DE3226063A1

DE3226063A1 - Verfahren und vorrichtung zur durchflussanalyse

Info

Publication number: DE3226063A1
Application number: DE19823226063
Authority: DE
Inventors: Tadafumi Kuroishi; Hideo Katsuta Uchiki
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1981-07-13
Filing date: 1982-07-12
Publication date: 1983-02-10
Also published as: JPS639616B2; DE3226063C2; US4582687A; JPS5810632A; DK312382A

Description

HITACHI, LTD.

5-1, Marunouchi 1-chome,

Chiyoda-ku, Tokyo,

Japan

Verfahren und Vorrichtung zur Durchflußanalyse

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchflußanalyse insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung,die sich zur Geschwindigkeitsauswertung eignet.

Ein Verfahren, das die Anordnung einer Durchflußzelle in einer Trägerflüssigkeitsleitung, das Einführen einer Probe und einer Reagenslösung in einen Strom einer Trägerflüssigkeit und die Beobachtung eines Reaktionszustandes zwischen diesen durch ein Photometer vorsieht, ist

als Durchflußanalyse bekannt, deren besonderer Aufbau in der US-PS 4 O22 575 offenbart ist, wonach eine Reaktionslösung einer Probe und eines Reagens' in eine einzelne Durchflußzelle durch eine Reaktionswendel eingeführt wird und man so eine kolorimetrische Analyse kontinuierlich und wirksam durch aufeinanderfolgendes Einführen von Proben in den Strom durchführt.

Der herkömmliche Durchflußanalysator ist zur Endpunktauswertung geeignet, jedoch zur Geschwindigkeitsauswertung ungeeignet. Eine Geschwindigkeitsauswertung

durch den herkömmlichen Durchflußanalysator ist von geringem analytischen Behandlungswirkungsgrad, da, wenn eine Zone einer Reaktionslösung aus einer Probe und einer Reagenslösung in eine Durchflußzelle gelangt, die Lösungsförderung für die zum Beobachten erforderliche Zeit unterbrochen werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Geschwindigkeitsauswertung ohne langes Festhalten einer Reaktionslösung in einer Durchflußzelle, d. h„ ein Verfahren und eine Vorrichtung zur wirkungsvollen Analyse zu entwickeln * wobei gleichzeitig ein Verfahren und eine Vorrichtung anzustreben sind, die auch zur leichten Anpassung, an Änderungen in der Reaktionsdauer von einer zur anderen zur Beobachtung vorgesehenen Probe geeignet s ind.

Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe gelöst wird, ist zunächst ein Verfahren zur Durchflußanalyse, mit dem Kennzeichen, daß man eine Mehrzahl von Durchflußzellen im Lichtweg eines Photometers anordnet, den Auslaß einer Durchflußzelle an der Stromaufseite mit dem Einlaß einer Durchflußzelle an der Stromabseite durch ein Reaktionsrohr bestimmter Länge verbindet, eine bestimmte Menge einer Probe und eine bestimmte Menge einer Reagenslösung in einen Strom einer Trägerflüssigkeit einführt, die Probe mit der Reagenslösung während ihrer Beförderung reagieren läßt, eine erste Lichtextinktion auf Basis einer Reaktionslösung der Probe und der Reagenslösung mißt, wenn eine Zone der Reaktionslösung in eine erste Durchflußzelle gelangt, eine zweite Licht-

extinktion auf Basis der Reaktionslösung mißt, wenn die Zone der Reaktionslösung in eine zweite Durchflußzelle gelangt, und die Durchflußzelle an der Stromaufseite mit der Durchflußzelle an der Stromabseite durch ein Reaktionsrohr mit einer von der des ersten Reaktionsrohres verschiedenen Länge verbindet, wenn eine andere als die erste Probe gemessen wird.

Eine Ausgestaltung dieses Verfahrens ist im Patentanspruch 2 gekennzeichnet.

Gegenstand der Erfindung ist außerdem eine Vorrichtungzur Durchführung dieses neuen Verfahrens, die gekennzeichnet ist durch eine Mehrzahl von im gleichen Lichtweg in Reihe angeordneten Durchflußzellen, eine benachbarte Durchflußzellen verbindende Reaktionsrohreinheit, ein Photometer mit einem Lichtdetektor, der sich zum Erfassen von durch eine Mehrzahl der Durchflußzellen durchgegangenen) Licht eignet, und eine Einrichtung zum Fördern einer Reaktionslösung einer Probe und einer Reagenslösung von einer Durchflußzelle an der Stromaufseite zu einer Durchflußzelle an der Stromabseite durch die Reaktionsrohreinheit.

Ausgestaltungen dieser Vorrichtung sind in den Patentansprüchen 4 bis 10 gekennzeichnet.

Im Rahmen der Erfindung wird dann die Reaktionsgeschwindigkeit einer gegebenen analytischen Einzelheit aus dem Unterschied zwischen der ersten und der zweiten Lichtextinktion bestimmt. Reaktipnsrohre mit verschiedenen Längen werden zur Verbindung zwischen den Durchflußzellen

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bereitgestellt/ und man wählt jeweils ein Reaktionsrohr mit einer geeigneten Länge unter Berücksichtigung der erforderlichen Zeit für die Beobachtung aus.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele näher erläutert; darin zeigens

Fig. 1 einen Flußplan zur Veranschaulichung einer Vorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Photometers und der davon betroffenen Teile nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 3 eine andere schematische Darstellung eines Photometers und der davon betroffenen Teile gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung; und

Fig. 4 ein Diagramm zur Darstellung von Meßergebnissen gemäß der Erfindung.

Gemäß Fig. 1 wird eine Trägerflüssigkeit, die destilliertes Wasser ist, in einem Behälter 10 untergebracht, durch Saugen in ein Saugrohr 11 gezogen und durch eine Förderpumpe 12, die eine peristaltische Pumpe ist, in Strömungsleitungen 13 und 14 eingeführt. Die Trägerflüssigkeiten, die durch die Leitungen 13 und 14 geströmt sind, werden miteinander in der Leitung 17 vereint und durch eine Durchflußzelle 42, ein Reaktionsrohr 44, eine Durchflußzelle 46 und eine Leitung 48 gefördert, wonach sie ab-

geleitet' werden. Die Leitungswiderstände 15 und 16 der Leitungen 13 und 14 werden je nach einem Strömungsgeschwindigkeitsverhältnis der Leitung 13 zur Leitung eingestellt.

Die Leitung 13 erstreckt sich durch eine Dosierbohrung 40 eines Drehschaltventils 3_£. Eine Probenehmereinheit 30 ist zum Einführen eines bestimmten Volumens einer Probe in den Trägerflüssigkeitsstrom in der Leitung 13 vorgesehen. Eine Mehrzahl von Probenbechern 31, deren jeder eine Probe enthält, ist auf einem Drehtisch vorgesehen. Wenn ein gegebener Probenbecher 31 an einem Saugpunkt positioniert ist, wird ein Saugrohr in den Probenbecher eingeführt, und eine Probe wird in das Drehschaltventil _3_4 durch Saugen eingezogen, das durch Betrieb einer Förderpumpe 36/erzeugt wxra. wenn

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die Probe die Dosierbohrung des Drehschaltventils 3_4 füllt, wird der Betrieb der Förderpumpe 36 unterbrochen. Das Drehschaltventil 34. besteht aus festen Teilen 37 und und einem drehbaren Bauteil 39. Das drehbare Bauteil hat eine große Zahl von Dosierbohrungen 40, deren jede ein Volumen von 10 /Ul hat. Wenn sich das drehbare Bauteil 39 um die Welle 41 um einen Schritt dreht, kommt die nächste Dosierbohrung mit dem Saugrohr 33 in Verbindung. Der Drehtisch 32 rückt um einen Schritt vor, und eine andere Probe im nächsten Probenbecher wird in die Dosierbohrung eingeführt/ die dadurch mit dem Saugrohr 33 verbunden ist. Wenn die Dosierbohrung 40, die die Probe enthält, mit der Leitung 13 verbunden ist, wird die Probe vom Trägerflüssigkeitsstrom mitgenommen.

Andererseits erstreckt sich die Leitung 14 durch ein

6-Wegschaltventil 25. Wenn eine Förderpumpe 24 arbeitet, wird eine Reagenslösung zum Pressen der GOT (Glutamatoxalat^transaminase) im Behälter 20 durch eine Leitung 21 und ein Dosierrohr 22 in eine Leitung 23 gezogen. Wenn die Reagenslösung das Dosierrohr 22 mit einer Kapazität von 200 ,ul füllt, wird der Betrieb der Förderpumpe 24 unterbrochen. Dann wird das 6-Wegschaltventil 25 geschaltet, wie in Fig. 1 durch gestrichelte Linien angedeutet ist, und die Trägerflüssigkeit drückt die Reagenslösung vom Dosierrohr 22 in die Leitungen 14 und 17.

fiine Zone der Probe, die zwischen den Trägerflüssigkeiten von der Leitung 13 eingefaßt oder abgesperrt ist, und eine Zone der Reagenslösung, die zwischen den Trägerflüssigkeiten von der Leitung 14 eingefaßt oder abgesperrt ist, werden miteinander in der Leitung zur Bildung einer Zone einer Reaktionslösung vereinigt. Die Reaktionslösung macht allmählich eine Reaktion durch, während sie durch die Leitung 17 strömt.

Die Durchflußzellen 42 und 46 haben den gleichen Aufbau,wie er in Fig. 2 gezeigt ist. Die Durchflußzellen 42 und Ab in Fig. 1 sind innerhalb eines Photometers 50 und in Reihe zum Lichtweg 58 angeordnet. Weißes Licht von einer Lichtquelle 51 bestrahlt die Durchflußzelle 42, und das durch die Durchflußzelle 42 hindurchgegangene Licht bestrahlt die Durchflußzelle 46. Das durch die Durchflußzelle 46 hindurchgegangene Licht gelangt in ein Spektrometer 52, in dem ein konkaves Brechungsgitter 53 und eine große Zahl photoelektrischer Detektoren 54 und 55 vorgesehen sind. Der Detektor 54 ist an einer Stelle angeordnet, die der Lage einer von

aiiioni rjo«jciljoiioit ana 1 γ I I auhoii ΠΙ.ιιΓΓ aliam liloi I cn Wellen länge entspricht, und der Detektor 55 ist an einer Stelle angeordnet, die der Lage einer vom analytischen Stoff nicht absorbierten Wellenlänge entspricht, und so wird eine Lichtmessung zweifacher Wellenlänge durchgeführt, indem man zwei Wellenläng ensignale durch eine Computereinheit 56 vergleicht und auswertet. Ein" in der Computereinheit 56 vorgesehener Mikrocomputer steuert den Betrieb der Förderpumpen, des Drehtisches 32, des Drehschaltventils 254_, des 6-Wegschaltventils 25 und eines Multiplexers der Abnahme von Lichtsignalen zweifacher Wellenlänge. Auswertungsergebnisse werden in einer Anzeigeeinheit 57 mit einer Kathodenstrahlröhre und einem Drucker angezeigt.

In Fig. 1 ist das Spektrometer 52 des Photometers nach der Gruppe von Durchflußzellen angeordnet, doch kann eu auch vor den üurcliilußzellon wlo dau in 1·· ±< j. gezeigte Photometer 60 angeordnet sein. Gemäß Aufbau nach Fig. 2 ist ein Streukörper im Spektrometer 60 vorgesehen, wo monochromatisches Licht einer einzelnen Wellenlänge oder zweifacher Wellenlänge Durchflußzellen bestrahlt. Die Durchflußzellen 42 und 46 haben den gleichen Aufbau. Lichtdurchlaßfenster 65, 66, 75 und 76 aus Quarz sind an beiden Enden der Durchflußzellenkörper 62 und 72 vorgesehen. Der Einlaß 63 der Durchflußzelle 42 ist mit der Leitungp7 verbunden, und der Auslaß 74 der Durchflußzelle 46 ist mit der Leitung 48 verbunden. Die Endteile des Reaktionsrohres 44 bestehen aus Fluorharzrohr mit geringer Elastizität. Ein Ende des Reaktionsrohres 44 ist an den Auslaß 64 der Durchflußzelle 42 angeschlossen, und sein anderes Ende ist an den Einlaß

der üurchflußzelle 46 angeschlossen. Die Enden des Reaktionsrohres 44 sind mit Hilfe von lösbaren Befestigungsmitteln abnehmbar. Das durch die Durchflußzellen hindurchgegangene monochromatische Licht wird vom Detektor 61 erfaßt.

Während die in der Leitung 17 von Fig. 1 gebildete Reaktionslosungszone in der Durchflußzelle 42 steht, wird eine erste auf der Reaktionslösung basierende Lichtextinktion gemessen. Dann fließt die Reaktionslosungszone durch das Reaktionsrohr 44 und gelangt in die Durchflußzelle 46. Während dieser überführung läuft die Reaktion zwischen der Probe und dem Reagens weiter ab. Während die Reaktionslosungszone in der Durchflußzelle 46 steht, wird eine zweite auf der Reaktionslösung basierende Liehtextinktion gemessen. Zonen weiterer Reaktionslösungen können nacheinander in/ale Leitungsbahn gefördert werden, indem man die Funktionen der Probenehmereinheit X) und des 6-Wegschaltventils 25 synchronisiert.

In Fig. 4 sind Meßergebnisse gemäß der Erfindung gezeigt, wobei zwei Proben nacheinander durch einen Trägerflüssigkeitstrom zur Messung von Lichtextinktionen gefördert wurden. Ein Spitzenwert 86 zeigt ein Ergebnis einer ersten Messung einer ersten Probe, ein Spitzenwert 87 ein Ergebnis der zweiten Messung der ersten Probe, ein Spitzenwert 91 ein Ergebnis einer ersten Messung einer zweiten Probe und ein Spitzenwert 92 ein Ergebnis der zweiten Messung der zweiten Probe. Der Unterschied zwischen den Spitzenwerten 86 und 87 bzw. der zwischen den Spitzenwerten 91 und 92 beruht

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jeweils auf Änderungen infolge des Fortschritts der Reaktion. Da die Reaktionslösung oder flüssige Mischung in die Trägerflüssigkeit diffundiert, während die Reaktionslösung oder flüssige Mischung durch das Reaktionsrohr 44 gefördert wird, ist die Reaktionslösungszone bei der zweiten Messung weiter ausgedehnt. Dabei kann die Änderung durch Bestimmung der Fläche jedes Spitzenwertes korrigiert werden.

Durchflußzellen 42 und 46 weisen jeweils einen Innendurchmesser von 0,8 mm und eine Durchflußlänge von 10 mm auf, und das Reaktionsrohr 44 hat einen Innendurchmesser von 0,5 mm und eine Länge von 200 cm.

Bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1 und Fig. führt man die Leitung 21 in einen anderen Reagensbehälter ein, wenn die GOT-Messung einer Gruppe von Proben auf dem Drehtisch 32 abgeschlossen ist. Dann wird ein Reagens z. B. für GPT (Glutamatpyruvat_jtransaminase) als eine weitere Reagenslösung vorbereitet. Gleichzeitig wird das Reaktionsrohr 44 durch ein anderes Reaktionsrohr mit unterschiedlicher Länge ersetzt, wodurch ein geeignetes Zeitintervall zwischen einer ersten Messung und einer zweiten) für die GPT-Beobachtung gewählt werden kann.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist ein Spektrometer 60 nach einer Gruppe von Durchflußzellen 42, 46 vorgesehen, und außerdem weist die Vorrichtung hier einen Mechanismus zur Auswahl der Länge des Reaktionsrohres zwischen dem Auslaß der Durchflußzelle 42 an der Stromaufseite und dem Einlaß der Durchflußzelle 46 an der

Stromabseite auf. Und zwar ist eine Leitung 81, die an einem Ende mit dem Auslaß der Durchflußzelle 42 verbunden ist, am anderen Ende mit einem Umschaltventil 80 verbunden. Eine Leitung 84, die an einem Ende mit dem Einlaß der Durchflußzelle 46 verbunden ist, ist am anderen Ende mit einem langen Reaktionsrohr 82 und einem kurzen Reaktionsrohr 83 verbunden, +) Man kann auch drei oder mehr Reaktionsrohre verwenden.

Gemäß dem Aufbau nach Fig. 3 kann man ein Zeitintervall zwischen einer ersten Messung der Lichtextinktion und einer zweiten Messung der Lichtextinktion für die Beobachtung ohne weiteres je nach der Probenart oder dem Unterschied der analytischen Einzelheiten auswählen, zu welchem Zweck jeweils das Umschaltventil 80 auf das Reaktionsrohr mit der geeigneten Länge eingestellt wird.

Bei den vorstehenden Ausführungsbeispielen sind lediglich zwei Durchflußzellen vorgesehen, doch kann man auch drei oder mehr Durchflußzellen in Reihe im gleichen Lichtweg eines Photometers anordnen. Dabei wird die Zahl der Beobachtungen entsprechend der Zahl der Durchflußzellen gesteigert.

+) die an das Umschaltventil 80 angeschlossen sind.

Leerseite

Claims

Ansprüche

1 .JVerfahren zur Durchflußanalyse, dadurch gekennzeichnet,

daß man eine Mehrzahl von Durchflußzellen im Lichtweg eines Photometers anordnet,

den Auslaß einer Durchflußzelle an der Stromaufseite mit dem Einlaß einer Durchflußzelle an der Stromabseite durch ein Reaktionsrohr bestimmter Länge verbindet,

eine bestimmte Menge einer Probe und eine bestimmte Menge einer Reagenslösung in einen Strom einer Trägerflüssigkeit einführt,

die Probe mit der Reagenslösung während ihrer Beförderung reagieren läßt,

eine erste Lichtextinktion auf Basis einer Reaktionslösung der Probe und der Reagenslösung mißt, wenn eine Zone der Reaktionslösung in eine erste Durchflußzelle gelangt,

eine zweite Lichtextinktion auf Basis der Reaktionslösung mißt, wenn die Zone der Reaktionslösung in eine zweite Durchflußzelle gelangt, und

die Durchflußzelle an der Stromaufseite mit der Durchflußzelle an der Stromabseite durch ein Reaktionsrohr

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mit einer von der des ersten Reaktionsrohres verschiedenen Länge verbindet, wenn eine andere als die erste Probe gemessen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß man eine Geschwindigkeitsauswertung auf der Basis eines Unterschiedes zwischen der ersten Lichtextinktion und der zweiten Lichtextinktion vornimmt,
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2,

gekennzeichnet durch

eine Mehrzahl von im gleichen Lichtweg xn Reihe angeordneten Durchflußzellen (42, 46),

eine benachbarte Durchflußzellen (42, 46) verbindende Reaktionsrohreinheit (44; 80-84),

ein Photometer (50) mit einem Lichtdetektor (54, 55; 61), der sich zum Erfassen von durch- eine Mehrzahl der Durchflußzellen (42, 46) durchgegangenem Licht eignet» und

eine Einrichtung (12) zum Fördern einer Reaktionslösung einer Probe und einer Reagenslösung von einer Durchflußzelle (42) an der StromaufSeite zu einer Durchflußzelle (46) an der Stromabseite durch die Reaktionsrohreinheit (44; 80-84).
4. Vorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Reaktionsrohreinheit mehrere Reaktionsrohre (82, 83) aufweist, deren jedes abnehmbar an einem Ende mit dem

Auslaß einer Durchflußzelle (42) an der Stromaufseite und am anderen Ende mit dem Einlaß einer Durchflußzelle (46) an der Stromabseite verbunden ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet/

daß die Lichtextinktion jedesmal gemessen wird, wenn eine Zone einer Reaktionslösung, die in einer Leitung (17) in einem von Trägerflüssigkeiten eingefaßten Zustand gefördert wird, durch jede der Durchflußzellen (42, 46) strömt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,

daß das Photometer (SO) eine zum Bestrahlen der Mehrzahl der Durchflußzellen (42, 46) geeignete Lichtquelle (51) aufweist und

Leitungen (13, 14) zum Fördern einer Trägerflüssigkeit an der Stromaufseite der Mehrzahl der Durchflußzellen (42,

46) sowie

Einrichtungen (3_4, 25) zum Einführen einer bestimmten Menge einer Probe und einer bestimmten Menge einer Reagenslösung in die Leitungen (13, 14) zum Fördern der Trägerflüssigkeit vorgesehen sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,

daß das Photometer (5C)) ein nach einer Mehrzahl der Durchflußzellen (42, 46) vorgesehenes Spektrometer (52) aufweist und

das Spektrometer (52) ein konkaves Brechungsgitter (53)

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8. Vorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,

daß das Photometer (50) ein auf zweifacher Wellenlänge basierendes Erfassungssignal mißt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Reaktionsrohreinheit eine Mehrzahl von Reaktionsrohren (82, 83) mit verschiedenen Längen und

eine Einrichtung (81, 80, 84) zur Auswahl eines der Reaktionsrohre (82, 83) aufweist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Einrichtungen zum Einführen der Probe und der Reagenslösung eine Probenehmer (3Ol aufweisen, der sich zum Einführen einer Mehrzahl verschiedener Proben nacheinander in die Leitung (13) zum Fördern der Trägerflüssigkeit eignet.