DE3838361A1 - Analysenvorrichtung zum ruehren einer reaktionsloesung und reaktionsbehaelter zur verwendung in der vorrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Analysenvorrichtung zum Rühren einer Reaktionslösung und betrifft insbesondere eine Analysenvorrichtung, die die Funktion hat, ein Gemisch aus einer Probe und einem Reagenz in einem Reaktionsbehälter zu verrühren.

Gewöhnlich sind Analysenvorrichtungen mit Schüttelfunktion so angeordnet, daß eine Vielzahl von Reaktionsbehältern nacheinander in eine Rührstellung gebracht werden, und die Inhalte der aufeinander folgenden Reaktionsbehälter von demselben Rührstab umgerührt werden. Ein Beispiel für eine solche Analysenvorrichtung ist in der offengelegten Japanis­ chen Patentanmeldung 57-82 769 offenbart. Bei dieser Anordnung wird die Analyse durch die Übergabe der Reaktionslösungen ungünstig beeinflußt, welche aufgrund der gemeinsamen Verwendung desselben Rührstabs unvermeidlich stattfindet. Um dieses Problem zu lösen, sind Versuche zum Rühren der Reaktionslösungen in einer kontaktfreien Weise unternommen worden. Die offengelegte japanische Patentanmeldung 57 42 325 offenbart eine Analysenvorrichtung, in der eine Scheibe auf der radial inneren Seite einer im Umfang angeordneten Reihe einer Vielzahl von Reaktionsbehältern angeordnet ist, die auf einem Drehteller so angeordnet sind, daß die Scheibe die Wand der Reaktionsbehälter berührt. Die Reaktionsbehälter werden gedreht, wenn die Scheibe sich hin- und herbewegend dreht. Diese Anordnung setzt keinen Rührstab ein.

Die offengelegte japanische Patentanmeldung 52-1 43 551 offen­ bart ein Rührsystem, obwohl dieses System nicht mit einer Analysenfunktion ausgestattet ist. Dieses System hat eine Vielzahl von Verdünnungskammern, die in X- und Y-Richtung auf einer rechtwinkligen Plastikplatte angeordnet sind, und die Lösungen in den Kammern werden umgerührt, wenn die Platte in horizontaler Richtung in Vibration versetzt bzw. angeregt wird. Da das Umrühren durch Vibration alleine nicht zufriedenstellend durchgeführt werden kann, wird die Platte an ihrem einen Ende von Zapfen getragen und ein Elektromagnet wird eingesetzt, um der Platte eine bogen­ förmige Bewegung zu erteilen.

Die offengelegte japanische Patentanmeldung 61-56 972 offen­ bart ein Spektrophotometer, in dem ein Zellenhalter, auf dem eine Vielzahl von Probenzellen aufgesetzt sind, linear bewegt wird, um die Zellen nacheinander in eine Meßposition zu bringen, worauf der Zellenhalter zurückbewegt wird. In diesem Spektrophotometer werden abwechselnd vorwärts und rückwärts gerichtete Antriebssignale an den Zellenhalter gegeben, um die Probenzellen vorwärts und rückwärts zu schütteln, wodurch die Probe umgerührt wird.

Im allgemeinen ist ein automatisches Analysensystem erforder­ lich, um eine Vielzahl von Proben wirkungsvoll handhaben zu können, so daß das Umrühren in kurzer Zeit ohne Übergabe der Reaktionslösungen durchgeführt werden muß.

Die in der oben erwähnten offengelegten japanischen Patentan­ meldung 75-42 325 offenbarte Analysenvorrichtung kann die Reaktionslösungen umrühren, indem die Reaktionsbehälter veranlaßt werden, sich um ihre Achsen zu drehen. Dies erfordert jedoch einen komplizierten Mechanismus zum Antrei­ ben der Reaktionsbehälter. In der in der offengelegten japanischen Patentanmeldung 52-1 43 551 gezeigten Vorrichtung werden die Proben durch einen Rührstab umgerührt, der gemeinsam für aufeinander folgende Kammern verwendet wird, so daß eine Übergabe von Proben unvermeidlich eine Ver­ schlechterung der Analysengenauigkeit nach sich zieht.

Die in der offengelegten japanischen Patentanmeldung 61 56 972 gezeigte Vorrichtung erfordert eine beträchtliche Umrührzeit, weil das Umrühren durch Oszillation der recht­ winkligen Zellen vor und zurück bewirkt wird.

Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine automatische Analysenvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die in der Lage ist, die Lösungen in den Reak­ tionsbehältern mit einer einfachen Anordnung wirkungsvoll umzurühren.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine automatische Analysenvorrichtung zu schaffen, die in der Lage ist, das Umrühren der Reaktionslösung in der Zeitdauer von der Zuführung einer Probe und eines Reagenzes bis zur Messung der Reaktionslösung wiederholt durchzuführen, um die Reaktion zwischen der Probe und dem Reagenz voranzutrei­ ben.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine automatische Analysenvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die in der Lage ist, das Umrühren der Reak­ tionslösung ohne die Gefahr der Verschmutzung aufgrund von Übergabe durchzuführen.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Reaktionsbehälter zu liefern, der den Umrühr­ effekt der Reaktionslösung steigern kann und leicht gehand­ habt werden kann.

Erfindungsgemäß ist eine automatische Analysenvorrichtung mit einer Vielzahl von Reaktionsbehältern vorgesehen, die auf einer Reaktionsscheibe angeordnet sind. Die Reaktions­ scheibe ist bogenförmig und in vibrierender Weise angetrie­ ben, so daß ein Umrührelement in dem Reaktionsbehälter so bewegt wird, daß die Lösung in dem Reaktionsbehälter geschüt­ telt bzw. umgerührt wird.

Wenn die Reaktionsscheibe bogenförmig bzw. kreisförmig und in vibrierender Weise in einem geeigneten Zustand angetrieben wird, wird dem Rührelement, welches in die Reaktionslösung in jeder der Reaktionsbehälter getaucht ist, die von der Reaktionsscheibe getragen werden, eine kinetische Energie erteilt. In der Folge neigt das Rührelement dazu, sich in dem Rührbehälter zu bewegen. Da jedoch die Bewegung des Rührelementes durch die Wand des Reaktionsbehälters begrenzt ist, dreht sich das Element in dem Reaktionsbehälter, so daß die Lösung in dem Behälter umgerührt wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Reaktionsscheibe in vibrierender Weise mit einer hohen Frequenz von 10-40 Hz und einer Amplitude von 0,8 bis 3,0 mm so angetrieben, daß ein hoher Wirkungs­ grad der Umrührung erreicht wird. Das Umrühren wird in zufriedenstellender Weise durchgeführt, ohne Probleme, wie z.B. das Spritzen der Lösung aus dem Behälter, wenn der Durchmesser des Rührelementes nicht größer als die Hälfte des Innendurchmessers des Reaktionsbehälters ist, während das spezifische Gewicht bzw. Dichte des Rührelementes viermal oder mehr so groß ist die wie umzurührende Lösung. Es ist klar, daß eine Verunreinigung der Reaktionslösungen über das Rührelement nicht stattfindet, weil jeder Reaktionsbehälter sein eigenes Rührelement hat.

Wenn die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung tatsächlich für eine automatische Analysenvorrichtung benutzt wird, ist es notwendig, daß ein hoher Grad von photometrischer Genauig­ keit erreicht wird. Zu diesem Zweck können die Reaktionsbe­ hälter mit gekrümmter innerer Oberfläche mit einem Paar von glatten lichtdurchlässigen Fenstern versehen werden. Mit einer solchen Anordnung kann der photometrische Betrieb stabil und unabhängig von einer leichten Verschiebung des Reaktionsbehälters bezüglich des optischen Weges des Photo­ meters durchgeführt werden, und zwar ohne den Umlauf des Rührelementes zu stören. Das Rührelement kann aus einem ferromagnetischen Material bestehen, so daß es von einem Magneten, der in der Nähe der photometrischen Position angeordnet ist, angezogen wird, um zu verhindern, daß das Rührelement den Weg des photometrischen Lichtes zur Zeit der Photometrie unterbricht.

Erfindungsgemäß kann die Vibrierbewegung der Reaktionsscheibe eine Vibration aller Reaktionsbehälter verursachen, die durch die Scheibe getragen werden. Da diese Vibration jedesmal erfolgt, wenn ein neuer Reaktionsbehälter mit Probe und Reagenz versorgt wird, wird der Behälter häufig während einer Zeitdauer von dem Reaktionsbeginn zu der photometrischen Messung oszilliert bzw. hin- und herbewegt. Wenn ein unlösliches Reagenz mit einer von der Lösung verschiedenen Dichte in dem Reaktionsbehälter enthalten ist, wird die Reaktion durch die wiederholte Umrührung vorangetrieben.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines wesent­ lichen Teils der Ausführungsform der Analysen­ vorrichtung, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist.

Fig. 2 ist eine schematische Aufsicht der Ausfüh­ rungsform.

Fig. 3 ist eine Teil-Schnittansicht eines Reaktions­ behälters, der zur Verwendung in der Fluores­ zenz-Photometrie geeignet ist.

Fig. 4 ist ein Flußdiagramm, das das Meßverfahren der Ausführungsform erläutert.

Fig. 5 ist eine Grafik, die die Beziehung zwischen Rührzeit und Fluoreszenz-Intensität zeigt.

Fig. 6 ist eine Grafik, die die Vibration erläutert, welche von der sehr schnellen Hin- und Her­ bewegung erzeugt wird.

Fig. 7 ist eine Darstellung des Verhaltens des Rührele­ mentes in dem in Fig. 6 gezeigten Zustand.

Fig. 8 ist eine Grafik, die die Beziehung zwischen der umrührbaren Lösungsmenge und einem Ver­ hältnis des Durchmessers der Rührkugel zu der Lösungstiefe zeigt.

Fig. 9 ist eine Grafik, die die Beziehung zwischen dem Durchmesser der Rührkugel und dem Innen­ durchmesser des zylindrischen Reaktionsbehälters zeigt, der für das Umrühren geeignet ist, wie sie erhalten wird, wenn die gesamte Vibrations- Amplitude 2 mm beträgt.

Fig. 10 ist eine Grafik, die eine theophylline Stan­ dardkurve zeigt, wie sie durch eine Messung von der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung erhalten wird.

Fig. 11 ist eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 12 ist eine Darstellung eines Reaktionsbehälters, der zur Verwendung bei der direkten Messung durch Lichtabsorption geeignet ist, und

Fig. 13A bis 13C sind schematische Darstellungen von schematis­ chen Modifikationen des Reaktionsbehälters.

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 4 beschrieben.

Eine Vielzahl von Reaktionsbehältern 2 sind auf einer drehbaren Reaktionsscheibe 1 entlang eines Randbereiches der Scheibe 1 angeordnet. Die Reaktionsscheibe wird mit einer Antriebseinrichtung 3 in Drehrichtung angetrieben. Die Antriebseinrichtung 3 ist in der Lage, in verschiedenen Betriebsarten zu arbeiten: nämlich eine Betriebsart, in der sie die Reaktionsscheibe 1 intermittent Schritt-für-Schritt (Pitch-by-one-pitch) antreibt, und einer Betriebsart, in der sie die Reaktionsscheibe in einer kurzen Zeit hin- und herbewegend antreibt. In der letzteren Betriebsart wird die Reaktionsscheibe 1 hin- und herbeweglich bei hoher Geschwin­ digkeit mit einer sehr kleinen Amplitude in vibrationsartiger Weise angetrieben, so daß die Lösung in den Reaktionsbehäl­ tern umgerührt wird.

Jeder der Reaktionsbehälter 2, die von der Reaktionsscheibe 1 getragen werden, wird vorausgehend mit einem kugelähnlichen Rührelement 4 bestückt (als "Rührkugel" bezeichnet), welches aus Permalloy besteht. In dieser Ausführungsform werden Reaktionsbehälter verwendet, die für Fluoreszenz-Photometrie ausgelegt sind, wie in Fig. 3 gezeigt. Jeder Reaktionsbehäl­ ter ist an seinem oberen Ende durch eine Aluminiummembran 5 verschlossen, um zu verhindern, daß die Rührkugel 4 aus dem Reaktionsbehälter 2 während des Transportes austritt. Dieser Reaktionsbehälter 2 hat einen zylindrischen Körper, dessen Innendurchmesser 6,2 mm und dessen Tiefe 30 mm betragen, wobei ein flaches Einfallfenster 24 in seinem Boden und ein flaches Austrittsfenster 24 in seiner Seitenwand vorgesehen sind. Der Körper des Reaktionsbehälters 2 ist aus einem lichtdurchlässigen Material gemacht, z.B. Glas oder einem Acrylharz. Die Anordnung ist so beschaffen, daß, wenn der Reaktionsbehälter auf die Reaktionsscheibe 1 gesetzt wird, eine Öffnung 5 a mit vorbestimmter Größe in der Abdichtmembran 5 mittels eines Abdicht-Brechers gebildet wird, der nicht gezeigt ist, so daß das Pipettieren einer Probe und/oder eines Reagenzes, das mittels eines Fühlers 15 einer Pipet­ tiervorrichtung 14 geführt wird, durchgeführt werden kann, ohne von der Abdichtmembran 5 gestört zu werden.

Ein Reaktions-Thermostat-Tank 6 hat einen Permanentmagneten oder einen Elektromagneten 7, der in der Nähe einer Position angeordnet ist, wo die Photometrie durch das Photometer 19 durchgeführt wird, wie in Fig. 1 gezeigt. Dieser Permanent­ magnet oder Elektromagnet 7 ist in der Lage, die Rührkugel 4 bis in eine dem Austrittsfenster 25 in dem Reaktionsbehäl­ ter 2 gegenüberliegende Position zu ziehen bzw. anzuziehen, der in die photometrische Position gebracht wurde, so daß die Rührkugel 4 niemals den Weg des Lichtstrahles 22 während der photometrischen Messung unterbricht.

Die Vorrichtung hat ferner eine drehbare Probenscheibe 8 und eine drehbare Reagenzscheibe 9, die konzentrisch zuein­ ander angeordnet sind. Diese Probenscheiben 8 und 9 werden von einer zentralen Antriebswelle 10 so getragen, daß sie um die Achse der Antriebswelle 10 als Einheit miteinander drehbar sind. Obwohl in der erläuterten Anordnung die Probenscheibe 8 auf der radial inneren Seite der Reagenz­ scheibe 9 angeordnet ist, hat dies nur erläuternde Zwecke, und die Anordnung kann auch so gestaltet sein, daß die Probenscheibe 8 auf der radial äußeren Seite der Reagenz­ scheibe 9 angeordnet ist. Die Probenscheibe 8 trägt eine Vielzahl von Probenschalen 11, während die Reagenzscheibe eine Vielzahl von Gruppen von Reagenzschalen 12 trägt, wobei jede Gruppe eine Vielzahl von Reagenzschalen hat, die verschiedene Reagenzien tragen.

Genauer gesagt weist jede Gruppe der Reagenzschalen 12 ein erstes Reagenz und ein zweites Reagenz auf, die für einen bestimmten Schritt der analytischen Messung verwendet werden. Die Antriebswelle 10 ist intermittent drehbar, so daß die Reagenzscheibe 9 und die Probenscheibe 8 um die Achse der Antriebswelle 10 über einen Winkel gedreht werden, der dem Abstand bzw. der Höhe bzw. der Neigung der Anordnung der Reagenzschalen 12 und der Probenschalen 11 oder einer Vielfachen dessen entspricht. Die Reagenzschalen 12 und die Probenschalen 11 werden austauschbar auf die jeweiligen Schalen gesetzt, so daß sie entsprechend dem Untersuchungs­ gegenstand gewechselt werden können. Die Probenschalen 11 sind in einem Proben-Thermostat-Tank angeordnet, so daß sie auf einer vorbestimmten Temperatur gehalten werden. In gleicher Weise sind die Reagenzschalen 12 in einem Reagenz- Kühlhaltetank 13 aufbewahrt, damit sie bei einer vorbestim­ mten Temperatur gehalten werden. Die Vorrichtung hat ferner eine Pipettiervorrichtung 14 zum Pipettieren der vorerwähnten Proben oder einer Bezugsprobe oder des Reagenzes von den Probenschalen 11 oder von den Reagenzschalen 12 zu den Reaktionsbehältern 2. Die Pipettiervorrichtung 14 hat einen drehbaren Arm 14 a und einen Pipettierfühler 15, der an dem Ende des Armes 14 a vorgesehen ist. Beim Betrieb saugt der Fühler 15 eine Probe oder ein Reagenz ein und wird von der Drehbewegung des Armes 14 a zu der Proben- und Reagenz- Pipettierposition 16 gebracht, wo einer der Reaktionsbehälter 2 angeordnet ist. Der Pipettierfühler 15 entlädt dann die Probe oder das Reagenz in den Reaktionsbehälter 2. Die Probenscheibe 8 und die Reagenzscheibe 9 werden von einer Antriebswelle 10 zu einer Position gebracht und dort gestop­ pt, an der die Probenschale 11 oder die Reagenzschale 12 auf der Bewegungsfahrt des Fühlers 15 angeordnet sind. Die Vorrichtung hat ferner eine Fühler-Reinigungsvorrichtung 17, die in der Lage ist, Reinigungswasser an die Außen- und Innenflächen des Fühlers 15 zu bringen, wodurch der Fühler 15 in ausreichender Weise abgewaschen bzw. gereinigt wird.

Im Betrieb wird eine vorbestimmte Menge von dem Fühler der Pipettiervorrichtung 14 aus einer der Probenschalen 11 auf der Probenscheibe 8 gesaugt und abgemessen, und der Fühler 15 gibt dann die Probe in einen Reaktionsbehälter 2 bei einer bezeichneten Position auf der Reaktionsscheibe 1 ab. Nach dem Abgeben der Probe wird der Fühler 15 der Pipettier­ vorrichtung 15 ausreichend mit Wasser gesäubert, um eine Verunreinigung der nächsten Probe zu verhindern, die andern­ falls aufgrund der Probe verursacht werden könnte. Dann wird die Reaktionsscheibe 1 vor und zurück und in Vibrations­ weise von der sehr schnellen sich hin- und herbewegenden Antriebsvorrichtung 3 mit einer Frequenz von 33 Hz und einer Amplitude von 1,2 mm für eine Zeitdauer von 3 sec. angetrieben. Nach der Vibration wird die Reaktionsscheibe 1 im Uhrzeigersinn über einen Winkel bewegt, der dem Abstand der Reaktionsbehälter entspricht.

Die sehr schnelle hin- und hergehende Antriebsvorrichtung 3 hat, wie in Fig. 1 gezeigt, einen Schrittmotor 3 a als strombetriebene Antriebsquelle. Die Ausgangswelle des Schrittmotors 3 a ist mit der Welle 3 c verbunden, die die Reaktionsscheibe 1 über Zahnräder oder einen Verbindungsrie­ men 3 b trägt. Offenbar kann die Anordnung so gestaltet sein, daß die Welle des Schrittmotors 3 a und die Welle 3 c der Reaktionsscheibe als Einheit miteinander aufgebaut sind. In einem solchen Fall wird die Leistung des Schritt­ motors 3 a direkt auf die Reaktionsscheibe 1 übertragen, ohne daß irgendein Zwischenteil, wie ein Zahnrad oder ein Riemen erforderlich wäre. Der Schrittmotor 3 a arbeitet unter der Steuerung einer zentralen Verarbeitungseinheit 18. Die zentrale Verarbeitungseinheit 18 veranlaßt den Schrittmotor 3 a, mit einer Rate von 5 Pulsen sowohl in Vorwärtsrichtung als auch in Rückwärtsrichtung pro 30 msec. vorzuschreiten, und zwar 3 sec. lang. Demzufolge wird die Reaktionsscheibe zum Vibrieren mit einer Frequenz von etwa 33 Hz, wie oben erwähnt, veranlaßt. Dies veranlaßt den Reaktionsbehälter, mit einer Frequenz von etwa 33 Hz und mit einer Amplitude in der Größenordnung von mehreren Millimetern zu vibrieren, wenn die Reaktionsscheibe einen Durchmesser von etwa 300 mm hat, obwohl die Amplitude oder die Frequenz von Faktoren, wie z.B. dem Getriebeverhältnis abhängt. Die sehr schnelle hin- und hergehende Antriebsvor­ richtung 3 dient auch als intermittentes Antriebsmittel zum Bewirken einer schrittweisen Schaltbewegung der Reaktions­ scheibe, um die aufeinanderfolgenden Reaktionsbehälter 2 in die bezeichnete Position zu bringen.

In der Zwischenzeit wird die Probenscheibe 8 so gedreht, daß sie die nächste Probenschale in die Pipettiervorrichtung bringt. Diese Operation wird zyklisch und wiederholt durch­ geführt, so daß die Proben in einer bestimmten Anzahl zu den jeweiligen Reaktionsbehältern transportiert werden.

Ein ähnlicher Betrieb wird mit dem Reagenz durchgeführt. Das Reagenz aus einer aufeinanderfolgenden Reagenzschale 12 wird von der Pipettiervorrichtung 14 aufgesaugt und dann in einen der Reaktionsbehälter 12 abgelassen, die aufeinander­ folgend in die Pipettierposition 16 gebracht werden. Nach der Abgabe des Reagenzes an jeden Reaktionsbehälter 2 wird die Reaktionsscheibe 1 3 sec. lang von der sehr schnellen hin- und hergehenden Antriebsvorrichtung hin- und hergehend gedreht, so daß eine Umgruppierung in der Reaktionslösung in dem Reaktionsbehälter 2 erfolgt. Danach wird die Reak­ tionsscheibe im Drehsinn über den Winkel gedreht, der dem Abstand der Anordnung der Reaktionsbehälter 2 entspricht, um dadurch den nächsten Reaktionsbehälter 2 in die Pipettier­ position zu bringen. Die Übertragung des Reagenz beginnt mit dem ersten Reagenz und darauf folgt die Übertragung des zweiten Reagenz. Somit wird die Reaktionsscheibe 1 in geschalteter Weise gedreht, so daß die Reaktionsbehälter 2 mit Proben und Reagenzien gefüllt werden können. Die Probe ist typischerweise eine aus lebendigen Körpern extrahierte Flüssigkeit, z.B. Blutseren, Plasmen und Urine. Die in diesem System verwendeten Reagenzien können auch Reagenzien sein, die bei medizinischen Untersuchungen zum Analysieren der oben erwähnten Probentypen gewöhnlich verwendet werden.

Die Probe und das Reagenz, die in jeden Reaktionsbehälter geladen wurden, reagieren miteinander innerhalb des Reak­ tionsbehälters 2. Wenn man annimmt, daß der Vorschub von einem Schritt des Reaktionsbehälters in einer Zeitdauer von 18 sec. stattfindet und daß der hin- und hergehende Antrieb der Reaktionsscheibe 1 in einer Zeitdauer von 3 sec. durch­ geführt wird, erfahren alle Reaktionsbehälter 2 auf der Reaktionsscheibe wiederholt eine Vibration von 3 sec. in einem Intervall von 18 sec. Folglich werden die Reaktions­ lösungen in allen Reaktionsbehältern 2 wiederholt einem Umrühren von 3 sec. auf einem Intervall von 18 sec. während aller Reaktionsverläufe unterworfen. Die Reaktionsbehälter 2 mit ihren so umgerührten Inhalten werden nacheinander in die Pipettierposition 16 zurückgebracht, wobei ein Farbrea­ genz den Inhalten hinzugefügt wird, d.h. den Reaktionslösun­ gen der aufeinander folgenden Reaktionsbehälter, wodurch eine Farbreaktion stattfindet und in diesem Reaktionsbehälter 2 seinen Lauf nimmt.

Das Photometer 19, das in dieser Ausführungsform verwendet wird, ist ein Mehrwellenlängen-Gerät mit gleichzeitiger Meßmöglichkeit und hat eine Vielzahl von Detektoren. Das Photometer 19 ist an der Position für photometrische Messung 20 angeordnet, und liegt so einem der Reaktionsbehälter 2 gegenüber. Somit ermöglicht der Reaktionsbehälter 2, der durch die Position für photometrische Messung 20 gelangt, einem Lichtstrahl 22 von einer Lichtquellen-Lampe 21, den Behälter zu durchlaufen und das Photometer 19 zu erreichen.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 wird das Licht von der Lichtquel­ len-Lampe 21 durch die Linsen 23 a und 23 b gebündelt und das so gebündelte Licht läßt man als Erregungslicht auf die Reaktionslösung auftreffen, und zwar durch ein Einfallfenster 24 hindurch, das in dem Boden des Reaktionsbehälters 2 vorgesehen ist.

Das von der Reaktionslösung ausgesendete Fluoreszenzlicht gelangt durch das Austrittsfenster 25 des Reaktionsbehälters und wird über eine Linse 23 c von einem Photomultipler 26 empfangen, der in der Lage ist, die Intensität des Fluores­ zenzlichtes zu erfassen. Da die Reaktionsscheibe 1 intermit­ tent gedreht wird, werden die aufeinander folgenden Reak­ tionsbehälter in die Position zur photometrischen Messung 20 gebracht, so daß die Intensität des Fluoreszenzlichtes der jeweiligen Reaktionslösung gemessen werden. Die Ausgänge von dem Photometer 19 werden an einen Multiplexer abgegeben, der Signale von interessierenden Wellenlängen auswählt und die aufeinander folgenden Signale werden über den A/D-Wandler 27 in die zentrale Verarbeitungseinheit 18 eingegeben und in einem RAM gespeichert, das an die zentrale Verarbeitungs­ einheit 18 angekoppelt ist.

Fig. 4 zeigt ein Flußdiagramm für eine Arbeitsfolge von der Übertragung der Probe und des Reagenzes bis zu dem Ende der Messung einschließlich des Umrührens der Reaktionslösungen durch das sehr schnelle hin- und hergehende Antreiben der Reaktionsscheibe.

Die zentrale Verarbeitungseinheit 18 leitet die Steuerung der ganzen Vorrichtung einschließlich der mechanischen Systeme, ebenso wie alle notwendigen Datenverarbeitungs- Operationen einschließlich der Berechnung der Dichten. Die zentrale Verarbeitungseinheit 18 kann aus einem Mikrocomputer bestehen.

Fig. 5 zeigt, wie das chemische Reaktionsverfahren durch das Umrühren der Reaktionslösung gesteigert wird. Genauer gesagt, zeigt Fig. 5 die Ordinatenachse, die die Intensität des Fluoreszenzlichtes, das als Ergebnis der Reaktion zwischen theophyllinen Meßreagenzien und 30 µ g/ml von theophylliner Standardprobe erzeugt werden, wie in dem Fall des später erwähnten Ausführungsbeispiels 1, während die Abszissenachse die gesamte Umrührzeit über die gesamte Reaktionsdauer zeigt, d.h. von dem Moment, an dem das erste Reagenz zugegeben wird, bis zu dem Moment, bei dem die Photometrie durchgeführt wird.

Unter Bezugnahme auf Fig. 5 wurden Daten A gewonnen, wenn die automatische Analysenvorrichtung von Fig. 2 so betrieben wurde, daß ein Umrühren von 3 sec. der Reaktionslösung nach jedem Vorschub der Reaktionsbehälter um einen Schritt verursacht wurde. Somit sind die Daten A die Daten, die erhalten wurden, wenn die Reaktionslösung fortlaufend und wiederholt in dem Reaktionsprozeß umgerührt wird, und zwar von dem Moment an, an dem die Reaktion durch Mischen der Probe und des Reagenzes beginnt, bis zu dem Moment, an dem die Photometrie ausgeführt wird. Dagegen stellt B die Daten dar, die mit herkömmlichem automatischen Analysiergerät erhalten wurden, bei dem die Reaktionslösung nur einmal für die Reaktion umgerührt wurde.

Aus Fig. 5 ist zu ersehen, daß die Reaktion auf einen höheren Grad sich steigert, wenn die Umrührfrequenz erhöht wird, d.h., wenn die gesamte Umrührzeit erhöht ist, so daß die Intensität des Fluoreszenzlichtes, das als Ergebnis der Reaktion erzeugt wird, erhöht ist. In Fig. 5 sind Daten C dargestellt, die mit einer Frequenz des Umrührbetriebes erhalten wurden, die höher als die Frequenz des Umrührbe­ triebes liegt, die in der Vorrichtung der Erfindung ein­ gesetzt wird, d.h., der Frequenz, bei der die Daten A erhalten wurden.

Es ist zu sehen, daß Daten A und C fast auf demselben Wert der Intensität des Fluoreszenzlichtes liegen. Dies bedeutet, daß die Wirkung des Umrührens im wesentlichen gesättigt ist und keine bedeutsame Wirkung erzeugt wird, auch wenn die Frequenz der Umrühroperationen über die in der Ausführungs­ form angegebene Frequenz erhöht wird. Dies bedeutet, daß die Arbeitsbedingung, die die Daten A erzeugt hat, die Bedingung ist, welche die größte Umrührwirksamkeit entfaltet. Es ist somit klar, daß die Geschwindigkeit und der Grad der Reaktion stark vom Umrühren der Reaktionslösung in dem Reaktionsprozeß beeinflußt ist, und die Reaktion wird deutlich durch das kontinuierliche Rühren der Reaktionslösung über die Reaktionsdauer verstärkt, wie es auch in der automatischen Analysenvorrichtung und der vorliegenden Ausführungsform der Fall ist.

In einigen Fällen enthält die Reaktionslösung eine unlösliche Komponente, die kaum dispergiert bzw. aufgelöst werden kann. In solchen Fällen ist es notwendig, die Reaktionslösung häufig zu rühren, um die Reaktion zu steigern, und dabei eine Fällung bzw. Trennung zu vermeiden. Das in der Vorrich­ tung der Ausführungsform eingesetzte Rührverfahren ist auch in solchen Fällen wirkungsvoll.

In der vorliegenden Erfindung kann der Reaktionsbehälter 2 vorausgehend mit einem Rührelement, wie z.B. einer Rührkugel, ausgestattet werden. In einem solchen Fall ist der Reak­ tionsbehälter 2 durch verschiedene Abdichtmembrane geschlos­ sen, z. B. einem Aluminiumfilm, Polyäthylen-Film oder einem Silikon-Film. Wenn eine solche Abdichtmembrane verwendet wird, kann die Vorrichtung getrennt von dem Pipettierfühler einen Abdicht-Brecher einsetzten, der leicht die Abdichtung 5 aufbricht, um zu gewährleisten, daß die Pipettierung durchgeführt werden kann, ohne von der Abdichtmembran 5 gestört zu werden. In einem solchen Fall wird die Abdichtung 5 durch den Abdicht-Brecher vor dem Pipettieren aufgebrochen. Die Anordnung kann jedoch so gestaltet sein, daß die Ab­ dichtmembrane von dem Pipettierfühler 15 selbst aufgebrochen wird, wann immer die Pipettierung auszuführen ist.

Der Reaktionsbehälter 2 besteht aus einem geeigneten Mate­ rial, z. B. Glas, Plastik oder dergleichen, das verschiedene Anforderungen einhält, z.B. hohe Festigkeit, kleine Adsorp­ tion von Reagenz und Proben, geringe Produktionskosten und, wenn die Messung der Reaktionslösung in dem Reaktionsbehälter 2 mittels Photometrie durchgeführt wird, einen hohen Licht- Durchlässigkeitswert. Ein Beispiel für ein Material, das für den Reaktionsbehälter 2 geeignet ist, ist Acrylharz.

Obwohl die Rührkugel 4, die in dieser Ausführungsform verwendet wird, aus Permalloy gemacht ist, ist dies nur zur Erläuterung geschehen und andere Materialien können natürlich verwendet werden. Tatsächlich hat man sich überlegt, daß jedes Material, welches eine Dichte größer als die Dichte der umzurührenden Lösung hat, als Material für die Rührkugel verwendet werden kann. Es ist möglich, die Umrührwirkung durch Verändern der Größe des Rührelementes in Abhängigkeit von bestimmten Bedingungen zu verstärken, z.B. der Menge und Viskosität der umzurührenden Lösung. Es ist jedoch zu bemerken, daß eine Oberflächenbehandlung der Rührkugel, z.B. eine Plastikbeschichtung und Metallisierung (Plating) notwendig ist, wenn ein Material, welches schnell korrodiert oder chemisch mit der Lösung reagiert, z.B. Eisen, als Material für das Rührelement verwendet wird. Wenn die Messung durch direkte Photometrie durchgeführt wird, ist es bevor­ zugt, daß die Rührkugel aus einem ferromagnetischen Material besteht, z.B. Permalloy oder aus Eisen, so daß die Rührkugel leicht von einer äußeren Magneteinrichtung angezogen werden kann, so daß sie von dem Pfad des Lichtstrahls 22 entfernt gehalten werden kann. Die Verwendung eines ferromagnetischen Materials als Material für die Rührkugel schafft jedoch das nachstehend beschriebene Problem unabhängig davon, ob es mit der Reaktionslösung reagiert oder nicht. Wenn nämlich die Reaktion einen Katalysator mit Eisen verwendet, neigt ein verbleibender Magnetismus auf der Rührkugel 4 dazu, die Genauigkeit der Messung ungünstig zu beeinflussen. Daher ist es in einem solchen Fall notwendig, daß das Material der Rührkugel nur einen kleinen übrigbleibenden Magnetismus zeigt. Permalloy, welches einen geringen Restmagnetismus- Wert zeigt, kann geeignet in solchen Fällen verwendet werden, bei denen die Genauigkeit der Messung von Restmagnetismus ernsthaft beeinträchtigt wird. Es ist ferner bevorzugt, daß das Rührelement eine kugelartige Form hat, wie es in der beschriebenen Ausführungsform der Fall ist.

Nachstehend wird eine Beschreibung darüber gegeben, wie das Rührvermögen durch bestimmte Faktoren beeinflußt wird, z.B. die Art des sehr schnellen hin- und hergehenden Antriebs, den Aufbau des Reaktionsbehälters 2 und den Aufbau des Rührelementes, und zwar mit besonderem Bezug auf die Fig. 6 und 7.

In Fig. 6 stellt die Ordinatenachse die Amplitude des sehr schnellen hin- und hergehenden Antriebs dar, d.h. die Vibration der Reaktionsscheibe, während die Abszissenachse die Frequenz des sehr schnellen hin- und hergehenden Antriebs darstellt. In dieser Figur sind die Bereiche des sehr schnell hin- und hergehenden Antriebs, welche verschiedene Grade des Rührvermögens liefern, mit A bis E dargestellt. Wenn das Rührelement ein kugelförmiges Element ist, wie in der beschriebenen Ausführungsform, und wenn sehr schnelle Oszillationsbewegungen mit großer Amplitude und hoher Frequenz dem zylindrischen Reaktionsbehälter 35 erteilt werden, wie durch A, B und E gezeigt, dreht sich die Rühr­ kugel 4 entlang der inneren Randfläche des zylindrischen Behälters 35, wie bei A in Fig. 7 gezeigt. Diese Drehung der Rührkugel 4 ermöglicht eine Beendigung des Rührens innerhalb von 3 sec., wenn die Tiefe der Reaktionslösung 10 mal so groß ist wie der Durchmesser der Rührkugel 4 oder kleiner. Diese Umrührung rührt von Randströmen in der Lösung her. Hier kann eine Rührwirkung erzielt werden, die der durch einen Wirbelmischer oder einen magnetischen Rührer erzielten Wirkung gleichkommt.

Wenn der Reaktionsbehälter eine im wesentlichen rechtwinklige Querschnittsform hat, wie in B von Fig. 7 gezeigt ist, kann das Umrühren nur bis zu einer Tiefe bewirkt werden, die 2 bis 3 mal so groß ist wie der Durchmesser der Rührkugel 4, wenn der Reaktionsbehälter einen flachen Boden hat, auch wenn der Zustand der sehr schnellen hin- und hergehenden Bewegung derselbe ist. Wenn jedoch die sehr schnelle hin- und hergehende Bewegung in der Richtung einer diagonalen Linie im Behälter stattfindet, wird die Rührkugel 4 veran­ laßt, sich in zwei Dimensionen auf dem Boden des Behälters 36 zu bewegen, wie bei C in Fig. 7 gezeigt, so daß das Umrühren der Lösung in etwa 10 sec. beendet werden kann, wenn der Betrag der Tiefe der Lösung bis zu etwa zehnmal so groß ist wie der Durchmesser der Rührkugel, bezüglich Tiefe.

Wenn die hin- und hergehende Bewegung mit Frequenzamplitude innerhalb einer Region C in Fig. 6 auf einen Reaktionsbehäl­ ter mit einem flachen Boden angewandt wird, findet die oben genannte Drehung der Rührkugel entlang der Wand des zylin­ drischen Behälters nicht mehr statt, wie bei D in Fig. 7 gezeigt. Folglich ist eine lange Rührzeit von 3 bis 20 sec. erforderlich, um das Umrühren zu beenden, wenn die Tiefe der Lösung zehnmal so groß ist wie der Durchmesser der Rührkugel 4 oder größer. Das Umrühren ist möglich nur bis zu einer Tiefe, die zweimal so groß ist wie der Durchmesser der Rührkugel 4, wenn der sehr schnell hin- und hergehende Antrieb in einer Richtung parallel zu einer Seite des rechtwinkligen Querschnitts des Behälters 36 bewirkt wird. Es kann jedoch eine Umrührwirkung erzeugt werden, die derjenigen äquivalent ist, die mit dem zylindrischen Behälter erzielt wird, wenn der Behälter 36 mit einem rechtwinkligen Querschnitt in einer diagonalen Linie zum Querschnitt des Behälters in Vibration versetzt wird. Wenn der sehr schnelle hin- und hergehende Antrieb mit Frequenz und Amplitude innerhalb der Region E in Fig. 6 einem Reaktionsbehälter mit einem flachen Boden erteilt wird, kann das Umrühren nicht zufriedenstellend erfolgen, wenn die Tiefe der Lösung einen Wert überschreitet, der etwa zweimal so groß ist wie der Durchmesser der Rührkugel 4. Wenn jedoch der Behälter eine ringförmige Höhenstufe hat, die im wesentlichen dieselbe ist wie der Radius der Rührkugel an ihrem Boden entlang der inneren Randfläche, wie bei G und H in Fig. 7 gezeigt, wird die Rührkugel 4 veranlaßt, sich in vertikaler Richtung so zu bewegen, daß die Rührwirkung deutlich verbessert werden kann. Eine ähnliche Wirkung wird erzielt, wenn der Boden des Behälters eine Vertiefung (Rezess) hat, wie bei E und J in Fig. 7 gezeigt, eine Stufe oder einen Steg, wie bei K und L in Fig. 7 gezeigt, oder irgendeine andere äquivalente Unregelmäßigkeit in Höhenrichtung. Wenn der Reaktionsbehälter einen kreisförmigen Querschnitt hat (G, I, K in Fig. 7), wird ein größerer Rühreffekt erzielt, als wenn der Reaktionsbehäl­ ter einen rechtwinkligen Querschnitt hat (K, L in Fig. 7). Dies ist dem Umstand zuzuschreiben, daß der kreisförmige Querschnitt die Rührkugel dazu bringt, mit der Behälterwand bei einem Winkel zwischen 0 und 90° zusammenzustoßen, so daß sich die Kugel in verschiedenen Richtungen unter Projek­ tionsansicht bewegt, im Vergleich mit dem Fall des recht­ winkligen Querschnitts, bei dem die Rührkugel immer mit der Reaktionsbehälterwand in 90° zusammenstößt. Es kann jedoch eine Rührwirkung erzielt werden, die im wesentlichen der­ jenigen gleicht, die mit dem zylindrischen Behälter 35 erzielt wird, wenn der Reaktionsbehälter mit dem rechtwink­ ligen Querschnitt 36 in einer orthogonalen Richtung des Querschnitts in Vibration versetzt wird.

In Fig. 7 zeigen M und N die Fälle, bei denen ein stab­ förmiges Element 37 verwendet wird. In diesem Fall kann die Lösung zufriedenstellend verrührt werden, weil das stab­ förmige Rührelement über einen breiten Bereich der Lösung sich bewegen kann. Obwohl das stabförmige Rührelement einen guten Rühreffekt liefert, der sich mit dem von der Rührkugel 4 erzeugten gut vergleichen läßt, ist die Verwendung des stabförmigen Rührelementes vom Standpunkt der Photometrie aus nicht bevorzugt.

Die vertikale Bewegung der Rührkugel 4, verursacht durch beispielsweise eine Stufe oder eine Vertiefung in dem Boden des Reaktionsbehälters, ebenso wie die Verwendung des stabförmigen Rührelementes 37, ist deswegen nicht bevorzugt, weil in einem solchen Fall die lichtdurchlässigen Fenster in der Seitenwand des Reaktionsbehälters beschädigt werden könnten. Wenn man nur den Rühreffekt berücksichtigt, werden die Bereiche A und B von Frequenz und Amplitude, wie in Fig. 6 gezeigt, geeignet eingesetzt. Jedoch neigen die Frequenz und Amplitude im Bereich A dazu, die Reaktionslösung aus dem Behälter herausspritzen zu lassen, weil das Umrühren zu heftig erfolgt. Daher können Frequenz und Amplitude, wenn sie in den Bereich B fallen, geeignet und praktisch in der beschriebenen Ausführungsform eingesetzt werden.

Wenn eine Vibrationsamplitude verwendet wird, d.h. eine sehr schnelle hin- und hergehende Bewegung, die größer ist als eine Stufe der intermittenten Drehung der Scheibe in einem Fall der direkten photometrischen Messung während der Vibration, neigt der zu untersuchende Reaktionsbehälter dazu, sich nicht mit dem Pfad des messenden Lichtstrahls ausrichten zu lassen, und erschwert daher die Messung. Da das Rührelement 4 aus einem ferromagnetischen Material sich in unerwünschter Weise bewegt, wenn der Reaktionsbehälter sich zwischen einer Position bewegt, in der der externe Magnet 7 angebracht ist, und der Position, in der das Rührelement 4 frei von dem externen Magneten ist, wird die Reaktionslösung zusätzlich heftig gerührt und bringt die Flüssigkeit dazu, zu schäumen oder zu zerstäuben. Um solche Probleme auszuschalten, wird die Amplitude der sehr schnellen hin- und hergehenden Bewegung, d.h. die Vibration, bevorzugt kleiner gewählt als ein Schritt (pitch) der intermittenten Rotationsbewegung der Reaktionsscheibe.

Unter Bezugnahme auf den Rührzustand B in Fig. 6 wird der Amplitudenbereich, der geeignet eingestellt werden kann, fortschreitend verkleinert, wenn die Frequenz sich erhöht. Dies bedeutet, daß der Vibrierzustand in unerwünschter Weise aus dem optimalen Bereich B in einen anderen Bereich sich verschieben kann, der unerwünscht ist, z.B. in den Bereich A, C oder D, auch durch eine leichte Schwankung in der Vibrationsamplitude in der Größenordnung von beispiels­ weise weniger als 1 mm, verursacht durch verschiedene Gründe, z.B. Schwankung in dem Eingriffszustand (meshing) in dem sehr schnellen hin- und hergehenden Antriebsmechanismus 3.

In Anbetracht dieser Umstände ist es klar, daß der Zustand der sehr schnellen hin- und hergehenden Bewegung, d.h. in der Vibration der automatischen Analysenvorrichtung der Erfindung vorzugsweise in einen Bereich E in Fig. 6 fällt, d.h. eine Amplitude, die zwischen 0,8 und 3,0 mm und einer Frequenz, die zwischen 10 und 40 Hz liegt.

Fig. 8 zeigt das Verhältnis zwischen der Tiefe der Lösung und dem Verhältnis der Dichte der Rührkugel zu der Dichte der umzurührenden Lösung. Diese Beziehung muß eingehalten werden, um die Lösung in 3 sec. zu verrühren. Genauer gesagt, stellt in Fig. 8 die Ordinatenachse das Verhältnis der Dichte der Rührkugel zu der Dichte der zu verrührenden Lösung dar, während die Abszissenachse das Verhältnis der Lösungstiefe zum Durchmesser der Rührkugel darstellt. Um zu bewirken, daß die Verrührung zufriedenstellend in einer Rührzeit bewirkt wird, die etwa 3 sec. oder dergleichen beträgt, muß die Dichte des Rührmaterials erhöht werden, wenn die Dichte der Lösung sich erhöht. In einem Fall einer Rührkugel 4, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, muß die Dichte der Rührkugel 4 etwa 1,5 mal so groß sein wie die Dichte der Lösung, wenn die Tiefe der Lösung etwa viermal so groß ist wie die Tiefe der Lösung. Wenn das Verhältnis der Lösungstiefe zu Kugeldurchmesser 15 überschreitet, muß das Rührelement eine Dichte haben, die etwa viermal so groß ist wie die der Lösung, wenn die Verrührung in 3 sec. beendet werden soll. Keine weitere Verbesserung in dem Rühreffekt kann erreicht werden, auch wenn die Dichte der Rührkugel über 4 hinaus erhöht wird bezüglich des Verhältnisses zu der Dichte der Lösung. Aus diesen Tatsachen ist zu verstehen, daß die durch die Vibrationsbewegung des Reaktionsbehälters 2 verursachte Verrührung zufriedenstellend durchgeführt werden kann, wenn die Rührkugel 4 eine Dichte hat, die nicht kleiner als 1,5 mal der Dichte der Lösung ist, bevor­ zugt viermal oder mehr so groß wie die Dichte der zu verrüh­ renden Lösung ist. Die obere Grenze des Verhältnisses der Dichte ist praktisch etwa 20 oder dergleichen, weil alle preiswerten Materialien, wie z.B. Eisen, Kupfer, Wolfram und so weiter eine Dichte haben, die nicht größer als 20 g/cm³ ist. Dies bedeutet, daß der praktische Bereich des Verhältnisses der Dichte zwischen dem Rührelement und der Lösung zwischen 4 und 20 liegt.

Die Erfinder haben herausgefunden, daß die Beziehung zwischen dem Radius der Rührkugeln und dem Radius des zylindrischen Behälters, bei dem die Verrührung zufriedenstellend durch­ geführt wird, mit der folgenden Formel ausgedrückt ist

D 4(A₂ + d), D 1,1d (d < 10)
D d + 1 (d 10)

wobei A ₂ die Gesamtamplitude (doppelte Amplitude in jeder Richtung vom Nullpunkt aus) in mm ist, während d und D den Durchmesser der Rührkugel und den Innendurchmesser des zylindrischen Behälters darstellen, die auch in mm aus­ gedrückt sind. Wenn man beachtet, daß der Durchmesser der gewöhnlicherweise in automatischen Analysen verwendeten Reaktionsbehälter 30 mm nicht überschreitet, ist es offenbar, daß die Verrührung zufriedenstellend durchgeführt werden kann, wenn die folgende Bedingung eingehalten wird, falls die Gesamtamplitude A ₂ nicht kleiner als 7,5 mm ist (A ₂ 7,5):

1,48d D 4,4d (A₂ 7,5)

Wenn die Gesamtamplitude A ₂ kleiner als 7,5 mm ist, wird die Verrührung zufriedenstellend durchgeführt, wenn der Vibrationszustand innerhalb einer Dreieckszone fällt, die durch Verbinden der drei Koordinatenpunkte von (0,909A₂, 4A₂), (2,73A₂, 4A₂) und (0, 0) entstehen, ebenso wie innerhalb einer Trapezzone, die durch Verbinden der folgenden vier Punkte entsteht, nämlich (0,909A₂, 4A₂), (2,73A₂, 4A₂), (22,2-0,25A, 30), (12,5-0,75A₂, 30) und ((0,909A₂, 4A₂)).

Fig. 9 zeigt das Verhältnis zwischen dem Durchmessern D und d, das eine zufriedenstellende Verrührung durch Vibration bei einer Gesamtamplitude von 2 mm liefert. In Fig. 9 stellt die Ordinatenachse den Innendurchmesser D (mm) des zylindris­ chen Behälters dar, während die Abszissenachse den Kugel­ durchmesser d (mm) darstellt. In Fig. 9 stellt A den Bereich dar, in dem die Verrührung möglich ist, während B den Bereich zeigt, der besonders für die automatische Analysenvorrichtung geeignet ist.

Fig. 11 erläutert die Anordnung einer Ausführungsform, in der die Lichtdurchlässigkeits-Kennlinie bei Verwendung des Reaktionsbehälters 2 a des in Fig. 12 gezeigten Typs gemessen wird. In dieser Figur werden dieselben Bezugszeichen zur Bezeichnung derselben Teile der Elemente verwendet, wie diejenigen, die in der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform verwendet werden. Unter Bezugnahme auf Fig. 12 werden ein Einfallfenster 24 a und ein Fenster 25 a für hinausgehendes Licht, die zueinander parallel sind, in der Wand des Reak­ tionsbehälters 2 a gebildet. Wenn die Lichtdurchlässigkeit gemessen wird, sitzt das Rührelement 4 auf dem Boden des Reaktionsbehälters 4. Die Meßvorrichtung ist so angeordnet, daß das Licht entlang eines Pfades läuft, der oberhalb der Position des Rührelementes 4 liegt, das auf dem Boden des Behälters sitzt, so daß die Messung der Lichtdurchlässigkeit ohne irgendein Problem durchgeführt wird. In dieser Ausfüh­ rungsform ist es nicht wesentlich, daß das Rührelement 4 aus einem ferromagnetischen Material besteht. Somit ist das Rührelement 4 aus irgendeinem geeigneten Material gemacht, z.B. Aluminium, Kupfer oder einem anderen Material, unabhän­ gig davon, ob sie ferromagnetisch sind oder nicht, ebenso wie andere nicht magnetische Materialien, z.B. Glas. Es ist ferner möglich, ein Rührelement zu verwenden, das aus einem Magneten besteht. Die Fig. 13A bis 13C zeigen verschie­ dene Formen der Reaktionsbehälter. In jedem Fall sind eine Vielzahl von lichtdurchlässigen Fenstern in der Seitenwand des Behälters gebildet. Zum Beispiel zeigt die Fig. 13A einen im wesentlichen zylindrischen Reaktionsbehälter, in dem ein Paar von lichtdurchlässigen Fenstern in zwei gegen­ überliegenden Wänden gebildet sind. Dieser Reaktionsbehälter­ typ ist geeignet für Messungen der Lichtabsorption. Fig. 13B zeigt einen im wesentlichen zylindrischen Reaktionsbehäl­ ter, der mit lichtdurchlässigen Fenstern versehen ist, die so angeordnet sind, daß ihre optischen Achsen einander orthogonal schneiden. Dieser Reaktionsbehältertyp ist zur Verwendung bei der Fluoreszenz-Messung geeignet. Ein Reak­ tionsbehälter von Fig. 13C, der mit drei lichtdurchlässigen Fenstern im 90° Abstand ausgestattet ist, eignet sich für die Verwendung sowohl bei Messung mit Lichtabsorption als auch bei der Fluoreszenz-Messung.

Beispiel 1

Durch Verwenden der automatischen Analysenvorrichtung von Fig. 1 wurde eine Analyse von Theophyllin durchgeführt, und es wurden die folgenden Ergebnisse erhalten.

Eine Substanz AIMS TDM^TM Theophyllin (erhältlich von Miles Sankyo Kabushiki Kaisha) wurde als Reagenz verwendet. Reagenzbehälter 11, die auf die Probenscheibe 8 gesetzt wurden, wurden mit Theophyllin-Standardlösungen (0, 10, 20, 30 und 40 µ g/ml) geladen. Daneben wurden Theophyllin-Meß­ reagenzien, die β-Galactosidase und Theophyllin-Antikörper als das erste Reagenz und ein fluoreszierendes Referenz- Theophyllin (β-Galactosyl-Umbelkliferon-Theophyllin) als zweites Reagenz aufweisen, hergestellt.

50 µl jeder Probe wurden mit 250 µl des ersten Reagenzes gemischt, um mit dem ersten Reagenz für eine Zeitdauer von 36 Min. zu reagieren. Dann wurden 50 µl des zweiten Reagenzes der Reaktionslösung zugesetzt und 5 Min. nach dem Zusatz des zweiten Reagenzes ein Licht mit einer Anregungs-Wellen­ länge von 400 nm hindurchgeschickt und die Messung bei einer Fluoreszenz-Wellenlänge von 450 nm durchgeführt. Fig. 10 zeigt eine Kalibrierkurve, in der die Dichte der Theophyl­ lin-Standardlösungen und die gemessenen Fluoreszenz-Inten­ sitäten auf der Abszissenachse bzw. der Ordinatenachse aufgetragen sind.

Claims (14)

1. Automatische Analysenvorrichtung mit

• - einer Vielzahl von Reaktionsbehältern, die jeweils ein Rührelement aufnehmen, das aus einem ferromag­ netischen Material gemacht ist,
• - einer Reaktionsscheibe, auf der die Reaktionsbehälter angeordnet sind,
• - einer Antriebsvorrichtung zum Bewirken sowohl einer intermittenten Rotationsbewegung der Reaktionsscheibe, als auch der Vibration der Reaktionsscheibe, die durch eine hin- und hergehende Bewegung der Reak­ tionsscheibe in einer kurzen Zeitdauer stattfindet,
• - einer Einrichtung zum Zuführen einer Probe und eines Reagenzes in jeden der Reaktionsbehälter,
• - einer photometrischen Einrichtung zum Anlegen eines Lichtstrahls an den Reaktionsbehälter, um die photo­ metrische Messung der Reaktionslösung in dem Reak­ tionsbehälter zu bewirken, und
• - einen in der Nähe einer Position für photometrische Messung angeordneten Magneten, wobei die photometri­ sche Messung durch photometrische Einrichtungen aus­ geführt wird, so daß das Rührelement auf die Wand des Reaktionsbehälters gezogen wird, wodurch das Rührelement von dem Pfad des messenden Lichtes entfernt gehalten wird.

2. Automatische Analysenvorrichtung mit

• - einer Vielzahl von Reaktionsscheiben, auf denen eine Vielzahl von Reaktionsbehältern angeordnet sind, wobei jeder Reaktionsbehälter eine Rührkugel auf­ nimmt,
• - einer Einrichtung zum Zuführen einer Probe und eines Reagenzes in jeden der Reaktionsbehälter, und
• - eine hin- und hergehende Antriebseinrichtung, die in der Lage ist, eine hin- und hergehende Rotationsbewe­ gung der Reaktionsscheibe um eine Achse einer An­ triebswelle mit einer sehr kleinen Amplitude zu veranlassen,

wobei die Reaktionsbehälter bogenförmig in Vibration gesetzt werden, um der Rührkugel zu ermöglichen, die Lösung in jedem Reaktionsbehälter zu verrühren.

3. Automatische Analysenvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Vibration des Reaktionsbehälters bei einer Amplitude von 0,8 bis 3,0 mm und einer Frequenz von 10 bis 40 Hz stattfindet.

4. Automatische Analysenvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Dichte der Rührkugel wenigstens viermal so groß ist wie die Dichte der Reaktionslösung in dem Reaktionsbehäl­ ter.

5. Automatische Analysenvorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Innendurchmesser des Reaktionsbehälters 1,5 bis 4,4 mal so groß ist wie der Durchmesser der Rührkugel.

6. Automatische Analysenvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Tiefe der Lösung in den Reaktionsbehältern 1 bis 15 mal so groß ist wie der Durchmesser der Reaktionskugel.

7. Automatische Analysenvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Rührkugel aus Permalloy gemacht ist.

8. Automatische Analysenvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Rührkugel mit einem korrosionsbeständigen Material beschichtet ist.

9. Automatische Analysenvorrichtung nach Anspruch 2, ferner aufweisend ein Photometer, das in einer photometrischen Meßposition in der Nähe der Reaktionsscheibe angeordnet ist, so daß die photometrische Messung auf einem Reak­ tionsbehälter durchgeführt wird, der in die Position der photometrischen Messung gebracht ist.

10. Automatische Analysenvorrichtung nach Anspruch 9, wobei das Photometer ein Fluoreszenz-Photometer ist, das zum Anlegen eines Erregerlichtes an den Reaktionsbehälter von der unteren Seite des Reaktionsbehälters und zum Erfassen des Fluoreszenzlichtes in der Lage ist, das von einer seitlichen Seite des Reaktionsbehälters austritt.

11. Automatische Analysenvorrichtung nach Anspruch 9, ferner aufweisend eine Magneteinrichtung, die in der Nähe der Position der photometrischen Messung angeordnet ist und zum Anziehen der Rührkugel an die Wand des zylindrischen Reaktionsbehälters in der Lage ist.

12. Automatische Analysenvorrichtung mit

• - einer Vielzahl von Reaktionsbehältern, die jeweils ein Rührelement aufnehmen, das aus einem magnetischen Material gemacht ist,
• - einer drehbaren Reaktionsscheibe, auf der die Reak­ tionsbehälter angeordnet sind,
• - einer Einrichtung zum Zuführen eines Reagenzes und/oder einer Probe in einen der Reaktionsbehälter, die an einer vorbestimmten Position angeordnet sind, während die Drehung der Reaktionsscheibe angehalten ist,
• - einer Einrichtung zum Veranlassen, daß sich die Reaktionsscheibe für eine kurze Zeitdauer hin- und hergehend bewegt und zum Bewirken einer schrittweisen Drehbewegung der Reaktionsscheibe nach ihrer hin- und hergehenden Bewegung, so daß die Reaktionslösung in den Reaktionsbehältern als Ergebnis der hin- und hergehenden Bewegung der Reaktionsscheibe verrührt wird, und
• - eine photometrische Einrichtung, die in einer Position der photometrischen Messung zum Messen der Reaktions­ lösung in dem Reaktionsbehälter angeordnet ist, der in der Position der photometrischen Messung angeordnet ist.

13. Reaktionsbehälter mit einer Innenfläche, die mindestens zu einem Teil gekrümmt ist, und die mit einem Paar von flachen lichtdurchlässigen Fenstern versehen ist, die ein im wesentlichen kugelförmiges Rührelement aufweisen, das darin eingebracht ist, und einer Abdichtmembran, die die obere Öffnung des Reaktionsbehälters schließt, um zu ver­ hindern, daß das Rührelement den Reaktionsbehälter verläßt.