DE2402166B2

DE2402166B2 - Anordnung zur automatischen analyse von fluessigkeitsproben

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Publication number: DE2402166B2
Application number: DE19742402166
Authority: DE
Priority date: 1973-05-18
Filing date: 1974-01-17
Publication date: 1977-12-08
Also published as: FR2229972A1; DE2402166C3; FR2229972B1; HU168257B; DD110698A5; SU677682A3; US3917455A; CH566549A5; CS207326B2; ATA1074A; DE2402166A1; AT354161B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur automatischen Analyse von Flüssigkeitsproben mit Einrichtungen zur Probenentnahme und Zudosierung von Reagenzien, mit die Probengefäße aufnehmenden Magazinen, einem die Magazine schrittweise längs einer photoelektrischen Analysestation bewegenden Fortschreitkanal, einer Steuereinrichtung und einer photoelektrischen Kode-Ableseeinrichtung zum Ablesen von an den Magazinen angebrachten Kodezeichen bei deren Bewegung längs des Fortschreitkanals.

Bei einer derartigen bekannten Anordnung (DT-OS 21 302) werden die in Magazinen aufgenommenen Proben schrittweise längs eines Förderkanals bewegt und gelangen dabei in den Strahlengang einer photooptischen Analysestation.

Im Anschluß daran werden die analysierten Proben durch eine Kode Ableseeinrichtung identifiziert und abgelagert. Wesentlicher Nachteil dieser bekannten Analysevorrichtung ist, daß sie nur Ein-Zyklen-Messungen erlaubt, während jedoch aus verschiedenen Gründen, beispielsweise zur Überprüfung der Reproduzierbarkeit des gewonnenen Ergebnisses, es wünschenswert ist, von einer Probe ^vvei oder mehrere Messungen vorzunehmen. Dies ließe sich bei der bekannten Vorrichtung durch das Vorsehen von mehreren gleichartigen Proben in den Magazinen realisieren, jedoch muß dann jede einzelne Probe mit einem gesonderten Identifizierungskode versehen werden.

Dies bedeutet, daß mit zunehmender Anzahl an Vergieichsmessungen auch die Möglichkeit eines zufälligen Vertauschens der Proben zunimmt und damit die Gefahr, daß hinsichtlich ihrer Folgen unter Umständen katastrophale diagnostische Fehldeuiungen vorgenommen werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung der eingangs genannten Gattung dergestalt zu verbessern, daß bei einfachem konstruktivem Aufbau von einer Probe Ein- oder Mehr-Zyklen-Messungen vorgenommen werden können, ohne daß die Gefahr eines Vertauschens der Flüssigkeitsproben besteht.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Analysestation einen schrittweise drehbaren und tangential zum Fortschreitkanal angeordneten Drehtisch aufweist, längs dessen Umfang Reaktionsgefäße zur Entnahme und Speicherung der Proben ausgebildet sind, daß ein Zeitregler zur Festlegung des Zeitpunktes und der Reihenfolge der einzelnen Arbeitsgänge vorgesehen ist, daß längs des Umfangs des Drehtisches und in Drehrichtung gesehen eine Einrichtung zum Überführen von Proben vom Magazin zu dei; Reaktionsgefäßen des Drehtisches, Reagenzienzugabeeinrichtungen, eine Meßeinrichtung und eine Reinigungseinrichtung angeordnet sind und daß mindestens zwei Fenster zum Ablesen der an den Magazinen vorgesehenen durchstrahlbaren Kodezeichen in einem solchen Abstand von der Probenüberführungseinrichtung angeordnet sind, daß trotz eines wählbaren Verhältnisses der Größe 1, 2 oder 3 der Schrittzahl je Zeiteinheit des Drehtisches zu der des Magazins die behandelte Probe an der Meßeinrichtung zur selben Zeit eintrifft wie die Stelle des Magazins, an der diese Probe entnommen wurde.

Durch diese Maßnahmen wird bei beliebiger Meßzyklenzahl die Verwechslung der kodierten Flüssigkeitsproben vollständig ausgeschlossen. Diese Möglichkeit ist insbesondere bei automatischen Analysevorrichtungen wichtig, bei denen während der Prüfung die Flüssigkeitsproben in verschiedene Aufnahmegefäße gelangen und auf diese Weise leicht miteinander verwechselt werden können. Die an den aus Metall gefertigten Probegefäß-Magazinen vorgesehenen Kodezeichen sind den Probe- und den Reaktionsgefäßen in einer starren Zuordnung zugeteilt, so daß die automatische Ablesung eindeutig gewährleistet ist. Nach dem Einlegen der Probengefäß-Magazine in den Eingangskanal erfolgen das Einschieben der Probengefäß-Magazine in den Eingangskanal, die Probendosis-Entnahme, die Kodeablesung und das Ausschieben des Probengefäß-Magazins in den Ausgangskanal vollkommen automatisch und erfordern keine Aufsicht.

Die Reaktionsgefäß-Reinigungsvorrichtung gewährleistet mit den zur Anwendung gelangenden Absaug-, Spül- und Lufttrocknungsvorgängen eine ohne jeden manuellen Eingriff erfolgende vollständige Reinigung der zweckdienlicher Weise aus Tetrafluoräthylen gefertigten Reaktionsgefäße, so daß die Einrichtung kontinuierlich ohne jede Begrenzung der Probenzahl verwendet werden kann. Die Reaktionsgefäße tauchen in einen temperierten Flüssigkeitsraum ein, so daß die Reaktionen nicht temperaturabhängig sind.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Die zur Untersuchung vorbereiteten Proben 1 — z. B. Blutserum — enthaltenden Probengefäße 2 für Flüssig-

keit werden in ein aus Metall gefertigtes, beim vorliegenden Beispiel acht Probegefaße aufnehmendes, längliches Probengefäßmagazin J gesetzt, bei welchem jedem einzelnen Probengefäß eine oktal kodierte Identifizierungszahl zugeordnet ist. Die Identifizierungszahlen der Probengefäße können an dem Probengefäßmagazin während der Messung auf lichtelektrischem Wege abgelesen werden.

Die mit den zu untersuchenden Proben gefüllten Probengefäßmagazine 3 werden nacheinander in den Eingangskanal 5 der die Prober.gefäßmagazine vorwärts bewegenden Transporteinrichtung 4 eingelegt. Hier schiebt der Federmechanismus 6 die Probengefäßmagazine 3 einzeln in den Fortschreitkanal 7, wo sie dann die Schrittschalteinrichtung 8 zu Beginn des Meßzyklus um einen Schritt (V₈ Länge) vorwärts schieb;.

Die chemische Reaktion erfolgt in den aus Tetrafluoräthylen gefertigten und ein Volumen von 2500 μΐ aufweisenden Reaktionsgefäßen 9, von denen zweckdienlicherweise 45 Stück in dem umlaufenden Drehtisch 10 vorgesehen sind.

Der Drehtisch 10 führt mit Hilfe des in der Zeichnung nicht dargestellten Schrittschaltmotors bei jeder schrittweisen Weiterschaltung eine Drehung von 360/45 = 8° in Richtung des Pfeiles »A« aus. Die Reaktionsgefäße tauchen in den temperierten Flüssigkeitsbehälter 12 ein, in welchem die Flüssigkeitstemperatur mit HiUe eines Temperaturreglers mit einer Genauigkeit von 0,1⁰C stabilisiert ist.

Die neunte Position des Fortschreitkanals ist die Probedosis-Entnahmestelle 13, wo das erste Probengefäß am Anfang des ersten elementaren Schrittes eintrifft. Bei der Probeaufnahme fährt der Probenehmer

14 bei jedem einzelnen Drehschritt des Drehtisches 10 über die Probedosis-Entnahmestelle, und die Probedosis-Entnahmetülle 15 senkt sich in das auf der Probedosis-Entnahmestelle 13 befindlichen Probengefäße 2, saugt aus diesem 50 μΐ Flüssigkeit auf, hebt sich aus dem Probengefäß 2 wieder hoch und fährt über das Reaktionsgefäß 11, das sich in der Position Eins des Drehtisches 10 befindet. Die Probedosis-Entnahmetülle

15 senkt sich in das Gefäß 11, dosiert die entnommene Probe mit Hilfe des Dosierers 16 des Probenehmers 14 in das Reaktionsgefäß, dann spült der Dosierer 16 die Probedosis-Entnahmetülle 15, die hiernach aus dem Gefäß 11 erneut hochfährt. Damit ist der erste Schritt (8°) beendet.

Zu Beginn des zweiten Drehschrittes (8^C) befördert die Schrittschalteinrichtung 8 das Probengefäßmagazin 3 im Fortschreitkanal 7 erneut um einen Schritt weiter, und gleichzeitig damit verrichtet der Drehtisch 10 mit Hilfe des Schrittschaltmotors ebenfalls eine Drehung um eine Einheit, so daß die Probedosis-Entnahmetülle 15 des Probenehmers 14 die aus dem zweiten Probengefäß entnommene Probe in das nächstfolgende zweite Reaktionsgefäß einmißt. Die Probenahme wiederholt sich in dieser Weise kontinuierlich so lange, bis am Ende des achten Drehschrittes die Probenahme aus allen acht Probengefäßen durchgeführt ist und in jedem der ersten acht Reaktionsgefäße die entsprechenden Proben enthalten sind. Inzwischen hat der Federmechanismus 6 bereits das zweite Probengefäß magazin 3 in den Fortschaltkanal hineingeschoben, und nunmehr erfolgt entsprechend den vorstehenden Ausführungen die Entnahme der ersten Probedosis bereits aus dem zweiten Probengefäßmagazin.

Der Vorgang wiederholt sich bei jedem einzelnen Drehschritt, wobei die Schnttschalteinrichtung 8 zu Beginn des Drehschrittes die Probengefäßmagazine 3 um je einen Schritt im Fortschreitkana! 7 bzw. der Schrittschaltmotor den Drehtisch samt den Reaktionsgefäßen um je einen Schritt weiterschalten.

Bei der als Beispiel beschriebenen Ausführungsform der Einrichtung können einer Probe in dem Reaktionsgefäß höchstens 5 verschiedene Reagenzien zugeführt werden.

Die Reagens-Dosierer dosieren bei den einzelnen Drehschritten jeweils 500 μΐ Reagens. Jeder Dosierer besitzt ein pneumatisches Ventil, wobei der Dosierer in der einen Stellung des pneumatischen Ventils genau 500 μΐ Reagens aus dem Speichergefäß ansaugt und das Reagens in der zweiten Stellung des pneumatischen Ventils in das Reaktionsgefäß einmißt.

Das pneumatische Ventil und der Dosierer werden mittels eines doppeltwirkenden Kolbens durch ein elektromagnetisches Ventil mit Druckluft gesteuert-Der Reagetis-Dosierer wird durch einen elektrischen Schalter betätigt, der in den Stromkreis der Tauchspule des elektromagnetischen Ventils eingeschaltet ist. Wird der Schalter eingeschaltet, so arbeitet der zugehörige Dosierer, wird er ausgeschaltet, so erfolgt keine Dosierung. Die Dosierung des ersten Reagens erfolgt durch das Dosierrohr 17, die des zweiten durch das Dosierrohr 18, die des dritten durch das Dosierrohr 19 und schließlich die des vierten Reagens durch das Dosierrohr 20. Das Ansaugen der Reagenzien erfolgt mittels der Reagenzienzugabeeinrichtungen 21—24 durch die Saugrohre 25 bis 28.

Nach der Zuführung der Reagenzien und nach dem Ablauf der Reaktionen erfolgt in der vierzigsten Position des Drehtisches 10 die Messung. An dieser Stelle 29 ist das Absaugrohr 30 des Photometers an das Reaktionsgefäß angeschlossen, und durch dieses Rohr saugt der 1-ml-Dosierer 31 das Reaktionsgemisch in aussetzendem Betrieb durch die in einer Richtung den Durchfluß zulassenden Küvette. Die Messung erfolgt in dieser Weise mit Hilfe der Lichtquelle 33 und des Detektors 34 stets in ruhendem Zustand der Flüssigkeit. In der vierzigsten Position des Fortschaltkanals 7 erfolgt das ADlesen der Identifizierungszahl des Probengefäßes 2 von dem Probengefäßmagazin 3 durch das Fenster 35 des Fortschreitkanals 7 mit Hilfe der Lichtquelle 36 und des Detektors 37. Die oktal kodierte Zahl wird mit Hilfe eines Dekodierers in eine Dezimalzahl umgewandelt. Das Ergebnis der Messung kann mit der Identifizierungszahl des Probengefäßes

ι und der durchgeführten Untersuchung an der Meßeinrichtung 38 zur Anzeige gebracht oder mit einem Drucker ausgedruckt werden. Die Meßeinrichtung 38 enthält die verschiedenen elektronischen Bedienungsorgane, die Verstärker-, Dekodierer-, elektronischen

, Zeitregler-, Arithmetik-, Speicher-, Anzeige- und Ausdruckereinheiten. Auch eine elektrische Schreibmaschine kann an die Meßeinrichtung angeschlossen werden. So können die Meßergebnisse und die Identifizierungszahlen unmittelbar auf einen Lochstrei-

i fen aufgetragen werden, der dann unmittelbar zur Datenverarbeitung mit Rechenmaschinen oder /ur Datenfernübertragung verwendbar ist.

Nach der Messung erfolgt in vier weiteren Positionen des Drehtisches 10 die Reinigung der Reaktion.sgefäße.

ι Das im Reaktionsgefäß zurückgebliebene Gemisch wird in der Position 39 durch ein Rohr abgesaugt, und dann wird in der nächstfolgenden Position mit Hilfe des Wasserdosierers 41 durch das Wasserzuleitungsrohr 40

Wasser zugeführt. Hiernach wird in der nächstfolgenden Position 42 das Wasser abgesaugt, darauffolgend in der Position 43 durch eine Spezialdüse Luft eingeblasen und das Reaktionsgefäß vollständig ausgetrocknet. Die letzte (fünfundvierzigste) Position des Drehtisches ist die Vorbereitungsstelle 44.

Für die Festlegung des Zeitpunktes und der Reihenfolge der einzelnen Arbeitsgänge sorgt der elektronische Zeitregler.

Durch Auswahl des Zeitprogramms können mit der Einrichtung Ein-, Zwei- und Dreizyklen-Messungen durchgeführt werden. Bei diesen Messungen entnimmt die Probedosis-Entnahmetülle 15 mittels des Dosierers 16 jeweils eine Dosiszahl, welche der Anzahl der Zyklen entspricht; er entnimmt dabei Dosen aus demselben Untersuchungsmaterial. Nach jeder Probeentnahme verdreht sich der Drehtisch um je eine Stelle. Aber das Magazin in dem Fortschaltkanal wird nur bei Ein-Zyklenmessungen nach jeder Probeentnahme um je eine Stelle fortgeschaltet. Bei einer Zwei-Zyklenmessung bleibt aber das Magazin nach der ersten Probeentnahme an Ort und Stelle und wird erst nach der zweiten Probeentnahme um eine Stelle weiterbewegt. Bei einer Drei-Zyklenmessung bleibt das Magazin auch nach der ersten und zweiten Probeentnahme unbeweglich und wird erst nach der dritten Probeentnahme weiterbewegt.

Demgemäß, während sich der Drehtisch bei einer Zwei-Zyklenmessung um zwei Schritte, und bei einer Drei-Zyklenmessung um drei Schritte verdreht, wird das Magazin im Fortschreitkanal jeweils nur um einen Schritt fortgeschaltet. Da die Anzahl der Schritte des Drehtisches und des Magazins bei verschiedenen Zyklenzahlen voneinander abweichen und die Probe am Drehtisch zu gleicher Zeit an die Meßstelle gelangen muß, wie das Probegefäß, aus welchem die Probe entnommen wurde, an ein Kodeablesefenster gelangt, müssen am Fortschreitkanal soviel Fenster ausgebildet werden, wie die höchste Anzahl der Zykluszahl, welche bei der Einrichtung gemessen werden kann.

Bei der Reagens-Blind-Messung sind im Probengefäßmagazin abwechselnd ein Gefäß mit Wasser und ein Gefäß mit einer Probe angeordnet. Diese Messung wird in dem Falle vorgenommen, wenn das Reagens seine Farbe während der Messung wechselt.

Bei der Parallel-Messung ist in jedem Probengefäß des Probengefäßmagazins 3 eine andere Probe. Bei dieser Messung erfolgt eine doppelte Probedosis-Entnahme.d. h. die Einrichtung vollführt zweimal die gleiche Bestimmung. Bei anspruchsvollen Messungen wird dieses Verfahren zum Nachweis der Reproduzierbarkeit angewandt. Das Ergebnis ist das Mittel der beiden Messungen.

Bei der Probe-Blind-Messung erfolgt eine doppelte Probenahme, jedoch dosiert die Einrichtung bei dem ersten Drehschritt das Reagens, bei dem zweiten Drehschritt anstelle des Reagens Wasser.

1st die Farbe der Probe bei der Bestimmung von Bedeutung, so wird diese Messung zur Korrektur der individuellen Probedosen vorgenommen.

Bei der Zweikanalmessung ist an jedem Probengefäß des Probengefäßmagazins 3 eine andere Probe enthalten. Bei dem ersten elementaren Schritt dosiert die Einrichtung des Reagens der einen Reaktion, bei dem anderen Drehschritt des Reagens der anderen Reaktion.

Diese Zweikanal-Messung gewährleistet die Bestimmung von zwei Parametern. Bei den Zwei-Zyklenmessungen erfolgt das Ablesen der Identifizierungszahl des Probengefäßes 2 von dem Probengefäßmagazin 3 in der zwanzigsten Position des Fortschreitkanals 7 durch das Fenster 45 des Kanals 7.

Bei Drei-Zyklenmessungen erfolgt eine dreifache Probedosis-Entnahme, und so bewegt sich das Probengefäßmagazin 3 im Fortschreitkanal 7 nur bei jedem dritten Drehschritt um eine Fortschaltung weiter. Bei dieser Betriebsart erfolgt die Messung in der neununddreißigsten Position des Drehtisches 10 an der Stelle 46 und das Ablesen der Identifizierungszahl des Probengefäßes 2 von dem Probengefäßmagazin 3 in der Position Dreizehn des Fortschreitkanals 7 durch das Fenster 47 des Fortschreitkanals 7.

Das Probengefäßmagazin 3 betätigt am Endes des Fortschreitkanals 7 den Endschalter 48, worauf der Ausschiebemechanismus 49 das Probengefäßmagazin in den Ausgangskanal schiebt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Anordnung zur automatischen A; ...iyse von Flüssigkeitsproben mit Einrichtungen zur Probenentnahme und Zudosierung von Reagenzien, mit die Probengefäße aufnehmenden Magazinen, einem die Magazine schrittweise längs einer phctoelektrischen Analysestation bewegenden Fortschreitkanal, einer Steuereinrichtung und einer photoelektrischen Kode-Ableseeinrichtung zum Ablesen von an den Magazinen angebrachten Kodezeichen bei deren Bewegung längs des Fortschreitkanals, dadurch gekennzeichnet, daß die Analysestation einen schrittweise drehbaren und tangential zum Fortschreitkanal (7) angeordneten Drehtisch (10) aufweist, längs dessen Umfang Reaktionsgefäße (9) zur Entnahme und Speicherung der Proben ausgebildet sind, daß ein Zeitregler zur Festlegung des Zeitpunktes und der Reihenfolge der einzelnen Arbeitsgänge vorgesehen ist, daß längs des Umfangs des Drehtisches (10) und in Drehrichtung gesehen eine Einrichtung (U) zum Überführen von Proben vom Magazin (3) zu den Reaktionsgefäßen (9) des Drehtisches, Reagenzienzugabeeinrichtungen

(17 — 24), eine Meßeinrichtung (29, 46) und eine Reinigungseinrichtung (39, 40, 42, 43) angeordnet sind und daß mindestens zwei Fenster (35, 45, 47) zum Ablesen der an den Magazinen (3) vorgesehenen durchstrahlbaren Kodozeichen in einem solchen Abstand von der Probenüberführungseinrichtung (II) angeordnet sind, daß trotz eines wählbaren Verhältnisses der Größe 1,2 oder 3 der Schrittzahl je Zeiteinheit des Drehtisches (10) zu der des Magazins (3) die behandelte Probe an der Meßeinrichtung zur selben Zeit eintrifft wie die Stelle des Magazins, an der diese Probe entnommen wurde.