DE2331001A1

DE2331001A1 - Photometervorrichtung

Info

Publication number: DE2331001A1
Application number: DE2331001A
Authority: DE
Inventors: Louis Robert Heiss
Original assignee: Baxter Laboratories Inc
Current assignee: Baxter International Inc
Priority date: 1972-06-19
Filing date: 1973-06-18
Publication date: 1974-01-17
Also published as: JPS4953098A; US3764214A; SE405509B; CA977575A; SE7604446L; DE2331001C2; SE389396B; GB1395838A; FR2189722A1; FR2189722B1; JPS5646095B2; NL7308449A

Description

PATENTANWÄLTE

DI PL.-! NG. P. Wi RTH · DI PL.-ING. G. DAN NENBERG DR. V. SCHMIED-KOWARZIK · DR. P. WEINHOLD · DR. D. GUDEL

6 FRANKFURTAM MAIN

OR. ESCHENHEIMER STRASSE 39

15. Juni 1973

Baxter Laboratories, Inc. Morton Grove, Illinois 60053, V.St.A.

Photometervorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf Photometer und insbesondere auf eine Vorrichtung zum Feststellen und Messen von Lumineszenz in Materialien.

Ein Hauptziel der Erfindung ist die Schaffung einer neuen und verbesserten Photometervorrichtung, die verhältnismäßig einfach im Aufbau ist sowie leicht zu betätigen, und die sich leicht an einen großen Bereich von Untersuchungen mit Lumineszenzmessung anpassen läßt.

Ein weiteres Ziel ist die Schaffung einer verbesserten Photometervorrichtung zur Lumineszenzmessung, die als Grundeinheit ein auf Lumineszenz ansprechendes Photometer aufweist sowie verschiedene Arten von Reaktionskammern, die mit dieser Grundeinheit verwendet werden können, um verschiedene Arten von Untersuchungen mit Lumineszenzmessung durchzuführen, wie beispielsweise durch Reagenzien hervorgerufene Chemolumineszenz, Biolumineszenz organischer oder anderer Materialien, Fluoreszenz von Materialien unter Einwirkung

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von Strahlungsenergie u.dgl., wobei die Vorrichtung gedrungen im Aufbau, äußerst vielseitig in der Arbeitsweise und im wesentlichen frei von Fehlern durch umgebendes bzw. Außen-Licht oder andere störende Faktoren ist.

Eine Photometervorrichtung nach der Erfindung eignet sich besonders gut zum Messen der Lumineszenz von Proben, die durch Injektion von Reagenzien hervorgerufen wurde, wie etwa die Injektion von Reagenzien in ATP zum Erzeugen der Glühwürmchen-Biolumineszenzreaktion, oder zum Messen anderer Arten von Chemolumineszenzreaktionen, und außerdem kann die Vorrichtung in einfacher Weise an die Messung von Fluoreszenz oder andere Arten von Lumineszenz angepaßt werden, die in Proben durch Strahlungsenergie hervorgerufen wird.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines im Rahmen der Erfindung als Grundeinheit dienenden Photometers;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des Photometers

nach Fig. 1, auf dem eine'Reaktionskammer nach der Erfindung zur Verwendung bei Untersuchungen mit Chemolumineszenz angebracht ist;

Fig. 3 vergrößert eine perspektivische Teilansicht der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung;

Fig. 4 einen Vertikalschnitt nach der Linie 4-4 der Fig. 3;

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Fig. 4a abgebrochen und verkleinert einen Querschnitt _f im wesentlichen nach der Linie 4a-4a der Fig. 4;

Fig. 5 gleichfalls verkleinert eine Draufsicht auf die Reaktionskammer der Fig. 3 und 4;

Fig. 6 einen horizontalen Querschnitt durch die Reaktionskammer. der Fig.2 mit dem Probenträger in Meßstellung, im wesentlichen nach der Linie 6-6 der Fig. 7;

Fig. 7 abgebrochen einen Vertikalschnitt durch den oberen Teil der Reaktionskammer und die Photoverstärkerröhre der Fig. 2 mit dem Probenträger in Meßstellung, nach der Linie 7-7 der Fig. 8;

Fig. 8 einen Querschnitt, im wesentlichen nach der Linie 8-8 der Fig. 7;

Fig. 9 eine perspektivische Ansicht des die Grundeinheit bildenden Photometers, auf dem eine abgewandelte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Reaktionskammer zum Messen von Lumineszenz angebracht ist, die durch Strahlungsenergie in einer Probe hervorgerufen wird;

Fig. 10 vergrößert einen Vertikalschnitt durch die Reaktionskammer der Fig. 9» im wesentlichen nach der Linie 10-10 der Fig. 12;

Fig. 11 einen der Fig. 10 entsprechenden Vertikalschnitt, wobei der Probenträger jedoch in Meßstellung gezeigt ist; und

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Fig. 12 eine Draufsicht auf die Reaktionskammer der

Fig. 10 in der Ladestellung bzw. Beschickungsstellung.

In der Zeichnung ist als Grundeinheit ein Photometer 13 gezeigt, dessen Gehäuse 14 eine obere horizontale Wand 15 aufweist. Das Photometer 13 hat einen Meßwertanzeiger 16 sowie übliche Bedienungsknöpfe 17 und verwendet eine übliche Schaltung. Das photosensitive Element des Photometers 13 enthält eine Photo-Vervielfacherröhre 18, die in einem Sockel 19 (Fig.4) gelagert ist, der durch eine Öffnung 20 in der Wand 15 greift und mit einem oberen Flansch 21 auf der Wand 15 aufliegt und auf dessen mit Außengewinde versehenen Halsteil 22 unterhalb der Wand 15 ein Klemmring 23 aufgeschraubt ist, wodurch der Sockel so abgestützt ist, daß die Photo-Verstärkerröhre 18 über die Wand 15 vorragt.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 bis 8 ist eine Reaktionskammer allgemein mit 24 bezeichnet, die in Verbindung mit dem Photometer 13 zu Untersuchungen von Chemolumineszenz oder Biolumineszenz verwendet werden kann. Die Reaktionskammer 24 weist eine im wesentlichen spulenförmig gestaltete Abstützung 25 auf, zu der ein unterer Flansch 26, ein oberer Flansch 27 und ein die Röhre 18 aufnehmender hohler Schaftteil 29 gehören.

Der Schaftteil 29 ist einstückig mit dem unteren Flansch 26 ausgebildet und weist eine Öffnung 30 für die Belichtung auf. Der untere Flansch 26 nimmt in einer Aussparung den Flansch des Sockels auf und kann lösbar an diesem befestigt sein, beispielsweise durch eine Stellschraube 64, die in eine vertikale Kerbe 28 des Flansches 21 eingreift.

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Der obere Flansch 27 ist an der oberen Wand des Schaftteils 29 durch zwei Schrauben 60 befestigt. Vom oberen Flansch 27 geht eine abwärts gerichtete, in Umfangsrichtung verlaufende Blende 32 aus, wobei auf einer Seite der Abstützung 25 ein Teil des oberen Flansches 27 und der Blende 32 rechtwinklig weggeschnitten ist, wie bei 33 in Fig. 4 gezeigt ist.

Ein Probenträger 34 ist drehbar, den Schaftteil 29 umgebend, auf diesem gelagert und nimmt in einer Aussparung 35 die Blende 32 auf. Der Probenträger 34 ist mit einem auswärts gerichteten Handgriff 36 versehen, der sich benachbart zu einem vertikalen Aufnahmesoekel 37 für ein Probenröhrchen im Bereich des weggeschnittenen Teils 33 befindet. Der Aufnahmesockel 37 ist so dimensioniert, daß er ein vertikales durchsichtiges Probenröhrchen 38 aufnehmen und so abstützen kann, daß ein Teil des Röhrchens 38 über die horizontale Fläche 39 des Ausschnitts 33 hinausragt.

Diametral gegenüber dem Ausschnitt 33 ist der obere Flansch mit einer vertikalen Bohrung 40 versehen, deren Bodenwand einen zentralen Durchlaß 61 aufweist. In die Bohrung 40 ist ein geflanschtes Führungsrohr 41 eingeschraubt, das in einer Aussparung an seinem unteren Ende eine Gummischeibe 43 lagert und gegen eine starre Scheibe 44 mit einer Mittelbohrung drückt, die sich am Boden der Bohrung 40 befindet. Die Gummischeibe 43 ist so ausgebildet, daß sie von einer Injektionsnadel od. dgl. durchstochen werden kann, aber sich selbsttätig schließt, wenn die Nadel zurückgezogen wird.

Vie aus Fig. 4 ersichtlich ist, ist der Probenträger 34

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drehbar, beispielsweise aus" der in Fig. 4 gezeigten Stellung um 180° in die in Fig. 7 gezeigte Stellung, um das Probenröhrchen aus der Ladestellung gemäß Fig. 4 in die Injektionsstellung gemäß Fig. 7 zu drehen, in der das Röhrchen 38 auf das Führungsrohr 41 ausgerichtet ist.

Der Probenträger 34 ist mit einem Lichtkanal 45 ausgebildet, der sich von dem Aufnahmesoekel 37 zu dem Schaftteil 29 erstreckt und so angeordnet ist, daß er sich mit der Öffnung deckt, wenn der Probenträger in die Injektionsstellung der Fig. 7 gedreht ist. In dieser Injektionsstellung ist daher der untere Teil des Probenröhrchens 38 der Photo-Verstärkerröhre 18 ausgesetzt, die somit auf Lumineszenz im Probenröhrchen 38 ansprechen kann.

Die innere Wandfläche des Aufnahmesoekels 37 gegenüber dem Lichtkanal 45 ist vorzugsweise versilbert oder auf andere Weise stark reflektierend ausgebildet, um maximale Intensität der Lumineszenzerscheinungen im Probenröhrchen 38 relativ zu der Photo-Verstärkerröhre 18 zu ergeben.

Der untere Flansch 26 ist am Rande mit einer umlaufenden, lichtabschirmenden Rippe 66 versehen, die von einer entsprechenden Aussparung 67 am unteren Rande des Probenträgers 34 aufgenommen wird. Wie Fig. 4a zeigt, ist am unteren Flansch nach oben ragend ein Anschlagstift 68 vorgesehen, der in eine im wesentlichen halbkreisförmige Nut 69 am Boden des Probenträgers 34 eingreift, die konzentrisch mit der Blende 29 verläuft und die Drehung des Probenträgers 34 gegenüber der Abstützung 25 zwischen den beiden in Fig. 4 und 7 gezeigten Stellungen begrenzt.

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Bei Benutzung der beschriebenen Photometervorrichtung wird ein Probenröhrchen 38 mit zu untersuchendem Material in den Aufnahmesοekel 37 des Probenträgers 34 eingesetzt, während dieser sich in seiner Ladestellung gemäß Fig. 2, 3 und 4 befindet. Der Probenträger wird dann um etwa 180° in seine Injektionsstellung gemäß Fig. 7 gedreht, und das Photometer 13 wird so eingestellt, daß es eine Anfangsanzeige, etwa Null, auf dem Anzeigefeld 16 des Meßgerätes ergibt. Ein Lumineszenz hervorrufendes Reagens wird dann mittels einer Spritze durch das Führungsrohr 41 injiziert, wobei die Nadel der Spritze durch die Gummischeibe 43, die Öffnung 44 und den Durchlaß 61 hindurch eingeführt wird. Die durch das Reagens erzeugte Lumineszenz wird durch die Photo-Vervielfältigerröhre 18 erfaßt und bei 16 angezeigt.

In Fig. 9 bis 12 ist eine abgewandelte Ausführungsform dargestellt, die sich zur Untersuchung einer Probe auf Photolumineszenz eignet. Bei dieser Ausführungsform ist ein Lampengehäuse 50 auf der mit 2.5' bezeichneten oberen Abstützung der Reaktionskammer befestigt, und dieses Gehäuse 50 enthält eine horizontal gelagerte Erregerlampe 51 oberhalb einer im Boden des Gehäuses 50 vorgesehenen Öffnung 52, die auf ein vertikales Führungsrohr 53 im Oberteil der Abstützung 25' befestigt ist und in einen bogenförmigen Kanal 42 an der Oberseite des hier mit 34· bezeichneten Probenträgers ragt. Die Abstützung 25' hat einen starren, abwärts gerichteten Mittelteil 70, dessen Umfang mit dem des hohlen Schaftteils 29' übereinstimmt, und der an der oberen Wand des hohlen Schaftteils 29' starr befestigt ist. Das Probenröhrchen 38 kann vertikal auf das Führungsrohr 53 in der beim ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen Weise ausgerichtet werden, und in dem darin enthaltenen Material durch die Erregerlampe 51 erzeugte Lumineszenz kann dann durch die Photo-Vervielfältigerröhre 18 erfaßt und am Meßgerät 16 in entsprechender

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Weise angezeigt werden, wie es für das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 bis 8 beschrieben wurde.

Das Gehäuse 50 ist vorzugsweise an seiner Oberseite mit einem in geeigneter Weise getönten durchsichtigen Dom 54 versehen, um visuell anzuzeigen, daß die Lampe 51 in Betrieb ist, wenn der Probenträger 34' sich in seiner Injektionsstellung befindet .

Geeignete Anschlagmittel, wie etwa Kugelsperren od. dgl., können vorgesehen werden, um die LadeStellungen und die Injektionsstellungen der drehbaren Probenträger 34 oder 34' gegenüber seiner zugehörigen, fest angebrachten, spulenförmig gestalteten Abstützung 25 oder 25' festzulegen.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 9 bis 12 können geeignete primäre und sekundäre Filter zwischen der Lampe 51 und der Öffnung 52 sowie zwischen dem Probenröhrchen 38 und dem Lichtkanal 45 für bestimmte Benutzungsarten der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendet werden, Bei bestimmten Verwendungsarten, wo ultraviolettes Licht als Erregermittel dient, macht dies die Verwendung teurer Probenbehälter aus Quarzglas entbehrlich und gestattet die Verwendung billiger wegwerfbarer Probenbehälter.

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Claims

Patentansprüche

Photometervorrichtung mit einem Photometer, das ein nach außen ragendes photosensitives Element aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Photometer (13) eine Reaktionskammer (24) angebracht ist, die in einer Aussparung das photosensitive Element (18) aufnimmt und eine Abstützung (25) umfasst mit einer Einrichtung zur Aufnahme eines Probenbehälters (38), sowie Mitteln (30,45), über die der Probenbehälter (38) dem photosensitiven Element aussetzbar ist, und Einrichtungen (25,34) die den Probenbehälter (38) und das photosensitive Element (18) gegenüber dem Außen-Licht abschirmen, wenn der Probenbehälter dem photosensitiven Element ausgesetzt ist.

Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Aufnahme eines Probenbehälters (38) einen auf der Abstützung (25) drehbar gelagerten Träger (34) mit einem Aufnahmesockel (37) für den Probenbehälter (38) aufweist.

Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung in der Reaktionskammer (24) im wesentlichen koaxial zu der Drehachse des Trägers (34) liegt, der einen von dem Aufnahmesockel (37) zu der Aussparung sich erstreckenden Lichtkanal (45) enthält, wobei eine die Aussparung umgebende Wand (29) eine Öffnung (30) aufweist, die bei einer bestimmten Drehstellung des Trägers (34) auf den Lichtkanal (45) ausgerichtet werden kann.

Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmeinrichtung(25) einen Durchlaß' (61) aufweist, der bei der bestimmten Drehstellung des Trägers (34) auf

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den Aufnahmesockel (37) ausrichtbar ist, um einem darin befindlichen Probebehälter (38) Erregermittel zuzuführen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmeinrichtung (25) auf der dem Durchlaß (61) gegenüber liegenden Seite einen Ausschnitt (33) aufweist, über den der Aufnahmesockel (37) zum Einsetzen oder entnehmen eines Probenbehälters (38) zugänglich ist.

6. Photometervorrichtung mit einem ein photosensitives Element aufweisenden Photometer, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Photometer (13) eine Abstützung (25) mit einem das photosensitive Element (18) in einem Hohlraum aufnehmenden Teil (29) angebracht ist und -daß ein Probenträger (34) drehbar auf der Abstützung (25) gelagert ist und eine Einrichtung (37) zum Abstützen eines Probenbehälters (38) in einer

Stellung aufweist, in der dieser sich benachbart zu dem Teil (29) erstreckt, in dessen Hohlraum sich das photosensitive Element (18) befindet,und der eine Öffnung (30) aufweist,über die der Probenbehälter (38) in einer bestimmten Drehstellung des Trägers (34) dem photosensitiven Element (18) aussetzbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an der Abstützung (25,25') ein Durchlaß (61,52) vorgesehen ist, über den dem Probenbehälter (38) bei einer bestimmten Drehstellung des Trägers (34) Erregermittel zuführbar sind.

8. Reaktionskammeraufbau zur Verwendung mit einem Photometer, das ein nach oben vorragendes photosensitives Element aufweist, gekennzeichnet durch eine auf dem Photometer (13) anbringbare Abstützung (25) mit einem einen Hohlraum aufweisenden Teil (29) welcher das photosensitive Element

(18) aufnimmt, sowie durch einen drehbar auf der Abstützung

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(25) gelagerten Probenträger (34), der einen Aufnahmesockel (37) aufweist, in dem ein Probenbehälter (38) in einer Lage abstützbar ist, wo er sich benachbart zu dem den Hohlraum aufweisenden Teil (29) befindet, der außerdem eine Öffnung (30) aufweist, über die der Probenbehälter in einer bestimmten Drehstellung des Trägers (34) dem photosensitiven Clement (18) aussetzbar ist.

Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung (25,25') ein einen Durchlaß (61,52) bildendes Teil (41,53) aufweist, über das dem Probenbehälter (38) Erregermittel zuführbar sind, wenn der Träger (34) sich in einer bestimmten Drehstellung befindet.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung (25) im wesentlichen spulenartig gestaltet ist und auf ihrer dem Teil mit dem Durchlaß (61,52) gegenüberliegenden Seite einen Ausschnitt (33) aufweist, über den der Aufnahmesockel (37) zum Einsetzen oder Entnehmen eines Probenbehälters (38) zugänglich ist.

Patentanwalt :

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