DE3318574A1 - Verfahren zur durchfuehrung chemischer analysen - Google Patents

Description

Verfahren-o-ff zur Durchführung fc=eqf chemischer Analysen

Diese Erfindung betrifft· ein Verfahren a&4—e-iue—Vorriοhtung zur Durchführung chemischer Analysen bedarfsfalls unter Einsatz mehrerer verscniedener Messprinzipien. Besonders gut eignet sich die Erfindung zur Durchführung in der Medizin gebräuchlicher Analysen.

Die verschiedenen zu^i Einsatz in Verbindung mit dem erfindungs— gemässen Verfahren jbarär—o^t—υ - ο ■ , geeigneten Messprinzipien sind :nit verschiedenartigen Nachteilen verbunden, von denen im folgenden einige dargelegt sind.

In der iNTephelometrie, d. h. bei der auf Licht st reu strahlung basierenden Messung, bilden u.a. die in der zu messenden Lösung sich langsam bewegenden Staubteilchen und sonstigen die Lichtausbreitun^ beeinflussenden Partikeln, die in ihrer Grosse die Antigen-Antikörper-Komplexe erheblich übertreffen, ein Problem. Eine bekannte Methode, die von den Partikeln verursachten Fehler zu verringern, besteht darin, die Intensität des Streulichtes· eine gewisse Zeit zu verfolgen und dann das in diesem Zeitabschnitt kleinste aufgetretene Signal als Messergebnis zu nehmen. Dieses Prinzip gründet; sie.- auf die Beobachtung, dass die Partikeln die Lichtstreustrahlung kaum verringern, wohl aber, wenn sie sich in passender Stellung befinden, u.U. eine beträchtliche zusätzliche Streuung verursachen können. Das wirkliche Minimum wird umso sicherer gefunden, je langer die Beobachtungsporiode ist. Dieser sind jedoch wagen der damit verbundenen Verlangsa.nung· der Messung in der Praxis Grenzen gesetzt.

Ein weiteres Problem besteht in der Stellung der ivüvette im Veriiältni'5 zu de:i optischen Achsen des Messystems. Befinden sicn na.nlica Ji^ :v/;ve ttcn nicht reproduzierbar stets an der gleichen Stelle, so bewirkt die ge.icrurn.nte Küvettenflache Unterschiede in der Liciitbrochun^ Lind damit auch beim Endergebnis. Weiter kann sich der vorn Lichtstrahl i?;i Inneren der Küvette zurückgelegte und als Folge davon die Lichtabsorption in der Küvette

ändern. Bei Analysenautomaten, die mit Einzelküvetten arbeiten, .TiUSS wegen der o.g. Sachverhalt θ der Genauigkeit des Küvettentransportsystems ganz besondere Beachtung geschenkt werden.

Als drittes Problem sind die Verunreinigungen und Kratzer an der Küvettenoberfläche sowie eventuelle Küvet cen-Synimetrief ehler zu nennen. Sie verursachen Unterschiede zwischen den einzelnen Küvetten und führen zu der Forderung, dass sich die Küvettenstellung zwischen erster und letzter Ablesung nicht; ändern darr.

Die genaueste ICüvettenpositionxerung erzielt man durch Einsetzen der Küvette in eine speziell für diesen Zweck hergerichtete, in bezug auf die optischen Achsen des Messystems zuverlässig befestigte Messstation, beispielsweise in eine den Küvettenabmessungen genau entsprechende Bohrung. Eine solche Überführung der Küvette war schwer zu automatisieren; sie kann zu Kratzern an der Küvette führen, und ausserdem ist es schwierig, die Beibehaltung der Küvettenrichtung sicher zu gewährleisten. Allgemein weiden, denn aucu die Küvetten in aus r-Ietall gearbeitete Gestelle eingesetzt , in denen Öffnungen für den Liclitwög in der Weise angebracht sind, dass die Küvatten während der gesamten Dauer der Analyse, auch zu den .iessungszeitpunkten, in dem Gestell belassen werden können. Die Herstellung eines solchen Gestells erfordert ein Höchst:nass an Präzision und gestaltet sich entsprechend kostspielig.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten i-Iängel auf wirksame und einfache Weise zu verringern bzw. zu eliminieren unter Verwendung einer Vorrichtung, die sich durch einfache Konstruktion, niedrigen Preis und äusserst hohe Betri-ebszuverlässigkeit auszeichnet. Gemäss der Erfindung besteht auch die .-iSijlichkeit, im glaicheii Analysator mehrere verschiedene .-iessprinsipien zur Anwendung zu bringen. So lassen si ca denn nach dem erf iridungs^eniässen Verfahren / ;n—rirrff——

u Vul^Tr'JrC'iTEtm'5' unter Einsatz, im wesentlichen ein und ' gewisssn Änderungen wie

desselben Grundapparates, von/verschiedenen Lichtfiltern und unterschiedlichen SignalvGrarbeitungen abgesehen, nepiielornetrische, turpidimetrische, fluorometrlsche soi.'ie auf Absorption

und Lumineszenz basierende Bestimmungen durchführen. Das Messprinzip kann entsprechend den sich aus der zu untersuchenden Probe ergebenden Anforderungen gewählt werden; ausserdem lässt sich das umstellen auf ein anderes i^vlessprinzip leicht automatisieren. Da beim Arbeiten nach dem erfiiidungsge^:nässen Verfahren die KttvettGistellung keine Bedeutung als Fehlerquelle mehr hat, kann das ivn vet ten transport sy st em des Analysators einfacher als bisher gestaltet werden.

Die vorgenannten Vorteils der Erfindung ersielt man mit Hilfe eines Verfahrens y-i ri - i π r ~—*i ^, de^eii kennz ei cnnenden Merkmals aus dan beigefügten Patentansprüchen hervorgehen.

In folgenden virJ Ji^ Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ±::\ einzelnen beschrieben.. Es zeigen:

Fig. 1 di3 zur Durciif-'i-irung des erfindungsgernässen Verfahrens dienende Vorrichtung in vsrsinfachter Form seitlich betrachtet; Fig. 2 die gleiche Vorrichtung im Schnitt H-II von. oben betrachtst.

In der Prinzipdarstallung in Fig. 1 ist im Inneren des mit Öffnungen 3 versahenen buch.sen.arfeigen Teils 2 eine aus durchsichtige..: ,verkstoff hergestellte herlcöni:nliche Küvette 1 angeordnet. Bsi der in der Figur dargestellten Buchsenstellung senden die Licucquello 11 eventuell durch das Filter 12 gefiltertes Licht ο so durch eine der öffnungen 3j dass es durch die Küvette und deren zu messeiaden Inhalt dringt, durch eine andere Öffnung 3 aus der Buchse austritt 7 und schliesslich auf den Detektor 4 ürifft. In Fig. 2 sin'i dio gleichen Teile von oben betrachtet darrestellrj auss=rdem sind in dieser Figur ein zweiter Detektor 5 sov/ivj ein oo-cuncILlrfilüor 13 dargstellt, die in diesem 3eispielfail i;;i i/iixkel von 90 zu;n Licn-csx;raiil ό angeordnet sind. Wie auti der Figur orsichtlicü ist, gelangt, während der Lichtstrahl ο zu;i Detoktor 4 wandert, ,'rloic^izeitig ia der rCüvette entstandene Streustrahlung oder durch Fluoreszenz entstandenes Licht S über eine der öffnungen 3 durch ein eventuell vorhandenes Filter 13 hindurch zu.n Detektor 5.

Di? Küvette? wird einschliesslich der Buchse 2 um eine Vertikalachse gedroht. Dabei ^r5ffnoa und unterbrechen di e in der Wand

der Buchse befindlichen Öffnungen 3 und die zwischen ihnen liegenden lichtundurchlässigen Buchs enwan dab schnitte abwechselnd die Lichtwege von der Lichtquelle zur Küvette, von der Küvette 2u:ii Detektor k und von der Küvette zum Detektor 5 so, dass alle ■ Lichtwege zur gleichen Zeit geöffnet bzw. alle Lichtvege zur gleichen. Zeit geschlossen sind. Daraus fol-^t, dass die Detektoren intermittierendes Licht empfangen, und dass die Detektoren ein "Wechsels crorn- oder -spannungs signal erzeugen. Die Drehbewegung wird zum Beispiel durca den IDlektromotor 10 erzeugt und kann, muss aber nicht gleichförmig· sein. Die Signalverarbeitung geschieht beispielsweise auf die nachstehend beschriebene iieise.

Zum .Verstärken der Detektor signale kann branchenübliche Elektronik eingesetzt werden, wobei das Signal nach erfolgtem Verstärken am besten synchron zur Drehbewegung gleichgerichtet wird. Z"e.ch dem Gleichrichten und eventuellen Filtern wird das Signal des Detektors 5 auf an sich bekannte iieise entweder in Analog- oder in Digitalform durc-i das Signal des Detektors k dividiert. Durch das gegenseitige Dividieren der Signale werden die aus IntensitatsSchwankungen der Lichtquelle resultierenden Fehler eliminiert, da ja eine solche Schwankung beim Signal beider Detektoren eine gleichgrosse relative Minderung bewirkt, und weiter: weist die Küvettenoberflache die Licntwanderung beeinträchtigende Kratzer oder Schnrutzstellen auf, so ist deren Auswirkung infolge der Küvetten-Rotationsbewegung bei beiden Detektoren im Durchschnitt gleichgross. Die Drehbexvegung hat bei nephelometrischen Messungen auch insofern eine günstige wirkung, als die in der Küvette eventuell vorhandenen Streustrahlung verursaciieaden Staubteilchen nur schnelle momentane Streustrahluxigsspitzan verursachen, deren 5i.ifluss auf den Sigaai-:Iittelwert gering bleibt.

Auen /jew5hauche photornerrische Messungen können mit der erfindungsgemässen Vorrichtung in der Weise durchgeführt werden, dass man aus dein bei in die Buchse eingesetzter Küvette erhaltenem Detektor-·¹!-Signal den Dividenden und aus dem ohne Küvette erhaltenen Signal den Divisor bildet. Auf diese Weise werden die

Intensitätsschwankungen der Lichtquelle berücksichtigt mit Ausnanme jener Änderung, die erfolgt während die Absorption gemessen wird und die Küvette sica in der Buchse befindet.

Auch bei den luraiiiometrischen Verfahren ±sz die üaterorecnung des Lichtweges von Nutzen, denn dadurca lässt sich der Einfluss des Streulichtes ausschalten, lassen sioxi die Verstärker vereinfachen, kann die Messung in einem im Hinblick auf das l/f-Rauschen des Detektors gegenüber der Gleichstrommessung günstigeren Frequenzbereich erfolgen, und lässt sich die Nullpunkt— wanderung der Verstärker eliminieren.

Die oben aufgezählten Vorteile erzielt man gemäss der Erfindung auf einfache iveise dadurch, dass man die Buchse 2 mit eingesetzter luivette 1 in Drehbewegung versetzt. Bei Vereinigung mehrerer verschiedener Messprinzipien in ein und demselben Apparat in. Form einer einfachen Gesamtheit konnte mit der vorliegenden Erfindung gleichzeitig die Genauigkeit aller dieser Messmethoden verbessert werden.

,/ J ■· Dir?~ erfindungsgernässe Vo^erjru-^.g lässt sicn gegenüber dem oben beschriebenen Beispiel in der Form vereinfachen, dass man statt der Detektoren k und 5 mit nur eineui Detektor arbeitet, den man zu.» Beispiel längs einer kreisbogenfö.rmigen 3aim abwechselnd :ur Stelle- des Detektors 4 und zur Stelle des Detektors 5 verschiebt. Dabei ist dann nur eine Signalbehandlungskstte erforderlich« und die Messelektronik gestaltet sich noch günstiger. Die Stabilität des .-Ie s syst ems wird im Prinzip noch besser, weil j.» infolge des Signal-Dividiurons die Änderungen der Detektor- und der Verstärker-Verstärkungen sich völlig gegenseitig aufheben.

rV.ii.-i .nit ά·-3ΐη Appnrat iceiao fluoro metrischen oder nephelometrijs:un m^surigea durchgeführt werden sollen, kann auf den Detek- or ~ α tt-'i rlici: auca ganz verzichtet werden.

Er i->ol noch arigemarkt, dass in der obigen Beschreibung von einer runden ii-'ivette die Rode war. Für diesen Zweck kommen jedoch auch ander.? symmetrische Formen, beispielweise ein ra^elmässiges Vieleck, ia Frago. und weiter: d:e Anzahl der Öffnungen 3 kann,

wie im obigen Beispiel, vier betragen, aber auch jede beliebige andere, über vier liegende gerade Zahl ist möglich.. Bei einer grösseren Anzahl Öffnungen kann der Detektor 5 in einem von 90 abweichenden ¥±nlcel angeordnet werden. In der Laserne-phelotnetrie ermöglicht eine Buchse mit 12 Offnungen die Anordnung des Detektors im Winkel von 15Ο - ein Winkel, der sehr nahe bei dem in diesem Zusammenhang am häufigst2x1 verwendeben Wert liegt. In der Beschreibung v-ircle· aus Vereiafachungsgründen auch auf die Erläuterung- der zur Erzeugung und Lenkung der Lichtstrahlen erforderlichen Optik verzichtet, da diese allgemein bekannt und bei vielen derartigen Geräten zu finden ist.

"weiter ist zu bemerken, dass in der obigen Beschreibung zur Erzeugung des intermittierenden Lichtes Buchse und !Cuvette in Drehbewegung versetzt werden, dass man aber zum gleichen Ergebnis gelangt, wenn man Buchse und Küvette stationär an der Stelle hält und stattdessen die umgebenden Xornponenten, wie Lichtquelle und Detektoren, rotieren lässt. Da sich, aber dann z.B. die Herstellung der elektrischen Schaltungen schwierig gestaltet, dürfte die letztgenannte Ausführungsform,wenn überhaupt, nur für eine sehr geringe Zahl Sonderanwendungen in Frage kommen.

Leerseite

Claims (3)

Patentansprüche

1. Verfahren zur Durchführung einer chemischen Analyse nach einem auf Lichtbasis arbeitenden Messprinzip an einer Probe, die in eine Küvette (l).gefüllt ist, wobei das Licht in einer Lichtquelle (ll) erzeugt und das Licht unterbrochen wird und die Messung mit Hilfe eines oder mehrerer Detektoren (4, 5) erfolgt, und wobei die Küvette (l) mit der Probe in ein buchsenförmiges Teil (2) mit Öffnungen (3) in der lichtundurchlässigen Wand eingesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Licht durch Drehen der 3uchse (2) um ihre Mittelachse während der gesamten Dauer der Messung zeitweise unterbrochen wird, und dass die Messung sowohl im "iiTinlcel von 180 als auch in einem von 130 abweichenden T/inkel zum ankommenden Assulichtstrahl erfolgt.

2, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Messung entweder ein, von einer Messstation zur anderen wandernder Detektor verwendet wird, oder das zwei Detekcoren (4, 5)» einer an jeder der beiden Messstationen., verwendet werden.

3. Verfahren nach Ansprucn 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mit zwei Detektoren (4, 5) gearbeitet wird, deren Signale zur Bildung des Messergebnisses durcheinander dividiert warden.

4, Verfahren nach Anspruch 3* dadurch gekennzeic-inet,

dass die Bildung des Messergebnisses durcn Division des bei von

Ic5ö abweichendem ΐ'/inkel gemessenen Detektor signals durch das bei einem ¥inkel von 130"" gemessene Datektorsignal erfolgt.