DE3144474A1 - Verfahren und vorrichtung zur analyse einer fluessigen probe - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur analyse einer fluessigen probeInfo
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Description
HITACHI, LTD., Tokyo, Japan
Verfahren und Vorrichtung zur Analyse einer flüssigen
Probe
Die-Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und
eine Vorrichtung zur Analyse' einer flüssigen Probe,
insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung, die sich zur Analyse eines gewünschten Bestandteils
in einer flüssigen Probe durch Zusetzen eines Reagens1 zu einer flüssigen Probe, wodurch eine Reaktion ausgelöst wird, und durch Messen der Reaktionsgeschwin-.
digkeit eignen. ■
Nach dem bekannten Verfahren und der bekannten Vorrichtung 'zur Analyse einer flüssigen Probe durch
Messen der Reaktionsgeschwindigkeit wird die physikalische Größe der Reaktipnsmischung nur nach Zusatz
des gesamten Reagens1 zu einer Probe gemessen. Bei
der Messung der Reaktionsgeschwindigkeit wird eine Änderung der physikalischen Größe je Zeiteinheit gemessen,
doch läuft im Fall einer Probe mit einer sehr hohen Aktivität die Reaktion mit einer sehr
hohen Geschwindigkeit ab, so daß es möglich ist, daß kein Substrat als Reaktionspartner z.um Zeitpunkt
der tatsächlichen Messung mehr vorhanden ist und daher keine Änderung der physikalischen Größe mehr
auftritt. Es wird also ein Analysenwert entsprechend dem einer Probe mit einer niedrigen Aktivität erhalten.
So wird bei der Messung der Reaktionsgeschwindigkeit
ein Effektivgrenzniveau zum Messen der physikalischen Größe festgelegt, so daß eine Alarmmarke
angezeigt werden kann, um anzudeuten, daß die Analyse der flüssigen Probe nicht mehr wirksam ist,
sobald die physikalische Größe geringer als das Effektivgrenzniveau wird, wenn ein Reaktionsparnter
in der Reaktion berücksichtigt wird (Substratbasis), oder sobald die physikalische Größe höher als das
Effektivgrenzniveau wird, wenn ein Produkt in der Reaktion berücksichtigt wird (Produktbasis). Jedoch
haben das bekannte Verfahren und die bekannte Vorrichtung Probleme bei der vollständigen Funktion
des Alarmsystems.
Nach dem bekannten Verfahren und der bekannten Vorrichtung wird die Messung nur durchgeführt, nachdem
das gesamte Reagens einer flüssigen Probe zur Auslösung der Reaktion zugesetzt wurde, und daher
wird das Effektivgrenzniveau für alle Proben gleich ein-
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gestellt. Es ergibt sich daher ein Problem, daß keine Alarmmarke angezeigt wird, wenn eine Probe" mit einer
"unerwartet großen Änderung der physikalischen Größe betroffen ist. Beispielsweise wird eine Analyse der
Glutamat-Oxalacetat-Transminase (GOT) in Serum, die
in weitem Umfang in Krankenhauslaboratories vorgenommen"
wird, gemäß den folgenden Reaktionen (T) und (2) durchgeführt:
GOT" L-Asparaginat + -O-Ketoglutarat ^- '
■ Oxalacetat + Glutamat "(T)
MDH
Oxalacetat + NADH r- Malat + NAD (2)
Oxalacetat + NADH r- Malat + NAD (2)
Wenn eine Extinktion bei der Wellenlänge von 340 nm gemessen wird, kann eine Änderung bei NADH verfolgt
werden, und folglich .kann die Geschwindigkeit der Reaktion (1) durch GOT in Verbindung mit der Reaktion (2)
bestimmt werden, wobei MDH Malatdehydrogenase, NADH reduziertes Nikotinamidadenindinukleotid und
NAD Nikotinamidadenindinukleotid bedeuten.
Analtytische Bestandteile, die üblicherweise in Krankenhäusern durch Messen .der" Änderungen an NADH
bei der Wellenlänge von 340 nm geprüft"werden, umfassen
Amyläse, Kreatinphosphokinase, Glucose,. Glutamatpyruvattransminase
(GPT), β-Hydroxybutyratdehydrogenase, Lactatdehydrogenase (LDH), Triglycerid, Harnstoffstickstoff
usw. Jedoch hat die Extinktion von Serum als Proben zur Analyse dieser analytischen Bestandteile
in Krankenhauslaboratorien bei der Wellenlänge
9· β>
- -■ " 3Ί44474
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von 340 nm eine gewisse Verteilung. In Fig. 1 ist die Extinktionsverteilung von 13fach verdünnten
Serumproben von 200 Patienten in einem Krankenhaus dargestellt.. Wie man daraus ersieht, hat die
Extinktion bei der Wellenlänge von 340 nm einen großen Abweichungsbereich in Abhängigkeit von den ·
einzelnen Patienten. Daher haben das bekannte Verfahren und die bekannte Vorrichtung, die auf
dem ohne Berückshcitigung eines so großen Abweichungsbereichs in der Serumextinktion festgelegten Effektivgrenzniveau
basieren, den Nachteil, daß die Alarmmarke manchmal in ihrer Funktion versagt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine fehlerhafte Messung einer flüssigen Probe mit einer
hohen Aktivität als Analysenwert· niedrigeiJAktivität
aufgrund des Mangels eines Substrats zum Zeitpunkt der Messung zu vermeiden und eine flüssige Probe
mit hoher Genauigkeit in einem maximal verfügbaren Bereich zu analysieren. . '
Das Lösungsprinzip der Erfindung beruht darauf, daß man die physikalische Größe der einzelnen
flüssigen Probe vor Auslösung der Reaktion mißt, ein Effektivgrenzniveau für die einzelne flüssige
Probe festsetzt, der flüssigen Probe ein Reagens zur Auslösung einer Reaktion zusetzt, physikalische
Größen der erhaltenen flüssigen Mischung in einer Mehrzahl von Wiederholungen von Zeit zu Zeit mißt,
bevor das Effektivgrenzniveau erreicht ist, und automatisch den Analysenwert des gewünschten analytischen
Bestandteils aus den so erhaltenen physikalischen Größen berechnet.
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Die Erfindung beruht auf dem Befund, daß die
phasikalische Größe einer reagierenden flüssigen
Mischung einer flüssigen Probe und eines Reagens1
die Gesamtsumme einer physikalischen Größe aufgrund des Reagens' und einer physikalischen Größe aufgrund
der Probe ist und die physikalische Größe 'aufgrund des Reagens1 von der Zusammensetzung des
Reagens1 abhangt. Sofern ein Reagens' konstanter
Zusammensetzung verwendet wird, hat die physikalische Größe aufgrund eines solchen Reagens1 einen konstanten
Wert, während diejenige aufgrund einer Probe variabel ist und einen von der Zusammensetzung
der jeweiligen Probe abhängenden Wert hat.
Gegenstand der Erfindung, womit.die genannte Aufgabe gelöst wird, ist zunächst ein Verfahren
zur Analyse einer flüssigen Probe durch Zusetzen eines Reagens1 zu einer flüssigen Probe, dadurch
Auslösen der Reaktion, und Messen einer Reaktionsgeschwindigkeit, dadurch quantitatives Bestimmen
eines in der Probe enthaitenen und an der Reaktion
teilnehmenden analytischen Bestandteils,
gekennzeichnet durch
(1) einen Schritt der Messung einer physikalischen Größe der flüssigen Probe, ■ "
(2) einen Schritt der Festsetzung eines Effektivgrenzniveaus für die flüssige .Probe entsprechend der
physikalischen Größe der flüssigen Probe,
(3) einen Schritt des^usatzes eines Reagens1 zur
flüssigen Probe und des Messens einer physikalischen Größe der sich ergebenden flüssigen Mischung und
(4) einen Schritt der Berechnung des Analysenwertes des gewünschten analytischen Bestandteils aus den
bis dahin gemessenen physikalischen Größen, bevor das Effektivgrenzniveau erreicht ist.
Ausgestaltungen und Wexterbildungen dieses Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 bis 7 .gekennzeichnet
.
·; Gegenstand der Erfindung ist auch eine Variante
dieses Verfahrens zur Analyse einer flüssigen Probe durch Geschwindigkeitsanalyse, mit dem Kennzeichen,
daß man eine flüssige Probe mit einem ersten Reagens mischt, die erhaltene flüssige Probe in eine erste
Stellung zum Messen einer physikalischen Größe der flüssigen Probe bringt, eine erste Messung zum
Messen der physikalischen Größe der in die erste Stellung gebrachten flüssigen Mischung vornimmt,
die flüssige Mischung mit einem zweiten Reagens mischt, das zur Auslösung einer Reaktion zur ·
quantitativen Bestimmung eines gewünschten analytischen Bestandteils geeignet ist, die erhaltene, in
Reaktion versetzte flüssige Mischung in eine zweite Stellung zum Messen einer physikalischen Größe
der flüssigen Mischung bringt, eine zweite Messung zum Messen der physikalischen Größe der in die
zweite Stellung gebrachten flüssigen Mischung in einer Mehrzahl von Wiederholungen vornimmt und dadurch
die durch das zweite Reagens ausgelöste Reaktionsgeschwindigkeit bestimmt, ein Effektivgrenzniveau entsprechend
der bei der ersten Messung erhaltenen
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physikalischen"Größe bestimmt, die physikalischen Größen jenseits des Effektivgrenzniveaus von den
bei der zweiten Messung gemessenen abzieht und den Analysenwert des gewünschten analytischen Bestandteils
entsprechend den verbleibenden, bis dahin vor Erreichen des Effektivgrenzniveaus erhaltenen
physikalischen Größen der zweiten Messung berechnet.
Zweckmäßig mißt man die physikalischen Größen bei der ersten Messung und der zweiten Messung mit
einer identischen Einrichtung zum Messen physikalischer Größen.
Gegenstand der Erfindung ist außerdem eine Vorrichtung
zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, ·
die gekennzeichnet ist durch:
Dj eine Einrichtung zum Messen einer physikalischen.
Größe der flüssigen Probe,
T2J eine Einrichtung zum Zusetzen eines Reagens1
zur flüssigen Probe und zum Messen einer physikalischen Größe der erhaltenen flüssigen Mischung,
C32 eine Einrichtung zum Festsetzen eines Effektivgrenzniveaus
für die flüssige Probe entsprechend der physikalischen Größe der flüssigen Probe und
• C43 eine. Einrichtung zum Berechnen des Analysenwertes des gewünschten analytischen Bestandteils der
.flüssigen Probe aus den bis dahin gemessenen physikalischen
Größen, bevor das Effektivgrenzniveau erreicht ist.
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Ausgestaltungen und Weiterbildungen dieser Vorrichtung sind in den Ansprüchen 11 bis 16 gekennzeichnet.
Eine Variante der Vorrichtung ist zur Analyse einer flüssigen Probe durch Geschwindigkeitsanalyse
gekennzeichnet durch
eine Einrichtung zum Festsetzen eines ersten Zeitpunktes und eines zweiten Zeitpunktes zum Messen einer ·
physikalischen Größe der flüssigen Probe der Reihe nach und zur Positionierung der flüssigen Probe zum
ersten Zeitpunkt und zum zweiten Zeitpunkt, eine Einrichtung zum Zusetzen eines ersten Rea^gens" zur
flüssigen Probe, wodurch der Zustand der flüssigen Probe bestimmt wird, bevor die flüssige Probe an einer
Stelle zum Messen der physikalischen Größe zum ersten Zeitpunkt positioniert ist, eine Einrichtung zum
Zusetzen eines zweiten Reagens1 zur flüssigen Probe, das zur Reaktion mit einem gegebenen Bestandteil
in der flüssigen Probe geeignet ist, nach dem ersten Zeitpunkt, jedoch vor dem zweiten Zeitpunkt,
eine Einrichtung zur Berechnung eines Effektivgrenzniveaus
entsprechend der zum ersten Zeitpunkt gemessenen physikalischen Größe, zum Abziehen der physikalischen
Größen jenseits des Effektivgrenzniveaus von den zum zweiten Zeitpunkt gemessenen und zur Berechnung des
Analysenwertes des gewünschten analytischen Bestandteils entsprechend den verbleibenden physikalischen
Größen und eine Einrichtung zur Anzeige des Analysenwertes durch ein Signalverarbeitungsgerät.
Vorteilhaft ist das Effektivgrenzniveau eine Gesamtsumme der physikalischen Größe der flüssigen
Mischung selbst und des-aus der Zusammensetzung des
Reagens1 ableitbaren konstanten·physikalischen Wertes.
Die erfindungsgemäß zu messende physikalische
Größe ist vorteilhaft eine Lichtstärke, die diejenigen auf Extinktion, Fluoreszenz, Lichtstreuung,Lumineszenz,
wie z. B. Biolumineszenz oder Chemilumineszenz, basierenden umfaßt, und wird durch ein Spektrophotometer,
Fluorophotometer usw. gemessen.
Im Rahmen der Erfindung wird das Effektivgrenzniveau als Untergrenzenniveäu festgesetzt, wenn die
betroffene Reaktion auf einer Substratbäsis gehandhabt wird, oder als Obergrenzenniveau festgesetzt, wenn
die betroffene Reaktion auf Produktbasis gehandhabt wird. Die analytischen Bestandteile können also nach
dem Unterschied zwischen der Substratbasis und der Produktbasis folgendermaßen eingeteilt werden:
Subsitratbas,is .
(unteres Effekti^grenzniveau festzusetzen)
GOT, GPT, LDH
Kreatinphosphokinase und Triglycerid
Kreatinphosphokinase und Triglycerid
(oberes Effektivgrenzniveau festzusetzen)
Glucose, Harnstoffstick- ·
stoff, LDH, Amylase und alkalisches Phosphat
Zur Einstellung des Zeitpunktes, der Auslösung der
Reaktion kann das Reagens der flüssigen Probe nach und nach zugesetzt werden, und eine Mehrzahl von analytischen
«ft «·
- 17 -
Bestandteilen kann nacheinander gemessen werden. Die ' flüssige Reaktionsmischung kann in einer Mehrzahl von
Wiederholungen mittels eines Drehtisches gemessen werden,
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert;
darin zeigen:
Fig. 1 ein Diagramm zur Darstellung der Distinktionsverteilung menschlichen
Serums; ' ·
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäß zu verwendenden Vorrichtung
zur Analyse einer flüssigen Probe;
Fig. 3 ein Diagramm zur Darstellung der Beziehungen zwischen dem Zeitpunkt der Reagenszugabe■
zu einer flüssigen Probe und dem Reaktionsablauf; und
Fig. 4 ein Flußdiagramm zur Darstellung des Verfahrensablaufs nach einem Ausführungsbeispiel der
Erfindung.
Die Erfindung wird nun im ein seinen anhand von Ausführungsbeispielen und Figuren beschrieben.
Der allgemeine Aufbau einer automatischen Analysevorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung
ist schematisch in Fig. 2 dargestellt. In Fig. 2 kann die Analysevorrichtung· funktionsmäßig in ein Probenahmesystem,
ein Reaktionssystem, einen Reagensspeicherabschnitt, einen Reagensverteilerabschnitt und einen
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Signalverarbeitungs/Steuerungs-Abschnitt unterteilt
werden. '
Zunächst wird das Probenahmesystem beschrieben. Das Probenahmesystem enthält einen Probenehmerabschnitt.
_H) und einen Probenahmemechanismus 40.
Der Probenehmerabschnitt 22. we^st einen Probentisch
als Drehtisch, einen Ionenanalysierbehälter 15 und einen Antriebsabschnitt zum Drehen des Probentisches
und des Ionenanalysierbehälters 15 auf. Der Probentisch
11 enthält eine gewöhnliche Probengefäßgruppe 12,
die mit zu analysierenden Proben beschickt ist, in einer Mehrzahl von Löchern an seinem Außenumfang und
eine besondere Probengefäßgruppe 13, die mit Notproben und Bezugsproben beschickt ist, in einer
Mehrzahl von Löchern an seinem Innenumfang. Diese Probengefäße sind zur Überführung in Probenansaugstellungen
44 und 44' durch Drehung des Tisches 11 bei Bedarf geeignet. Der Ionenanalysierbehälter 15
ist drehbar innerhalb des Probentisches 11 angeordnet.
Eine Mehrzahl von Ionenauswähäelektroden -16 für
Natrium-, Kalium- und Fluorionen und eine Bezugselektrode 17 erstrecken sich innerhalb des Behälters
Diese Elektroden sind zum Eintauchen in eine Verdünnungslösung geeignet, wenn die aus den Probengefäßen 12,
13 mittels eines nicht darges teilten Probennahmemechanismus1
entnommene Probe in den Analysierbehälter überführt und mittels der Verdünnungslösung verdünnt
ist.
Der Probenahmemechanismus· 40 enthält einen
ein Probeverarbeitungsrohr 41 haltenden Dreharm, einen
Vertikalantriebsmechanismus für den Dreharm und eine Probenpipette 42 zum Bewegen des Probenverarbeitungsrohres
41 zwischen Probenansaugstellungen 44 und 44' und einer Probenabgabestellung 45, in jede von
welchen Stellungen das Probenverarbeitungsrohr 41 vertikal antreibbar ist.
Das Probenverarbeitungsrohr 41 des Proben^ahmemechanismus'
40 wird durch einen Reinigungsabschnitt 41A vor Ansaugen der Probe gereinigt. Der Reinigungsabschnitt 41A ist auf halbem Wege in der 'Bewegungsbahn ·
des Probenverarbeitungsrohres 41 vorgesehen.
Als nächstes wird das Reaktionssystem erläutert. Das Reaktionssystem 20 enthält eine auf einer Temperatur
gehaltene ringförmige Bahn 23 und einen darauf angeordneten Rsaktionstisch 21. Der Reaktionstisch 21 ist so hoch wie der Probentisch 11 angeordnet.
Die auf einer Temperatur gehaltene Bahn enthält einen auf einer Temperatur gehaltenen Behälter
und nimmt eine auf einer Temperatur gehaltene Flüssigkeit von einem auf einer Temperatur gehaltenen
Wasserzuführabschnitt 29 auf. Die Temperatur des Wassers im auf einer Temperatur gehaltenen Wasserzuführabschnitt
29 ist über den Bereich etwa 25 bis 37 0C
veränderbar. Der R_eaktionstisch 21 weist eine Vielzahl
von Löchern auf,-deren jedes mit einem Reaktionsgefäß in Form einer rechteckigen transparenten ZeI\e beschickt
ist, so daß eine Gruppe von Reaktionsgefäßen gebildet wird. Der untere Teil der Reaktionsgefäße ist in die
- 20 -
auf einer Temperatur gehaltene Flüssigkeit eingetaucht.
Eine Lichtquelle 25 ist innerhalb des Reaktionstisches 21 vorgesehen, der entweder kontinuierlich oder
absatzweise durch einen " nicht dargestellten Antriebsmechanismus gedreht wird. Lichtströme 26 von der
Lichtquelle 25 werden einem Photometer 27 durch Reaktionsgefäße 22 in der auf einer Temperatur gehaltenen
Bahn 23 zugeführt und durch das Beugungsgitter im Photometer 27 gestreut, so daß ein Lichtstrhl bestimmtster
Wellenlänge mittels eines Photosensors abgeleitet wird. Der Inhalt der Reaktionsgefäße 22 wird
durch einen Rührer 28 gerühtt.
Eine Reinigungsmaschine 24 mit einer Mehrzahl von Reinwasserauslaßrohren und Flüssigkeitsansaugrohren
ist über der Reaktionsgefäßgruppe angeordnet. Wenn der Reaktionstisch 21 stillsteht, werden diese Rohre
in die Reaktionsgefäße eingeführt, um so die Reaktionsgefäße zu reinigen. Die Reinigungsmaschine 24 hat
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Reinigungsheberorgane/zur Durchführung eines Reinigungszyklus1 einschließlich des Ahsaugens der Flüssigkeit
durch das Flussigkeitsansaugrohr, der Reinwasserabgabe
durch das Reinwasserabgaberohr und der Reinwasseransaugung durch das Flüssigkeitsansaugrohr.
Dieser Reinigungs^z/klus wird für jedes Reakt ions gefäß
dreimal wiederholt.
Nun wird der Reagensspeicherabschnitt beschrieben. Der Reagensspeicherabschnitt 30 ist in der Nähe des
Reaktionsabschnitts 20 in der Weise angeordnet, daß
';; die Höhe der Reaktionsgefäße 31 und 31 ' im wesentlichen
i ■ .
Ii die gleiche wie die des Reaktionstisches 21 ist.,
Ij Der Speicherabschnitt 30 enthält einen Kühler, der
!· zwei Reihen von gruppenweise angeordneten Reagens-
"' gefäßen 31 und 31 * in der Form eines rechteckigen
κ Quaders enthält. Jedes der Reaktionsgefäße 31 und 31'
'Λ ist entsprechend dem Analysenbestandteil vorbereitet
5 und hat Öffnungen 32 b zw. 32' .
•I '
■ Nun wird das Reagensverteilungssystem beschrieben.
Die Reagenspipette 35 hat Reagenspipettierabschnxtte 36' und 37, die längs einer nicht dargestellten Schiene
I .verschoben werden. Reagens-Einsaug-Abgabe-Rohre 38
t . ' ■ ■
,j und 39 sind an den Pipettierabschnitten 36 und 37
if- montiert. Die Reagens-Einsaug-Abgabe-Rohre 38 und 39
'ι sind zur voneinander unabhängigen Hin- und Herbewegung.
*] geeignet. Das Reagens-Einsaug-Abgabe-Rohr 38
I. wird längs der Reihe von öffnungen 32 bis zur Reagens-
* abgabesteilung 46 bewegt. Andererseits ist das
J Reagens-Einsaug-Abgabe-Rohr 39 zur Bewegung längs der
": ' Reihe von öffnungen 32' bis zur Reagensabgabestellung
T geeignet. Die Reihe von Reagensgefäßen 31 und die. der
■jj Reagensgefäße 31' sind parallel zueinander angeordnet,
was ebenfalls für die Reihen von öffnungen 32 und 32'
/ gilt. Die Reagensspeichergefäße 31 und 31' sind
"■ . von rechteckiger Earallelepipedform, und daher
kann eine Vielzahl von ihnen in eng-benachbarter Lage
Ϊ · ■ ■ zueinander angeordnet werden. Die Reagens-Einsaug-
1 Abgabe-Rohre 38 und 39 werden über einer geeigneten
'! öffnung 32, 32' der Reagensgefäße 31 und 31* entsprechend
dem betroffenen analytischen Bestandteil angehalten
i und nach unten bewegt, um das Reagens aufzunehmen und
3 ■■ ■
* a«
- 22 -
zu halten, worauf die Aufwärtsbewegung folgt, um das gehaltene Reagens in das Reaktionsgefäß 22 abzugeben.
Die Reagens-Einsaug-Abgabe-Rohre 38 und 39 werden an Reinigungsstellen 38A bzw. 39A vor dem
Ansaugen des Reagens' gereinigt. Die öffnung 32 der
Reagensgefäßgruppe 31, die Reinigungsstelle 38A und die Reagensabgabestellung 46 des Reaktionstisches 21
sind in einer geraden Linie ausgerichtet. Die Reagens-Einsaug-Abgabe-Rohre 38 und 39 haben einen
nicht dargestellten Reagensoberflächenspiegelsensor, im Ansprechen auf dessen Ausgang der Oberflächenspiegel
des Reagens1 erfaßt wird. Der Betrieb dieses
Sensors bewirkt, daß die Reagens-Einsaug-Abgabe-Rohre und 39 konstant eine vorbestimmte Reagensmenge aufnehmen.
Die Reagenspipettierabschnitte 36 und 37 haben eine nicht dargestellte Vorheizung zum Erhitzen
des Reagens1 auf eine zur Reaktion geeignete Temperatur, während sich die Reagens-Einsaug-Abgabe-Rohre
und 39 zu den Reagensabgabestellungen 46 und 47 bewegen.
Zum Schluß wird das Signalverarbeitungs/Steuerungssystem
erläutert. Ein logarithmischer. Wandler 53 aient zur logarithmischen Umwandlung eines Meßsignals
entsprechend der Stärke des durchgelassenen Lichts vom Photometer 27. Der erhaltene Umwandlungswert wird
dem Analog/Digital-Wandler 54 zur Umwandlung in ein Digitalsignal zugeführt. Ein Drucker 55 dient zum
Drucken des Meßergebnisses durch einen analytischen Bestandteil des Reagens1. Eine Kathodenstrahlröhre
dient zur Anzeige des Meßergebnisses und der Analysebedingungen. Ein Kassettenbandaufnahmegerät 57 wird
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zur Analyse verwendet, wobei das Kassettenband die Analysebedingungen speichert. Nachdem das Kassettenband
vom Kassettenbandaufnahmegerät 57 abgelesen ist, wird das Reagensgefäß ersetzt, was automatisch eine
Änderung des Analysebestandteils ermöglicht. Eine Bedienungsplatte 52 wird zum Eingang des analytischen
Bestandteils und der Analysebedingungen nach Bestandteil von außen mittels der Bestandteilstasten, Profil-·
tasten und Zenertasten verwendet. Ein Mikrocomputer dient zur Allgemeinsteuerung der Vorrichtung. Der
Mikrocomputer 51 bewirkt eine Steuerung des Probenahmesystems, des Reaktionssystems, des Reagensspeicherabschnitts
und des Reagensverteilungssystems einerseits und zum Austausch von Information mit dem Analog/Digital-Wandler
54, dem Drucker 55, der Kathodenstrahlröhre 56, dem Kassettenbandaufnahmegerät 57 und
der Bedienungsplatte 52 über den Kopplungselektronikkreis andererseits. · ·
Der eine zu analysierende Probe tragende Probentisch 11 wird auf dem Probenehmerabschnitt K) angeordnet,
und der Startknopf der Bedienungsplatte 52 wird nach unten gedrückt. Dann beginnt der Betrieb
der Analysevorrichtung. Das Proben-Ansaug-Abgabe-Rohr des Probenahmemechanismus' 40 saugt die Probe in
der Probeansaugstellung 44 oder 44' ein, hält sie und gibt die gehaltene Probe am Probenabgabepunkt 45
ab. Die Gruppe von Reaktionsgefäßen 22 wird verschoben,
um die Lichtstrahlen 26 zu kreuzen, und der Reaktionstisch 21 macht eine Umdrehung plus einen Schritt,
so daß das Reaktionsgefäß, das dem am nächsten ist,
das die Probe aufgenommen hat, am Probenabgabepunkt
- 24 -
angeordnet wird. Dieser- Probenahmevorgang wird f
kontinuierlich wiederholt. Der Probentisch 11 macht, ? |
nachdem die Probenahme in einer der Zahl der ! d-
- ι
analytischen Bestandteile gleichen Zahl vorgenommen j
wurde, eine Drehung um einen Schritt in Vorbereitung " . ; für die nächste Probenanalyse. · ·
In dieser Weise macht der Reaktionstisch 21 eine Drehung und einen Schritt für jeden Probenahmevorgang,
während das Reaktionsgefäß, das die Probe zum ersten Mal aufgenommen hat, die Reagensabgabestellung
47 erreicht. Der. Reagenspipettierab- . schnitt 37 saugt ein Reagens entsprechend dem analytischen
Bestandteil aus dem Reagensbehälter 31' ein und bewegt sich, während er dieses hält, zum
Reagensabgabepunkt 47, wo das Reagens in das Reaktionsgefäß 22 abgegeben wird. Die Probe im Reaktionsgefäß 22
reagiert und zeigt eine Farbe, wenn das Reagens ihr zugesetzt wird./Nach Abgabe des Reagens1 wird . ".
das Reagens-Einsaug-Abgabe-Rohr 39 des Reagenspipettierabschnitts 37 vom Reinigungsabschnitt 39A
•in Vorbereitung für die nächste Reagensabgabe in das
Reaktiohsgefäß gereinigt. Wenn das erste Reaktionsgefäß den Reagensabgabepunkt 46 erreicht, führt der . ;
Reagenspipettierabschnitt 36 die Reagensverteilung bei Bedarf
entsprechend dem analytischen Bestandteil aus.
. Die Reagenspipettierabschnitte 36 und 37 hängen · von- den Schienen und eignen sich zur Bewegung längs
der Schienen. Diese Pipettierabschnitte 36 und 37 ·
sind auch zur Vertikalbewegung zusammen mit den Schienen geeignet. Die Reagens-Einsaug-Abgabe-Rohre 38
und 39 können anööffnungen 32 und 32' jedes Reagensgefäßes
·* - 3Ύ44
bei Bedarf angehalten werden. Der Betrieb des Antriebs-· abschnittes der Pipettierabschnitte 36 und 37
wird durch den Mikrocomputer 51 gesteuert. Das dem · analytischen Bestandteil der Probe, die die Abgabe- ■
Stellungen 46 und 47 erreicht hat, entsprechende
Reagens-Reagens wird durch die Pipettierabschnitte 36 und 37 ■
so gewählt, daß die Reagens-Einsaug-Abgabe-Rohre 38 und 39 vorläufig über entsprechenden Reagensgefäßen 31
und'31' anhalten. Darauf folgt die Abwärtsbewegung der
Pipettierabschnitte 36 und 37 mit dem Ergebnis, daß '
der Betrieb der Reagenspipette 35 bewirkt, daß eine vorbestimmte Reagensmenge von den Reagens-Einsaug-Abgabe-Rohren
38· und 39 angesaugt und gehalten wird. Dann bewegen sich die Pipettierabschnitte 36 und 37 nach
oben, so daß die Reagens-Einsaug-Abgabe-Röhre 38 und 39 horizontal zu den Reagensabgabestellungen 46
und 47 bewegt werden, und das in den Reagens-Einsaug-Abgabe-Rohren
38, 39 gehaltene Reagens wird in das entsprechende Reaktionsgefäß abgegeben.
Während sich der Reaktionstisch 21 bei jedem
Mal des Probenahmevorganges dreht, kreuzt die Probe im Reaktibnsgefäß 22 die Lichtstrahlen 26 durch
den Probenahmevorgang, so daß die Beobachtung der gefärbten Zustände ermöglicht wird. Mit.anderen Worten
können die optischen Eigenschaften dergleichen Probe
eine Mehrzahl von Malen beobachtet werden, bevor' das Reaktionsgefäß die Lage der Reinigungsmaschine 24
erreicht.
Die für den betroffenen analytischen Bestandteil erforderliche Wellenlänge wird durch den nicht dargestellen
Wellenlängenauswählkreis von dem am photo-
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elektrischen Detektor des Photometers 27 empfangenen
aus. . -
Licht gewählt, so daß das Signal einer mit der Stärke des durchgelassenen Lichts verknüpften Größe
in den logarithmischen Wandler: 53 eingeführt wird. Anschließend wird das Analogsignal im Analog/Digital-Wandler
54 in ein.Digitalsignal umgewandelt Und durch den Kopplungselektronikkreis 50 dem . Mikrocomputer
51 zugeführt, wo die erforderlichen Rechnungen ablaufen, und das Ergebnis davon wird im Speicher
gespeichert. Nach Abschluß der Gesamtheit der Mehrzahl von Lichtmeßvorgängen bezüglich des besonderen
analytischen Bestandteils werden die zahlreichen Lichtmeßdaten miteinander verglichen, und die erforderlichen
Rechnungen werden· durchgeführt, so daß der Analysenwert als der betroffene analytische Bestandteil auf
dem Drucker 55 gedruckt wird.
In dieser Weise wird die Messung vollendet, wenn das die' erste Probe enthaltende Reaktionsgefäß
die Lage des Photometers 27 passiert hat. Und wenn das Reaktionsgefäß die Reinigungsstelleung erreicht,
wird es durch die Reinigungsmaschine 24 in Vorbereitung für die Messung der nächsten Probe gereinigt.
Im vorstehenden Ausführungsbeispiel'kann die Analyse durch Kolorimetrie oder durch Messen der
Reaktionsgeschwindigkeit vorgenommen werden. Die Arbeitsschritte der Vorrichtung, zur Analyse werden
im Kassettenband des Aufnahmegerätes 57 gespeichert, und die Änderung der analytischen Bestandteile kann
durch Ablesen des Kassettenbandes und durch nachfolgenden
V 44 4
Austausch der Reagensgefäße erfolgen, wobei keine Reinigung der Reihe beim Austausch von Reagentien
benötigt wird. Weiter kann die Eingabe von analytischen Bestandteilen und ihren Bedingungen von
Hand mittels einer Kathodenstrahlröhre, BestandtewiIstasten,
Profiltasten und Zehnertasten erfolgen. . .
Ein Beispiel der Analyse von Glutanatoxalacetattransminase (GOT) in Serum gemäß derVErfindung
wird im folgenden beschrieben.
In Fig. 3 sind die Beziehungen zwischen der Extinktion einer flüssigen Probe und der Zeit bei der Analyse
von GOT dargestellt, wo 20 ,ul einer Probe und 300 ,ul H3O
zur Zeit "O" gemischt werden und 20 s danach die Extinktion der flüssigen Probe gemessen wird, um
ein Extinktionsniveau (L ) der flüssigen Probe zu erhalten. 5 min danach.werden 200 ,ul eines Reagens1
mit der folgenden Zusammensetzung zur Messung von GOT der flüssigen Probe zur Auslösung der Reaktion
zugesetzt.
Zusammensetzung des Reagens1
L-Asparaginat · 600 mM/1
=£-Ketoglutamat 30 mM/1
NADH 0,45 mM/1
Phosphatpuffer (pH 7,4) ' · 200 mM/1
MDH 1 Iü/ml
Das Effektivgrenzniveau (L) wird automatisch vom Extinktionsniveau (L0) der flüssigen Probe und
'"" "" 3Ί4"447"4
einem Extink'tionsniveau (L )" des Reagens1, das durch
die Zusammensetzung des Reagens1 vorbestimmt ist,
gemäß der folgenden Gleichung festgelegt:
die Zusammensetzung des Reagens1 vorbestimmt ist,
gemäß der folgenden Gleichung festgelegt:
SV + R1
• L = Lr +· '
XL, ■ ;
.SV + R1 + R0 .
worin SV: das Volumen der flüssigen Probe, d. h. 20 ,ul
R1: das Wasservolumen, d. h. 300 ,ul ί
R-. das Volumen des GOT-Reagens1, d. h. 200 ,ul , ' ;
Der Verlauf der Reaktion wird durch Ablesen der ;;
Extinktion bei 340 nm, bis. der abgelesene. Wert- \
zum festgelegten Effektivgrenzniveau L für die r'
jeweilige Probe herabkommt, oder für eine bestimmte ' '· [
Zeit, z. .B. für 5 min, verfolgt, wenn der abgelesene ■ ι
Wert nicht das festgelegte Effektivgrenzniveau für K
die jeweilige Probe erreichte, um die Reaktionsge- .
schwindigkeit ( t\ Extinktion/min) zu bestimmen, und ; :
der Analysenwert, z. B. Aktivität oder Konzentration, ' I
des gewünschten.analytischen Bestandteils, d. h". GOT, ' |-_
wird von den so erhaltenen Daten entsprechend der - - vorbestimmten
Berechnungsformel abgeleitet, die eine .
Berechnungsformel ist, die von einer Formel der ' ' ■ ·
Arbeitskennlinie er halten wird, die man durch Messen
Berechnungsformel ist, die von einer Formel der ' ' ■ ·
Arbeitskennlinie er halten wird, die man durch Messen
•der Standardflüssigkeitslösung oder von der Definition . f
der Enzymaktivität erhält. " . .r
■ . ■ ' 1
1 ■ Fig. 4 zeigt ein Flußbild für die Arbeitsschritte
,; · des in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiels.
ί ' " ■ Die Erfindung ist nicht auf H0O als zu einer flüssigen
I Probe zuzusetzende Flüssigkeit beschränkt, um das
j Extinktionsniveau (L ) der flüssigen Probe zu bestimmen,
;] wie in Fig. 3 gezeigt ist. Solange eine flüssige Probe
* . in einer genügend großen Menge für die Messung eines
I analytischen Bestandteils vorliegt, ist es nicht
erforderlich, der flüssigen Probe H2O zuzusetzen. Im
; Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 kann ein anderer Bestand-
! ' teil des an der GOT-Reaktion teilnehmenden Reagens'
i - der flüssigen Probe anstelle von H„0 zugesetzt werden.
■!■ Und zwar kann ein erstes Reagens, das aus L-Asparaginat>
'" MDH, NADH und Phosphatpuffer besteht, der flüssigen ' '
; . Probe anstelle von H2O zugesetzt werden, und 5 min ·
£ · . danach kann oG-Ketoglutarat dazu als ein zweites Reagens
j zugesetzt werden, um die GOT-Reaktion auszulösen.
Dabei wird das Extinktionniveau (L ) der flüssigen Probe
zunächst nur für das erste Reagens (L,) gern essen und gespeichert. Dann wird ein Extinktionsniveau.der
flüssigen Mischung einer flüssigen Probe und des ersten.
Reagens1 (L_) für die jeweilige Probe gemessen, und
L kann nach der folgenden Formel erhalten werden:
■k ■■■■■"
; Wie vorstehend beschrieben, kann ein exaktes Effektiv-
» ■ grenzniveau automatisch für die jeweilige flüssige
■- Probe erfindungsgemäß festgelegt werden, und ein Analysen-
||- wert des gewünschten analytischen Bestandteils kann
. bei der Analyse durch Messen der Reaktionsgeschwindigkeit
erhalten werden.
Leerseite
Claims (1)
- PatentansprücheJ Verfahren zur Analyse einer flüssigen Probe durch Zusetzen eines Reagens1 zu einer flüssigen Probe, dadurch Auslösen der Reaktion, und Messen einer Reaktionsgeschwindigkeit, dadurch quantitatives Bestimmen eines, in der Probe enthaltenen und an der Reaktion teilnehmenden analytischen Bestandteils,g e k e η η ζ e i c h η e t durch(1) einen Schritt der Messung einer physikalischen Größe der flüssigen Probe, . '(2) einen Schritt der Festsetzung eines Effektivgrenzniveaus für die flüssige Probe entsprechend der physikalischen Größe der flüssigen Probe,(3) einen Schritt des Zusatzes eines Reagens1 zur flüssigen Probe und des Messens einer physikalischen Größe der sich ergebenden flüssigen Mischung und(4) einen Schritt der Berechnung des Analysenwertes des gewünschten analytischen Bestandteils aus den bis dahin·gemessenen physikalischen Größen, bevor das Effektivgrenzniveau erreicht ist.2. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet,daß man die Schritte (1) und (3) mit einer identischen Einrichtung zum Messen physikalischer Größen durchführt.81-(A6O84-O2)TF3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Schritt (3) in einer Mehrzahl von Wiederholungen von Zeit zu Zeit mittels eines Drehtisches durchführt.■4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,.daß die physikalische Größe eine Lichtstärke ist.5. Verfahren nach Anspruch 4,' ■ ■dadurch gekennzeichnet, " ■ -daß die Lichtstärke durch Extinktion, Fluoreszenz, Lichtstreuung oder Lumineszenz gemessen wird.6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Reagens der Probe der Reihe nach zusetzt, wodurch der Zeitpunkt des Auslösens der Reaktion eingestellt wird.7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Mehrzahl von analytischen Bestandteilen nacheinander mißt. ".8. Verfahren nach Anspruch. 1 zur Analyse einer flüssigen Probe durch Geschwindigkeitsanalyse, " •dadurch gekennzeichnet,daß man eine flüssige Probe mit einem ersten Reagens mischt,die erhaltene flüssige Probe in eine erste Stellung zum Messen einer physikalischen Größe der flüssigen Probe bringt,eine erste Messung zum Messen der physikalischen Größe der in die. erste Stellung gebrachten flüssigen Mischung vornimmt,die flüssige Mischung mit einem zweiten Reagens mischt, das zur Auslösung einer Reaktion zur quantitativen Bestimmung eines gewünschten analytischen Bestandteils geeignet ist, ■ ■ ·die erhaltene, in.Reaktion versetzte flüssige Mischung in eine zweite Stellung zum Messen einer physikalischen Größe der flüssigen Mischung bringt,eine zweite Messung zum Messen der physikalischen Größe der in die zweite Stellung gebrachten flüssigen Mischung in einer Mehrzahl von Wiederholungen .vornimmt und dadurch die durch das zweite Reagens ausgelöste Reaktionsgeschwindigkeit bestimmt,ein Effektivgrenzniveau entsprechend .der bei der ersten Messung erhaltenen physikalischen Größe bestimmt,die. physikalischen Größen jenseits des Effektivgrenzniveaus von den bei der zweiten Messung gemessenen ab-zieht undden Analysenwert des gewünschten analytischen Bestand-· teils entsprechend den verbleibenden, bis dahin vor Erreichen des Effektivgrenzniveaus erhaltenen physikalischen Größen der zweiten Messung berechnet.-A-9. Verfahren nach Anspruch 8,dadurch gekennzeichnet, . . idaß man die physikalischen Größen bei der erstenMessung und der zweiten Messung mit einer .identischen jEinrichtung zum Messen physikalischer Größen mißt. !10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
gekennzeichnet durch:IIJ eine Einrichtung (25, 26, 27)zum Messen einer
physikalischen Größe der flüssigen Probe,jl2j eine Einrichtung (35, 36, 37, 38, 39; 25, .26-, 27) zum Zusetzen eines Reagens1 zur flüssigen Probe und. zum Messen- einer physikalischen Größe der erhaltenen flüssigen Mischung,L3j eine Einrichtung zum Festsetzen eines Effektivgrenzniveaus für die .flüssige Probe entsprechend der physikalischen Größe der flüssigen Probe undD4l eine Einrichtung (51, 52, 53, 54) zum Berechnen des Analysenwertes des gewünschten analytischen Bestandteils der flüssigen Probe aus den bis dahin gemessenen physikalischen Größen, bevor das Effektivgrenzniveau erreicht ist.11. Vorrichtung nach Anspruch 10,dadurch gekennzeichnet,daß für die Einrichtungen XM und C2] eine identische Einrichtung (25, 26, 27) zum Messen physikalischerGrößen vorgesehen ist.- 512. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,daß die Einrichtung C23 einer Mehrzahl von Wiederholungen der Vorgänge von Zeit zu Zeit mittels eines Drehtisches (21) dient.13. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,daß die physikalische Größe eine Lichtstärke ist.14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,daß die Meßeinrichtung (25, 26, 27) zum Messen der Lichtstärke durch Extinktion, Fluoreszenz, Lichtstreuung oder Lumineszenz dient.15. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,daß die Reagenszusatzeinrichtung (35, 36, 37, 38, 39)zur Probe zum Zusetzen des Reagens' der Reihe nach eingerichtet ist, wodurch der Zeitpunkt der Auslösung der Reaktion einstellbar ist.16. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,daß sie zum Messen einer Mehrzahl von analytischen Bestandteilen nacheinander eingerichtet ist.3H447417. Vorrichtung nach Anspruch 10, zur Analyse einer flüssigen Probe durch Geschwindigkeitsanalyse, gekennzeichnet durcheine Einrichtung zum Festsetzen eines ersten Zeitpunktes und eines zweiten Zeitpunktes zum Messen einer physikalischen Größe der flüssigen Probe der Reihe nach und zur Positionierung der flüssigen· Probe zum ersten Zeitpunkt und zum zweiten Zeitpunkt ,eine Einrichtung (36, 38) zum Zusetzen eines ersten Reagens1 zur flüssigen Probe, wodurch der Zustand eier flüssigen Probe bestimmt wird, bevor die flüssige Probe an einer Stelle zum Messen der . physikalischen Größe zum ersten Zeitpunkt positioniert ist, ·eine Einrichtung (37, 39) zum Zusetzen eines zweiten Reagens'.zur flüssigen Probe, das zur Reaktion mit einem gegebenen Bestandteil in der flüssigen Probe geeignet ist, nach dem ersten Zeitpunkt, jedoch vor dem zweiten Zeitpunkt,eine Einrichtung (51, 52,."53, 54) zur Berechnung eines Effektivgrenzniveaus entsprechend der zum ersten Zeitpunkt gemessenen· physikalischen Größe, zum Abziehen der physikalischen Größen jenseits des Effektivgrenzniveaus von den zum zweiten Zeitpunkt gemessenen und zur Berechnung des Analysenwertes des gewünschten analytischen'Bestandteils entsprechend den verbleibenden physikalischen Größen undeine Einrichtung (55, 56) zur Anzeige des Analysenwertes durch ein' Signalverarbeitungsgerät.314U7418. Vorrichtung nach Anspruch 17, · ■ dadurch gekennzeichnet,daß das. Effektivgrenzniveau eine Gesamtsumme der physikalischen Größen der flüssigen Mischung selbstund des aus der Zusammensetzung des Reagens' ableitkonstanten
bären/physikalischen Wertes ist.
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Ipc: C12Q 1/52 |
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D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition |