DK147443B - Fotometrisk oploesningsanalysator - Google Patents

Description

147463

Den foreliggende opfindelse angår en fotometrisk opløsningsanalysator af den i indledningen til kravet angivne art.

Behovet for et fotometrisk system, med hvis hjælp analyser af et stort antal separate prøver kan gennemføres samtidigt, har længe eksisteret i kliniske og analytiske laboratorier. Kvalitative og kvantitative målinger af metaboliteter, hormoner, vitaminer, enzymer, mineralforekomster, legemets affaldsprodukter, bestanddele i galden og maveindholdet gennemføres sædvanligvis i stort antal i sådanne laboratorier ved diagnose af sygdomme ligesom tillige for andre forskningsformål. Et system, ved hvis hjælp målinger af denne type kan gennemføres hurtigt, nøjagtigt og billigt kan spare arbejdskraft og omkostninger samtidig med at det skal give bedre resultater. Med de fleste tidligere kendte instrumenter kan analyser kun gennemføres i rækkefølge, men ikke samtidigt. Analyser, som gennemføres i rækkefølge, begrænser ikke alene den hastighed med hvilken analysen kan gennemføres, men når det gælder analyse af meget små prøver, bliver analyseresultaterne sædvanligvis upålidelige.

En anordning som er konstrueret til at eliminere de ovennævnte mangler er beskrevet i det amerikanske patentskrift 3*555. 284. Denne anordning er forsynet med en central sats- eller overføringsskive til modtagning af prøvebestanddele før operationen. En ringformet opsætning af cuvetter er anordnet omkring satsskiven til modtagning af den for analysen beregnede væske fra satsskiven og tilbageholdning af væsken til fotometrisk analyse. Ved rotation af satsskiven og cuvetterne bringes prøvebe-standdelene til at strømme fra satsskiven til cuvetterne, hvor de analyseres fotometrisk medens hele systemet af satsskive og cuvetter roterer.

Den i patentskriftet beskrevne satsskive består af en koncentrisk opsætning af kamre, idet kamrene er anordnet i serie med tilsvarende kamre placeret på større eller mindre radier. Ved rotation af satsskiven bringes væskeformige prøver og reagens i de to inderste opsætninger af kamre til at strømme ind i de yderste kamre og derefter ud gennem en udløbskanal og ind i tilsvarende cuvetter. Selvom et sådant ar- 2 147443 rangement stort set er tilfredsstillende, foreligger der dog ind imellem risiko for indbyrdes forurening af prøverne på grund af den gennem satsskivens accelleration tilvejebragte overstrøm- ning fra de åbne kamre. På grund af at kamrene er anordnet i serie, opnås der desuden lave blandingseffekter, medens væske fra den radialt inderste opsætning af kamre må strømme en lasngere strækning for at nå cuvetterne og må føre væske med sig fra den radialt mellemste opsætning af kamre inden sammenblandingen kan ske. Med begge væskerne strømmende i samme retning vil sammenblandingen blive ineffektiv selv efter at de to væsker er ført sammen. I visse tilfælde har det vist sig nødvendigt at accelle-rere sammenblandingen gennem tillempning af ydeligere forholdsregler, f.eks. sugning af luftbobler gennem cuvetterne.

Ved anvendelse af tidligere satsskiver har nøjagtige reproducerbare målinger af meget kortvarige tidsafhængige reaktioner, f.eks. visse bio- og kemiluminiscente reaktioner ikke kunnet gennemføres på grund af satsskivernes dårlige blandingseffekter.

Et generelt formål for opfindelsen er således at ved en fotometrisk analysator af den roterbare cuvette-type at kunne tilvejebringe en forbedretsatsskive, som muliggør en hurtig sammenblanding af prøve- og reagensvæsker uden at individuelle prøver bliver udsat for accelerationsinduceret tværforurening.

Det ovennævnte formål med opfindelsen opnås ved en fotoanalysator, som er ejendommelig ved det i den kendetegnende del af kravet angivne.

Ved rotation af satsskiven og cuvetterotoren bringes væskerne i hvert par af prøve- og reagenskamre til at strømme parallelt fra disse kamre, gennem de første kanaler til blandingskamrene, hvor de blandes, idet blandeeffekten forøges på grund af de parvis modsatte udmundinger af kanalerne i blande-kamrene, og derefter gennem de andre kanaler til respektive ana-lysecuvetter til fotometrisk analyse. Den ifølge opfindelsen foreslåede satsskive giver en hurtigere overføring af væske til analysecuvetterne med en forbedr<± blandingseffekt til følge, samtidig med at en tværforurening mellem prøverne elimineres. Nøjagtige, reproducerbare og hurtige fotometriske analyser af visse kortlivede tidsafhængige reaktioner kan nu gennemføres rutinemæssigt, hvilket ikke tidligere har været muligt.

147443 3

Opfindelsen skal i det følgende beskrives nærmere under henvisning til tegningen.

Fig. 1 viser skematisk en fotometrisk analysator med den ifølge opfindelsen foreslåede satsskive.

Fig. 2 er et sidebillede, delvis i snit visende en satsskive ifølge opfindelsen.

Fig. 3 er en planafbildning delvis i snit af satsskiven ifølge fig. 2.

På fig. 1 vises skematisk en fotometrisk analysator af den roterende cuvette-type med en satsskive 1 ifølge opfindelsen. Et rotoraggregat 2 af plan type består af et med boltflange forsynet stålrotorlegeme 3» glatringe 4 og 5» en opslidset cuvettering 6 af polytetrafluoræten (PTFE), stopringe 7 og 8 af PTFE og en stålboltet flangering 9. Ringene 4» 5, 6, 7 og 8 er sammenpresset mellem rotorlegemet 3 og flangeringen 9 til dannelse af et flertal radialt orienterede cuvetter lo i den opslidsede cuvettering 6. Med afstand fra hinanden beliggende huller 11, som er rettet aksialt i forhold til cuvetterne lo er optaget i rotorlegemet 3, stopringene 7, 8 og flangeringen 9 til dannelse af aksialt gående kanaler, som muliggør passage af en lysstråle gennem cuvetterne. Rotoraggregatet 2 bæres og drives af en drivmotor 12.

En fotometrisk lyskilde og et projektionsorgan er anord-net til at projicere en lysstråle med konstant lysstyrke gennem rotoraggregatet 2 i et punkt, som svarer til de radiale stillinger af cuvetterne lo og hullerne 11. Lysstrålen rettes ind på en sådan måde at den sendes gennem hvert hul 11 og cuvette lo efterhånden som de passerer gennem strålen. Den fotometriske lyskilde består af en glødelampe 13 med et reflekterende spejl 14, som er placeret under rotoraggregatet og indstillet således at lysstrålen reflekterer opad og i hovedsagen vinkelret på rotationsplanet. Et skaft 15 er indskruet i satsskivens 1 centrum til at lette satsskivens aftagning fra rotoraggregatet 2. En elektronisk fotodetektor 16 er placeret ovenfor rotoraggregatet 2 og indrettet til at modtage det gennem cuvetterne under rotationen transmitterede lys. Fotodedektoren 16 er konstrueret til at give et elektronisk svar i form af en impuls, hvis størrelse er proportional med styrken af det gennem cuvetterne transmitte- 4 147443 rede lys. Fotodedektoren 16 består al et fotomultiplikatorrør, som er placeret direkte ovenfor cuvettecirklen til at modtage alt det lys, som transmitteres op gennem de aksialt oprettede åbninger.

De øvrige i fig. 1 skematisk viste elektroniske komponenter indbefatter et proportionalt tachometer 17, som er anordnet til at føde et til rotorens omdrejningstal proportionalt spændingssignal til en impulsgenerator 18, som er anordnet til for sin del at føde et signal til en impulsafsøger 19. En omdrejningsdetektor 2o er anordnet således at den kan synkronisere signalfrekvensen med rotorens omdrejningstal. Den gennem signalgeneratorens 18 frekvens synkroniserbare impulssøger 19 frembringer proportionale svar på impulser, som frembringes i fotodetektoren 16 og udsorterer de derfra kommende impulser efter deres udspring. En impulshøjdeaflæsende anordning 21 indicerer kontinuerligt og samtidigt fototransmittanten af væskeindholdet 1 hver cuvette. De elektroniske komponenter 16-21 er nærmere . beskrevet i beskrivelserne til USA-patent nr. 3*514.613 eller det tilsvarende svenske patent 347.111.

Under henvisning til de detaljerede billeder ifølge fig.

2 og 3 består satsskiven 1 af en ringformet dækplade 22 af gennemsigtigt plast som er fastgroet til en hoveddel 23 af PTFE. Som det vises på fig. 3 er satsskiven forsynet med et flertal af tandlignende fremspring 24 , som passer ind i tilsvarende udtagninger i cuvetteringen 6 og derved hindrer relativ rotation mellem skiven 1 og rotoraggregatet 2. En cirkulær opsætning af langstrakte prøve- og reagenskamre 25 (kun to af tredive kamre er vist) er indfræset i den øvre overflade af hoveddelen 23 langs radier, som udgår fra skivens og rotoraggrega-tets rotationscentrum.

Som det ses dækker pladen 22 ikke kamrene 25 fuldstændigt men ved den radialt inderste ende af hvert kammer findes der et påfyldningshul 26. uen radialt yderste væg 27 af hvert kammer 25 hælder ca. 15° i forhold til skivens lodrette aksel for at lette kamrenes tømning ved skivens rotation. En første gruppe af kanaler 28 udgår fra den øvre yderperiferi af et par kamre 25 til et blandingskammer 29 i form af en i hovedsagen cylindrisk kavitet, som hælder 5° nedefter udad i forhold til ski- 147443 5 vens lodrette aksel. Hældningen af blandingskammeret 29 letter udstrømningen af den blandede prøve og reagensen til kammerets bund, hvorfra blandingen føres til analysecuvetterne lo gennem en anden gruppe af radialt gående kanaler 30.

Som det vises på fig. 3 foretrækkes det at de første kanaler 28, som forener et par af prøve- og reagenskamre 25 med et blandingskammer 29 skærer blandingskammeret 29 på diametralt modsatte steder for at lette sammenblandingen - af prøve og reagens. Parallelstrømningen af prøve- og reagensvæsker fra et par kamre 25 får til følge, at de to væsker rettes mod hinanden ved deres indføring i blandingskammeret 29 fra modsatte sider, hvorved der forårsages en hurtig og fuldstændig sammenblanding af prøve- og reagensvæskerne inden indstrømningen i en cuvette til fotometrisk analyse.

Som nævnt i beskrivelsens indledning er en yderst hurtig sammenblanding af reagens og prøver vigtig ved visse bio- og kemiluminiscente reaktioner som har meget kort varighed.

Et eksempel på en type af luminiscent reaktion, hvor de# ifølge opfindelsen foreslåede anordning er anvendelig er bestemmelsen af adenosintrifosfat (ATP). Denne bestemmelse er af stor betydning, fordi ATP tjener som primært mellemled ved energiomsætningen for syntesen af nyt cellemateriale. Ekstraktionen og den efterfølgende bestemmelse af ATP er således et vitalt krav ved bestemmelsen af biologisk aktivitet i levende organismer.

Ved anvendelse af den ifølge opfindelsen foreslåede satsskive og et roterbart cuvettesystem af den i forbindelse med fig. 1 beskrevne type blandes reagensen luciferase og luciferin med testprøver med resulterende emittering af lysimpulser i nærværelse af ATP. Når som i dette tilfælde reaktionen selv producerer det lys,som skal måles, anvendes ikke den på fig. 1 viste lyskilde med tilhørende projektionsanordning, eftersom fotodetektoren 16 kun skal måle det ved selve reaktionen emitterede lys.

Satsskiven kan f.eks. også fremstilles med flere eller færre par af kamre til optagelse af prøve- og reagensvæsker, og disse kamre kan afvige fra den specielt viste form.

6 U7A43

De indbyrdes størrelser af kamrene til modtagning af prøve-og reagensvæsker kan også varieres i afhængighed af de relative voluminer af prøve- og reagensvæsker, som kræves til de aktuelle reaktioner.