DE2746468A1

DE2746468A1 - Photometer

Info

Publication number: DE2746468A1
Application number: DE19772746468
Authority: DE
Inventors: Jacques Augier; Jean-Pierre Gerlier
Original assignee: Institut Pasteur de Lille
Current assignee: Institut Pasteur de Lille
Priority date: 1976-10-19
Filing date: 1977-10-15
Publication date: 1978-04-20
Also published as: JPS6045366B2; FR2368709B1; FR2368709A1; JPS5356077A; US4201478A; DE2746468C2

Description

Anmelder: Etablissement declare d'Utilite Publique dit: INSTITUT PASTEUR, 28, rue du Docteur Roux, F-75724 Paris Cedex 15

Photometer

Die Erfindung betrifft ein automatisches Photometer zur Analyse von Proben.

Die Erfindung ist insbesondere zur vergleichenden automatischen Messung der optischen Dichte von Lösungen in einer Reihe transparenter Behälter anwendbar.

Das Problem besteht darin, durch Vergleich mit einem Eichbehälter chemische, biochemische und bakteriologische Reaktionen in voneinander getrennten Behältern zu analysieren. Unter der Voraussetzung, daß die Behälter mit den Proben vergleichend analysiert werden, müssen die Messungen schnell durchgeführt werden, um den Zeitfaktor vernachlässigen zu können und verständlicherweise müssen die Lösungen gegen Beschmutzungen und Verunreinigungen geschützt werden.

Die bisher bekannten Apparate sind von zweierlei Art. Nach der einen Art bestehen sie aus einer festen optischen Bank, die ein Meßlichtbündel erzeugt, in das die Behälter mit den Proben nacheinander gebracht werden, und nach der anderen Art darin, daß sie eine feste

optische Bank und einen ebenfalls feststehenden Analysebehälter im Lichtbündelweg besitzen, wobei jede Lösungsprobe nacheinander durch Pumpen in den Behälter gefördert wird.

Die erstere Apparateart hat den Nachteil, daß sie einen komplexen Mechanismus erfordert, weil jeder Behälter in den Raum dreidimensional transportiert werden muß. Die andere Apparateart zeigt den schweren Nachteil, daß sich die Lösungen im Analysenbehälter mischen und so die Proben verunreinigen, was sowohl auf biologischer als auch physikalischer Meßebene störend ist.

Schließlich sind beide bekannten Arten träge und erfordern eine große Anzahl Handhabungen, die das Risiko von Verunreinigungen multiplizieren.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Photometer zu schaffen, welches in der Lage ist, die Messungen automatisch mit Schnelligkeit und unter optimalen Schutzbedingungen gegen Verschmutzung usw. durchzuführen und zudem eine sterile Gesamtanordnung bildet.

Die Erfindung geht von einem Photometer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aus und löst die gestellte Aufgabe durch das Kennzeichen des Anspruchs 1.

Die Erfindung wird nachstehend im einzelnen anhand der Zeichnung erläutert, in der ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist. Es zeigen:

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Fig. 1 eine, freigelegte perspektivische Ansicht des

Photometers nach der Erfindung,

Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht eines Teiles mit den

Mitteln zum Auswählen der die Behälter tragenden Halter,

Fig. 3 ein Schema der optischen Bank des Photometers,

Fig. 4 einen einzelnen Halter für die Behälter,

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines Probebehälters,

Fig. 6 einen Teilschnitt durch den Rand des Probebe

hälters nach Fig. 5.

Nach Fig. 1 besteht das Photometer nach der Erfindung aus einem flachen Parallelepiped-Gehäuse 1 aus Blech mit einer rechteckigen öffnung 2 im Oberteil, die durch einen nicht dargestellten Deckel verschließbar ist.

Entlang zwei gegenüberliegender Kanten der öffnung 2 und auf der Innenseite des Gehäuses 1 sind sich gegenüberliegende Rampen 3 mit vertikalen Stößeln 4 angeordnet, die durch zwei Nocken 5 betätigt werden, die sich gemeinsam oberhalb der Stößel 5 parallel zu den Rampen 3 verschieben lassen, wobei die gradlinigen, gleichzeitigen Verstellungen der Nocken durch gleiche Umdrehungen zweier gleicher Schrauben 6 erzielt werden, die je quer durch den Körper der Nocken

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schrauben und zwei Schraubmuttersysteme bilden. Die Schrauben 6 werden gegenseitig durch Ketten 7 angetrieben, die mit identischen Kettenrädern 8 am Ende der Schrauben derart in Eingriff stehen, daß sie mit der gleichen Geschwindigkeit drehen und die Nocken 5 gleichzeitig bzw. simultan mitnehmen, die sich bei konstant bleibender Gegenüberlage auf einer gleichen Transversallinie senkrecht zu den parallelen Rampen 3 verstellen.

Parallel zu den beiden anderen gegenüberliegenden Kanten der öffnung 2 entlang der Seitenwandungen des Gehäuses 1 senkrecht zu den Rampen 3 sind zwei Gleitschienen 9 aus U-Profilen befestigt, die dazu dienen, einen beweglichen Wagen 10 während seiner Verschiebung zu führen. Der Wagen 10 trägt die optische Bank des Photometers nach der Erfindung. Der Wagen 10 besteht aus einer Platte 11 in Hufeisenform auf Rädern oder Rollen 12 und wird zum Verschieben durch eine Zugkette 13 mitgenommen, die mit zwei Kettenrädern 14 im Eingriff steht, die ausgerichtet bzw. fluchtend auf den beiden Seiten des Gehäuses hinter den Stößelrampen 3 angeordnet sind.

Eine Gesamtanordnung 15 aus Motor mit Reduziergetriebe steuert mit schnellen Rückläufen die gemeinsamen Bewegungen der Schrauben 6, die die Nocken 5 mitnehmen, und die Bewegung des Wagens 10, der die optische Bank senkrecht zur Verstellung der Nocken mitnimmt.

Die optische Bank besteht im wesentlichen aus einem Sender 16, einem ersten Prisma 17, einem zweiten Prisma 18 und einem Empfänger 19,

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wobei der Sender 16 und das Prisma 17 auf einem Arm der Hufeisenplatte 11 und das Prisma 18 und der Empfänger 19 auf dem anderen gegenüberliegenden Arm der Platte derart abgestützt sind, daß die sich gegenüberliegenden Prismen 17 und 18 sich parallel von einer Rampe 3 zur anderen an deren Enden verschieben.

Der Sender 16 besteht aus einer Lichtquelle 20, gebildet aus einer Mikroskoplampe mit punktförmigem Faden, und einem Objektiv 21, welches ein gleichsam punktförmiges Bild des Fadens im Fokus F einer Sammellinse 22 erzeugt. Das dadurch erzeugte parallele Strahlenbündel 2 3 trifft auf das erste Prisma 17, welches den Strahl ein erstes Mal ablenkt, um ihn parallel zu den Stößelrampen 3 zum zweiten Prisma 18 auf der anderen Seite des Gehäuses zu leiten, durch das der Strahl ein zweites Mal in Richtung zum Empfänger 19 abgelenkt wird, der aus einem Kondensor 24 und einem Empfänger 25 besteht, wobei der Kondensor das Lichtbündel auf die Linse eines-Photo-Transistors konzentriert, der den Empfänger bildet, wobei die Elemente der optischen Bank verständlicherweise insbesondere in bezug auf ihre gegenseitige Lage einstellbar sind.

Durch die Lage der beiden Prismen 17 und 18 überstreicht der parallele Strahlenbündelteil 23 zwischen den Prismen den Raum zwischen den parallelen Rampen 3, sobald sich der Wagen 10 und die zugehörige optische Bank entlang der Gleitführung 9 verstellt. In diesem Raum ist ein Magazin zur Lagerung von Behältern 16 angeordnet, die zur Aufnahme von zu analysierenden Proben dienen, wobei das Magazin

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eine Platte 2 7 in Form einer Mulde mit seitlichen vertikalen Wandungen 28 entlang zweier ihrer gegenüberliegenden Kanten ist. Die
Wandungen 28 der Platte 27 besitzen vertikale Einschnitte 29, die
gleichmäßig entlang der Wandungen verteilt sind und ebensoviele
vertikale Führungszungen 30 definieren.

Jede in einer der Seitenwände 28 des Magazins durch Einschnitte
hergestellte Zunge 30 entspricht einer Zunge der gegenüberliegenden Wand, und jedes Zungenpaar 30 dient zur vertikalen Führung eines
Behälterhalters 31, dessen Enden auf den Zungen aufgefädelt sind,
wobei die gesamte Platte 27 von parallelen, nebeneinander liegendenden Haltern 31 überdeckt ist. Jeder Halter 31 trägt eine Reihe Analysebehälter 26, die nebeneinander oberhalb der Platte 27 und oberhalb des vom Meßlichtbündel 23 überstrichenen Raumes aufgehängt
sind.

Nach Fig. 4 besitzt jeder Halter 31 die Form eines Steges mit offenem Mittelteil, so daß nur zwei seitliche parallele Wände 32 und 33 vorhanderu.sind,~die an .deiwEnden, durcJwzwei—Paar-Querriegel·—34t— 35^ und 36, 37 verbunden sind, wobei die Querriegel 34 und 36 einen Abstand von den Riegeln 35 und 37 besitzen, um zwei Führungsöffnungen 38 und 39 an den Enden der Halter 31 zu bilden. Die Wände 32 und 33 besitzen zwischen sich eine Durchbrechung 40 zur Aufnahme der Analysebehälter 26, die einen Rand 41 besitzen, der zum Abstützen der Behälter nebeneinander auf den Wandungen dient. Jeder mit einer Behälterreihe 26 versehene Halter 31 ist derart in das Lagermagazin

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eingesetzt, daß zwei sich gegenüberliegende Zungen in die Führungsschlitze 38 und 39 des Halters eingreifen, der damit in Längs- und Querrichtung festgehalten wird, aber sich vertikal durch Verschieben auf den Führungszungen 30 verstellen läßt.

Wie man aus der vergrößerten Darstellung nach Fig. 2 erkennt, besitzen die seitlichen mit Stößeln versehenen Rampen 3 in Reihe vertikale Einbohrungen gleich der Zahl der Zungen 3 des Magazins, und in diesen Bohrungen sind verschiebbar Stößel 4 montiert, deren zylindrische Körper 42 sich auf Wendelfedern 44 abstützen, welche zylindrische Führungsstangen 43 umgeben/ die die Körper 42 nach unten verlängern. Am Oberende laufen die Körper 42 in eine Gabel aus, in der eine Führungsrolle 45 verdrehbar gelagert ist, die auf ge- . neigten Rampen 46 und 47 der Nocken 5 auflaufen, wobei diese Rampen symmetrisch zur Vertikalen liegen und mit dieser einen Winkel von etwa 45° bilden. Vertikale Schlitze 4 8 sind gegenüber den Bohrungen der Rampen 3 vorgesehen, in denen die Stößelkörper 42 gleiten, wobei diese Schlitze dazu dienen, in vertikaler Richtung Stützdaumen 49 zu führen, die z.B. durch Verschrauben senkrecht zu den und an den Stößelkörpern 42 befestigt sind. Die Stößeldaumen 49 ragen aus den Wandungen auf den zugekehrten Seiten der Rampen 3 vor und sind entlang der Rampen so angeordnet, daß sich jeder Daumen 39 einer Zunge 30 gegenüber befindet, sobald das Magazin in das Photometer eingesetzt wird, wobei die Halter 31 mit den Querriegeln 35 und 37 auf zwei fluchtende, zueinander gerichtete Daumen 39 aufruhen und dabei über die Oberflächen der beiden Rampen 3 vorragen.

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Auf dem Boden des Gehäuses 1 ist eine geeichte Teilung 5 für einen nicht gezeigten elektronischen Abtaster vorgesehen, der unter der Platte 11 der optischen Bank montiert ist, wobei jede Eichteilung einen hierauf ausgerichteten Behälter 26 senkrecht zum Halter 31 entspricht.

In Fig. 3 ist ein Behälter 26 aus transparentem Plastikmaterial dargestellt, der am oberen Teil einen Rand 31 besitzt, der auf dem Umfang mit einer Nut 51 mit Schwalbenschwanzprofil (Fig. 6) versehen ist, die dazu dient, eine Reihe Behälter 26 mittels eines Fadens 52, z.B. aus Nylon, zu verbinden, dessen Durchmesser etwas größer ist als die Weite der offenen Nutseite, durch die der Faden unter Krafteinwirkung eingedrückt und in den Nuten festgehalten wird.

Schließlich ist das Photometer nach der Erfindung mit einer Logikeinrdchtung versehen, die alle Funktionen des Systems, sowie einen logarithmischen Verstärker und einen äußeren Rechner mit Ergebnisdrucker für die Behandlung der Messungen steuert.

Das beschriebene Photometer funktioniert folgendermaßen.

Sobald die zu analysierenden Proben je in einen Behälter 26 eingebracht sind, werden die Behälter nebeneinander in den Halter 31, vernünftigerweise 30 Behälter pro Halter 31, eingehängt, dann werden 15 Halter in das Magazin 27 hintereinander eingesetzt, und zwar mit ihren Enden im Eingriff mit den Zungen 30, auf denen sie sich

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vertikal verschieben können. Am Anfang jeder Behälterreihe eines Halters ist ein Eich- bzw. Vergleichsbehälter angeordnet, der als Vergleichsmuster für die Messungen der Proben der Reihe dient.

Das Magazin 27 wird dann durch einen nicht dargestellten Deckel verschlossen und dann über die Öffnung 2 in das Gehäuse 1 so eingesetzt, daß jeder Halter 31 an beiden Enden durch zwei zugeordnete Stützdaumen 4 9 getragen wird, wobei die Daumen die Halter 31 in ihrer oberen Lage nach Fig. 2 halten. Der Meßzyklus wird durch Druckknopf ausgelöst.

Alle Funktionen des Systems laufen dann automatisch gesteuert durch die Logikschaltung ab.

Die Nocken 5, mitgenommen durch die Schrauben 6, beginnen ihre Vorwärtsbewegung und ihre Rampen 4 7 stoßen die beiden ersten sich gegenüberliegenden Stößel nach unten, deren Abwärtsbewegung den ersten Halter und seine Behälterreihe mitnimmt, wobei die Behälter dann nach unten unterhalb der unteren Behälter vorragen, deren Halter sich immer noch in der oberen Lage befinden.

Der bewegliche, die optische Bank tragende Wagen 10 verschiebt sich dann von einem Ende der Behälterreihe zum anderen Ende, wobei das Meßlichtbündel 25 nun die abgesenkte Behälterreihe auf seiner Bahn überstreicht und dabei jeden aufeinander folgenden Behälter mittels der Gradeinteilung erkennt bzw. festhält.

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Das Lichtbündel analysiert jede Probe, wobei die Intensität des Lichtstrahles nach Durchdringen eines Behälters gemessen und numerisch behandelt wird, um die optische Dichte (D.O.) jeder Lösung sowie die Angaben der optischen Dichte zu erhalten. Das Signal aus dem Empfänger wird verstärkt, durch den logarithmischen Verstärker behandelt, numerisch umgewandelt und dann durch einen äμßeren Rechner mit Ausgangsdrucker behandelt. Wenn I_Q die Intensität des einfallenden Lichts ist, I₁ die Intensität des Lichts am Ausgang des Bezugsbehälters und I₂, I, ... I die Intensitäten der Lichtstrahlen nach Durchquerung des zweiten, dritten ... η-ten Behälters sind, wird man folgende optische Dichten haben:

no	— Λ	10g	¹I
DO₂	= K	10g	I₂
DO₃	= K	10g	¹I ¹S
DO			¹I I
	η

Für eine Messung von DO ist also eine geeichte Lösung nötig oder ein Absorptionseichmaß von D0_ = 1.

Man stellt fest, daß, wie auch die Dichte des einfallenden Strahles I_Q ist, daß das Resultat genau bleibt.

Sobald das messende Lichtbündel nacheinander alle abgesenkten Behälter einer Reihe mit Festlegung auf die Gradeinteilungen der Skala

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50 auf dem Boden des Gehäuses durchquert hat, kehrt der Wagen 10 und die optische Bank schnell bis in die ursprüngliche Ausgangslage zurück. Die Nocken 5 rücken dann um eine Kerbe vor und lassen das Anheben des ersten Halters unter der Wirkung der komprimierten Rückholfedern 4 4 zu, und die Nocken drücken dabei den zweiten Halter nach unten und stellen seine Behälterreihe unterhalb der anderen Behälter auf die Höhe der Bahn des Meßlichtstrahles ein.

Das überstreichen der neuen Reihe erfolgt in der gleichen Weise, und der Zyklus beginnt jeweils neu, bis alle Behälterreihen des Magazins 27 abgetastet sind.

Unter der Voraussetzung, daß für jede Behälterreihe die Messungen immer auf die Messung des Eichbehälters am Kopf der Reihe bezogen sind, unabhängig von der Dichte des einfallenden Lichts, sind die Vergleichsmessungen immer verwertbar und gültig.

Mit einem Photometer nach der Erfindung kann die notwendige Zeit für

die -Messungen . in.. erheblichem_Maße_lierabges.etzt werdeii*__unxLdiese

Messungen erfolgen automatisch ohne jede Handbetätigung, überdies ist das Magazin sterilisierbar. Alle Vorgänge einschl. der Einführung und der Entnahme des Magazins in und aus dem Photometer und das Prüfen der Behälter erfolgen bei verschlossenem Deckel.

Das Magazin ist somit halbdicht und etwaige Schmutzteile können den photometrischen Teil nicht verunreinigen.

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Das Magazin ist nur während des Impfvorganges offen und beim Entladen der Behälter nach Sterilisation.

Es ist verständlich, daß der Schutz der Erfindung nicht auf eine einzige Ausführungsform nach der Beschreibung beschränkt ist, die nur ein Ausführungsbeispiel erörtert, sondern die Erfindung umfaßt .auch Varianten, die nur teilweise abweichen. Z.B. kann der Wagen für die optische Bank eine rechteckige oder eine L-Form oder jede andere geeignete Form besitzen.

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Leerseite -AG-

Claims

Dr. Hi^o Wicken 1 4. OKt. 1977 Dipl.-fη». ThDr,-, sä Wüoken .-ChPM·!. Πι- ;;-V.-:r-:sn:i Laufer Anmelder: Etablissement declare d'ütilite Publique dit: INSTITUT PASTEUR, 28, rue du Docteur Roux, F-75724 Paris Cedex 15 Ansprüche

1. J Photometer für die automatische Analyse von Proben unter Verwendung einer optischen Bank, die ein Meßlichtbündel aussendet, einer Reihe transparenter, die zu analysierenden Proben enthaltender Behälter, die nacheinander dem Lichtbündel ausgesetzt werden, und Mittel zum Registrieren und Behandeln der Ergebnisse, gekennzeichnet durch gradlinige Halter (31) oder Träger,

für eine Reihe nebeneinander liegender Behälter (26) , durch ein Magazin (27) zur Aufnahme der Halter parallel nebeneinander, durch eine' Vorrichtung zum Auswählen und zum nacheinander erfolgenden Herausziehen jedes Halters aus deren Gesamtanordnung, durch einen beweglichen Wagen (10), der die optische Bank abstützt, und durch eine Einrichtung' zum Verschieben des Wagens mit der Geschwindigkeit des parallelen Ablesens oder Abtastens der ausgewählten Behälterreihe mittels eines nacheinander jeden Behälter (26) der Reihe durchleuchtenden iichtbündels (23).

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2. Photometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Magazin im wesentlichen aus einer schalenförmigen Platte (27) und einem während der Meßvorgänge von der Platte unlösbaren Deckel besteht, wobei die Platte (27) seitlich mit zwei sich gegenüberliegenden, ausgeschnittenen Wandungen versehen ist, deren Ausschnitte (29) vertikale Führungszungen (30) bilden, entlang denen die Halter (31 ) gleiten können.»

3. Photometer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halter (31) ausgesparte Stege mit Führungsöffnungen an den beiden Enden sind, mit denen die Halter auf die FührungsZungen (30) des Magazins auffädelbar sind.

4. Photometer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Auswählen und Herausziehen der Halter (31) zwei gerade Reihen vertikaler Stößel (4) und zwei bewegliche, sich gleichzeitig verschiebende Nocken (5) vorgesehen sind, um die Halter mittels der Stößel zurückzustoßen, die mit seitlichen horizontalen Daumen (4 9) versehen sind, welche die Halter (31) mit ihren Behältern (26) abstützen.

5. Photometer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden beweglichen Nocken (5) durch zwei in Umdrehung versetzbare Schrauben (6) mitgenommen werden.

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6. Photometer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Wagen (1.0) eine hufeisenförmige optische Bank trägt.

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