DE2347464A1 - Digitale subtraktionsschaltung fuer einen spektrophotometrisch arbeitenden rotierenden chemischen zentrifugenanalysator - Google Patents

Description

Priorität: 21. September 1972, Nr. 2<?1 o5o, V.St.A.

Die Erfindung bezieht sich auf eine digitale Subtraktionsschaltung für einen chemischen Zentrifugenanalysator und insbesondere auf eine digitale Subtraktionsschaltung, bei welcher der Lichtabsorptionswert einerBezugsküvette des Analysators von den Lichtabsorptionswerten jeder anderen Küvette des Analysators abgezogen wird.

Infolge der zahlreichen mikroanalytischen Untersuchungen in der biochemischen Forschung, der klinischen Routineuntersuchungen für Arzte und Krankenhäuser, der enzymatisehen Untersuchungen und dergleichen ist in letzter Zeit das Bedürfnis nach schnell arbeitenden, automatischen analytischen Vorrichtungen beträchtlich angewachsen. Zusätzlich zu der erhöhten Forderungen nach Analysen ist es auf bestimmten Gebieten oft wesentlich, daß man eine Reihe von Reaktionen· genau "zur gleichen Zeit beginnen läßt,

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wenn, man zuverlässige Ergebnisse erzielen will. Dies ist insbesondere von Bedeutung für enzymatische Untersuchungen, bei welchen nachweisbare Änderungen oft eintreten, nachdem die Reaktion nur wenige Sekunden oder Minuten läuft. Es sind jedoch wenige Vorrichtungen verfügbar, mit denen ausreichend schnell und genau analysiert werden kann und die eine Handhabung der wachsenden Anzahl und verschiedene Untersuchungen ermöglichen, wie sie von den Ärzten und Forschern verlangt werden.

Für die schnelle Mikroanalyse eines weiten Bereichs von Flüssigkeiten wie Blutserum oder andere Körperflüssigkeiten, Nahrungsmittel und dergleichen steht neuerdings ein analytisches Photometer mit vielen Stationen zur Verfügung, welches die Wirkung des Zentrifugalfeldes ausnutzt. Da zahlreiche Analysen schnell und gleichzeitig ausgeführt werden können, sind diese Vorrichtungen dann von besonderem Interesse, wenn eine große Anzahl -von Proben vorliegt oder verschiedene Untersuchungen an einer Probe durchgeführt werden sollen. Da darüber hinaus diese Vorrichtungen die Verwendung von relativ kleinen Volumina von Reaktionsmitteln gestatten, kann der Gebrauch von kostspieligen Reaktionsmitteln auf ein Minimum reduziert werden.

Eine derartige Vorrichtung, welche die Wirkung eines Zentrifugalfeldes bei mikroanalytischen Untersuchungen ausnützt, ist in der Literaturstelle "Analytical Biochemistry", 28, 545-562 (I969), beschrieben. Diese Vorrichtung arbeitet nach dem Prinzip der Doppelstrahlspektrophotometrie, wobei die Absorptionsvermögen einer flüssigen Probe und einer Bezugslösung verglichen werden. Die Anordnung besteht im wesentlichen aus einer Reihe von Küvetten, die um den Umfang eines Rotors so angeordnet sind, daß, wenn sich dieser dreht, die Zentrifugalkraft gleichzeitig die Reaktionsmittel und die Proben, mischt und zu den Küvetten fördert, wo spektrophotometrisch eine Analyse vorgenommen wird. Dabei ist eine Probenaufnahmescheibe vorgesehen, welche eine Reihe von Hohlräumen

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enthält, die'konzentrisch angeordnet sind. In den inneren Hohlräumen werden die Reaktionsmittel angeordnet. Die zu analysierenden Proben werden in die Hohlräume eingebracht, deren radialer Abstand größer ist als der der die Reaktionsmittel enthaltenden Hohlräume. Die *Probenaufnahniescheibe wird dann einrastend in dem Rotor positioniert, wobei jedes einzelne Reaktionsniittel-Proben-System eine entsprechende Küvette hat. Wenn der Rotor beschleunigt wird, bewegt die Zentrifugalkraft das Reaktionsmittel zu dem die Probe enthaltenden Hohlraum, wo die Mischung stattfindet. Das Gemisch aus Reaktionsmittel und Probe wird dann durch einen Verbindungskanal in die Küvette bewegt. Die gefüllten Küvetten drehen sich schnell an dem ortsfesten Lichtstrahl vorbei. Der Lichtdurchgang durch die Küvetten, d. h. durch die Proben, wird gemessen.

Bei einer Ausführungsform eines solchen rotierenden photometrischen Analysators wird eine Küvette als Bezugsküvette verwendet. Sie ist mit einer Bezugsflüssigkeit, beispielsweise mit destilliertem Wasser, gefüllt. Die übrigen Küvetten enthalten die Proben, die durch Vergleich der Flüssigkeit in der Bezugsküvette mit jeder der Probeflüssigkeiten in den übrigen Küvetten einzeln analysiert werden. Die Erfindung betrifft eine elektrische Schaltung und ein Verfahren, um diese Messung zu vereinfachen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin, eine digitale Schaltung für die Verwendung in Kombination mit einem chemischen Zentrifugenanalysator zu schaffen, durch die der Lichtabsorptionswert einer Bezugsküvette des Analysators von den Lichtabsorptionswerten von jeder der übrigen Küvetten des Analysators abgezogen wird, damit man digitale Bezugssignale erhält, die das Ausmaß der Reaktion in den Küvetten genau repräsentieren.

Diese Aufgabe wird bei einem photometrischen Analysator für die im wesentlichen.gleichzeitige Bestimmung des Lichtdurchgangs

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durch eine Vielzahl von getrennten Proben gelöst, durch

a) eine kraftbetriebene Rotoranordnung mit

1) einer -Vielzahl von ProbenanaIysekaramern in einer gemeinsamen radialen Lage in der Rotoranordnung, wobei jede Probenanalysekammer wenigstens eine lichtdurchlässige Einrichtung für* den Durchtritt von Licht aufweist , und mit

2) wenigstens einer Speicherkamnier, die mit jeder der Probenanalysekammern in Verbindung steht, um die Flüssigkeit zu halten, wenn die Rotoranordnung stillsteht, und um die Flüssigkeit an die Probenanalysekammer freizugeben, wenn die Rotoranordnung gedreht wird,

b) eine Lichtquelle zur Erzeugung eines Lichtstrahls, der auf die Rotoranordnung an einer Aufnahmestation auf der gemeinsamen radialen Lage auftrifft, wodurch der Licht-

strahl durch jede der ProbenanaIysekammern einzeln hindurchgeht, wenn die ProbenanaIysekammern an der Aufnahmestation während der Drehung der Rotoranordnung vorbeikommen,

c) eine Detektoreinrichtung zum einzelnen Messen der Intensität des Strahls, nachdem er durch die Probenanalysekammer hindurchgegangen ist, wobei der Detektor Einrichtungen aufweist, die jedesmal einen elektrischen Impuls erzeugen, wenn eine der ProbenanaIysekanraern an dieser Stelle vorbeigeht, und jeder elektrische Impuls proportional zu der gemessenen Intensität des Strahls ist,

d) Einrichtungen zum Umsetzen eines jeden der elektrischen Impulse in elektrische Impulse, die der Lichtabsorption für jede ProbenanaIysekammer entsprechen,

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e) Einrichtungen zum Umformen eines jeden der der Lichtabsorption entsprechenden elektrischen Impulse in elektrische Signale in Binärform, wobei eine Sequenz von binären Eingangsdatensignalen entsprechend der Lichtabsorption erzeugt wird,

f ) Einrichtungen zur Erzeugung eines elektrischen Umdrehungsimpulses für jede Umdrehung der Rotoranordnung,

g) Serienspeichereinrichtungen, die so angeordnet sind, daß sie den Unidrehungsimpuls empfangen und ansprechend darauf einen vorher festgelegten binären Zahlenwert speichern,

h) Subtraktiönsemricntungen, die so angeordnet sind, daß sie ein vorher festgelegtes binäres Eingangsdatensignal in der Sequenz der binären Eingangsdatensignale gleichlaufend mit einem binären elektrischen Signal aus dei~ Serienspeichereinrichtung empfangenentsprechend dem vorher festgelegten binären Zahlenwert, der darin gespeichert ist, wobei ein erstes elektrisches binäres Ausgangssignal erzeugt wird, das gleich dem Unterschied des Eingangsdatensighals und des Signals von der Serienspeicherexnrxchtung ist,

i) eine erste Torschaltungseinrichtung, die so angeordnet ist, daß das erste binäre Ausgangssignal der Serienspeicherexnrxchtung zugeführt wird,

j) Einrichtungen, die so angeordnet sind, daß das erste Differenzsignal von der Serienspeicherexnrxchtung zu der Subtraktionseinrichtung gleichlaufend mit jedem darauffolgenden binären Eingangsdatensignal zugeführt wird, wobei ein binäres Datenausgangssignal für jedes darauffolgende binäre Eingangsdatensignal erzeugt wird, das gleich der Differenz zwischen diesem Eingangsdatensignal und dem ersten Differenzsignal ist, und durch

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Ic) zweite Torschaltungseinrichtungen für das Wiederumlaufen des ersten Differenzsignals zur Serienspeichereinrichtung.

Anhand der beiliegenden Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild der Subtraktionsschaltung in Kombination mit einem chemischen Zentrifugenanalysator.

Fig. 2 ist ein Blockschaltbild der Subtraktionsschaltung. Fig. 3 zeigt den Schaltplan der Subtraktionsschaltung.

Fig. h zeigt in einem Diagramm die Zeitabhängigkeit der verwendeten und erzeugten elektrischen Signale.

Fig. 5 zeigt im Axialschnitt eine spezielle Ausführungsform eines Zentrifugenanalysators kombiniert mit der Subtraktionsschaltung.

Fig. 5a ist eine Draufsicht auf den Analysator von Fig. 5.

Bei der in Fig. 1 im Blockschaltbild schematisch gezeigten Anordnung werden die Lichtabsorptionsdaten aus einem chemischen Zentrifugenanalysator erhalten, wie er in der Literaturstelle "Analytical Biochemistry¹¹, 28, 5^5 bis 562,(1969), beschrieben ist. Die in Fig. 1 gezeigte drehbare Scheibe 1, die beispielsweise aus Polytetrafluoräthylen (Teflon) besteht, hat Hohlräume 3 und 5» aus denen, eine flüssige Probe, beispielsweise Blutserum, und ein flüssiges Reaktionsmittel durch den Einfluß der Zentrifugalkraft beim Drehen der drehbaren Scheibe 1 in eine Kammer 7 geführt werden und in der damit in Verbindung stehenden Küvette gemischt werden und reagieren. Es ist eine Vielzahl solcher Hohlraunianordnungen, beispielsweise dreißig, die zweckmäßigerweise von 0 bis 29 durchnummeriert sind, um die drehbare Scheibe herum vorgesehen, wobei Jeweils eine

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Verbindung mit einer Vielzahl von radial fluchtenden Küvetten 9 hergestellt ist, die in einem Ringelement 4 sitzen, das eingerastet bzw. in fester Zuordnung an der drehbaren Scheibe befestigt ist. Das Ausmaß der Reaktion in der Vielzahl von Küvetten 9 vrird photometrisch durch die Verwendung einer Lichtquelle 11 und eines herkömmlichen Photoelektronenvervielfacher.-Detektors I3 gemessen, der eine wiederholte Folge von Analogsignalen, die auf den Lichtdurchgang durch die Flüssigkeit in den jeweiligen transparenten Küvetten 9 bezogen ist, zu einem Verstärker I5 führt. Der Verstärker 15 ist ein logarithmischer Verstärker (beispielsweise Philbrick Modell 4351)· Die verstärkten Analogsignale, die nun auf die Ί/ichtabsorption der Flüssigkeit bezogen sind, was in Fig. durch Ik gekennzeichnet ist, werden auf herkömmliche Weise in Spitzenanalogsignale umgeformt, wobei beispielsweise ein Spitzendetektor l6 verwendet wird (Peak Detector Module 4o84/25, Burr-Brown Research Corporation). Die erhaltenen Analogsignale werden einem herkömmlichen Analog-Digitäl-Umfortner 21 (Fairchild Modell 3751) für die Umwandlung in entsprechende binäre Digitalsignale übermittelt.

Bei bestimmten Arbeitsweisen eines Zentrifugenanalysators der vorstehenden Art ist es von Bedeutung, die von den Lichtabsorptionsmessungen der Küvetten erhaltenen elektrischen Signale auf eine Bezugsgröße zu beziehen. In diesen Fällen wird in eine bestimmte Küvette eine Bezugsflüssigkeit mit bekannter Lichtabsorption, beispielsweise destilliertes Wasser, eingebracht, wobei diese Küvette zweckmäßigerweise die Küvette ¹¹O" ist. Es soll dann das elektrische Signal entsprechend der Lichtabsorption der Bezugsküvette von den elektrischen Signalen der übrigen Küvetten abgezogen werden, damit man bezogene Daten erhält. Bei der in Fig. 1 gezeigten erfindungsgeraäßen Ausführungsform wird die binäre Datenangabe aus dem Analog-Digital-Umformer 21 in Reihe der erfindungsgemäßen Subtraktionsschaltung 23 übermittelt, wobei die binäre Datenangabe, welche der Küvette "0" entspricht, zuerst

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übermittelt wird, worauf die Oatenangaben der Küvette "1"» "2" usw. folgen. Die bezogene binäre Ausgangsdatenangabe aus der Subtraktionsschaltung 23 wird gleichzeitig einer herkömmlichen Speichereinheit 26 übermittelt und in geeigneter Weise durch einen herkömmlichen Drucker 28 dargestellt. Mit der drehbaren Scheibe 1 wird ein Generator 25 für die Zeitsteuerfunktion herkömmlicher Bauweise synchronisiert, der beispielsweise Zähler, Schieberegister und kombinatorische Torsteuerungen auf\ieist und der Subtraktionsschaltung 23 synchronisierte Signale zuführt, was nachstehend anhand von Fig. 4 näher erläutert wird. Diese Signale umfassen. Taktimpulse über die Leitung 27 und einen Darstellungs- bzw. Mode-Impuls über die Leitung 29· Weiterhin erzeugt der Generator 25 für die Zeitsteuerfunktion einen synchronisierten "Umdrehungsimpuls" oder "Impuls für einen einmaligen Umlauf", d. h. einen Impuls pro Umdrehung der drehbaren Scheibe 1, welcher über die Leitung 31 der Subtraktionsschaltung 23 zugeführt wird. Im Betrieb wird zuerst das Signal für eine einmalige Umdrehung bzw. der Umdrehungsimpuls von dem Generator 25 für die Zeitsteuerfunktion über die Leitung loo der "O"-Küvettenaufgabeschaltung Ho zugeführt, von der Signale über Leitungen 11.2 und Il4 für die Steuerung der Toranordnung 13° und das Abschalten des Tores 12o erzeugt werden, wie dies aus dem Blockschaltbild von Fig. 2 und dem Zeitsteuerdiagramm von Fig. ^ ersichtlich ist. Gleichzeitig werden das Umdrehungssignal über die Leitung 122 dem Schieberegister l4o und in das Schieberegister l^to eine beliebige binäre Datenzahl, beispielsweise 2^o,eingegeben, so daß irgendeine vorherige Datenangabe in dem Schieberegister eliminiert wird. Nach der Übermittlung des Umdrehungsimpulses werden die binären Daten für jede der Küvetten, beispielsweise "0", "1" usw., der Reihe nach der Subtraktionseinheit 150 über die Leitung I55 zugeführt. Wenn die binäre Datenangabe für die Küvette "0" in die Subtraktionseinheit 15o eintritt, tritt die binäre Zahl, beispielsweise "24o", die vorher in das Schieberegister iko eingegeben wurde, ebenfalls in die Subtraktionseinheit

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über« die Leitung I65 ein und wird von dem Wert für die Küvette "0" abgezogen. Der erhaltene Wert wird über die Leitung 175 weitergegeben und steuert das Tor I30, so daß das Register lAo schiebt, wo der Wert gespeichert ist. Die "O"-Küvettenaufgabeschaltung Ho sperrt nun das Tor I30 und öffnet das Tor 12o. Die nächste, der Subtraktionseinheit 150 über die Leitung 155 zugeführte binäre Datenangabe ist das nicht bezogene Signal entsprechend der Lichtabsorption der Küvette ¹¹I". Wenn die binäre Eingangsdatenangabe für die Küvette "1" in die Subtraktionseinheit 150 eintritt, tritt der "modifizierte¹¹ Wert für die Küvette "O" aus dem Schieberegister l4o über die Leitung I65 in die Subtraktionseinheit I50 ein und wird gleichzeitig wieder zurück zum Schieberegister l4o über die Leitung I80 und das geöffnete Tor 12o umlaufen gelassen. Das Ergebnis der Subtraktion des Bezugswertes von der Datenangabe für die Küvette "1", d. h. die bezogene Ausgangsdatenangabe, erscheint bei 190 und geht zu der Speichereinheit 26 und zum Drucker 28 für die Anzeige in herkömmlicher Weise. Diese Subtraktion, der Wiederumlauf und die Ausgangsdatenubertragung werden wiederholt für jede der darauffolgenden Küvetten "2", "3" usw..

Der Grund für die anfängliche Subtraktion eines willkürlichen Wertes, beispielsweise "24ο¹¹ von dem Wert der Bezugsküvette ¹¹O" besteht darin, daß eine Möglichkeit besteht, daß die Lichtabsorption für einige der darauffolgenden Küvetten quantitativ niedriger sein kann als die der nicht modifizierten Bezugsküvette ¹¹O". Unter diesen Umständen würde die Subtraktion eines nicht modifizierten Bezugswertes ein nicht positives Ergebnis geben. Dies wird vermieden durch Subtrahieren eines Wertes von dem anfänglichen Wert der Küvette "0" derart, daß der erhaltene Wert niedriger ist als der erwartete Wert für irgendeine der übrigen Küvetten. Die Zahl "24o" ist eine zweckmäßige Kombination von binären Bit—Werten und wird für eine große Anzahl von Versuchen verwendet, bei welchen der Zentrifugenanalysator eingesetzt wird. Abhängig von den vorliegenden Gegebenheiten können auch andere geeignete We'r-te festgelegt werden...

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- Io -

Eine spezielle Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 3 gezeigt. Wie aus Fig. 3 und dem Zeitsteuerdiagramm von Fig. 4 zu ersehen ist, wird ein Umdrehungsimpuls durch eine herkömmliche Umkehrstufe 2oo über die Leitung loo der "O"-Küvettenaufgabeschaltung zugeführt, die einen bistabilen Multivibrator 111 aufweist. Das gleiche Signal wird über Io3 der Trägerschaltung Io5, beispielsweise zur Erzeugung einer 1-Bit-Verzögerung, einer Flip-Flop-Schaltung der Subtraktionseinheit I50 zugeführt, um ein anfängliches "Übertragen" zu erzielen. Wenn Q bzw. der Q-Faktor bzw. der Gütefaktor des Multivibrators 111 "hoch" ist, ist Q "niedrig" und die Toranordnung I30 wird angesteuert bzw. geöffnet. Die Toranordnung I30 umfaßt ein herkömmliches duales Eingangs-NAND-Tor 300 '^1Ti^ ein duales Eingangs-NAND-Tor 31°· Zu dieser Zeit ist die Toranordnung 12o mit einem herkömmlichen dualen Eingangs-NAND-Tor 32o zusammen mit dem vorstehend erwähnten NAND-Tor 3^io gesperrt. Der Umdrehungsimpuls wird gleichzeitig über die Leitung 122 dem Schieberegister l4o zugeführt, welches beispielsweise drei Vierbits-voreinstellbare Schieberegister A, B und C (Texas Instruments SN-7^94 oder vergleichbare Serienspeichereinrichtungen) aufweist, die in Kaskade angeordnet sind, um eine Kapazität von zwölf Bits zu erzeugen. Diese Kapazität wird gewählt, damit sie der Wortlänge der Eingangsdatenangabe für jede Küvette entspricht· Bei der Zuführung des Umdrehungsimpulses zu den Schieberegistern A, B und C werden A und C auf ¹¹O" gesetzt und B hat alles "Einsen" ", so daß man einen Wert von "2^ο" im Schieberegister l4o erhält. Die Einheiten A, B und C können abhängig von den Gegebenheiten so angeordnet werden, daß andere beliebige Werte erzielt werden. Jede vorherige Datenangabe in dem Schieberegister l4o wird auf diese Weise beseitigt. Nach dem Umdrehungs impuls werden die Eingangsdaten für jede der Küvetten, beispielsweise ¹¹O", ¹¹I" usw. der Reihe nach über die Leitung 155 der Subtraktionseinheit I50 zugeführt, die einen herkömmlichen Addierer 15^ und eine "Übertragung" I55 zusammen mit der. zugeordneten herkömmlichen Umkehrstufe I56 aufweist. Wenn die binäre Dateneingangsangabe für die Küvette ".0" in den Addierer 15^ eintritt, wird

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die Zwölf-Bits-Binärzahl "24ο" von dem Schieberegister ldo über die Leitung I65 auf die Aufgabe der Schieberegistertaktimpulse über die Leitung 4oo und das herkömmliche Tor 500 zugeführt, welches den Mode-Impuls über die Leitung 5I0 erhält. Die gleichen Taktimpulse werden der Übertrag- bzw. Carry-Schaltung Io5 des Addierers Ι5Ί über die Leitung 52o zugeführt, wobei die Eingangsdatenangabe in die Subtraktionseinheit 150 eintritt. Der Wert "24o" wird von dem Wert für die Küvette ¹¹O" im Addierer 15^ subtrahiert. Der erhaltene Wert wird über die Leitung 175 und das "geöffnete" bzw. "gesteuerte" Tor 13° dem Schieberegister l4o übermittelt, wo er gespeichert wird. Das Tor I30 wird nun infolge des Zustande des Mode-Impulses und des am Multivibrator 111 ztxgeführten Umdrehungs impuls es gesperrt und das Tor 12o geöffnet bzw. gesteuert. Die nicht bezogene binäi-e Eingangsdatenangabe, die als nächste für die Küvette "1" dem Addierer 15*1 zugeführt wird, tritt in den Addierer 15^ über die Leitung 155 gleichzeitig mit dem "modifizierten" Wert für die Küvette "O" (über die Leitung I65) auf die Aufgabe eines Mode-Impulses bei 5oo ein. Der "modifizierte" Bezugswert wird gleichzeitig zurück in das Schieberegister l4o über die Leitung I80 geführt, wobei das Tor 12o geöffnet ist. Das Ergebnis der Subtraktion, d. h. die Ausgangsdatenangabe, erscheint bei 19o, geht von da zur Speichereinheit 26 und zum Drucker 28, wie dies aus Fig. 1 ersichtlich ist. Diese Subtraktion, der Wiederumlauf und die Ausgangsdatenübertragung wird für jede der darauffolgenden Küvetten wiederholt.

Bezüglich der Subtraktionseinheit I50 führt die Umkehrstufe 156 das Komplement des Wertes in dem Schieberegister l4o dem Addierer 15^ zu, der zusammen mit dem vorstehend erwähnten anfänglichen "Übertrag" (carry) den Addierer die Differenz zwischen der Eingangsdatenangabe und dem Schieberegisterwert abgeben läßt.

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Eine spezielle Ausführungsform der Erfindung umfaßt den in Fig. 5 und 5a gezeigten Analysator in Kombination mit der in Fig. 3 gezeigten SubtraktioiisschaltTing. Der in den Figuren 5 und 5^a gezeigte Analysator hat eine drehbare Aufgabescheibe 1, Vielehe dreißig Reihen von Hohlräumen aufweist , die von ¹¹O" bis "29". miniinerd ert sind, wobei jede Reihe einen Serumshohlraum 3, einen Rp.aktioiismittelhoh-lraum 5 und eine Mischkammer 7 aufweist. Jede Hohlrüuiureiho ist jeweils fluchtend mit einer Küvette 9 J-" einem Riugeleraent h ausgerichtet. Wenn das Ringolcment 4 durch einen Motor 6 angetrieben wird, werden das Serum und das Reaktionsmittel vermischt durch Kanäle 3o6 den jeweiligen Küvetten 9 zugeführt. Die gefüllten Küvetten 9 drehen wich schnell zwischen dor L:' -?"i': quelle 11 und einer herkömmlichen PhotoelelctroiicnvervisJ-t'achoreinheit 13, beispielswei se mit looo Upm, wodurch eine Folge von analogen elektrischen Signal en in Form von Impulsen erzeugt wird, wie dies bei Fig. 1 durch 1k gekennzeichnet ist. Diese Impulse werden dem herkömmlichen logarithmischen Verstärker 15 zugeführt. Für jede Umdrehung der drehbaren Scheibe 1 werden dreißig Reihenimpulse erzeugt. Die dem Verstärker 15 zugeführten Signale haben Impulsform infolge des Zerhackereffektes der Rotation der Küvetten 9 zwischen der Lichtquelle 11 und dem Photoelektronenvorvielfacherdetektor 13· Man verwendet einen logarithmischen Verstärker wegen des logarithniischcn Charakters des Absorpti onsphänoracns der Serum-Reaktionsmittel-Reaktionen. Die Amplitude der Ausgangsimpulse des Verstärkers 15 sind ein Maß für die Lichtabsorption, d. h. für die optische Dichte der Flüssigkeit in den Küvetten 9»und somit ein Maß des Zustande der Reaktion in den Küvetten 9· Diese Impulse werden über einen herkömmlichen Spitzendetektor 16 einem herkömmlichen Analog-Digital-Umsetzer 21,wie vorstehend an Hand von Fig. 1 erläutert, zugeführt, Das Ausgangssignal des Analog-Digital-Umformers 21 ist eine Folge von dreißig binären Worten der Reihe nach für jede Umdrehung der drehbaren Scheibe 1, wobei jedes Wort der gemessenen optischen Dichte der reagierenden Flüssigkeiten in jeder Küvette 9 entspricht. Für die

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genaue Übereinstimmung der binären Worte mit dem entsprechenden numerischen Wert der optischen Dichte kann eine Eichschaltung

verwendet werden, wie sie in der Patentanmeldung P . . . .

beschrieben ist.

Aus Fig. 5 ist zu ersehen, daß eine Magnetscheibe 600 herkömmlicher Auslegung an der Welle 6I0 der Rotüranordnung 'it befestigt ist, die mit einer vorher festgelegten Drehzahl, beispielsweise looo Upni, vom Motor 6 angeti-ieben wird. Die Magnetscheibe kann den Anforderungen entsprechend so ausgelegt sein, daß sie eine inkrementförmige, magnetisch polarisierte Oberfläche hat, wodurch eine Vielzahl von Magnetimpulsen mit gleichem Zeitabstand einem herkömmlichen Magnetkopfdetektor 62o zugeführt werden. Die magnetischen Impulse erzeugen in dem Magnetkopf 62o elektrische Impulse, die dem Generator 2o für die Zeitsteuerfunktion zugeführt werden. Durch bekannte Vex-fcihren und Schaltungen erhält man die vorstehend genannten synchronisierten Signale, d. h. Taktimpulse und Mode-Impulse. In gleicher Weise empfängt ein Magnetkopf 630 jeweils einen Magnetimpuls bei jeder Umdrehung der drehbaren Scheibe 1 und erzeugt einen synchronisierten Umdrehungsinipuls.

Wie aus Fig. 3 ^Zl* ersehen ist, werden die auf die vorstehend beschriebene Weise erzeugten Signale der gezeigten Schaltung in der in Fig. k gezeigten Zeitbeziehung zugeführt. Das Beziehen der Daten für die Küvetten 9 wird erreicht, wie es in Verbindung mit Fig. 3 beschrieben wurde.

Der vorstehend beschriebene Zentrxfugenanalysator ist in der Literaturstelle "Analytical Biochemistry", 28, 5^5 - 562, (1969)1 beschrieben.

Ein häufig durchgeführter analytischer Test, bei welchem ein Zentrxfugenanalysator verwendet wird, ist die Bestimmung von Glukose im Blutserum. Bei dieser Analyse werden 5 «1 Serum in den Serumhohlräumen-und "35o . U.1 'Glukosereaktionsmittel in den

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- Ik -

Reaktionsmittelhohlräumen der Probenscheibe 1 angeordnet. Das Glukosereaktionsmittel besteht aus einem o,3 molaren Triäthanolamin-Puffer mit einem pH-Wert von 7j5j der ο,οοο'ΐ Mol/l NADP (Nikotinamidadenindimikleotidphosphat), 0,0005 Mol/l ATP
(Adenosintriphosphat), 7o mg/l Hexokinase, lAo mg/1 Glukose-6-phosphatdehydrogenase und o,ooo4 Mol/l WgSOf enthält. Die kombinierte Wirkung von ATP und NADP in Anwesenheit der
Enzyme Hexokinase und Glukose-6-phosphatdehydrogenase führt zur Reduktion von NADP, die spektrophotometrisch verfolgt
werden kann, indem Änderungen der Absorption bei einer Wellenlänge von 34o nm erfaßt wex-den. Die erzielte entsprechende binäre Datenangabe wird mit der bezogenen binären Datenangabe für die ßezugsküvette verglichen, welche beispielsweise destilliertes Wasser enthält.

In Fig. 4 sind Zahlenwerte für eine beispielsweise Subtraktion und die Herstellung einer Beziehung gemäß der Erfindung gezeigt. Für die Küvette "O" wird ein Wert von "5o5" angenommen, von welchem der beliebige Wert von "24o" subtrahiert wird, so daß man "265" erhält. Der Wert "265" wird danach von "1544" für die Küvette "1" subtrahiert, wodurch man "1279" erhält. Der Wert von "265" wird wieder umlaufen gelassen und in gleicher Weise von den Eingangsdatenwerten für die übrigen Küvetten
subtrahiert.

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Claims (2)

2347A6A P ATENTA NS PRUC Ii Photometrischer Analysator für die im wesentliehen gleichzeitige Bestimmung des Lichtdurchgangs durch eine Vielzahl von getrennten Proben, gekennzeichnet durch a) eine kraftbetriebene Rotoranordnung mit

1) einer Vielzahl von Probenanalysekamniei'ii in einer gemeinsamen radialen Lage in der Rotoranordimiig, wobei jede Probenanalysekammer wenigstens eine lichtdurchlässig.^ Einrichtung für den Durchtritt von Licht aufweist, und mit

2) wenigstens einer Speichcrkainraer, die mit jeder der
Probenanalysekammern in Verbindung steht, van die
Flüssigkeit zu halten, wenn die Rotoranordnung stillsteht, und um die Flüssigkeit an die Probeiianalysekaminer freizugeben, wem die Rotoraiioi'dnung gedreht wird,

b) eine Lichtquelle zur Erzeugung eines Lichtstrahls, der
auf die RotoranOrdnung an einer Aufnahmestation auf der gemeinsamen radialen Lage auftrifft, wodurch der Lichtstrahl durch jede der Probenanalysekammern einzeln hindurchgeht, wenn die Probenanalysekaniüiern an der Aufnahmestation während der Drehung der Rotoranordnung vorbeikommen,

c) eine Detektoreinrichtung zum einzelnen Messen der Intensität des Strahls, nachdem er durch die Probenanalysekammer hindurchgegangen ist, wobei der Detektor Einrichtungen aufweist, die jedesmal einen elektrischen Impuls erzeugen, wenn eine der Probenanalysekammern an dieser
Stelle vorbeigeht, und jeder elektrische Impuls proportional zu der gemessenen Intensität des Strahls ist,

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d) Einrichtungen zum Umsetzen eines jeden der elektrischen Impulse in elektrische Impulse, die der Lichtabsorption für jede Probenanalysekammer entsprechen,

e) Einrichtungen zum Umformen eines jeden der der Lichtabsorption entsprechenden elektrischen Impulse in elektrische Signale in Binärform, wobei eine Sequenz von binären Eingangsdatensignalen entsprechend der Lichtabsorption erzeugt wird,

f) Einrichtungen zur Erzeugung eines elektrischen Umdrehungsimpulses für jede Umdrehung der Rotoranordnung,

g) Serienspeichereinrichtungen, die so angeordnet sind, daß sie den Umdrehungsimpuls empfangen und ansprechend darauf einen vorher festgelegten binären Zahlenwert speichern,

h) Subtraktionseinrichtungen, die so angeordnet sind, daß sie ein vorher festgelegtes binäres Eingangsdatensignal in der Sequenz der binären Eingangsdatensigiialo gleichlaufend mit einem binären elektrischen Signal aus der Serienspeichei-einrichtung empfangen entsprechend dem vorher festgelegten binären Zahlenwert, der darin gespeichert ist, wobei, ein erstes elektrisches binäres Ausgangssignal erzeugt wird, das gleich dem Unterschied des Eingangsdatensignals und des Signals von der Serienspeichereinrichtung ist,

i) eine erste Torschaltungseinrichtung, die so angeordnet ist, daß das erste binäre Ausgangssignal der Serienspeichereinrichtung zugeführt wird,

j) Einrichtungen, die so angeordnet sind, daß das erste Differenzsignal von der Serienspeichereinrichtung zu der Subtraktionseinrichtung gleichlaufend mit jedem darauffolgenden binären Eingangsdatensignal zugeführt wird,

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wobei ein binäres Datenausgangssignal für jedes darauffolgende binäre Eingangsdatensignal erzeugt wird, das gleich der Differenz zwischen diesem Eingangsdatensignal und dem ersten Differenzsignal ist, und durch

k) zweite Torschaltungseinrichtungen für das Wiederumlaufen des ersten Differenzsignals zur Serienspeichereinrichtung.

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