DE4013166A1 - Automatisches analysiergeraet - Google Patents

Automatisches analysiergeraet

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Description

Die Erfindung betrifft ein automatisches Analysiergerät zum automatischen Analysieren biochemischer Proben, z.B. Blut und Urin, durch Messen bzw. Bestimmen von in einer Testflüssig­ keit, d.h. in einem Gemisch aus der Probe und einem Reagens enthaltenen verschiedenen Stoffarten.
Es werden zum Analysieren solcher Proben zwei Arten von auto­ matischen Analysiergeräten vorgeschlagen. Das eine ist ein Einweg-Gerät, bei dem Reaktionsgefäße nach jeder Untersuchung einer Testflüssigkeit aus der Reaktionslinie herausgenommen und entsorgt und durch neue Reaktionsgefäße ersetzt werden. Bei dem anderen Gerätetyp handelt es sich um ein "wiederver­ wendbares" bzw. Mehrweg-Gerät, bei dem die an der Reaktions­ linie angeordneten Reaktionsgefäße dadurch mehrmals verwend­ bar sind, daß sie nach jeder Untersuchung einer Testflüssig­ keit gereinigt werden.
Wird eine Bestimmung unter Anwendung der Immunisierungs- Agglutinations-Reaktion vorgenommen (nachfolgend als "Immuni­ sierungs-Bestimmung" bezeichnet), wird bei der Analyse eine Turbidimetrie der Testflüssigkeit vorgenommen, die durch den in ihr gebildeten Antikörper-Antigen-Komplex eine Trübung erfährt. Der agglutinierte Antigen-Antikörper-Komplex in der Testflüssigkeit kann auch nach guter Spülung des Reaktionsge­ fäßes in letzterem zurückbleiben. Bei der Turbidimetrie der den Antigen-Antikörper-Komplex enthaltenden Testflüssigkeit ist außerdem das Signal-Rausch-Verhältnis eines aus der Mes­ sung abgeleiteten elektrischen Signals so klein, daß der im Reaktionsgefäß zurückgebliebene agglutinierte Antigen-Anti­ körper-Komplex eine darauffolgende Analyse in beträchtlichem Maße beeinflußt. Deshalb wird das Einweg-Analysiergerät ins­ besondere für Immunisierungs-Bestimmungen benutzt.
Beim Mehrweg-Analysiergerät dagegen werden die Reaktionsge­ fäße mehrmals verwendet, indem sie nach jeder Analyse gespült werden. Es ist daher sehr schwierig, die Übertragung der Testflüssigkeiten in die Reaktionsgefäße vollkommen zu ver­ hindern. Um eine Übertragung der Testflüssigkeit zu verhin­ dern, ist es notwendig, im Gerät viele Reaktionsgefäß-Reini­ gungsstationen vorzusehen und/oder zum Spülen der Reaktions­ gefäße ein Reinigungsmittel zu verwenden. Dies kann somit die Abmessungen des Gerätes vergrößern und die Analysekosten er­ höhen.
Werden die Bestimmungen nach dem Kolorimetrie-Verfahren aus­ geführt (nachfolgend als allgemeine Bestimmungen bezeichnet), tritt in der Testflüssigkeit keine Agglutination ein; sie kann daher nach dem Spülen der Reaktionsgefäße nicht auf Reaktionsgefäße übertragen werden. Außerdem ist das Signal- Rausch-Verhältnis des bei der Bestimmung des Absorptionsver­ mögens der Testflüssigkeit gewonnenen Signals vergleichsweise so groß, daß eine Übertragung der Testflüssigkeit den Rausch­ abstand des Signals nicht so sehr beeinflußt, auch dann nicht, wenn Testflüssigkeit in den Reaktionsgefäßen zurück­ geblieben ist. Wird das Einweg-Analysiergerät für allgemeine Bestimmungen benutzt, steigen die Kosten für die Reaktions­ gefäße relativ stark an und die Analyse-Betriebskosten er­ höhen sich somit als Ganzes. Es sei auch darauf hingewiesen, daß das für allgemeine Bestimmungen benutzte Reagens ver­ gleichsweise billig ist, und somit wird der Anteil der Reak­ tionsgefäße an den gesamten Analysekosten groß. Aus diesem Grunde wird das Analysiergerät des Mehrweg-Typs insbesondere für die allgemeinen Bestimmungen eingesetzt.
Bisher wurden diese Einweg- und Mehrweg-Analysiergeräte vom Hersteller getrennt gefertigt und von den Anwendern unabhän­ gig voneinander benutzt. Angenommen, die Anwender hätten die­ se beiden Geräte-Typen getrennt zu beschaffen, so erhöhen sich die Analysekosten und zum Aufstellen der beiden Geräte ist viel Platz notwendig. Auch bei Zusammenfassung einer Einweg-Analysiereinheit und einer Mehrweg-Analysiereinheit in einem einzigen Analysiergerät ist das Gerät von komplexem Aufbau und teuer, weil zum Betreiben der beiden Reaktions­ linien in den Einheiten zwei unabhängige Antriebssysteme notwendig sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein automatisches Analysiergerät zu schaffen, das eine Mehrweg-Reaktionslinie für die allgemeinen Bestimmungen und eine Einweg-Reaktions­ linie für die Immunisierungs-Bestimmungen umfaßt, wobei die Reaktionslinien von einem Antriebssystem angetrieben werden und nach Bedarf entsprechend dem Zweck der Analyse benutzt werden können. Dabei sollen die Analysekosten gesenkt und die Übertragung der Testflüssigkeiten verhindert werden können. Ferner soll das Analysiergerät trotz der Ausstattung mit zwei Reaktionslinien von einfachem Aufbau und kleinen Abmessungen sein.
Ein diese Aufgabe lösendes automatisches Analysiergerät zeichnet sich erfindungsgemäß aus durch
  • - eine erste Reaktionslinie, an der eine Vielzahl von Einweg-Reaktionsgefäßen wegnehmbar angeordnet ist,
  • - eine zweite Reaktionslinie, an der eine Vielzahl von wiederverwendbaren Reaktionsgefäßen angeordnet ist,
  • - eine Transportvorrichtung zum Verbringen der an der ersten und der zweiten Reaktionslinie angeordneten Reaktionsgefäße in eine Reaktionsgefäß-Zuführstation, eine Proben-Abgabestation, eine Reagens-Abgabestation, eine Photometrie-Station, eine Reaktionsgefäß-Reini­ gungsstation und eine Reaktionsgefäß-Entsorgungsstation,
  • - eine Vorrichtung zum Zuführen von Reaktionsgefäßen zur ersten Reaktionslinie in der Reaktionsgefäß-Zuführsta­ tion,
  • - eine Proben-Abgabevorrichtung zum Abgeben einer Probe in wenigstens ein an wenigstens einer der beiden Reaktions­ linien angeordnetes Reaktionsgefäß in der Proben-Abgabe­ station entsprechend wenigstens einer an der zugehörigen Probe vorzunehmenden Bestimmung,
  • - eine Reagens-Abgabevorrichtung zum Abgeben von Reagentien in die an den beiden Reaktionslinien angeordneten Reakti­ onsgefäße in der Reagens-Abgabestation entsprechend den vorzunehmenden Bestimmungen,
  • - eine Photometrie-Vorrichtung zum Ermitteln bestimmter Stoffe, die in Testflüssigkeiten enthalten sind, welche in den Reaktionsgefäßen an den beiden Reaktionslinien enthalten sind, in der photometrie-Station, wobei jede dieser Testflüssigkeiten ein Gemisch aus einer Probe und einem Reagens ist,
  • - eine Reinigungsvorrichtung für die an der zweiten Reakti­ onslinie angeordneten Reaktionsgefäße in der Reaktions­ gefäß-Reinigungsstation, und
  • - eine Reaktionsgefäß-Entsorgungsvorrichtung zum Beseitigen der an der ersten Reaktionslinie angeordneten Reaktions­ gefäße in der Reaktionsgefäß-Entsorgungsstation.
Beim erfindungsgemäßen automatischen Analysiergerät sind also die erste und die zweite Reaktionslinie in einem einzigen Analysiergerät angeordnet, und eine von ihnen wird als Ein­ weg-, die andere als Mehrweg-Reaktionslinie benutzt. Es ist daher eine ordnungsgemäße Benutzung der beiden Reaktionsli­ nien entsprechend dem Analysezweck möglich, beispielsweise der Einweg-Reaktionslinie für Immunisierungs-Bestimmungen und die Mehrweg-Reaktionslinie für allgemeine Bestimmungen. Weil ferner die an diesen Reaktionslinien angeordneten Reaktions­ gefäße von der gemeinsamen Transportvorrichtung an diesen Reaktionslinien entlangbewegt werden, können die Abmessungen des automatischen Analysiergerätes klein und der Aufbau ins­ gesamt einfach gehalten werden, auch sowohl bei der Einweg- wie bei der Mehrweg-Reaktionslinie.
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgen­ den anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform des automatischen Analysiergerätes,
Fig. 2 eine Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform des automatischen Analysiergerätes,
Fig. 3 Einzelheiten des Aufbaus der Reaktionsgefäß-Reini­ gungsvorrichtung für das automatische Analysier­ gerät, und
Fig. 4 eine Photometrie-Vorrichtung für das automatische Analysiergerät.
Gemäß Fig. 1 weist das Gerät einen Drehtisch 1 auf, in dessen Umfangsrand eine Vielzahl von Vertiefungen 2 a eingearbeitet ist. Der Drehtisch 1 ist in der von einem Pfeil A angegebenen Richtung intermittierend drehantreibbar. In die Vertiefungen 2 a sind einmal zu benutzende Reaktionsgefäße 5 wegnehmbar eingesetzt, derart, daß eine Einweg-Reaktionslinie 2 (erste Reaktionslinie) gebildet ist. Die Reaktionslinie 2 wird für Bestimmungen benutzt, die durch Turbidimetrie der Testflüs­ sigkeit, in der sich ein Antigen-Antikörper-Komplex gebildet hat, oder durch Feststellen einer Agglutinationsreaktion ei­ ner festen Antigen- oder Antikörper-Trägerphase durchgeführt werden.
Auf dem Drehtisch 1 ist auf einem konzentrischen Kreis in etwas Abstand nach innen vom Umfangsrand des Drehtischs 1 eine "wiederverwendbares" bzw. Mehrweg-Reaktionslinie 3 (zwei­ te Reaktionslinie) angeordnet. Auch sie weist eine Vielzahl von Reaktionsgefäßen 6 auf, die jedoch fest installiert sind. Die Zahl der Reaktionsgefäße 6 in der zweiten Reaktionslinie 5 ist gleich mit der der Reaktionsgefäße 5 in der ersten Re­ aktionslinie 2. Die Mehrweg-Reaktionslinie 3 wird benutzt für allgemeine biochemische Bestimmungen nach dem Kolorimetrie- Verfahren.
Eine Analyse in der Einweg-Reaktionslinie 2 und der Mehrweg- Reaktionslinie 3 wird folgendermaßen durchgeführt. Der Dreh­ tisch 1 ist in der Pfeilrichtung A intermittierend drehan­ treibbar; um ihn herum sind mehrere Funktionsstationen ange­ ordnet, z.B. eine Reaktionsgefäß-Zuführstation b, eine Pro­ ben-Abgabestation c, eine Reagens-Abgabestation d, eine Pho­ tometrie-Station e, und eine Reaktionsgefäß-Reinigungsstation f. In der Station b der ersten Reaktionslinie 2 werden einmal zu verwendende Reaktionsgefäße 5 nacheinander in die Vertie­ fungen 2 a der Reaktionslinie 2 auf dem Drehtisch 1 durch eine Reaktionsgefäß-Zuführvorrichtung 4 eingebracht. In der näch­ sten Station c der beiden Reaktionslinien 2 und 3 werden Pro­ ben, z.B. Blut und Urin, in die einmal zu verwendenden Reak­ tionsgefäße 5 der Reaktionslinie 2 und in die weiederverwend­ baren Reaktionsgefäße 6 der Reaktionslinie 3 von einer Pro­ ben-Abgabevorrichtung 7 abgegeben. Es ist ferner eine Proben- Transportvorrichtung 8 vorgesehen. In der nächsten Station d wird entsprechend den vorzunehmenden Bestimmungen ein notwen­ diges Reagens in die Reaktionsgefäße 5 und 6 abgegeben. Dar­ nach wird in einer Vielzahl von Photometrie-Stationen e die Trübung der Testflüssigkeit, d.h. des Gemischs aus der Probe und dem Reagens, die in den Reaktionsgefäßen 5 und 6 zur Re­ aktion gebracht worden sind, von einer Photometrie-Vorrich­ tung 10 gemessen. Nach dem Messen werden die Mehrweg-Reakti­ onsgefäße 6 der Reaktionslinie 3 in Reinigungsstationen f 1 bis f 5 mittels der Reaktionsgefäß-Reinigungsvorrichtung 11 gespült. Nach dem Spülen der Reaktionsgefäße 6 der Reaktions­ linie 3 werden die Reaktionsgefäße 5 und 6 zur letzten Funk­ tionsstation g transportiert, wo die Einweg-Reaktionsgefäße 5 mittels einer Entsorgungsvorrichtung 12 an dieser Station g beseitigt werden.
An der ersten Reaktionslinie 2 werden also neue Reaktionsge­ fäße 5 durch die Reaktionsgefäß-Zuführvorrichtung 4 in leere Vertiefungen 2 a eingebracht. Daher wird an der Reaktionslinie 2 das Übertragen der Testflüssigkeit vollständig verhindert.
An der zweiten Reaktionslinie 3 werden die Reaktionsgefäße 6 durch die Reaktionsgefäß-Reinigungsvorrichtung 11 nach jeder photometrischen Bestimmung des Absorptionsvermögens der Test­ flüssigkeit gereinigt, so daß sie wiederholt bzw. mehrmals verwendbar sind. An der zweiten Reaktionslinie 3 können daher die Kosten für Reaktionsgefäße eingespart werden.
Beim gezeigten Analysiergerät werden die Proben und Reagenti­ en in die Reaktionsgefäße 5 und 6 der beiden Reaktionslinien 2 und 3 durch die Proben-Abgabevorrichtung 7 und die Reagens- Abgabevorrichtung 9 abgegeben, die für beide Reaktionslinien 2 und 3 gemeinsam verwendet werden, und der Drehtisch 1 dient dem gemeinsamen Transport der Reaktionsgefäße 5 und 6 der beiden Reaktionslinien 2 und 3. Daher sind die Abmessungen des Analysiergerätes klein gehalten, wenngleich es zwei Reak­ tionslinien aufweist.
Bei der in Fig. 2 dargestellten zweiten Ausführungsform weist das Analysiergerät an der ersten Einweg-Reaktionslinie 2 eine zusätzliche Reaktionsgefäß-Reinigungsvorrichtung 13 von glei­ cher Ausbildung wie die Reinigungsvorrichtung 11 auf, derart, daß die erste Reaktionslinie 2 bei Bedarf als Einweg- oder Mehrweg-Reaktionslinie benutzbar ist. Der übrige Aufbau des Analysiergerätes ist derselbe wie bei der zunächst beschrie­ benen Ausführungsform.
Fig. 3 zeigt Einzelheiten des Aufbaus der Reaktionsgefäß-Rei­ nigungsvorrichtung 11. Nach der Photometrie wird das Reakti­ onsgefäß 6 in der in Fig. 1 und 2 mit einem Pfeil A angegebe­ nen Richtung schrittweise transportiert und nacheinander in den Stationen f 1 bis f 5 angehalten. Es sind angeordnet: in der Station f 1 eine Saugdüse 21; in der Station f 2 eine Saug­ düse 22, eine Flüssigkeits-Abgabedüse 23 und eine Überlauf­ düse 24; in der Station f 3 eine Saugdüse 25, eine Flüssig­ keits-Abgabedüse 26 und eine Überlaufdüse 27; in der Station f 4 eine Flüssigkeits-Abgabedüse 28 und eine Überlaufdüse 29; in der Station f 5 eine Saugdüse 30. Die Düsen 21 bis 30 sind mit einem Halter 16 verbunden, der entsprechend einem Pfeil B in Fig. 3 höhenverstellbar ist. Somit ist eine Auf- und Abbe­ wegung der Düsen 21 bis 30 in Verbindung mit der Bewegung der Reaktionsgefäße 6 steuerbar. Die Saugdüsen 21, 22, 25 und 30 und die Überlaufdüsen 24, 27 und 29 sind an eine Vakuumpumpe 32 über eine Flasche 31 angeschlossen, in welche die von den Düsen angesaugte Flüssigkeit abgeleitet wird. Die Flüssig­ keits-Abgabedüsen 23, 26 und 28 sind über zugehörige Flüssig­ keits-Förderpumpen 33, 34 und 35 an einen Spülflüssigkeits­ tank 36 angeschlossen.
Nachdem das Reaktionsgefäß 6 in der Station f 1 zum Still­ stand gekommen ist, bewegt sich der Halter 16 nach unten und die Saugdüse 21 saugt die Testflüssigkeit im Reaktionsgefäß 6 ab. In der Station f 2 gibt die Flüssigkeits-Abgabedüse 23 die Spülflüssigkeit in das Reaktionsgefäß 6, aus dem dann die Spülflüssigkeit von der Saugdüse 22 und der Überlaufdüse 24 abgesaugt wird. Auch in der Station f 3 wird von der Flüssig­ keits-Abgabedüse 24 Spülflüssigkeit abgegeben, die dann von der Saugdüse 25 und der Überlaufdüse 27 abgesaugt wird. Da­ nach wird das Reaktionsgefäß 6 in der Station f 4 mittels der Flüssigkeits-Abgabedüse 28 und der Überlaufdüse 29 mit der Spülflüssigkeit gefüllt, die dann in der Station f 5 von der Saugdüse 30 zum Abschluß des Reinigungsprozesses abgesaugt wird.
Bei der in Fig. 4 dargestellten Photometrie-Vorrichtung 10 für das automatische Analysiergerät wird von einer Lichtquel­ le 41 ausgesandtes weißes Licht mittels einer Linse 42 durch einen Spalt 43 hindurchgeschickt. Im Strahlengang des aus dem Spalt 43 austretenden Lichts ist ein Filterring 44 drehbar angeordnet, der eine Vielzahl von Interferenzfiltern 45 auf­ weist. Durch Drehen des Filterrings 44 wird das richtige In­ terferenzfilter 45 angewählt, welches Licht mit der zum Ana­ lysieren der Testflüssigkeit in den Reaktinsgefäßen 5 und 6 richtigen Wellenlänge durchläßt. Der Lichtstrahl mit der zum Analysieren richtigen Wellenlänge wird in ein optisches Fa­ serbündel 46 eingeleitet, welches sich in mehrere optische Fasern verzweigt. Die Austrittsenden 46 a der optischen Fasern sind jeweils paarweise zu jeder photometrie-Station e ge­ führt, wo die Lichtstrahlen in zwischen den Reaktionsgefäßen 5 und 6 angeordnete Prismen 47, 47 eingeleitet werden, in denen sie reflektiert und dann auf die Reaktionsgefäße 5 und 6 gerichtet werden. Jeder Lichtstrahl, der durch die Reakti­ onsgefäße 5 und 6 hindurchgetreten ist, wird zur Bestimmung des Absorptionsvermögens der Testflüssigkeiten von Lichtemp­ fängern 48, 48 aufgefangen. Nach der photoelektrischen Umwand­ lung werden die Ausgänge der Lichtempfänger 48, 48 über Ver­ stärker 49, 49 einem nicht dargestellten Rechner zugeleitet, der die Absorption der Testflüssigkeiten errechnet.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wird der Drehtisch 1 als Mittel zum Transportieren der an den Reak­ tionslininen 2 und 3 angeordneten Reaktionsgefäße 5 und 6 benutzt; es kann jedoch hierzu eine beliebige Transportvor­ richtung benutzt werden, die endlose Reaktionslinien auf­ weist.
Bei der zuerst beschriebenen Ausführungsform werden die Immu­ nisierungs-Bestimmungen an der ersten Reaktionslinie 2 und die allgemeinen biochemischen Bestimmungen an der zweiten Re­ aktionslinie 3 vorgenommen. Wenn jedoch durch das Übertragen von Testflüssigkeiten das Analyseergebnis der allgemeinen Be­ stimmungen in schwerwiegender Weise beeinflußt wird, besteht die Möglichkeit, diese Bestimmungen an der ersten (Einweg-) Reaktionslinie 2 durchzuführen. Mit anderen Worten, das Ana­ lysiergerät ermöglicht es, die richtige Reaktionslinie danach auszuwählen, ob Tastflüssigkeiten übertragen werden.

Claims (4)

1. Automatisches Analysiergerät, gekennzeichnet durch
  • - eine erste Reaktionslinie (2), an der eine Vielzahl von Einweg-Reaktionsgefäßen (5) wegnehmbar angeordnet ist,
  • - eine zweite Reaktionslinie (3), an der eine Vielzahl von wiederverwendbaren Reaktionsgefäßen (6) angeordnet ist,
  • - eine Transportvorrichtung (1) zum Verbringen der an der ersten und der zweiten Reaktionslinie (2, 3) angeordneten Reaktionsgefäße (5, 6) in eine Reaktionsgefäß-Zuführsta­ tion (b), eine Proben-Abgabestation (c), eine Reagens- Abgabestation (d), eine Photometrie-Station (e), eine Reaktionsgefäß-Reinigungsstation (f) und eine Reaktions­ gefäß-Entsorgungsstation (g),
  • - eine Vorrichtung (4) zum Zuführen von Reaktionsgefäßen (5) zur ersten Reaktionslinie (2) in der Reaktionsgefäß- Zuführstation (b),
  • - eine Proben-Abgabevorrichtung (7) zum Abgeben einer Probe in wenigstens ein an wenigstens einer der beiden Reakti­ onslinien (2, 3) angeordnetes Reaktionsgefäß (5 oder 6) in der Proben-Abgabestation (c) entsprechend wenigstens einer an der zugehörigen Probe vorzunehmenden Bestimmung,
  • - eine Reagens-Abgabevorrichtung (9) zum Abgeben von Rea­ gentien in die an den beiden Reaktionslinien (2, 3) ange­ ordneten Reaktionsgefäße (5, 6) in der Reagens-Abgabe­ station (d) entsprechend den vorzunehmenden Bestimmungen,
  • - eine Photometrie-Vorrichtung (10) zum Ermitteln bestimm­ ter Stoffe, die in Testflüssigkeiten enthalten sind, wel­ che in den Reaktionsgefäßen (5, 6) an den beiden Reakti­ onslinien (2, 3) enthalten sind, in der Photometrie-Sta­ tion (e), wobei jede dieser Testflüssigkeiten ein Gemisch aus einer Probe und einem Reagens ist,
  • - eine erste Reinigungsvorrichtung (11) für die an der zweiten Reaktionslinie (3) angeordneten Reaktionsgefäße (6) in der Reaktionsgefäß-Reinigungsstation (f 1 bis f 5), und
  • - eine Reaktionsgefäß-Entsorgungsvorrichtung (12) zum Be­ seitigen der an der ersten Reaktionslinie (2) angeordne­ ten Reaktionsgefäße (5) in der Reaktionsgefäß-Entsor­ gungsstation (g).
2. Analysiergerät nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch eine zweite Reaktionsgefäß-Reinigungsvorrichtung (13) zum Reinigen der an der ersten Reaktionslinie (2) angeordneten Reaktionsgefäße (5), die zwischen der Photometrie-Station (e) und der Reaktionsgefäß-Entsorgungsstation (g) angeordnet ist.
3. Analysiergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Transportvorrichtung einen Drehtisch (1) umfaßt, in dem die erste Reaktionslinie (2) und die zweite Reaktionslinie (3) konzentrisch angeordnet sind.
4. Analysiergerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - die erste Reaktionslinie (2) eine Vielzahl von Vertiefun­ gen (2 a) aufweist, die in einem Umfangsrand des Dreh­ tisches (1) ausgebildet sind, und
  • - die Reaktionsgefäße (5) in die Vertiefungen (2 a) wegnehm­ bar eingesetzt sind.
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