DE2919586C2 - Fotometrische Analysiervorrichtung für in einer Meßküvette enthaltene Reaktionsflüssigkeit - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine fotometrische Analysiervorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei der quantitativen Bestimmung eines im Blut enthaltenen Stoffs, z. B. eines Enzyms, mittels eines chemischen Analysiergerätes wird der flüssigen Probe ein Coenzym zugemischt und die Extinktion des Coenzyms bestimmt. Bei diesem Bestimmungsverfahren besteht zwischen der Extinktion und der Zeit eine Proportionalitätsbeziehung insofern, als eine Änderung ω der Extinktion einen Hinweis auf die Menge des Enzyms liefert. Es ist bekannt, daß die Menge des Enzyms eine Funktion der Temperatur ist. Zur Sicherstellung einer verläßlichen Bestimmungsgröße ist es daher wesentlich, daß eine zu untersuchende Flüssigkeit, z. B. Blut, mit einem Reagens gleichmäßig vermischt wird und daß die Reaktionsgemischlösung während des Bestimmungsvorganges auf einer konstanten Temperatur gehalten wird.

Eine zur Durchführung einer solchen Bestimmung benutzte herkömmliche Vorrichtung ist in F i g. 1 dargestellt, die eine Schrägansicht einer herkömmlichen Extinktionsmeßvorrichtung zeigt Bei ihr ist ein Thermostatblock 1 mittels der Kombination aus einem Heizelement und einem Temperaturfühler automatisch auf eine konstante Temperatur regelbar. Der Thermostatblock 1 weist einen Heizteil la und eine Meßzelle \b auf. Im Heizteil la sind mehrere Vertiefungen 3 ausgebildet, in denen Reaktionsgefäße 2 wegnehmbar aufnehmbar sind, weiche als durchsichtige, quadratische, hohle Säulen ausgebildet sind, die eine Reaktionslösung enthalten. Die Meßzelle Ib hat eine Vertiefung 4, in der ein eine Reaktionslösung enthaltendes Reaktionsgefäß 2 aufnehmbar ist, und eine schlitzförmige Öffnung oder Fenster 5, das zu fotometrischen Zwecken die Vertiefung 4 durchsetzt Eine Lichtquelle 6, die eine Wolframlampe aufweisen kann, sendet einen fotometrischen Zwecken dienenden Meßstrahl P aus, der ungefähr durch das Zentrum einer im Fenster 5 freiliegenden Seite 2a des Reaktionsgefäßes 2 hindurchtritt, und an der der Lichtquelle 6 abgewandten Seite der Meßzelle 16 wird durch die Meßzelle 16 durchfallendes Licht von einem fotoelektrischen Meßgrößenumformer 7 aufgefangen, der eine Silicium-Fotodiode aufweisen kann.

Die Arbeitsweise dieser herkömmlichen Vorrichtung ist folgende: Mehrere Reaktionsgefäße 2, die ein Reagens enthalten, werden zum Erwärmen in die Vertiefungen 3 eingesetzt. Sobald eine bestimmte Temperatur erreicht ist, wird eines der Reaktionsgefäße 2 entnommen und nach Zugabe einer Probe von Hand geschüttelt. Der Inhalt des Reaktionsgefäßes 2 kann auch mit einem Rührstab gemischt werden. Dann wird das Reaktionsgefäß 2 in die Vertiefung 4 eingesetzt. Die Lichtquelle 6 sendet einen Strahlungsfluß P mil einer vorgegebenen optischen Wellenlänge aus, der durch das Fenster 5 und die Reaktionslösung im Reaktionsgefäß 2, das in der Vertiefung 4 angeordnet ist, hindurchtritt und schließlich vom Meßgrößenumformer 7 aufgefangen wird. Dieser erzeugt entsprechend der Größe des Strahlungsflusses Pein elektrisches Signal und gibt es an eine Rechenschaltung ab, welche die Extinktion der Reaktionsflüssigkeit berechnet.

Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist die Vorrichtung selbst nicht mit einer Rühreinrichtung versehen; folglich muß das aus der Vertiefung 3 herausgenommene Reaktionsgefäß 2 von Hand geschüttelt oder sein Inhalt mit anderen Hilfsmitteln geführt werden. Dies macht nicht nur die Benutzung der Vorrichtung unbequem, sondern stellt auch eine Meßfehlerquelle dar, weil das Reaktionsgefäß 2 in das Umgebungsmilieu herausgenommen wird und der Rührstab, der in die Reaktionslösung eingetaucht wird, eine verschiedene Temperatur haben kann, wodurch ein rascher Temperaturabfall in der erwärmten Lösung hervorgerufen wird. Auch sind die Schüttelzeiten von Reaktionsgefäß zu Reaktionsgefäß verschieden und verursachen eine ungenügende Durchmischung der Lösung.

Aus der US-PS 33 22 956 ist eine fotometrische Analysiervorrichtung dieser Art bekannt, bei der in einem thermostatisch abgeschlossenen Raum eine Reihe von kreisförmig, in Haltern angeordnete, eine Reaktionslösung enthaltende Meßküvetten an einer Meßstelle vorbeigeführt werden. Die Halter sowie das Gehäuse weisen öffnungen zum Durchtritt des

Meßstrahls auf. Die über ein Zahnradgetriebe angetriebene Halteanordnung ist über in einem Flansch teilweise versenkten Kugeln gegen eine Grundplatte abgestützt Mittels eines Antriebs wird dem Flansch und damit der Halteanordnung eine horizontalt: Hin- und Herbewegung erteilt und so alle Meßküvetten geschüttelt Die bekannte Vorrichtung ist äußerst teileaufwendig und kompliziert, da sämtliche Meßküvetten bewegt werden. Dies hat ferner den Nachteil, daß die Meßküvetten unnötig beansprucht werden.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine fotometrische Analysevorrichtung zu schaffen, bei der das Mischen der Reaktionslösung auf ein notwendiges Ausmaß beschränkt wird und durch äußerst einfache Mittel erfolgt

Die Lösung dieser Aufgabe ist mit vorteilhaften Ausgestaltungen in den beigefügten Ansprüchen gekennzeichnet

Da das automatische Schütteln innerhalb des Thermostatblocks erfolgt wird eine Tempei aturveränderung in der Reaktionslösung aufgrund äußerer Einflüsse vermieden. Da ferner nur eine einzige Meßküvette in Schwingungen versetzt wird, beschränkt sich die mechanische Beanspruchung auf ein Minimum, insbesondere auch deshalb, weil die Schüttelzeit je nach Bedarf veränderbar ist

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand einer schematischen Zeichnung in F i g. 2 erläutert die eine Schrägansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schüttelvorrichtung für Flüssigkeiten zeigt.

Die in Fig.2 dargestellte Mischvorrichtung weist einen Thermostatblock 1 auf, in dessen Meßzelle Xb eine kreisrunde durchgehende Aussparung 8 ausgebildet ist. In die Aussparung 8 ist ein zylindrischer Halter 9 drehbar und vertikal verschiebbar so eingesteckt, daß zwischen ihr und dem Halter 9 eine gute Wärmeübertragung stattfinden kann. Im Zentrum des Halters 9 ist eine axialgerichtete, quadratische Vertiefung 4 ausgebildet, in der ein Reaktionsgefäß 2 wegnehmbar aufnehmbar ist. Um eine fotometrische Bestimmung zu ermöglichen, sind in zwei sich gegenüberliegenden Seiten des Halters 9 zwei öffnungen 9a ausgebildet die mit der Vertiefung 4 in Verbindung stehen. Mit dem Mittelbereich der Unterseite des Halters 9 ist eine Tragachse 10 einstückig bzw. fest verbunden. Zwischen den Enden in Längsrichtung der Tragachse 10 ist an letzterer mittels eines Anschlußringes 10a ein Positionierglied 11 angeordnet, das sich an ein am Thermostatblock 1 befestigtes Anlagestück 12 anzulegen vermag, so daß bei Anlage des Positioniergliedes 11 am Anlagestück 12 die im Halter 9 ausgebildeten Öffnungen 9a mit einem fotometrischen Zwecken dienenden Fenster 5 im Thermostatblock 1 und auch mit der optischen Achse eines von einer Lampe bzw. einer Lichtquelle 6 ausgesandten Meßstrahls P fluchten.

Das untere Ende der Tragachse 10 ist über ein Verbindungsstück 13 mit einer Abtriebswelle 14a eines Drehmagneten 14 verbunden. Das Verbindungsstück 13 weist eine Schraubenfeder oder ein Rohrstück aus Kautschuk auf und ist dadurch in Umfangsrichtung drehelastisch. Die Tragachse 10 und die Abtriebswelle 14a sind so miteinander verbunden, daß bei nichterregtem Drehmagneten 14 das Positionierglied 11 am Anlagestück 12 anliegt, da die Tragachse 10 durch die Elastizität des Verbindungsstückes 13 vorgespannt ist.

Der Drehmagnet 14 (bzw. elektromagnetische Dreh-Axial-Vibrator) ist an einem beim gezeigten Beispiel als

Rechteckwellen-Generator ausgebildeten Oszillator 15 angeschlossen, der von einer Stromquelle E gespeist wird und mit einem elektronischen Zeitgeber 16 verbunden ist Bei Schließen eines Einschalters S betätigt der Zeitgeber 16 den Oszillator 15 während einer Zeitspanne, die vom Widerstandswert eines veränderbaren Widerstandes R abhängig ist Der Zeitgeber 16 kann ein CÄ-Zeitgeber sein.

Die Arbeitsweise ist folgende: In eines der Reaktionsgefäße 2, die eine zu untersuchende Flüssigkeit enthalten und in den Vertiefungen 3 des Heizteils la erwärmt worden sind, wird ein Reagens eingegeben. Dieses Reaktionsgefäß 2 wird dann in die Vertiefung 4 im Halter 9 eingesetzt Wenn der Einschalter S geschlossen wird, gibt der Oszillator 15 ein Rechteckwellen-Signal an den Drehmagneten 14 während einer Zeitspanne ab, die durch Einstellen des veränderbaren Widerstandes R vorgewählt worden ist. Aufgrund des Rechteckwellen-Signals dreht sich die Abtriebswelle 14a hin und her (führt also Drehschwingungen aus), wobei sie gleichzeitig eine kleine vertikale Bewegung ausführt. Die Hin- und Herdrehung wird über das Verbindungsstück 13 auf die Tragachse 10 übertragen, so daß sich auch der Halter 9 hin- und herdreht und dabei in der Aussparung 8 im Thermostatblock 1 gleichzeitig eine kleine vertikale Bewegung ausführt. Folglich dreht sich das in die Vertiefung 4 des Halters 9 eingesetzte Reaktionsgefäß 2 zusammen mit dem Halter 9, wobei es die Reaktionslösung, die aus einem Gemisch des Reagens mit einer zu untersuchenden Probe besteht, einer gründlichen Durchmischung unterwirft. Nach Ablauf der mit dem Widerstand R eingestellten Zeitspanne unterbricht der Zeitgeber 16 die Stromversorgung des Oszillators 15, woraufhin der Drehmagnet 14 abgeschaltet wird. Zu diesem Zeitpunkt kommt das Positioniergüed 11 in Anlage am Anlagestück 12 zum Stillstand, so daß die öffnungen 9a und das Fenster 5 zueinander fluchten und die Seiten des Halters 9, in denen die Öffnungen 9a ausgebildet sind, an der optischen Achse des Meßstrahls Pangeordnet sind. Der fotometrische Vorgang kann dann in derselben Weise wie bei der herkömmlichen Vorrichtung stattfinden, d. h. zum Bestimmen der Extinktion der Reaktionslösung wird der Meßstraiil P durchtreten gelassen und mit einem fotoelektrischen Meßgrößenumformer 7 aufgefangen.

Bei der beschriebenen Ausführungsform trägt die quadratische Gestalt des Reaktionsgefäßes 2 zur Erzielung einer wirkungsvolleren Durchmischung bei, indem ein gleichmäßiges Strömen der Reaktionslösung an den Ecken verhindert wird. Die quadratische Querschnittsgestalt des Reaktionsgefäßes 2 ist jedoch nicht wesentlich; es sind Reaktionsgefäße von beliebigem, beispielsweise polygonalem oder elliptischem Querschnitt verwendbar, vorausgesetzt, daß sie sich im Halter 9 so anordnen lassen, daß sie darin unverrückbar sind.

Durch Versuche mit einem mit Boden versehenen Reaktionsgefäß von quadratischem Querschnitt, in dem als zu untersuchende Flüssigkeit ein Blutserum mit einem Reagens im Verhältnis 1 : 10 zu mischen war, wurde festgestellt, daß mit der Vorrichtung nach der Erfindung eine vollständige Durchmischung durch Erregen des Drehmagneten 14 während fünf Sekunden erzieit werden konnte, der während dieser Zeitspanne je Sekunde fünf vertikale Hin- und Herbewegungen (Axialschwingungen) und fünf drehende Pendelbewegungen (Drehschwingungen) ausführt.

Feststellen der Extinktion bei der Bestimmung der Enzymmenge in einem Blut beschrieben wurde, ist sie gleichermaßen auf jede Art von Schüttelvorrichtung für Flüssigkeiten anwendbar. Der Drehmagnet 14 als Erzeuger von Schwingungen, die der Reaktionslösung aufgedrückt werden, ist durch jede andere Vorrichtung ersetzbar, die zum gleichmäßigen Schütteln bzw. Durchmischen der Reaktionslösung den Halter 9 in Schwingung zu versetzen vermag. Beispielsweise ist zum periodischen Umkehren der Reaktionsrotation des Motors ein Umkehrmotor verwendbar, wobei zum Schütteln der Reaktionslösung im Reaktionsgefäß der Motorantrieb auf das Reaktionsgefäß übertragen wird.

Die Verbindung der Tragachse 10 mit der Abtriebswelle Hades Drehmagneten 14durch das Verbindungsstück 13 bewirkt eine thermische Isolierung, die einen Wärmestrom zwischen dem Thermostatblock 1 und dem Drehmagneten 14 verhindert.

Sowohl der Thermostatblock 1 als auch der Halter 9 sind aus Werkstoffen mit guter Wärmeleitfähigkeit hergestellt, so daß zwischen ihnen während der Zeit, in der der Halter 9 in der Aussparung 8 in Schwingung versetzt ist, kein Temperaturunterschied auftritt; somit ist ein zufriedenstellendes Schütteln durch einfaches Schließen des Einschalters Smöglich.

Wenngleich die Erfindung bei Anwendung zum

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Fotometrische Analysiervorrichtung für eine aus einer zu untersuchenden Flüssigkeit und einem Reagenz gebildete Reaktionslösung, die in durch- s sichtigen, im Querschnitt insbesondere quadratischen Meßküvetten enthalten ist, wobei die Meßküvetten in einem Thejinostatblock untergebracht sind, der die fotometrische Messung zulassende öffnungen für den Durchtritt eines Meßstrahls durch die in einer Meßküvette enthaltene Reaktionslösung sowie eine Mischvorrichtung zum Bewegen der Meßküvetten aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Thermostatblocks

(I) ein Halter (9) für eine Meßküvette (2) vorgesehen ist, daß der Halter (9) über ein elastisches Verbindungsstück (13) mit einem Drehelektromagneten (14) verbunden ist und daß der Drehelektromagnet (14) von einem Oszillator (15) gespeist wird, der mit einem elektronischen Zeitgeber (16) zum Einstellen der Betätigungszeit des Oszillators (15) verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillator (15) ein Rechteckwellengenerator ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Verbindungsstück (13) eine Schraubenfeder oder ein Rohrstück aus Kautschuk aufweist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (9) über eine Positioniervorrichtung (11, 12) in eine Stellung einstellbar ist, in der seine Öffnungen (9a) mit der optischen Achse des fotomeirischen Meßstrahls (P) fluchten, wenn der Halter (9) keinen Schwingungen unterworfen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Positioniervorrichtung ein Positionierglied (11) aufweist, das mil einer mit dem Halter (9) verbundenen Tragachse (10) fest verbunden ist, und ein Anlagestück (12), das an einem Thermostatblock (1) befestigt ist, in welchen der Halter (9) eingesteckt ist, wobei, wenn der Halter (9) keinen Schwingungen unterworfen ist, das Positionierglied

(II) am Anlagestück (12) anliegt, um den Halter (9) in einer vorgegebenen Stellung in Ruhe zu halten.