DE2347173C3 - Verfahren zur Untersuchung eines biologischen Fluids und in sich geschlossene Kassette von Einheitsbauart mit einer Mehrzahl von Küvetten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Untersuchung eines biologischen Fluids, bei dem eine Reihe biologisch aktiver Stoffe wenigstens in einen Teil einer Mehrzahl von Küvetten gegeben wird, sodann Teilmengen des biologischen Fluids wenigstens in einen Teil der Küvetten gebracht werden, von denen wenigstens eine keinen biologisch aktiven Stoff enthält, und die Änderung der optischen Eigenschaften des Inhalts jeder Küvette ausgewertet wird, sowie eine in sich geschlossene Kassette von Einheitsbauart mit einer Mehrzahl von Küvetten. so

Ein derartiges Verfahren und eine derartige Kassette sind aus FR-PS 14 88 866 und 21 10 030 bekannt. Die bekannten Kassetten bestehen im wesentlichen aus einer Reihe oder einem Feld von Vertiefungen, die verschließbar sind. Zur Untersuchung wird dabei das biologische Fluid und die biologisch aktiven Stoffe unmittelbar in die Vertiefungen gegeben.

Aus US-PS 33 22 956 ist es bekannt, daß Bakterienwachstum auf fotometrischem Weg zu überwachen. Das biologische Fluid und die biologisch aktiven Stoffe werden dabei wiederum unmittelbar in die Untersu· chungsröhrchen gegeben, und die fotometrische Untersuchung geschieht in periodischen Abständen.

Aus US-PS 32 41 432 ist ein System zur Untersuchung mehrerer Küvetten bekannt. Die Küvetten sind jedoch ft> räumlich getrennt und die Messergebnisse der Untersuchung der einzelnen Küvetten sind bereits für sich bedeutungsvoll.

Der Erfindung liegt die Adfgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Kassette zur Bestimmung der Wirksamkeit biologisch aktiver Stoffe gegenüber bestimmten Mikroorganismen zu entwickeln, wobei der Verfahrensablauf weitgehend automatisiert ist, eine genaue Bestimmung der Wirkung des biologisch aktiven Stoffes zuläßt und frei von der Gefahr kreuzweiser Verunreinigungen ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß, bevor Teilmengen des Fluids in die Küvetten gebracht werden, das Fluid in eine Kammer gegeben wird, die sich über den Küvetten befindet, und die Änderungen der optischen Eigenschaften des Fluids in der Kammer überwacht werden, bis die gewünschten Werte der optischen Eigenschaften erreicht worden sind, und daß die Auswertung des Inhalts jeder Küvette kontinuierlich erfolgt und durch Vergleich der Änderungsgeschwindigkeiten der optischen Eigenschaften quantitativ die Hemmkonzentration des biologisch aktiven Stoffes bestimmt wird.

Die Kassette ist gekennzeichnet durch eine Kammer, die angrenzend über den Küvetten angeordnet ist und zwischen der Kammer und den Küvetten angeordnete Einrichtungen zur Herbeiführung einer im wesentlichen vertikalen Strömung des Fluids aus der Kammer unmittelbar in die Küvetten.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zur Bestimmung der Wirksamkeit von Antibiotika gegen einen bestimmten Erreger und zum

Vergleich der Wirksamkeit verschiedener chemo-therapeutischer Stoffe, sowie zur In-Vivo-Pröfiing biologischer Flüssigkeiten hinsichtlich des Antibiotika-Spiegels und zur Bestimmung der kleinsten Hemmkonzentration der antibiotischen Wirksamkeit gegen einen bestimmten Erreger. Da be^dem erfindungsgemäOen Verfahren kontinuierlich die Änderungsgeschwindigkeit der optischen Eigenschaften des Küvetteninhalts gemessen wird, erhält man sehr schnell eine quantitative Aussage über die Hemmkonzentration des biologisch aktiven Stoffes, z. B. des Antibiotikums. Ein weiterer erfindungsgemäß erzielbarer Vorteil besteht in dem beliebigen Ein- und Austritt der Probe während des Wachstumszyklus der Bakterien. Die erfindungsgemäße Kassette zeichnet sich insbesondere durch ihre einfache und zuverlässige Konstruktion ohne bewegliche Teile aus, wobei alle Arbeitsgänge pneumatisch oder auf optoelektronischem Wege ausgeführt werden.

Die Mehrzahl von Küvetten und die Kammer bilden die in sich abgeschlossene Kassette einheitlicher Konstruktion, die in kostengünstiger Weise aus einem durchsichtigen starren Kunststoff, wie z. B. Polyvinylchlorid, Polystyrolkristall u.dgl. hergestellt werden kann, so daß die ganze Kassette weggeworfen werden kann, die wiederholte Verwendung von nicht kostspieligen Teilen vermieden wird und die wechselweise Verunreinigung der pathogenen Proben ausgeschaltet wird.

Die Kammer bildet den oberen Teil der Kassette, der mit dem Wachstums- oder Nährboden gefüllt isu Über eine Mehrzahl von Ventileinrichtungen, die zweckmäßigerweise in dem Boden der Kammer über jeder der Küvetten angeordnet sind, um in einer Richtung einen Durchfluß zu ermöglichen, ist die Mehrzahl kleiner Zellen oder Küvetten in Fluidverbindung mit der größeren Kammer. Die Kassette ist zweckmäßigerweise innerhalb einer Halterung angeordnet, die eine Mehrzahl von Strahlungsquellen und Detektoreinrichtungen enthält, welche sich jeweils mit den Küvetten decken.

Eine Bewegungsvorrichtung kann vorgesehen sein, um die ganze Kassette in mechanische Vibration zu versetzen und dadurch heftiges Bewegen der Suspension zu bewirken. Zusätzlich kann eine Druckluftvorrichtung vorgesehen sein, um das Fluid in der Kammer und den Küvetten mit aufsprudelnden Luftblasen durchsetzen zu können.

Zwischen der Wegwerf-Kassette und der Halterung, die die Strahlenquellen und die Detektoreinrichtungen enthält, kann eine geeignete Druckluftverbindung bestehen. Auf ein entsprechendes Signal der Halterung hin wird ein Druckunterschied zwischen der Kammer und den Küvetten erzeugt, der den Inhalt der Kammer über eine Ventileinrichtung, wie z. B. eine durchlässige Membran, deren Initiierungsdruck kleiner ist als der an sie angelegte Druckunterschied, aus der Kammer in die Küvetten fließen läßt. Die gasdurchlässige Flüssigkeitssperre steht für gasförmiges Fluid in Verbindung mit jeder der Küvetten, so daß das anfänglich in jeder der Küvetten vorhandene Gas aus der Hülse entweichen kann, und so das Fluid ohne weiteres aus der Kammer zur vollständigen Füllung der Küvetten fließen kann, wobei die Flüssigkeitssperre jedoch den Durchtritt von Flüssigkeit verhindert.

Wenn Teilmengen des biologischen Fluids wenigstens in einen Teil der Küvetten gebracht werden, nachdem zum Beispiel Papierplättchen, die mit einer Antibiotika-Suspension getränkt sind, als Reihe biologisch aktiver Stoffe wenigstens in einen Teil der Mehrzahl von Követten gegeben worden sind, wird das Antibiotikum in den Plättchen rehydriert und bildet eine antibiotische und media/mikroorganische Suspension. Der antibiotisehe Titer wird durch die entsprechende Potenz des Antibiotikums in jeder Küvette und das Volumen jeder Küvette, das bei allen Küvetten im* allgemeinen gleich ist, bestimmt In dem gewählten Beispiel wird die Wachstumsgeschwindigkeit der Bakterien mittels mehrerer optischer Detektorsysteme oder mittels eines einzigen langgezogenen Detektors ausgewertet.

Elektronische Rechenvorrichtungen, wie z. B. Computer und/oder andere bekannte Rechenvorrichtungen, können zur Auswertung der Ausgangssignale der Detektoreinrichtungen zur Verfugung stehen und über analoge oder digitale Geräte die entsprechenden Berechnungen ausführen, um die Resultate in sinnvoller Weise aufzuzeichnen und auszugeben. Diese Resultate enthalten die Änderungen der Wachstumsgeschwindigkeit in jeder Küvette, die relativen Änderungen zwischen der Kontrollküvette, die l^nen biologisch aktiven Stoff enthält, und den Probeküvrtten und bei Bedarf die Gesamtbeziehung aller Küvetten.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 in einer perspektivischen Gesamtansicht eine Wegwerf-Kassette aus Kunststoff,

Fig.2 in einer perspektivischen Gesamtansicht die innerhalb einer Untersuchungseinheit angeordnete Kassette,

Fig.3 in einer perspektivischen Teilansicht im Schnitt die Druckluftverbindung zwischen der Kassette und der Untersuchungseinheit,

F i g. 4 eine perspektivische Ansicht im Schnitt entlang der optischen Achse des oberen und unteren optischen Systems des Aufbaus aus Kassette und Untersuchungseinheit,

Fig.5 einen Aufriß der Kassette im Schnitt en.iang der Linie A-A von F i g. 1,

F i g. 6 einen Aufriß im Schnitt entlang der Linie B-B νοηί ig. I₁

F i g. 7 einen Aufriß im Schnitt entlang der optischen Achse von Fig.4, wobei sich das Probenfluid in der oberen Kammer befindet,

Fig.8 die gleiche Ansicht wie Fig.7, wobei sich jedoch das Probenfluid in den Küvetten befindet,

Fig.9 eine Mehrzahl von Untersuchungseinheiten und Kassetten gemäß Fig.2, die nun in einer mehrfachen Anordnung mit einer Schutzhaube für die Steuerung der Umgebungsbedingungen und mit Ausgabeeinheiten in einem benachbarten Gehäuse dargestellt sind,

Fig IP in einem funktionellen Blockschaltbild die für das dargestellte Ausführungsbeispiel benötigten elektronischen Komponenten und

F i g. 11 einen Aufriß im Schnitt entlang der optischen Achse von Fig.4, wobei der Wärmesumpf der temperaturgesteucrten Unterlage in innigem thermischem Kontakt mit der Halterung 20 dargestellt ist.

Gemäß Fig. 1, 5 und 6 bilden die obere Kammer 1 und die Mehrzahl von Küvetten 2 die Wegwerf-Kassette 3. Ein rohrförmiger Kanal 4 erstreckt sich über die ganze Länge der Kassette 3 und steht über öffnungen 8 ds und dadurch, daß der rohrförmige Kanal ein für Gas durchlässiges Material enthält, wie z. B. geschäumtes Polytetrafluoräthylen niedriger Dichte, für gasförmiges Fluid in Verbindung mit jeder Küvette 2. Der

röhrenförmige Kanal 4 befindet sich innerhalb einer nicht durchlässigen Durchführung 9. Dieses Merkmal wird später im Zusammenhang mit den F i g. 2,3, 7 und 8 vollständiger beschrieben. In der Oberseite der Kammer 1 befindet sich eine Einlaßöffnung 10, durch die das zu untersuchende biologische Fluid eingeführt wird. Innerhalb der Einlaßöffnung 10 ist eine Inokulierungsschleife 11 angeordnet. Es wird z.B. eine isolierte Zugabe des in einem bestimmten Test verwendeten Organismus über die Einlaßöffnung der Kassette 3 mittels der Inokulierungsschleife 11 in die Kammer 1 gebracht, und die Einlaßöffnung wird dann durch eine Kappe 12 abgeschlossen. Die Plättchen 14 sind in verschiedenen Konzentrationen mit

Antibiotika-Sus-pensionen oder anderen zu untersuchenden chemischen Mitteln getränkt, und wenigstens ein Plättchen wird in das vertiefte Innere jedes Stöpsels 15 eingesetzt, der, wie dargestellt, in jeder Küvette 2 angeordnet ist.

Die Kassette 3 kann nun die Halterung 20 der Untersuchungseinheit 21, wie in den Fig. 2, 3 und 4 dargestellt, eingesetzt werden. Die Halterung 20 kann durch Fräsen, Gießen oder Extrudieren von Aluminium oder anderem Leichtmetall hergestellt werden. An der Außenfläche der Kassette 3 ist ein Codezeichen 23 angeordnet, das entweder in einer magnetischen oder optischen Tinte oder einer Codeplatte aus mechanisch abgefühlten Vertiefungen besteht. Das Codezeichen 23 befindet sich in Deckung mit Sensoren 32, die an der Halterung 20 angeordnet sind, und wirkt mit diesen zusammen, um der Programmsteuerung 34 (Fig. 10) anzuzeigen, welche Untersuchung mit der jeweiligen Kassette durchgeführt werden soll. Weitere Information, wie z. B. die Identifizierung des Patienten und der Probe, kann ebenfalls zur Erfassung durch die Sensoren 32 programmiert werden, so daß die Untersuchungseinheit 21 die Kassette in einer für die Ausgabeberechnung geeigneten Weise identifizieren kann. Zusätzlich setzen die Sensoren 32 die Untersuchungseinheit 21 in Betrieb und bringen die Kassette 3 in die geeignete Programmfolge. Alle Kassetten werden durch das optische System in einem standardisierten, vorgewählten Zeitintervall abgetastet.

Innerhalb des optischen Halterungsteils 35 der Untersuchungseinheit 21 ist das optische System für die obere Kammer 1 angeordnet, das die durch die Linse 41 und die Blende 42 gebündelte und begrenzte Strahlungsquelle 40 enthält. Der Lichtstrahl durchdringt die durchsichtige Wand der Kammer 1, die darin enthaltene Fluidprobe und dann die gegenüberliegende Wand der Kammer 1. um auf die lichtempfindliche Oberfläche des Inokulations-Photodetektors 45 zu fallen. Das in Kammer 1 vorhandene Nährsubstrat wird durch dieses optische System in jedem Zeitintervall ausgewertet, bis z. B. seine Trübung einen bestimmten Wert erreicht hat. Das anfängliche Einsetzen der Kassette 3 in die Untersuchungseinheit 21 zeigt der Programmsteuerung 34 an, daß nur das Zellenwachstum in der Kammer 1 überwacht werden muß, da die Überführung zu den Küvetten 2 noch nicht stattgefunden hat. Der Photodetektor 45 überträgt ein elektrisches Signal auf den Verstärker 46 (Fig. 10) für den Inokulations-Detektor ■jnd der Verstärker vergleicht die Trübung oder die Gesamtänderung der Trübung in Kammer 1 mit dem vorgegebenen Wert, der der gewünschten Zellenkonzentration entspricht Beim Erreichen dieser Konzentration gibt der Verstärker 46 ein Steuersignal an die Programmsteuerung 34, das die (Magnet-)Ventile 49

(Fig. 10) des Druckluftsystems betätigt. Die Ventile 49 schaffen in dem röhrenförmigen Kanal 4 ein Vakuum, um über die Öffnungen 8 einen Druckunterschied an der durchlässigen Membrane 50 zu erzeugen, wodurch das Fluid, z. B. die Bakteriensuspension, in Kammer 1 in die Küvetten 2 fließt. Eine Übertragung des Fluids geschieht nur, wenn der Druckunterschied an der durchlässigen Membrane 50 ausreichend hoch ist, um den Strömungs-Initiierungsdruck der Membrane zu überwinden. Nach dieser Übertragung sind die Küvelten 2 vollständig mit Fluid gefüllt, und das Gas in jeder Küvette wird durch die öffnungen 8, die Wände des für Gas durchlässigen, röhrenförmigen Kanals 4, die Druckluftöffnung 51 und das Auslaßrohr 52 in die Atmosphäre oder eine nicht gezeigte Gasableitung abgezogen. Der für das Gas durchlässige röhrenförmige Kanal 4 stellt eine wirkungsvolle Flüssigkeitssperre dar.

Fig. 7 zeigt den Zustand der Kassette 3, wenn die Kammer i im wesentlichen mit Fluid gefüllt isi und das Lichtbündel der Strahlungsquelle 40 ihren Inhalt durchdringt. F i g. 8 zeigt den Zustand der Kassette 3 am Ende der Übertragung, wobei sich das Ventil 50 in seiner geöffneten Stellung befindet und die Küvetten 2 vollständig mit Fluid gefüllt sind. An diesem Punkt wird das optische System für die Küvetten 2 eingeschaltet, und die Lichtquelle 55 erzeugt ein Strahlenbündel, das durch die Linse 56 und die Blende 57 gebündelt wird, durch die durchsichtigen Wände der Küvetten 2 und das darin enthaltene Fluid hindurchgeht und auf die lichtempfindliche Oberfläche des Inokulations-Photodetektors 58 fällt. Elektrische Leitungen 60 und 61 verbinden die Programmsteuerung 34 mit den Lichtquellen 40 und 55. Ahnliche Leitungen 63 und 64 stellen eine Verbindung zwischen dem Photodetektor 45 und dem Verstärker 46 und zwischen dem Photodetektor 58 und dem Verstärker (AMP) 66 her, der das Signal der Vielzahl von Photodetektorelementen des Photodetektors 58 für jede Küvette verstärkt. Für die elektrischen Leitungen 60,61,63 und 64 ist ein mehradriges Kabel 65 vorgesehen. Eine Abschirmung 70 ist an der Halterung 20 über dem Photodetektor 58 und den elektrischen Leitungen 63 und 64 der Küvetten 2 befestigt.

Für die Erläuterung wird angenommen, daß pro Kassette 10 Küvetten vorhanden sind. Eine der Küvetten 2 (Küvette Nr. 1) ist mit einer vollständig gehemmten Kultur gefüllt und wird als Leerstelle für die automatische Verstärkungsregelung (AVR) verwendet. Eine andere Küvette, die kein Antibiotika-Plättchen 14 enthält, wird als Kontrollküvette verwendet, mit der die Wachstumsgeschwindigkeiten der Organismen in den Antibiotika enthaltenden Küvetten verglichen werüen kann und die zur Messung verwendet werden kann. Eine weitere Funktion dieser letzteren Küvette besteht darin, das Wachstum des Organismus unter normalen Wachstumsbedingungen zu überprüfen. Wenn die Kontroll-Kultur nicht bis zur Erreichung maximaler Trübung wächst, erhält die Programmsteuerung ein entsprechendes Signal. Der Schaltkreis 69 empfängt das Signal, das das durch die Küvette Nr. 1 hindurchtretende Licht darstellt und durch Vergleich mit einem Referenzwert in dem AVR-Fehlerdetektor 90 ausgewertet wird. Das Beobachtungsintervall beträgt bei diesem Beispiel etwa 1 Sekunde pro Küvette. Während dieser Zeitdauer wird die Amplitude des Signals gemessen, und vergleichen die AVR 72 und der ÄVR-Fehlerdetektor 70 das Signal der Küvette Nr. 1 mit der Referenzspannung, und die AVR 72 stellt die Verstärkung am Verstärker 66 so ein, daß der Wert des

Signals von Küvette Nr. I diesem Referenzwert entspricht. Da die Küvette Nr. 1 eine gehemmte Kultur enthält, läßt sie den maximalen Lichtbetrag hindurch. Vor dem Ende des Ableseintervalls der Küvette Nr. I gibt die Programmsteuerung 34 ein Signal an den Schaltkreis 69 für die Küvetten 2 ab und erhält den von diesen abgeleiteten Wert. Die Verstärkung des Verstärkers 66 bleibt bei dieser Einstellung für den Rest der Untersuchungsfolge innerhalb dieser Untersuchungseinheit und dieser Küvettenreihe. Bei der nächsten, in die Untersuchungseinheit eingesetzten Küvettenhülse wird die Verstärkung von neuem entsprechend eingestellt, wie es oben erläutert wurde. In das Signalverstärkungssystem ist eine Grundlinien-Korrektureinheit 80 eingebaut. Ein Aktiv-Filter 81 ist zwischen der Grundlinien-Korrektureinheit 80 und dem Verstärker 66 angeordnet. Unmittelbar vor dem Ablesen der ersten Küvette werden alle Lichtquellen abgeschaltet, und diese Korrektureinheit überprüft den Dunkelwert der Grundlinie und hält diesen Wert für die Subtraktion von dem Wert der Küvette Nr. 1. Das auf diese Subtraktion folgende Ablesen stellt folglich nur das durch die Strahlung induzierte Signal dar. Diese Einheit ist bei allen einzelnen Ablesevorgängen durch alle Detektorelemente in Betrieb. Dem Erregen jeder Lichtquelle geht eine kurze Dunkelperiode voraus, währenddessen der Korrekturwert gehalten wird, wodurch alle Drifteffekte und Streulichteffekte wirkungsvoll ausgeglichen werden.

Die von dem zur Rauschverringerung dienenden Aktiv-Filter 81 abgegebenen Signale enthalten die verwendbaren Daten und zusätzlich die Grundlinienverschiebung infolge thermischer Drift, Streulicht, Verstärkerverschiebung und Detektordunkelströme. Die Aufgabe der Grundlinien-Korrektureinheit besteht darin, vor jedem Ablesen die Verschiebung zu messen und sie während des Ableseintervalls zu speichern, wobei die Verschiebung von dem Gesamtsignal, das das Signal und die Verschiebung enthält, abgezogen wird.

Die von der Grundlinien-Korrektureinheit 80 kommenden Signale gelangen dann entweder über den logarithmischen Verstärker 112 oder den Skalierungs-Verstärker 113 zu einem Analog/Dtgital-Umsetzer 114. Welchen Weg die Signale nehmen, hängt davon ab, ob die Untersuchungseinheit für die Messung der Trübung oder des Streulichtes eingestellt ist. Der doppelpolige Schalter 115 schaltet eine von beiden Betriebsarten ein.

Das der Zellenkonzentration entsprechende Signal wird in dem Analog/Digital-Umsetzer 114 von einer analogen Spannung in eine digitale Zahl verwandelt. Das Signal gelangt dann zu einem digitalen Rechensystem, das später im einzelnen beschrieben wird. Die grundlegende Berechnung besteht darin, daß die Trübung einer Kontrollküvette und einer ein Antibiotikablättchen 14 enthaltenden Küvette abgelesen wird. Die Trübung jeder Küvette wird für zwei aufeinanderfolgende Zeitintervalle abgelesen. Aufeinanderfolgende Konzentrationen in der Kontrollküvette werden durch Symbole C, Qi, Q₂ usw. dargestellt (c = control). Aufeinanderfolgende Konzentrationen der Probenküvetten werden durch entsprechende Symbole Qi, Q₂ usw. dargestellt (s = sample). Das Verhältnis der Wachstumsgeschwindigkeiten nach zwei aufeinanderfolgenden Ablesungen ist folgendermaßen definiert:

C_r2 -

Der Rechner erhält dieses Verhältnis und weist dem Ergebnis die verschiedenen Werte zu. Das Ergebnis ist auf diese Weise immer einer der folgenden 10 Werte: 0,1; 0,2; 0.3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9 und 1,0. Je kleiner der Wert ist, desto größer ist die Wirkung des Antibiotikums auf den Organismus in einem bestimmten Test. Das Verhältnis 1,0 entspricht einer vollkommen rcsistenten Organismenart.

Der Rechner enthält e/fien Speicher 116, einen Baustein 117 für die Speicnereingangsadresse und den Datentransfer, einen Baustein 118 für die Speicherausgangsadresse und den Datentransfer und ein Rechensystem 119. Die Funktionen der ersten 3 Einheiten dieses Rechners bestehen in dem Aufbewahren der vorausgehenden Ablesungen für die Subtraktion von der gegenwärtigen Ablesung. Nach der Berechnung wird die gegenwärtige Ablesung und das Verhältnis der Wachstumsgeschwindigkeiten gespeichert, das eben berechnet wurde, während die vorausgehende Ablesung gelöscht wird.

Eine Änderung der Verhältnisse der Wachstumsgeschwindigkeiten, die aus einer vollständigen Berechnung für die Untersuchungseinheit 21 erhalten wird, stellt die Kriterien für die Datenausgabe dar, die auf ein Signal der Programmsteuerung 34 hin mittels einer Druckersteuerung 121 erfolgt. Sobald sich das Verhältnis der Wachstumsgeschwindigkeiten um 0,1 ändert, werden die Resultate durch einen Drucker 124 ausgedruckt. Hilfskriterien können aufgestellt werden, um die Untersuchung bei einer bestimmten Änderung des Verhältnisses oder bei einer Änderung des Verhältnisses für eine Küvette im Vergleich zu den anderen zu beenden. Das Ausgabeformat kann eine einfache Aufreihung der Verhältnisse sein oder kann die Erkennungszahlen für den Patienten und/oder die Probe enthalten. Weitere komplexere Formate können Angaben über die Untersuchung und sogar über das Antibiotikum enthalten. Manuelle Eingabe weiterer Daten in das Programm kann durch die wahlweise Dateneingabe 195 erfolgen, die mit der Druckersteuerung 121 elektrisch verbunden ist.

Die Datendarstellung ist nicht auf die obigen Beispiele begrenzt, sondern kann Vorrichtungen, wie Analog-Recorder, Fernschreiber, Schreibmaschinen, Faksimile-Recorder, Kathodenstrahlröhren, Computer und andere Datenverarbeitungsgeräte enthalten.

Die Programmsteuerung 34 enthält alle fest verdrahteten sequenziellen Funktionen, die für das Multiplexen der Strahlungsquellen, das Ansprechen auf die Computersignale, den Schaltkreis 69, die Gesamtsteuerung des Systems (Taktgenerator), die Störungsüberwachung und den digitalen Anschluß verwendet werden. Die Programmierung der Testfolge ist nicht auf das obige Beispiel begrenzt sondern hängt von den speziellen Anwendungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ab.

Der elektro-optische Abschnitt der beschriebenen Vorrichtung besteht aus einem mehrfachen Satz von Strahlungsquellen, Linsen und Detektoren. Auf Kassettenbasis sind alle Photodetektoren parallel geschaltet und können ohne Änderung der Funktion aus einem einzigen langen, dünnen Photodetektor bestehen oder einer Reihe von Photodetektorelementen, die auf einem Substrat angeordnet sind, wie es oben beschrieben ist Die Photodetektorelemente sind alle parallel geschaltet und die Ausgangssignale dieser Elemente gehen alle zu einem gemeinsamen elektronischen Vorverstärkungskanal. Eine Vielzahl von Detektoren, bis zu 200, können parallel geschaltet sein. Es kann sein, daß für mehr als 10

oder 20 Küvetten getrennte Vorverstärker erforderlich sind. Die beschriebenen Strahlungsquellen sind Licht emittierende Gallium-Arsenid-Phosphid- Festkörperdioden. Die Strahlungsquelle kann wahlweise die Sammellinse enthalten. Wenn verschiedene Wellenlängen erforderlich sind, können auch Wolframlampen, Plasma-Anzeigelnmpen oder jede andere Art von Strahlungsquellen benutzt werden, die in großer Zahl wirtschaftlich verwendet werden können. In Verbindung mit Wolframlampen werden Wellenlängen-Filter verwendet, um schmale Wellenlängenbänder des Lichts für das Durchleuchten der Lösung auswählen zu können.

Als Strahlung kann auch polarisiertes Licht verwendet werden, wobei unter der Voraussetzung, daß das von den Teilchen in der Suspension gestreute Licht unpolarisiert ist, lediglich das unpolarisierte Licht gemessen wird. Die Menge des unpolarisierten Lichts ist der Anzahl von streuenden Teilchen innerhalb des Weges des Strahlenbündels proportional.

Die Strahlungsquellen werden in einem Multiplex-Betrieb mit einer derartigen Geschwindigkeit ein- und ausgeschaltet, daß das Licht einer Strahlungsquelle vollständig erloschen ist, bevor die nächste aufleuchtet. Zwischen den Lichtblitzen ist sogar ein Dunkel-Intervall, in dem die Grundlinien-Korrektureinheit die dunkle Küvette abtastet.

Der elektronische Vorverstärkungskanal enthält eine entsprechende Filterung, um die die Zellenkonzentration betreffende Information durchzulassen und das nicht dazugehörende Rauschen, die Drift u.dgl. abzuhalten. Das oben beschriebene aktive Filter 81 führt diese Funktion aus.

Die Programmsteuerung 34 geht nach einer Reihenfolge vor, steuert prinzipiell alle aufeinanderfolgenden Funktionen der Vorrichtung, überwacht alle Störungen und erzeugt entsprechende Befehle. Ihre Funktionen können aus einer Anordnung einzelner, digitaler Schaltkomponenten oder aus einem ROM (Read-Only-Memory) abgeleitet werden.

Die Photodetektoren 45 und 58 können ein Photowiderstand, ein Photoelement oder eine Silizium-Photodiode sein.

Die Detektorverstärker 46 und 66 können integrierte Bausteine mit hoher Eingangsimpedanz sein. Der Verstärker 74 kann ein rauscharmer Hybridbaustein sein. Der Skalierungsverstärker 83 ist von bekannter Bauart.

Die Umwandlung der analogen Daten in gedruckte Zahlen wird durch eine Kombination im Handel

erhältlicher, digita'°r Logikbausteine ausgeführt, die zur Durchführung der in Fig. 10 gezeigten Funktion zwischen den Ausgängen des logarithmischen Verstärkers 112 oder des Skalierungsverstärkers 113 und des Druckers 124 angeordnet sind.

In Fig. 9 ist eine Mehrzahl von Kassetten 3 gezeigt, die in eine Mehrzahl von Untersuchungseinheiten 21 eingesetzt sind und unter einer Umgebungs-Schutzhau be 198 der Konsole 200 angeordnet sind. Durch eine Bewegungseinrichtung 98, die innerhalb der Konsole 200 angeordnet ist und in Fig. 10 gezeigt wird, werden alle Untersuchungseinheiten 21 gleichzeitig einer schwachen kreisförmigen Bewegung unterworfen. Die Bewegungseinrichtung 98 kann jede bekannte elektromechanische Vorrichtung sein, wie z. B. eine durch einen Elektromotor getriebene, versetzte Nocke, die durch die Programmsteuerung 34 elektrisch gesteuert wird. Die in Fig. 10 gezeigten Ausgabeeinheiten sind in einem danebenstehenden Gehäuse 201 angeordnet. Die Ergebnisse der Ausgabeeinheiten können von dem Ausdruck 202 abgelesen werden.

In Fig. Il wird die Kassette 3 eingesetzt in eine Untersuchungseinheit 21 gezeigt, wobei die Untersuchungseinheit auf einem Wärmesumpf 300 befestigt ist. Die Untersuchungseinheit 21 ist ir engem thermischem Kontakt mit dem Wärmesumpf 300 gezeigt. Halbleiter-Heizelemente 301 sind an dem Wärmesumpf 300 befestigt, wodurch eine Erwärmung ermöglicht wird. Eine Einrichtung zur Bewegung der Luft, wie z. B. ein Gebläse 302, sind vorgesehen, um Umgebungsluft mit hoher Geschwindigkeit auf die Oberfläche des Wärmesumpfes 300 zu richten und dadurch eine Abkühlung des Wärmesumpfes 300 zu bewirken. Ein Temperaturfühler 303, wie z. B. ein Halbleiter-Temperaturdetektor mit einem hohen Koeffizienten, ist am Oberteil der Untersuchungseinheit 21 befestigt. Der Ausgang des Temperaturfühlers 303 ist mit der elektronischen Temperatursteuerung 304 von Fig. 10 verbunden. Das Ausgangssignal des Temperaturfühlers 303 wird verstärkt und mit einem elektronischen Referenzsignal verglichen. Die Differenz wird verstärkt unu erzeugt mittels der Halbleiter-Heizer eine Erwärmung, die die geeignete Temperatur des Wärmesumpfes 300 bewirkt. Die dargestellte Steuerungsart ist äußerst genau, da sie das Heizen und das Kühlen enthält. Die Temperatursteuerung ist zu einer sehr feinen Regulierung von 0,1 "C in der Lage. Die hohe Wärmekapazität des Wärmesumpfes 300 verringert eine Temperaturänderung der Kassette 3 soweit wie möglich, wenn die Schutzhaube abgehoben wird.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche;

1. Verfahren zur Untersuchung eines biologischen Fluids, bei dem eine Reihe biologisch aktiver Stoffe wenigstens in einen Teil einer Mehrzahl von Küvetten gegeben wird, sodann Teilmengen des biologischen Fluids wenigstens in einen Teil der Küvetten gebracht werden, von denen wenigstens eine keinen biologisch aktiven Stoff enthält, und die Änderung der optischen Eigenschaften des Inhalts jeder Küvette ausgewertet wird, dadurch gekennzeichnet,

daß, bevor Teilmengen des Fluids in die Küvetten gebracht werden, das Fluid in eine Kammer gegeben wird, die sich über den Küvetten befindet, und die Änderungen der optischen Eigenschaften des Fluids in der Kammer überwacht werden, bis die gewünschten Werte der optischen Eigenschaften erreicht worden sind, und daß die Auswertung des Inhalts jeder Küvette kontinuierlich erfolgt und durch Vergleich der Änderungsgeschwindigkeit der optischen Eigenschaften quantitativ die Hemmkonzentration des biologisch aktiven Stoffes bestimmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das- Fluid aus der Kammer durch eine flüssigkeitsdurchlässige Membran in die Küvetten geleitet wird, bis die Küvetten im wesentlichen mit dem Fluid vollständig gefüllt sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Fluid-Kammer und den Küvetten ein Druckunterschied eingestellt wird, um dadurch den Fluidfluß zu erleichtern.

4. Verfahren nach einem der Ar?prüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid einen Mikroorganismus enthält und daß der biologisch aktive Stoff ein Wachstum von Mikroorganismen hemmender Stoff ist,

5. In sich geschlossene Kassette von Einheitsbauart mit einer Mehrzahl von Küvetten, gekennzeichnet durch

eine Kammer (1), die angrenzend über den Küvetten (2) angeordnet ist, und

zwischen der Kammer (1) und den Küvetten (2) angeordnete Einrichtungen (50) zur Herbeiführung einer im wesentlichen vertikalen Strömung des Fluids aus der Kammer (1) unmittelbar in die Küvetten (2).

6. Kassette nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Herbeiführung einer im wesentlichen vertikalen Strömung ein Ventil (50) ist

7. Kassette nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch eine Öffnung (8), die zur Einstellung eines Druckunterschiedes zwischen der Kammer (1) und den Küvetten (2) mit einer ünterdruckqueiie in Verbindung steht

8. Kassette nach einem der Ansprüche 6 bis 8, gekennzeichnet durch

eine zweite Kammer (Kanal 4), die angrenzend an die erste Kammer (1) und sich im wesentlichen über die gleiche Länge wie diese erstreckend über den Küvetten (2) angeordnet ist, und eine für Gas durchlässige Trennwand, die sich zwischen der zweiten Kammer (4) und den Küvetten (2) befindet und in den Küvetten vorhandenes Gas in die zweite Kammer entweichen läßt, wenn das Fluid von der ersten Kammer (1) in die Küvetten (2) übertritt.