DK169852B1 - Detektorindretning til analyseinstrument - Google Patents

Description

DK 169852 B1

Opfindelsen angår generelt et analyseinstrument og mere konkret en detektorindretning til brug i et analyseinstrument for detektering af lys i forbindelse med kemisk, immunokemisk eller biologisk test af prøver.

5 Automatiske analyseinstrumenter benyttes i dag til en række kemiske, immunokemiske og biologiske test for stoffer i prøver.

I kendte og tilgængelige automatiske analysatorer er det ret almindeligt at anvende stråleenergi fra en lyskilde, såsom en lampe, til at tilvejebringe et grundlag for analysen af prø-10 verne. Når der benyttes en lyskilde i sådanne analysatorer, kan testvæsken undersøges for et antal lysassocierede reaktioner herunder kolorimetriske, fluorometriske, nefelometriske eller lysspredning og absorption m.v.

I automatiske analysatorer, især de, som benytter stråleenergi 15 fra en lyskilde til analysen, er det ønskeligt at gennemføre en test på mange prøver under et enkelt gennemløb af udstyret.

Til lettelse af testen af flere prøver benytter mange analysatorer en karrusel eller et rundbord til at holde prøverne, som skal analyseres, og som normalt er i flydende form. Prøvevæ-20 sken er typisk i forskellige typer beholdere herunder reagensglas, kuvetter, poser, bægre, eller tilsvarende bæreorganer. I automatiske analysatorer, der benytter en karrusel eller et rundbord, er der normalt ud over lyskilden til analysebrug nogle mekanismer til at føre testprøve ind foran lyskilden, 25 således at der kan opnås en individuel analyse af testprøverne. Repræsentative instrumenter for nævnte type er beskrevet i US-patentskrift nr. 4.483.927 og af DeGrella og andre i "A Ne-phelometry System for the Abbott TDxTM Analyzer", Clin. Chem. 31/9, 1474-1477 (1985).

30 Endvidere kendes et analyseinstrument (Clin. Chem. 29/9, 1609-1615, 1983), som omfatter en detektorindretning med en lyskilde, en detektorenhed, en analysestation og en filterhjulenhed. Lysstrålen udsendes fra lyskilden og passerer gennem fokuseringslinser til et første filterhjul hørende til filterhjulen- DK 169852 B1 2 heden. Lysledere benyttes til at lede lysstrålen fra det før- , ste hjul til en analysestation, hvor prøven er anbragt og derfra til et andet filterhjul hørende til filterhjulenheden. De-tektorenheden er anbragt bag ved det andet filterhjul. De to 5 filterhjul er anbragt på samme roterende aksel med henblik på samtidigt at blive drejet, hvorved lys med forskellige bølgelængder passerer herigennem.

En anden detektorindretning er vist i US-A-3.716.338. Prøven er inden i en bærer anbragt i en lysstråles bane. Lysstrålen 10 passerer også gennem et filter og linser.

I mange tilfælde har beholderne eller bæreorganerne, som indeholder væskeprøver, som skal analyseres, cirkulært tværsnit, såsom reagensglas og bægre. Disse runde prøvebeholdere giver mulighed for unøjagtigheder i detekteringssystemet. Især når ' 15 lysstrålen rettes mod en buet overflade, der omgiver testprøven, kan positioneringsvariationer af reagensglasset resultere i nedsat effektivitet af lyssignalet på grund af uønsket brydning af lysstrålen. Selvfølgelig kan positioneringsvariationer af beholderen til testprøven indtræffe uafhængigt af, om be-20 holderen har rundt tværsnit. Det skal imidlertid her understreges, at runde reagensglas eller bægre giver mulighed for en forøgelse af unøjagtighederne på grund af postioneringsva-riationer.

Korrektioner for positioneringsvariationer og tidsmæssige 25 variationer af testprøvebæreorganerne kan foretages ved at sætte sin lid til en referencestandard knyttet til lyssignalet og ved at benytte et forhold mellem målt signal og et referencesignal . En sådan fremgangsmåde til at eliminere positionens variationer og tidsmæssige variationer for opnåelse af et kor-30 rigeret resultat er beskrevet i ovennævnte artikel af DeGrella og andre. Imidlertid søges der, når man lige undtager brugen af referencesignaler og -forhold, som komplicerer instrumentet og det elektriske kredsløb herfor, stadig forbedringer til * rent fysisk at eliminere positionsvariationerne af testprøve- DK 169852 B1 3 bæreorganet, således at unøjagtigheder i detekteringssystemet kan minimeres.

Formålet med opfindelsen er at eliminere testprøvebeholderens positioneringsvariationer, så at unøjagtigheder i detekte-5 ringssystemet minimeres.

Dette formål opnås ved hjælp af de i krav 1 anførte træk. Under et enkelt gennemløb af flere reagensglas i instrumentet er det ofte ønskeligt at være i stand til at detektere forskellige kolorimetriske og fluorometriske reaktioner af prøverne. Da 10 interferensfiltre almindeligvis benyttes til at tilvejebringe selektive bølgelængdeanalyser af testprøverne, kræver mange instrumenter at disse filtre udskiftes midt under testkørselen for at kunne gennemføre flere bølgelængdeanalyser. Tilvejebringelsen af et automatisk optisk system til gennemførelse af 15 flere og selektive bølgelængdeanalyser vil forbedre effektiviteten af analyseinstrumentet. Detekteringsindretningen ifølge opfindelsen er især sammen med et automatisk analyse instrument velegnet til automatisk at udføre lysanalyser af prøverne ved forskellige bølgelængder. Foreliggende opfindelse er rettet 20 mod opfyldelsen af de oven for beskrevne ønsker og andre egenskaber, der især vedrører optiske elementer hørende til automatiske analyseinstrumenter.

Detektorindretningen ifølge opfindelsen er anvendelig sammen med et analyseinstrument og omfatter et middel til at tilvej e-25 bringe en lysstråle til at analysere et eller flere stoffer i en prøve. Der er tilvejebragt et middel til at detektere lyset tilknyttet prøven under analysen. Et yderligere middel gør det muligt for lysstrålen at trænge ind i prøven og afskærmer samtidig prøven fra lys udefra. Lys tillades at passere fra prø-30 ven til detekteringsmidlet. Et antal filtre kan selektivt anbringes i lysstrålen mellem midlet til tilvejebringelsen af lys og prøven. Filtrene tillader forskellige lysbølgelængder at passere herigennem, således at selektiv lysanalyse af prøven kan gennemføres.

DK 169852 B1 4 I en foretrukken udførelsesform for opfindelsen indbefatter detektorindretningen en analysestation, som omfatter et bevægeligt hovedelement med et i hovedsagen cylindrisk hul, i hvilket et reagensglas, der indeholder den prøve, der skal analy-5 seres, kan anbringes. Hovedelementet omgiver reagensglasset, når dette er anbragt i hullet, for at beskytte prøven mod udefra kommende lys. En første åbning i hovedelementet står i forbindelse med hullet for at gøre det muligt for lysstrålen at komme ind i reagensglasset med prøven. En anden åbning står 10 i forbindelse med hullet for at gøre det muligt for lyset at passere fra prøven til lysdetektoren, således at prøven kan analyseres. Ved denne udførelsesform kan hovedelementet bevæges mellem en første stilling, i hvilken hullet omslutter reagensglasset, og en anden stilling, hvor det ikke omslutter rea-15 gensglasset for at gøre det lettere at føre reagensglasset ind i og ud af analysestationen. Et drejeligt filterhjul har et antal lysfiltre, som er aftageligt monteret i hjulet. Disse filtre er med indbyrdes afstand i det væsentlige arrangeret på en cirkel i hjulet, således at hvert af filtrene kan anbringes i 20 lysstrålen mellem lyskilden og analysestationen. Som følge heraf muliggør filtrene afhængigt af filterhjulets stilling forskellige lysbølgelængder at passere herigennem med henblik på selektiv lysanalyse af prøven. I denne foretrukne udførelsesform er der tilvejebragt et middel til at dreje hjulet, så-25 ledes at hvert filter selektivt kan anbringes i lysstrålen.

Ved hjælp af den foreliggende opfindelse er der tilvejebragt en detektorindretning, som er særdeles velegnet til brug i et instrument til kemisk, immunokemisk eller biologisk test af prøver, især sådanne prøver, som bæres af et lysgennemtrænge-30 ligt bæreorgan. Medens den foreliggende opfindelse tilveje- · bringer et antal fordele og fortrin, hvad angår det optiske arrangement af en lysbaseret detektorindretning herunder forbedringer af analysatorens effektivitet, er der nogle få væ- » sentlige fordele, som er bemærkelsesværdige. F.eks. tilveje-35 bringer foreliggende opfindelse træk til anvendelse af flere lysfiltre, således at selektiv lysanalyse af testprøven kan DK 169852 B1 5 gennemføres. Disse filtre er fortrinsvis anbragt fjernelige eller udskiftelige i et filterhjulsarrangement, uden det er nødvendigt at adskille filterhjulet fra selve detektorindretningen. Yderligere kan der, idet filterhjulet er drejeligt, 5 gennemføres flere bølgelængdeanalyser ved blot at dreje hjulet, indtil et andet filter befinder sig i lysstrålen mellem lyskilden og prøven, der analyseres. Ved den foretrukne udførelsesform benyttes en motor til drejning af filterhjulet, således at hjulet automatisk kan drejes til de forskellige fil-10 terstillinger.

Ved en udførelsesform for den foreliggende opfindelse indbefatter analysestationen et bevægeligt hovedelement, i hvilken reagensglasset, der bærer testprøven, kan anbringes. Dette hovedelement afskærmer ikke blot reagensglasset for udefra kom-15 mende lys, men tjener også som et styr til at holde glasset eller røret på plads under analysatorens drift. Yderligere vil positionen af hvert rør, der anbringes i hovedelementet være den samme, idet positionen af hovedelementet ikke ændres i forhold til lysstrålens retning. Som følge heraf er positionsva-20 riationer, som kan bevirke unøjagtigheder i detekteringssty-stemet, ikke blot kontrolleret ved hjælp af det foretrukne hovedelement ifølge opfindelsen, men unøjagtighederne er minimeret eller reduceret.

Et andet træk ved den foreliggende opfindelse, der især er 25 knyttet til det bevægelige hovedelement, er, at rørene, der bærer testprøverne, kan forblive i en karrusel eller et rundbord under lysanalysetrinnene. Med andre ord skal hvert rør, der indeholder prøven, der skal analyseret, ikke fjernes fra karrusellen for at blive anbragt i analysestationen. Den fore-30 trukne detektorindretning ifølge opfindelsen gør det muligt for karrusellen eller rundbordet trinvis at anbringe hvert reagensglas i analysestationen blot ved at dreje karrusellen og uden yderligere drifttrin. Positionsvariationer af reagensglassene, der enten skyldes dets stilling i karrusellen eller 35 dets indføring i detektorindretningens analysestation, tager DK 169852 B1 6 hovedelementet ifølge opfindelsen sig af. Endvidere gør hovedelementet det lettere at anvende runde bæreorganer til prøverne, såsom reagensglas eller bægre, der er almindelig benyttet til laboratoriebrug.

5 En anden betydningsfuld fordel ved detektorindretningen ifølge opfindelsen er muligheden for at udføre fotontælling som basis for lysanalyse af prøven. Den ønskelige egenskab ved fotontælling er, at den eliminerer det meste af den støj, der ellers ville blive fremkaldt af et analogt signal.

10 Opfindelsen forklares nærmere nedenfor under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser set oppefra og delvis i snit en foretrukken udførelsesform for detektorindretningen ifølge opfindelsen, fig. 2 set forfra den i fig. 1 viste detektorindretning, idet 15 en hovedplade, der er tilknyttet et filterhjul og et hovedelement til at holde prøverøret på plads, er vist, fig. 3 set ovenfra filterhjulet hørende til detektorindretningen ifølge opfindelsen, fig. 4 i større målestok et delsnit af filterhjulet efter li-20 nien 4-4 i fig. 3, fig. 5 set ovenfra detektorindretningen ifølge opfindelsen sammen med en karrusel til at holde et antal testprøveembal-lager, fig. 6 set fra siden detektor indretningen, hvor hovedelementet 25 er bevæget væk fra det reagensglas, der bærer prøven, der skal analyseres, således at karrusellen kan drejes for trinvis at , anbringe forskellige prøveemballager i detektorindretningen, % fig. 7 samme billede som fig. 6, idet et af reagensglassene DK 169852 B1 7 hørende til prøveemballagen er anbragt i hovedelementet med henblik på at analysere prøven, medens prøveemballagen befinder sig i karrusellen, fig. 8 set forfra en foretrukken udførelsesform for hovedele-5 mentet ifølge opfindelsen, fig. 9 set ovenfra det i fig. 8 viste hovedelement, og fig. 10 et tværsnit efter linien 10-10 i fig. 8 gennem hovedelementet .

Idet der henvises til tegningen, og især fig. 1, er der vist 10 en foretrukken udførelsesform for detektorindretningen 20 ifølge opfindelsen. Detektorindretningen 20 omfatter et antal hovedkomponenter omfattende en lampeenhed 21, en filterhjulen-hed 22, en analysestation 24, en detektorenhed 25 og en filterhjul smot orenhed 26. Lampeenheden 21 indbefatter et hus 28 15 til en lyskilde 27, som fortrinsvis er en lampe, såsom en wolframlampe. Naturligvis er valget af lyskilden afhængig af udstyrskonstruktørens valg og afhænger af analysatorens tiltænkte brug samt af det bølgelængdeområde, analysatoren forventes at benytte. En strømledning 29 udgør en elektrisk kilde til 20 drift af lampen. Et med ribber forsynet hus 30 er også knyttet til lampen for at fremme fjernelsen af varme fremkaldt af lampen. En feltbegrænser 31 med en lille åbning er nær husets 30 ende anbragt i banen for den lysstråle, der fremkaldes af lampen. Som det fremgår er lampeenheden 21 forbundet med detek-25 torindretningen 20 ved hjælp af et detektorhus 32, som er anbragt mellem lampeenheden 21 og filterhjulenheden 22. Selv om det ikke er et krav, er lampeenheden 21 forbundet således med detektorhuset 32, at dets akse 34 danner en vinkel med en akse 35, der strækker sig gennem motorenhedens 26 og analysestatio-30 nens 24 center.

Ved den beskrevne udførelsesform er vinklen mellem akserne 34 og 35 i hovedsagen 45°.

DK 169852 B1 8 I grænsefladen mellem lampeenheden 21 og detektorhuset 32 er der en ikke sfærisk linse 36, der fortrinsvis indgår for at kollominere lyset fra lampen, når det passerer gennem feltbegræns er en 31.

5 Inden filterhjulsenheden 22 forklares i detaljer er det hensigtsmæssigt at beskrive detaljer ved monteringen af både filterhjul enheden og analysestationen i detektorindretningen. Som det fremgår i fig. 1, er filterhjulsenheden 22 på sandwichagtig måde anbragt mellem detektorhuset 32 og en hovedplade 38.

10 Selv om filterhjulsenheden 22 er anbragt på denne sandwichag-tige måde, er der tilstrækkeligt spillerum mellem detektorhuset og hovedpladen til, at filterhjulenheden 22 kan dreje, hvilket vil blive forklaret nærmere nedenfor. På den ene side af detektorhuset 32 er der fastgjort en filterhjulsmotorenhed 15 26. Motorenheden 26 omfatter en motor 39, som er forbundet med filterhjulenheden 22 ved hjælp af en drivaksel (ikke vist), der strækker sig gennem detektorhuset 32. Motoren 39 kan styres ved hjælp af passende elektriske kredsløb, herunder mikroprocessorstyringer, således at filterhjulsenhedens drejning 20 kan udføres automatisk og programmeret, såfremt dette ønskes.

Som det fremgår af tegningen, er hovedpladen 38 forsynet med to koniske gennemgange 40 og 42. Den koniske gennemgang 40 strækker sig langs aksen 34, på linie med lampeenheden 21, og er derfor skråtstillet i forhold til aksen 35. Gennemgangen 40 25 ender i en åbning 44 ved forsiden af hovedpladen 38. Ved den indre ende af gennemgangen 40 er der en større forsænkning 45, i hvilken der er anbragt en linse 46 til at fokusere lysstrålen fra lampen på testprøven, der er anbragt i analysestationen 24.

30 Gennemgangen 42 er i det væsentlige et spejlbillede af gennemgangen 40 i hovedpladen 38. Gennemgangen 42 ligger på en linie med en akse 48, der strækker sig gennem detektorenheden 25 og analysestationens 24 center. Aksen 48 danner med aksen 35 en ·* vinkel, der fortrinsvis er i hovedsagen 45°. Herved bliver DK 169852 B1 9 vinklen mellem akserne 34 og 48 i hovedsagen 90°. Den koniske gennemgang 42 ender i en åbning 47 ved hovedpladens 38 forside. Ved den indre ende af gennemgangen 42 er der en større forsænkning 49 i hvilken, der er anbragt en linse 50. Linsen 5 50 fremmer kollimationen af lys, der sendes ud fra testprøven inde i analysestationen 24, således at dette lys kan føres ind i detektorenheden 25. Selv om det ikke er vist på tegningen, kan der være tilknyttet en eller flere linser til detektorenheden 25, således at der kan modtages et effektivt signal 10 heri. Detektorenheden 25 kan indbefatte et fotomultiplikator-rør 51 eller andre velkendte indretninger, som er indrettet til at modtage et lyssignal og omdanne det til et elektrisk signal.

På forsiden af hovedpladen 38 er der tre spor 52, 54 og 56.

15 Sporet 52 er i hovedsagen anbragt centralt og forløber fortrinsvis vinkelret på aksen 35. Sporene 54 og 56 er anbragt sideværts i hovedpladen 38 og ligger over for hinanden. Formålet med disse tre spor er at lette den glidende bevægelse af analysestationen, der udgøres af hovedlegemet 58. Som det især 2 0 fremgår af fig. 2, er hovedelementet 58 anbragt således på hovedpladen 38, at åbningerne 44 og 47 er frilagte. Denne stilling af hovedlegemet 58 svarer til fremstillingen af detektorindretningen i fig. 6, der vil blive beskrevet nærmere nedenfor. Fig. 2 viser, at hovedelementet 58 er forskydeligt monte-25 ret på hovedpladen 38 ved hjælp af sporene 52, 54 og 56. Til styring af den glidende bevægelse af hovedelementet 58 er en aksel 59 forbundet med hovedlegemets 58 underside. Denne aksel er tilknyttet en servomekanisme (ikke vist), som på passende måde styres til at bevæge sig opad eller nedad, som set i fig.

30 2, for en styret bevægelse af hovedelementet 58. Denne styrede bevægelse af hovedelementet vil blive omtalt nærmere nedenfor under henvisning til fig. 6 og 7. Andre mekanismer kan benyttes til at styre hovedelementets forskydningsbevægelse. Fig. 2 viser endvidere, at detektorindretningen 20 delvis bæres af en 35 konsol 60, som gør det muligt at montere detektorindretningen i analyseinstrumentet.

DK 169852 B1 10

Fig. 3 og 4 viser detaljer ved filterhjul enheden 22. Filter-hjulenheden 22 indbefatter et filterhjul 62, der i hovedsagen har form som en i hovedsagen plan cirkulær skive. Rundt langs hjulets 62 ydre periferi og i lille indadgående afstand fra 5 periferien strækker et antal huller 64 sig gennem hjulet. I den viste udførelsesform er der otte huller, hvilke imidlertid blot er et eksempel på antallet af mulige huller og ikke udgør en begrænsning af opfindelsen. Hullerne 64 danner en vinkel med hjulets 62 rotationsplan, der har henvisningstallet 65 i 10 fig. 4. For at hullerne 64 kan ligge på linie med lysstrålen, der bevæger sig langs lampeenhedens akse 34 og være tilsvarende orienteret i forhold til lyset, der strømmer ud fra analysestationen 24 og bevæger sig langs aksen 48 mod detektorenheden 25, danner hullerne 64 fortrinsvis en vinkel på i hovedsa-15 gen 45° med hjulets 62 rotationsplan. Dette fremgår mest tydeligt af fig. 4.

Hvert hul 64 er fortrinsvis udformet med en skulder 66 ved den mod hovedpladen vendende side af hjulet 62. Fortrinsvis er der i hvert hul 64 anbragt et eller flere lysfiltre 68, der for-20 trinsvis er interferensfiltre af den type, som tillader transmission af selektive lysbølgelængder, medens det blokerer for transmissionen af andre bølgelængder. Ud over sådanne interferensfiltre kan et eller flere huller have et filter af neutral beskaffenhed, hvis primære mål er at svække omgivende lys til 25 forbedring af lyssignalets signal/støjforhold. Filtrene 68 kan holdes på plads i hullet 64 ved hjælp af en holde- eller låsering 69. Låseringen 69 kan være i gevind- eller friktionsindgreb med filterhjulet, således at den kan fjernes af brugeren.

Ved at fjerne låseringen, kan filtrene fjernes eller udskiftes 30 af brugeren, uden at det er nødvendigt at fjerne selve filterhjulet fra detektorindretningen. Som følge heraf tilvejebringer opbygningen af filterhjulsenheden tilstrækkelig fleksibilitet til, at der kan benyttes et antal forskellige typer filtre, som tillader transmission af selektive bølgelængder.

35 Som det fremgår af fig. 3 og 4, er hullerne 64 anbragt som på 4 DK 169852 Bl 11 linie liggende og modstående par, således at hullerne hørende til et par ligger 180° forskudt i forhold til hjulets rotationsakse. Da hullerne er anbragt med en vinkel på 45° i forhold til hjulets rotationsplan, vil den af hullerne indesluttede 5 vinkel og vinklen mellem filtrene i hullerne imidlertid være i hovedsagen 90°. Med denne anbringelse af filtrene inden i hullerne 64, kan, som det fremgår af fig. 1 og 3 og 4, et par filtre benyttes ved hver analyse af testprøven i analysestationen.

10 Såfremt f .eks. den måling man vil benytte til prøveanalysen er fluorescens, anbringes et af filtrene hørende til et filterpar ved drejning af hjulet 62, således at det befinder sig i lysstrålen, der forløber langs aksen 34. Denne lysstråle betegner den indfaldende stråle fra lampen. Filteret tillader selektiv 15 bølgelængdetransmission ved en bølgelængde til eksitation af fluorokrom tilknyttet testprøven. Samtidig er det andet filter hørende til filterparret anbragt langs lysaksen 48, således at lys udsendt fra fluorokromen i testprøven kan bevæge sig langs denne akse. Filteret, der står på linie med eller er rettet 20 ind efter aksen 48, kan have en anden bølgelængdetransmissionsegenskab, således at den fra fluorokromen udsendte bølgelængde kan passere gennem filteret for sluttelig detektion i fotomultiplikatorrøret. Såfremt 90° lysdetektion er den måling, som skal foretages ved hjælp af detektorindretningen, 25 muliggør det i fig. 3 viste filterhjul op til fire filterpar-arrangementer for hver selektive bølgelængdeanalyse af test-prøven, hvad enten målingen er fluorescens, kolorimetri eller en anden lysanalyse. Trinvis analyse af en enkel analyse i analysestationen kan gennemføres ved hjælp af detektorindret-30 ningen blot ved at dreje filterhjulet. Specielt kan fluorescensmålinger foretages trinvis ved benyttelse af hvert filterpar til fluorescensanalysen. Informationen vedrørende fluorescensmålinger kan lagres, vises eller overføres for yderligere analyse. Forskellige lyssignalforhold, især de ud-35 sendte signaler, kan tilvejebringes ved at benytte de forskellige målinger fremkommet ved den selektive bølgelængdeanalyse DK 169852 B1 12 af den enkelte testprøve.

Endvidere kan et eller flere af hullerne 64 have et filter, * 4 som kan benyttes til referenceformål, således at et referencegrundlag for signalmålingen kan tilvejebringes enten i abso-5 lutte størrelser eller ved benyttelse af signalforhold, af hvilke et er baseret på referencefilteret. Selv om den i fig.

1 viste udførelsesform for opfindelsen er indrettet således, at den indkommende lysstråle og den detekterede lysstråle (knyttet til et signal fra testprøven) danner en vinkel på 90° 10 med hinanden, gælder denne vinkel blot for den foretrukne udførelsesform for opfindelsen. Som det vil fremgå nedenfor under beskrivelsen af detaljerne ved hovedelementet 58, kan lysdetektorens akse være en anden, såfremt dette er ønskeligt.

F.eks. kan lysdetektoren være anbragt således, at den danner 15 en vinkel på i hovedsagen 180° med aksen for det indfaldende lys fra lampen, der har henvisningstallet 34 i fig. 1. Såfremt lysdektektoren er anbragt under denne vinkel på 180°, kan lysabsorptionen være den måling, der foretages. Endvidere kan ved vinkler nær 180°, lysdetektoren måle lysspredningen i fremad-20 gående retning af den indfaldende lysstråle. Andre vinkler både mindre og større kan vælges for lysdetektorens beliggenhed i forhold til aksen af den indfaldende lysstråle.

Inden fig. 3 og 4 forlades, skal det nævnes, at hjulet 62 har et centralt hul 70 i hvilket drivmotorens 39 aksel (ikke vist) 25 er anbragt. Forbindelsen mellem denne aksel og filterhjulet 62 gør, at hjulet 62 kan drejes ved hjælp af motoren 39, fortrinsvis på en styret, automatisk måde, enten forprogrammeret eller efter ordre fra brugeren.

Fig. 5 viser detektorindretningen 20 som den kan se ud i et 30 analyseinstrument af den type, som har en karrusel 72 til at holde testprøverne, som skal analyseres. Et specielt analyseinstrument, der indbefatter en karruselarrangement og til hvilket detektorindretningen er særlig velegnet, er beskrevet i ; US-patentskrift nr. 799.238, der er indleveret 18. november DK 169852 B1 13 1985. Karrusellen 72 svarer i det væsentlige til karrusellen beskrevet i nævnte patentansøgning. Som det fremgår af fig. 5 indbefatter karrusellen 72 et antal radialt forløbende spalter 74. I hver spalte er der anbragt en reagenspakning 75, der i 5 denne udførelsesform indeholder et antal rum eller brønde 76. Som forklaret i ovennævnte patentansøgning kan brøndene i reagenspakningen 75 bortset fra brønden 78 ved den ende af reagenspakningen, der vender mod karrusellen 72's periferi, indbefatte foremballerede reagenser og kan benyttes til blande-10 formål. En sådan reagenspakning er beskrevet i US-patentskrift nr. 4.608.231. Brønden 78 i reagenspakningen er indrettet til at bære den prøve, som skal analyseres, og gennem hvilken lysstrålen skal passere, således at væskeprøven kan udsættes for lysanalyse. Karrusellen 72 er en drejelig indretning, som 15 trinvis drejer, således at hver reagenspakning kan føres ind foran detektorindretningen, og specielt hver brønd 78 er blevet ført ind i detektorindretningens analysestation.

Medens fig. 5 sammen med foreliggende beskrivelse illustrerer brugen af en reagenspakning med et antal rum eller brønde, kan 20 andre analyseinstrumenter håndterede prøverne indeholdende beholdere på særlig måde, idet hver kan bevæges ind i og ud af analysestationen hørende til detektorindretningen. Det fremgår af fig. 5, at reagenspakningen, som indeholder den testprøve, som skal analyseres, er oprettet efter detektorindretningens 25 20 akse 35. Når spalten 74 med reagenspakningen 75 befinder sig på dette sted, er karrusellen 72 indrettet til at standse sin drejning, således at testprøven i brønden 78 kan underkastes lysanalyse. Fig. 6 og 7 illustrerer driftsmæssige detaljer ved detektorindretninges analysestation, idet der især er 30 lagt vægt på hovedelementets 58 funktion.

Idet fig. 6 først betragtes, fremgår det, at karrusellen 72 har ført en reagenspakning 75 ind foran detektorindretningen 20, således at brønden 78 er anbragt tæt op til hovedpladen 38. I fig. 6 befinder hovedelementet 58 sig i den nedre stil-35 ling styret af akselens 59 bevægelse. Som følge heraf kan kar- -3 DK 169852 B1 14 rusellen 72 frit drejes, hvorved reagenspakningen 75 med de nedad forløbende brønde 76 og 78 passerer hen over hovedelementet 58. Når en reagenspakning er rettet op efter aksen 35 (som forklaret under henvisning til fig. 5), standses karru-5 sellens 72 drejning, og akselen 59 bringes ved hjælp af servo-mekanismen til at bevæge sig opad, hvorved hovedelementet 58 forskydes i samme retning. Denne opadgående bevægelse af hovedelementet resulterer i, at brønden 78 optages i hovedelementet, således at hovedelementet tilvejebringer både en lys-10 afskærmende og positionsfastholdende funktion. Fig. 7 illustrerer hovedelementets 58 stilling i forhold til brønden 78.

Lys kan nu ledes ind i brønden 78, således at den heri værende prøve kan testes og analyseres for kemiske, immunokemiske eller biologiske stoffer eller virkninger på kendt måde. Når 15 prøveanalysen er tilendebragt, kan hovedelementet 58 atter bevæges nedad, enten på en programmeret måde eller på brugerens kommando, således at karrusellen kan dreje for trinvis at bevæge den næste reagenspakning hen foran detektorindretningen.

Fig. 8-10 viser detaljer af hovedelementet 58. Dette hovedele-20 ment, der er en del af analysestationen, har flere formål. Ud over at være et lysskjold, således at testprøven af skærmes for udefra kommende lys, tjener hovedelementet som et styr til at holde bæreorganet for testprøven på plads. Da mange bæreorganer til disse testprøver hensigtsmæssigt er runde rør, såsom 25 reagensglas, tjener hovedelementet ifølge opfindelsen som et ønskeligt element til at håndtere runde rør, uden at indføre postionsvariationer i forhold til lysstrålen. Med henblik herpå har hovedelementet 58 fortrinsvis et i hovedsagen cylindrisk hul 80, der strækker sig i en retning for optagelse af · 30 et afrundet rør, såsom en brønd 78 hørende til reagenspakningen beskrevet ovenfor. Den øvre del af hullet 80 er omgivet af en forsænkning eller reifning 81, som letter den relative forskydningsbevægelse mellem hovedelementet og røret, således at , placeringsforskelle mellem forskellige rør kan tages i be-35 tragtning. Når hovedelementet 58 er i den øverste stilling, som er vist i fig. 7, befinder røret 78 sig inden i hullet 80, i DK 169852 B1 15 således at hovedelementet omslutter røret. Det foretrækkes, at hovedelementet 58 er forsynet med en sort belægning eller maling, således at hovedelementets lysafskærmende egenskaber maksimeres. For at reagenspakningen med et antal brønde eller 5 rør, såsom pakningen 75 beskrevet ovenfor, kan benyttes i forbindelse med den foreliggende detektorindretning, uden at det er nødvendigt at fjerne testbrønden fra pakningen, er hovedlegemet forsynet med en udskåret del 82. Denne udskårne del er blot en foretrukken udførelsesform, idet hovedelementets form 10 kan udformes til at passe til mange rør eller brønde til at bære prøverne, som skal analyseres.

To åbninger 84 og 86 kommunicerer med hullet 80. Disse åbninger er fortrinsvis koniske, således at de indsnævrer i retning af hullet 80. Hver åbning 84 og 86 er anbragt på en akse, der 15 danner en vinkel på i hovedsagen 45° med planet af fladen 88 hørende til hovedelementet. Fladen 88 er indrettet til parret at være i forskydeligt indgreb med hovedpladens 38 forreste flade. Endvidere er åbningernes 84 og 86 orientering i hovedelementet i overensstemmelse med den 45° vinkelstilling af ak-20 sen 34 for den indfaldende lysstråle og med aksen 48 for det detekterede lys. Den mellem åbningerne 84 og 86 indesluttede vinkel er således i hovedsagen 90°.

Når hovedelementet 58 er i den øvre stilling, som vist i fig.

7, ligger åbningerne 84 og 86 på linie med åbningerne 44 og 47 25 i hovedplanet 38. Da de pågældende åbninger ligger på linie, kan den indfaldende lysstråle passere gennem åbningen 84 og gennem det lysgennemtrængelige rør, der bærer testprøven, således at prøven kan analyseres. Lys udsendt fra prøven detek-teres under en vinkel på 90° langs aksen 48 på grund af, at 30 åbningerne 47 og 86 ligger på linie, som vist i fig. 1.

Hovedelementet 58 har yderligere alsidighed hvad angår detekteringen af lys fra testprøven i hullet 80. Således strækker en tredje åbning 90 sig gennem hovedelementet, idet den står i forbindelse med hullet 80. Åbningen 90 strækker sig fortrins- DK 169852 B1 16 vis langs samme akse som åbningens 84 akse, således at åbnin- , gen 84 og åbningen 90 ligger i hovedsagen 180° forskudt. Der kan forefindes en i forholdet til åbningen 90 større forsænkning 92 til optagelse af optiske elementer, såsom filtre, lin-5 ser eller lysbarrierer, såsom propper, til at forhindre lys i at passere gennem åbningen 90. Såfremt åbningen 90 skal benyttes i forbindelse med den foreliggende detektorindretning, er den særlig anvendelig til detektering af lysspredning i fremadgående retning, absorptionsmålinger m.v. Ved brug af åbnin-10 gen 90 til detektering af lys fra testprøven, kan lysdetektoren anbringes på samme 180° akse som den indfaldende lysstråle, eller lysdetektoren kan anbringes under en anden vinkel og lyset rettes mod denne ved brug af et eller flere spejle eller prismer.

15 Hovedelementet 58 er forskydeligt forbundet med hovedpladen 38, idet hovedelementets flade 88 har fladeberøring med dette.

Med henblik på denne forskydelige forbindelse har hovedelementet 58 to sideværts flanger 94 og 95, som er dimensioneret til forskydeligt at passe i de sideværts spor 54 og 56 i hovedpla-20 den 38. En styreskinne 96 rager ud fra pladen 88 og er i det væsentlige anbragt centralt derpå. Denne styreliste kan indføres forskydeligt i sporet 52, der er anbragt centralt i hovedpladen 38 langs aksen 35. Herved muliggør hovedlegemets 58 sideværts flanger og styreliste en glidende bevægelse af hoved-25 elementet i forhold til hovedpladen. Som beskrevet ovenfor er akselen 59, der kan være i gevindindgreb med en med gevind forsynet del ved bunden af hullet 80, indrettet til at styre hovedelementets bevægelse både opad og nedad. Der kan dog benyttes andre mekanismer, uden at der derved afviges fra opfindel-30 sens ide.

En af fordelene ved den foreliggende opfindelse er muligheden for at benytte en lysdetektor, som tæller fotoner af lys udsendt fra testprøven under analysen. Et af hullerne i filterhjulet 62 kan enten ud over eller i stedet for interferensfil-35 teret, som tidligere nævnt, have et filter af neutral beskaf- DK 169852 B1 17 fenhed. Hvis et sådan filter af neutral beskaffenhed benyttes i filterhjulet, vil det indgå som et filter i et bestemt par af filtre, således at filteret af neutral beskaffenhed anbringes i lysbanen mellem testprøven og lysdetektoren langs aksen 5 48. Et andet filter af neutral beskaffenhed kan være anbragt langs lysaksen 48 lige før fotomultiplikatorrøret 51. Disse filtre af neutral beskaffenhed holder ønskeligt forholdet mellem lyseksitation og omgivende lys på et meget højt niveau. Som følge heraf er, selv om en lille procentdel af lyset slut-10 teligt passerer frem til lysdetektoren, i hovedsagen al omgivende lys afskærmet. Idet filtrene af neutral beskaffenhed i hovedsagen eliminerer al baggrundstøj (lys), kan der gennemføres fotontælling. Fotontælling eliminerer med undtagelse af i hovedsagen 0,1% den støj, som ellers ville findes ved detekte-15 ring af et analogt signal. Yderligere fremkommer et bredt dynamikområde på forhold op til i hovedsagen 2000:1 ved brug af fotontælling. Da fotontællingen tilvejebringer en direkte digital måling af lyssignalet, der er relativt stabil, bliver brugeren fri for at foretage den type signaljusteringer, der 20 er forbundet med analoge signaler.

Foreliggende opfindelse tilvejebringer således en detektorindretning, som er velegnet til brug i et analyseinstrument, især sådanne analyseinstrumenter, som detekterer lys i forbindelse med test for kemiske, immunokemiske eller biologiske stoffer 25 eller virkninger. Den foreliggende opfindelse er særdeles velegnet til brug i forbindelse med runde rør eller bæreorganer, i hvilke prøven, der skal analyseres, er anbragt. Positioneringsvariationer af rørene, som bærer prøverne, håndteres ved hjælp af foreliggende detektorindretning, således at unøjag-30 tigheder på grund af positionen minimeres og reduceres. Endvidere muliggør detektorindretningen ifølge opfindelsen flere og · selektive bølgelængdeanalyser af testprøven, uden at det er nødvendigt at udskifte lysfiltrene eller tilsvarende under analysen af testprøven. Ved hjælp af foreliggende opfindelse er 35 driften, effektiviteten og ydeevnen af analyseinstrumentet forbedret.

Claims (8)

1. Detektorindretning (20) til brug i et instrument til test af prøver, der bæres i et lysgennemtrængeligt bæreorgan, om-5 fattende: en lyskilde (27) til tilvejebringelse af en lysstråle til brug ved analyse af et eller flere stoffer i en prøve, en detektorenhed (25) til at detektere lys tilknyttet prøven under analysen, 10 en analysestation (24), i hvilken et bæreorgan for den prøve, der skal analyseres, kan anbringes, en drejelig filterhjulenhed (22), som har et antal lysfiltre (68), der med indbyrdes afstand er anbragt i et i hovedsagen cirkulært arrangement i filterhjulenheden (22), 15 hvilke lysfiltre (68) hver kan anbringes i lysstrålen mellem lyskilden (27) og analysestationen (24) og tillader forskellige lysbølgelængder at passere, således at selektive lysanalyser af prøven kan udføres afhængigt af filterhjulenhedens (22) stilling, og 20 et middel til at dreje filterhjulenheden (22), således at lys-filtrene (68) selektivt kan anbringes i lysstrålen mellem lyskilden (27) og analysestationen (24), kendetegnet ved, at analysestationen (24) omfatter et bevægeligt hovedelement (58) 25 med en boring (80), i hvilken bæreorganet kan anbringes, hvilket hovedelement (58) omgiver bæreorganet, når det er anbragt i boringen med henblik på at afskærme prøven mod udefra kommende lys, hvilket hovedelement (58) har en første åbning (84), der kom-30 municerer med boringen (80) for at tillade indkommende lys at komme ind i bæreorganet, og en anden åbning (86), der kommunicerer med boringen (80) for at tillade lys at passere fra prøven til detektorenheden (25), således at prøven kan analyse- * res, 35 hvilket hovedelement (58) kan bevæges mellem en første positi-on, i hvilken boringen (80) omgiver bæreorganet, og en anden DK 169852 B1 19 position, hvor den ikke omgiver bæreorganet, med henblik på at lette indføringen og udtagningen af bæreorganet i/af analysestationen (24) .

2. Indretning ifølge krav l, kendetegnet ved, at 5 den yderligere indbefatter en første linse (46) til at fokusere lysstrålen fra lyskilden (27) ind i analysestationen.

3. Indretning ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at den yderligere indbefatter en anden linse (50) til at fokusere lyset fra prøven ind i detektorenheden (25).

4. Indretning ifølge et af kravene 1 til 3, kendeteg net ved, at hovedelementet (58) yderligere omfatter en tredje åbning (90), som kommunikerer med boringen (80) for at tillade lys at passere fra prøven til detektorenheden (35).

5. Indretning ifølge et af kravene 1 til 4, kendeteg-15 net ved, at den mellem den første og den anden åbning (84, 86. indesluttede vinkel er i hovedsagen 90°, og den mellem den første og tredje åbning (84, 90) indesluttede vinkel er i hovedsagen 180°.

6. Indretning ifølge et af kravene 1 til 5, kendeteg-20 net ved, at lysfiltrene (68) er anbragt som på linie liggende modstående par, og at det ene filter (68) af hvert par er anbragt i lysstrålen mellem lyskilden (27) og analysestationen (24), og det andet filter (68) af hvert par er anbragt i lysbanen mellem prøven og detektorenheden (25).

7. Indretning ifølge et af kravene 1 til 6, kendeteg net ved, at filterhjulenheden (22) har et enkelt filterhjul, der bærer alle lysfiltrene (68). 1 Indretning ifølge et af kravene 1 til 7, kendetegnet ved, at hvert filterpar er valgt således, at det første 30 filter hørende til parret lader lys med en bølgelængde til ek- 20 DK 169852 B1 sitation af en fluorokrom tilknyttet prøven passere under analysen, og det andet filter hørende til parret lader lys med en emissionsbølgelængde fra fluorokromen passere.

9. Indretning ifølge et af kravene 1 til 8, kendeteg-5 net ved, at boringen (80) er en i hovedsagen cylindrisk boring til optagelse af et rørformet bæreorgan. *