DE3018343A1 - Vorrichtung zur messung der bilirubinkonzentration einer blutserumprobe - Google Patents

Vorrichtung zur messung der bilirubinkonzentration einer blutserumprobe

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DE3018343A1
DE3018343A1 DE19803018343 DE3018343A DE3018343A1 DE 3018343 A1 DE3018343 A1 DE 3018343A1 DE 19803018343 DE19803018343 DE 19803018343 DE 3018343 A DE3018343 A DE 3018343A DE 3018343 A1 DE3018343 A1 DE 3018343A1
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Description

PATENTANWALT-D R. HERMANN O. TH. DlEH". -DIPLOMP H YSIKER D.8000 MÜNCHEN 19- FLDGGE N STRASSE 17 · T E I E F O N^ 0 8 9/] 7 70
A 1327-D 07.05.1980 D/M
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American Optical Corporation
Southbridge, Massachusetts / USA
Vorrichtung zur Messung der Bilirubinkonzentration einer Blut-
serumprobe
0300A8/0731
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PATENTANWALT-DR. HE R M A NN O. TH. CIEHLDI PLO D-BOQO MÖNCHEN 19 - FLÜGGENSTRASSE 17 - TELEFO N .· 089/1 77061
A 1327-D 07.05.1980 D/M
Anmelder:
American Optical Corporation Southbridge, Massachusetts / USA 15
Vorrichtung zur Messung der Bilirubinkonzentration einer
Blutserumprobe
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung der Bilirubinkonzentration einer Blutserumprobe gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
Die Erfindung befasst sich mit einer Untersuchung von Blutserumproben zwecks Messung der Bilirubinkonzentration. Die Erfindung betrifft dabei speziell ein neuartiges Gerät zur Durchführung derartiger Messungen.
Bei dem hierbei allgemein zur Anwendung kommenden Untersuchungsverfahren wird ein Lichtstrahlenbündel durch eine Blutprobe gesandt, anschließend in zwei Strahlengänge aufgeteilt, wobei in das eine dieser Strahlenbündel ein 460 nm Bandfilter mit enger Durchlassbreite und in das andere Strahlenbündel ein 550 nm Bandfilter mit enger Durchlassbreite eingesetzt ist.
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Poitfditckkonlo Münchtn Nr. Ut 54-807 Rtuichelbank München (BLZ 700 303 00) Konto Nr. 423.11343 TtI(X 5215145 Z(Uf T(l«|jr«mmadrijje/C«b!e Adr(ts: Ztusp»t(nt
A 1327-D 7
Der Transraissionsgrad des Lichts bzw. die Schwächung desselben in den beiden Strahlengängen dient zur Anzeige der Bilirubinkonzentration in der Blutprobe. Dieses Verfahren ist im Einzelnen in der US-PS 3569721 beschrieben, auf die hiermit Bezug genommen wird.
In der vorstehend genannten US-PS ist desweiteren ein Gerät zur Durchführung dieses Untersuchungsverfahrens beschrieben. Es enthält ein optisches System mit einer Lichtquelle und einem Kondensor zur Durchleuchtung einer Blutprobe sowie mit einer Kollimatoroptik für das durch die Probe hindurch getretene Licht und einem Strahlenteiler, der zwei parallele bzw. unabhängige Strahlengänge bildet. Ein 461 nm Bandfilter ist in den einen Strahlengang, ein 551 nm in den anderen Strahlengang eingebracht, welche Licht an entsprechende Fotodetektoren abgeben, die ihrerseits mit einem Galvanometer verbunden sind, welches anzeigt, ob die Intensität des längs der beiden Strahlengänge durchgelassenen Lichts gleich oder verschieden ist. Eine veränderliche Blende im Strahlengang des 551 nm Filters bewirkt eine einstellbare Anschwächung des über diesen Strahlengang durchgelassenen Lichts. Diese variable Blende wird so geeicht, daß sie die Bilirubinkonzentration anzeigt, wenn durch ihre Einstellung ein Abgleich im Galvonometer auf einen Nullwert vorgenommen ist. Die Einstellung der variablen Blende auf den Nullwert erfolgt manuell.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Messung der Bilirubinkonzentration nach dem vorstehend beschriebenen Testverfahren zu schaffen, die automatisch arbeitet, um für eine Anzeige einen Nullabgleich zu erreichen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Hauptanspruchs gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Die vorliegende Erfindung kann kurz als elektrooptisches System beschrieben werden, das eine Lichtquelle und einen Kondensor für die Durchleuchtung einer Blutprobe enthält, sowie eine Kollimatoroptik für das von der Probe durchgelassene Licht und einen Strahlenteiler, der parallele bzw. unabhängige Strahlengänge festlegt. Ein 460 nm Bandpassfilter ist in den einen Strahlengang eingebracht, der anschließend zu einem ersten Fotodetektor führt, der durch eine geeignete Schaltung seinerseits in Wirkverbindung mit einem Motor steht. Im anderen von dem Strahlenteiler ausgehenden Strahlengang, der anschließend zu einem zweiten Fotodetektor führt, ist ein 550 nm Bandpassfilter eingesetzt. Der zweite Fotodetektor steht seinerseits, ebenfalls über eine geeignete Schaltung in Wirkverbindung mit dem selben Motor. Ein verschiebbares Filter mit abgestufter Dichte oder ein Graukeil ist in den Strahlengang des 550 nm Filters eingebracht und steht derart in Wirkverbindung mit dem Motor, daß es von diesem in eine derartige Stelle im Strahlengang bewegt werden kann, daß ein Nullabgleich erfolgt, wenn die Intensität an beiden Fotodetektoren abgeglichen ist. Diese dem Nullabgleich entsprechende Lage des Graukeils ist mit einem Ablesewert für die Bilirubinkonzentration in der Probe korrelliert.
Mit der Erfindung wird somit ein elektrooptisches System geschaffen, das in Blutproben die Anwesenheit und Konzentration von Bilirubin ermittelt. Ein optisches System sorgt hierbei für eine Durchstrahlung der Blutprobe und ein Strahlenteiler erzeugt parallele bzw. unabhängige Strahlengänge nach dem Durchgang des Lichts durch die Probe. In jedem der beiden Strahlengänge ist ein unterschiedliches Bandfilter angebracht.
Man erhält somit in den von den Bandfiltern durchgelassenen Strahlenbündeln Licht mit zwei spezifischen Wellenlängen, wobei die Wirkung von Hämoglobin in der Probe auf die Intensität des zu vergleichenden Lichts
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durch die unabhängigen Strahlengänge eleminiert wird. Ein Filter mit abgestufter Dichte, das in dem einen Strahlengang angeordnet ist, kann in Ansprechen auf einen mangelnden Abgleich der beiden Strahlengänge in eine Lage verschoben werden, bei der die Intensitäten des längs der beiden Strahlengänge durchgelassenen Lichts gleich werden. Die Lage dieses Filters ist einem Wert der Bilirubinkonzentration zugeordnet.
Ein automatisiertes Probenhandhabungssystem bzw. ein Probenmanipulator bewegt die Proben aus einer Lage, in der sie nicht wirksam sind in den Strahlengang des optischen Systems, gibt diesem einen Einschaltbefehl und führt die Proben zwecks einer Entfernung anschließend wieder zurück.
Weitere Einzelheiten und Besonderheiten der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles anhand der beiliegenden Zeichnun gen ersichtlich.
Figur 1 zeigt in Draufsicht ein Beispiel der Vorrichtung zur Messung der Bilirubinkonzentration einer Blutserumprobe teilweise im Schnitt.
Figur 2 zeigt einen Vertikalschnitt längs der Linie
II-II von Figur 1.
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Figur 3 zeigt einen Detailvertikalschnitt längs der
Linie III-III von Figur 1.
Figur 4 zeigt einen Vertikalschnitt von einem Teil 5 des Systems.
Figur 5 zeigt einen Schnitt längs der Linie V-V von Figur 4 des dort gezeigten Details.
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Figur 1 zeigt in Draufsicht die Vorrichtung, welche von einem Chassis 2 gehaltert ist. Eine Lichtquelle 4, ein Kondensor 6, ein erster Reflektor 8, ein zweiter Reflektor 10 und ein Objektiv 12 sind längs einer optischen Achse 14 angeordnet. Der optische Strahlengang anschließend an das Objektiv 12 ist am besten aus Figur 2 ersichtlich. Er enthält einen Strahlenteiler 16, der den Strahlengang längs der optischen Achse 14 in parallele Strahlengänge längs der optischen Achsen 14r und 14t auteilt. Unter der Bezeichnung "parallel" wird hierbei der Umstand verstanden, daß zwei Strahlengänge nebeneinander verlaufen im Sinne einer Parallelschaltung von elektrischen "Schaltungen usw. , nicht jedoch eine Parallelität im geometrisch-räumlichen Sinn.
Der in Figur 2 dargestellte Strahlenteiler 16 wird von dem in Wirklichkeit über der Vorrichtung befindlichen Chassis 2 gehaltert und hängt von diesem herab.
Gleiches gilt für all die beschriebenen Elemente, die ebenfalls von dem Chassis 2 herabhängen. Der abgelenkte optische Strahlengang längs des Bereichs 14r der optischen Achse führt von dem Strahlenteiler 16 durch ein 460 nm Bandpassfilter 18 zu einem Fotodetektor 20. Der von dem Strahlenteiler durchgelassene, dem Bereich 14t der optischen Achse entsprechende Strahlengang führt von dem Strahlenteiler 16 durch ein 550 nm Bandpassfilter 22 zu einem zweiten Fotodetektor 24.
Ein Paar paralleler Führungsschienen 26 ist an dem Chassis 2 stationär gehaltert und erstreckt sich nach vorne und zurück, um einen Schlitten 28 gleitend aufzunehmen. Der Schlitten 28 trägt einen Graukeil 32, sodaß dieser quer zur optischen Achse 14t verschiebbar ist. Der Graukeil 32 ist im Wesentlichen ein Filterelement, das einen Dichtegradienten von einem Ende zu dem anderen aufweist, sodaß durch eine Verschiebung desselben quer zur optischen Achse 14t die Lichtdurchlässig-
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keit längs der optischen Achse 14t variiert wird. Der Graukeil 32 ist zwischen seinen beiden Endbereichen derart kalibriert, daß seine seitliche Lage bezüglich der optischen Achse 14t mit der Lichtschwächung in der jeweiligen Lage korrelliert ist.
Der Schlitten 28 ist an der mit 34 bezeichneten Stelle mit einem Antriebsband bzw. -riemen 36 verbunden, der seinerseits über geeignete Riemenscheiben 38 verläuft und über eine Antriebsriemenscheibe 39 mit einem Schlittenantriebsmotor 40 verbunden ist. Der Motor 40 ist ein Umkehr-Schrittmotor, der in Wirkverbindung mit den Ausgängen der Fotodetektoren 20 und 24 derart steht, daß dann, wenn die von den beiden Fotodetektoren 20 und 24 herkommenden Signale nicht abgegelichen sind, der Motor 40 den Schlitten 28 und damit den Graukeil 32 in eine Lage verschiebt, bei der die von den Fotodetektoren kommenden Signale gleich oder abgeglichen sind, was bedeutet, daß die durch das 460 nm Filter und das 550 nm Filter durchgetretenen Lichtintensitäten gleich sind. Im Normalfall geschlossene Begrenzungsschalter 42, die auch als eine Einheit betrachtet werden können, sind an dem Chassis befestigt und so ausgerichtet, daß sie an den beiden Endpunkten der Bewegungsbahn des Schlittens liegen. Zum Schutz der Vorrichtung unterbrechen die Schalter 42 den Antriebsstromkreis, wenn der Schlitten 28 an einem von ihnen anstößt, sodaß der Motor und der Schlitten angehalten werden. Die Schalter 42 sind elektrisch mit dem Motor 40 verbunden, was in den Zeichnungen jedoch nicht im Einzelnen dargestellt ist.
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Zur Handhabung der Blutproben ist ein Probenmanipulator/ wie aus Figur 1 ersichtlich, an dem Chassis 2 gehaltert. Dieser, enthält einen Probenantriebsmotor 50, der ein Umkehrschrittmotor ist. Der Motor 50 steht über seine Ausgangswelle 52 in Wirkverbindung mit einer Probenhalterungswelle 54, welche durch ein Gehäuse 56 verläuft und in diesem drehbar gelagert ist. Auf der Welle 54 ist eine Probenhalterung 58 befestigt, sodaß diese mit der Welle verschwenkbar ist. Die Probenhalterung 58 ist im Einzelnen in den Figuren 4 und 5 dargestellt. Das Ende der Welle 54 trägt einen Nocken 60, der in Wirkverbindung mit einem Begrenzungsschalter 62 steht, welcher seinerseits elektrisch.mit dem Probenantriebsmotor 50 verbunden ist. Die Wechselwirkung von Nocken 60 und Begrenzungsschalter 62 geht am deutlichsten aus Figur 3 hervor, in der der Schalter 62 offen dargestellt ist, wodurch der Probenantriebsmotor 50 in Betriebsstellung gebracht ist. Das Gehäuse 56 enthält ein Paar öffnungen 64, durch die das Licht längs der optischen Achse 14 durch das Gehäuse hindurchtritt.
Der Proberimanipulator ist in einer Ruhe- oder Bezugsstellung dargestellt, in der er eine Blutprobe aufnimmt. In dieser Lage fluchtet eine Bezugsöffnung 66 in der Halterung mit den öffnungen 64 des Gehäuses, sodaß Licht, das von der Probe nicht beeinflußt ist, von der Lichtquelle 4 zu den Fotodetektoren 20 und 24 gelangt. Hierüber erfolgt eine Eichung oder eine überprüfung der Eichung des Geräts vor jeder tatsächlichen Messung einer Blutprobe.
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Speziell die Figuren 4 und 5 lassen erkennen, daß die Probenhalterung 58 eine Probeneingabe-/Ausgabestation 68 enthält, in die eine Blutprobe, die typischerweise zwischen zwei Glasplatten angeordnet ist, eingebracht und von Blattfedern 70 gehalten wird. Die Probenhalterung enthält eine Untersuchungsöffnung 72, welche so angeordnet ist, daß Licht durch die Blutprobe hindurchtritt, wenn diese von der Halterung aufgenommen ist.
Die Probenhalterung 58 ist auf der Welle 54 um 90° verschwenkbar, sodaß die Blutprobe aus der dargestellten Eingabe/Ausgabelage in eine Testlage einbringbar ist, in der die Untersuchungsöffnung 72 die Lage einnimmt, welche in den Zeichnungen von der Bezugsöffnung 66 eingenommen ist. Die Untersuchungsöffnung 72 fluchtet dann mit der optischen Achse 14. Der Probenantriebsmotor 50 ist mit einem Schalter 74 verbunden, der mit dem Probenhalter derart zusammenwirkt, daß dieser das Betätigungselement des Schalters an beiden Enden des 90° Schwenkbereich des Halters 58 aufnimmt und damit den Schalter schließt.
Im Folgenden soll der Betrieb der Vorrichtung ausgehend von einer Situation beschrieben werden, bei der der Probenhalter 58 die in den Figuren 1 und 4 dargestellte Ausgangsposition einnimmt. Hier erfolgt kontinuierlich eine Bezugsmessung mit dem optischen System, wobei Licht duch die Bezugöffnung 66 hindurchtritt. Der Schlittenantriebsmotor 40 ist hierbei erregt und nimmt jeweils eine dem Abgleich entsprechende Lage ein oder versucht diese einzunehmen. In die Station 68 wird eine Blutprobe eingebracht. Anschließend wird der Probenantriebsmotor 50 durch einen manuell betätigten Schalter eingeschaltet. Der Einschaltvorgang setzt die Drehung des Probenhalters 58 in Gang. Als Folge hiervon wird das Betätigungsglied des Sperrschalters 74 aus seiner Ausgangslage herausgeschoben, wodurch der Schalter 74 geöffnet wird. Hierdurch wird der Schlittenantriebsmotor 40 abgeschaltet, bis die Probenhalterung die
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Untersuchungslage eingenommen hat, bei der die Untersuchungsöffnung 72 mit der optischen Achse 14 fluchtet und das Betätigungsglied 74 wieder einrastet, um den Schlittenantriebsmotor 40 in Gang zu setzen und den Probenantriebsmotor 50 anzuhalten. Die in den Strahlengang längs der optischen Achse eingebrachte Blutprobe wird somit von Licht durchsetzt, das zu den Fotodetektoren 20 und 24 gelangt und dem Schlittenantriebsmotor 40 Signale zuführt, um den Graukeil 32 im Ansprechen auf einen fehlenden Abgleich der Fotodetektoren so lange zu verschieben, bis ein Nullabgleich erreicht ist. An diesem Punkt wird die erwünschte Ablesung vorgenommen. Der manuell betätigte Schalter nimmt den Motor 50 wieder in Betrieb, diesmal in umgekehrte Richtung, wodurch das Betätigungsglied des Schalters 74 wieder aus seiner eingenommenen Lage herausgerät, der Schalter geöffnet und damit die Stromzuführung zu dem Schlitten-/Antriebsmotor 40 abgeschaltet wird, bis die Ausgangslage wieder erreicht ist, in der die Bezugsöffnung 66 wieder mit der optischen Achse fluchtet und die Probenhalterung ein Herausnehmen, der Probe ermöglicht. An diesem Punkt hält der Motor 50 an, wenn der Nocken 60 den Begrenzungschalter 62 betätigt.
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Claims (9)

  1. A 1327-D
    Patentansprüche
    ( 1 j Vorrichtung zur Messung der Bilirubinkonzentration einer iilutserumprobe, wozu diese ein Lichtbündel durchsetzt, das von einem Strahlenteiler in zwei getrennte Strahlengänge aufgeteilt wird, in die jeweils eines von zwei Bandfiltern unterschiedlicher Charakteristik eingebracht ist, die Licht von wesentlich nur einer V7ellenlänge durchlassen, wobei die Bilirubinkonzentration aus dem Verhältnis der von der Probe hervorgerufenen Abschwächungen in den beiden Strahlengängen ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß hinter jedem der Bandfilter (18 bzw. 22) ein Fotodetektor (20 bzw. 24) angebracht ist, auf den das Licht des jeweiligen Strahlenganges (14r bzw. 14t) auffällt, daß in einem der Strahlengänge (14t) eine justierbare Lichtschwächungseinrichtung (32) angebracht ist, welche in Wirkverbindung mit einem Motor (40) steht, der im Ansprechen auf unterschiedliche Ausgangssignale der Fotodetektoren (20, 24) die Lichtschwächungseinrichtung (32) solange verstellt, bis die Signale gleich sind, wobei die dabei von der Lichtschwächungseinrichtung (32) eingenommene Lage zur Anzeige der Bilirubinkonzentration in der Probe dient.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennz eichnet, daß zwischen einer - Teststation, in welche die Probe zur Messung einbringbar ist, und dem Strahlenteiler(16) ein Objektiv (12) angebracht ist.
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  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtschwächungseinrichtung (3 2) ein verschiebbares Filter mit abgestufter Dichte ist.
  4. 4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lxchtschwächungseinrichtung (32) ein Graukeil ist und/oder in einem Schlitten (28) quer zur optischen Achse (14d) verschiebbar ist.
  5. 5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Probenmanipulator zum Einbringen der Probe in die Teststation, welcher eine Probenhalterung (58) enthält, die zwischen einer Bezugslage, in der die Probe aus der optischen Achse herausgebracht ist und einer Testlage, bei der die optische Achse die Probe in der Teststation durchsetzt, verschiebbar ist.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, daß die Probenhalterung (58) eine Bezugsöffnung (66) und eine üntersuchungs-Öffnung (72) enthält, die aufeinanderfolgend in die Teststation einbringbar sind, wenn die Probenhalterung (58) ihre Bezugslage bzw. ihre Testlage einnimmt.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine auf die jeweilige Lage der Probenhalterung (58) ansprechende Einrichtung (74), welche den Motor (40) erregt, wenn die Probenhalterung (58) die Bezugslage bzw. die Testlage einnimmt und die den Motor bei allen anderen Stellungen der Probenhalterung (58) abschaltet.
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  8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4"bis 7, gekennzeichnet durch einen mit der Probenhalterung (58) in Wirkverbindung stehenden Probenantriebsmotor (50), der die Probenhalterung (58) aus der Bezugslage in die Testlage und umgekehrt bewegt und durch eine Schalteinrichtung, welche den Probenantriebsmotor in der Bezugslage und in der Testlage in Bewegung setzt und anhält. 10
  9. 9. Vorrichtung zur Messung der Bilirubinkonzentration einer Blutserumprobe mit einem längs einer optischen Achse angeordneten optischen System und einem Probenmanipulator zur Darbietung der Proben an das optische System, insbesondere nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das optische System enthält:
    a) eine Einrichtung (4 - 10), welche dazu dient, Licht längs der optischen Achse (14) auf eine Teststation
    (64) zu richten, um eine in der Teststation befindliche Blutserumprobe zu durchleuchten,
    b) eine Einrichtμng (12, 16) um das von der Teststation ausgehende Licht weiter zu leiten und zwei unabhängigen Strahlengängen (14r, 14t) zuzuführen,
    c) je ein Bandfilter (18, 22) mit engem Durchlassbereich in jedem der Strahlengänge (14r, 14t) und einem dahinter angeordneten Fotodetektor (20, 24) zur Aufnahme des von den Filtern durchgelassenen Lichts, d) eine justierbare Lichtschwächungseinrichtung (32) welche in dem Strahlengang (14t) des zweiten Bandfilters (24) angeordnet ist und dazu dient, die Intensität des von diesem auf den zugehörigen Fotodetektor (24) durchgelassenen Lichts einstellbar zu variieren und
    e) eine Abgleicheinrichtung (36 bis 40) , welche auf Signale von den Fotodetektoren und den Abgleich derselben anspricht, um die Lichtschwächungseinrichtung (3 2) bezüglich des zugehörigen Strahlen-
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    ganges derart zu verschieben, daß ein Abgleich der Signale erfolgt, wobei die bei diesem Abgleich eingenommene Lage der Lichtschwächungseinrichtung mit der Bilirubinkonzentration der Testprobe korre-
    liert ist;
    und daß der Probenmanipulator enthält:
    a) eine Probenhalterung (58), welche dazu dient, die Probe lösbar zu halten und sie von einer Eingabe/ Ausgabestation (68), bei der die Probenhalterung eine Bezugslage einnimmt in die Teststation überzuführen, in der die Probenhalterung die Testlage einnimmt,
    b) wobei die Probenhalterung (58) einen Licht-
    durchgang längs der optischen Achse sowohl in der Bezugslage als auch in der Testlage ermöglicht und
    c) eine Einrichtung (74) , welche auf die Lage der Probenhalterung (58) anspricht, um die Abgleichvorrichtung (36 bis 40) zu erregen, wenn die Probenhalterung (58) die Bezugslage und die Testlage einnimmt, und um die Abgleicheinrichtung (36 bis 40) abzuschalten,.wenn die Probenhalterung (58) eine andere Lage einnimmt, sodaß die Abgleicheinrichtung (36 bis 40) die Lichtschwächungseinrichtung (32) in eine Abgleichlage verschiebt, wenn die Probenhalterung die Bezugslage und die Testlage einnimmt.
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