Wasser des Inkubators 122 in jede Probe strömt Durch diese Anordnung können die Proben schnell auf eine bestimmte Temperatur gebracht und bei dieser Temperatur gehalten werden.

Wie weiter in F i g. 1 und 5 gezeigt, ist der Karussell-Aufbau 110 mit einer bewegbaren Positionierbühne 130 versehen, die ein zylindrisches Randteil 132 und einen ringförmigen Halter 134 für Proberöhrchen 140, 141 aufweist Der Halter 134 weist eiv horizontales Ringteil 136 auf, das mit Löchern zur Autnahrce von 32 Proberöhrchen (allgemein mit 138 bezeichnet) versehen ist Jedes der Proberöhrchen liegt auf einem mit einer entsprechenden Kammer 60' bis 91 gemeinsamen Radius.

Der Halter 134 weist ferner ein vertikales, ringförmiges Halteteil 142 auf. Die Proberöhrchen nehmen Chemikalien auf, bevor diese mit einem zweckentsprechenden Reagens zur Bildung einer Probe für die Analyse vermischt werden. Die Röhrchen werden von elastischen Federklemmen 143, 144 gegen den Halter 134 angedrückt Die Klemmen sind am Randteil 132 befestigt

Die Positionierbühne 130 weist ferner einen erhabenen, ringförmigen Teii 146 auf, der auf seiner Unterseite ein Anschläge aufweisendes, kreisförmiges Einstellteil i48 trägt, das mit einem Anschlag gegenüber jedem Proberöhrchen J40,141 und den entsprechenden Kammern 60 bis 91 versehen ist so daß jede Probe während des Analysiervorgangs genau in eine voröestiiymte Position gebracht werden kann. Die gesamte Einstellbühne 130 ist mittels nicht gezeigter Einrichtungen drehbar gegenüber der Bühne 115. Die Innenränder der Positionierbühne 130 sind mit Führungen 149,150 ausgestattet, die mit den entsprechend geformten Nuten der Lagerlippe 92 der Küvettenanordnung 30 zusammenwirken.

Durch die Führungen 149, 150 erhält die Küvettenanordnung eine genaue Position auf der Bühne und Drehbarkeit mit dieser.

Der zylindrische Randteil 132 weist 32 Gruppen von 5 codierten Löchern auf, die an eine von jeder Kammer 60

so bis 91 ausgehende Radiallinie angrenzend gebohrt sind. Als Beispiel ist eine Gruppe 152 solcher codierter Löcher in F i g. 6 dargestellt Wie in F i g. 5 zu ersehen, wirf durch die codierten Löcher von einer Lichtleitung 156 Licht zu einer Anzahl ortsfester Phototransistoren 154 hindurchgelajsen. Die codierten Löcher dienen dazu, einen binären Kennungscode zu erzeugen, der jedes Proberöhrchen und die Kammer, die in die Analysierposition bewegt wird, eindeutig identifiziert.
Wie in F i g. 5 gezeigt, befindet sich in einem Gehäuse

eo 160, das eine Position vor der Analysier-Position liegt, ein Proberöhrchen-Detektor 158, der mit einem um einen Stab 164 drehbaren Pendel 162 versehen ist, das normalerweise in den Weg der Proberöhrchen einschwingt und in dieser Lage das Schließen eines Queck-Silberschalters 166 bewirkt. Wenn ein Proberöhrchen in eine Position gegenüber dem Detektor 158 gelangt, wird das Pendel 162 in die in F i g. 5 gezeigte Lage bewegt, wodurch sich der Schalter 166 öffnet. Der Detek-

tor 158 arbeitet in der Weise, daß eine Unterbrechung eintritt, wenn sich in einer speziellen Position im Ringteil 136 kein Proberöhrchen befindet. Der Karussellaufbau 110 weist ferner einen Dreh-Mechanismus 168 auf, der die KUvettenanordnung schrittweise dreht.

Die Abgabeeinrichtung 200 überträgt mittels einer Sonde 212 Flüssigkeit, im vorliegenden Fall Blut, aus den Proberöhrchen 138 zur Analyse in die zugeordneten Kammern 60 bis 91 und gibt die für die Analyse erforderlichen Reagenzien hinzu. ι ο

Wie in F i g. 5 gezeigt, weist die Analysatoreinrichtung eine Lichtquelle 402 auf, die Licht im gesamten sichtbaren und UV-Spektrum erzeugt. Die Lichtquelle richtet Licht durch den rohrförmigen Lichtleiter 156 und auf die Linsen 406, 407, welche das Licht durch einen Spiegel 408 auf ein ringförmiges, auf einer Scheibe 410 befindliches Filter fokussieren. Die Scheibe 410 dreht sich um ihre Achse.

Dip Srhpihp 410 wird von einpr Motnr-nptriphp-F.in-

heit 444 (F i g. 5) angetrieben, die eine Weile 446 über eine Magnetkupplung 448 und Lager 450, 452 antreibt. Die Einheit 444 treibt die Scheibe 410 mit etwa 1800 U/Min, an.

Beim Umlauf eines Filters auf der Scheibe 410 tritt Licht von der Lichtquelle 402 durch es hindurch, wodurch Lichtstrahlen, die von zyklischen Impulsen monochromatischen Lichtes gebildet werden, längs eines Weges 454 erzeugt werden.

Die durch das Filter und die Lichtquelle 402 erzeugten monochromatischen Lichtstrahlen durchlaufen jede zu analysierende Probe. Wenn sich z. B. die Kammer 83 in der in F i g. 5 gezeigten Analysierposition befindet, gehen die Lichtstrahlen durch eine Linse 456 hindurch, um am Spiegel 457 reflektiert zu werden und durch die Badkammer 124 hindurchzutreten. Der weitere Weg führt durch den ebenen Bereich 98 der Kammer 83. die Probe in der Kammer 83, den ebenen Bereich 100, die Badkammer 124, einen Spiegel 458 und eine weitere Linse 460, die den Lichtstrahl auf einen weiteren Filter fokussiert, der um 180° gegenüber dem oben genannten Filter versetzt ist.

Nachdem der aus der Probe ausgetretene Lichtstrahl dieses weitere Filter passiert hat, trifft er auf einen Phoiomultipler 462. der im Takt mit der Drehung der Scheibe 410 und dem Vorrücken der Küvettenanordriung 30 elektrische Signale erzeugt, deren Werte der Intensität des durch die Probe hindurchgetretenen Lichtes bei verschiedenen Wellenlängen proportional sind.

Zur Durchführung einer Analyse mehrerer Proben steckt die Bedienungsperson Proberöhrchen 138, welehe 32 getrenn"; Proben enthalten, in die zu diesem Zweck im Karussellaufbau 110 vorhandenen Öffnungen. Wie aus F i g. 5 ersichtlich ist, muß die Bedienungsperson die Prüfröhrchen 138 derart anordnen, daß der Flüssigkeitsstand ir. jedem Röhrchen 138 mit der oberen Fläche des horizontalen Ringelements 136 übereinstimmt Ferner wird ein geeignetes Reaktionsfluid in einen Reaktionsbehälter der Abgabeeinrichtung 200 gegeben. Schließlich wird die Analysiervorrichtung eingeschaltet

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Analysiervorrichtung zum Analysieren von Reaktionen einer Vielzahl einzelner Proben mit einer Küvette für jede der Proben;

einer Analysatoreinrichtung, die einen Lichtstrahl aufeinanderfolgend durch Fenster der Küvetten und die Proben hindurchschickt und ein Analysensignal erzeugt dessen Wert einer Eigenschaft der jeweiligen Probe proportional ist;

einer Adressiereinrichtung zur Aufstellung eines Kennungscodes für jede der Proben;
einer Speichereinrichtung zur Speicherung mindestens eines der Werte der betreffenden Probe und
einer Verarbeitungseinrichtung zur Steuerung der Analysatoreinrichtung und zum Vergleichen der in der Speichereinrichtung gespeicherten Werte mit zusätzlichen Werten, die von der Analysatoreinrichtung erzciogt wurden;

dadures gekennzeichnet, daß die Küvetten eine einteilige, nur für einen einmaligen Gebrauch bestimmte Küvette.nanordnung (30) bilden, die für jede der Proben eine eigene Küvette (60 bis 91) aufweist, die eine geschlossene Bahn mit einer Zentralachse (56) bildet, die ferner eine Ventilationsöffnung (55) innerhalb der geschlossenen Bahn für den Durchtritt von Luft aufweist und die drehbar um die Zentralachse (56) gelagert ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtstrahl durch die Küvettenanordnung (30) von der Zentralachse (56) weggerichtet ist