FI76644C

FI76644C - Analysis device

Info

Publication number: FI76644C
Application number: FI844455A
Authority: FI
Inventors: Reijo Varila; Aimo Heinonen
Original assignee: Reijo Varila; Aimo Heinonen
Priority date: 1984-11-13
Filing date: 1984-11-13
Publication date: 1988-11-10
Also published as: FI844455A0; FI76644B; FI844455L

Description

1 766441 76644

ANALYYSILAITTEISTO - ANALYSANORDNINGANALYSIS EQUIPMENT

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osassa tarkemmin määritelty fotometriaan perus-5 tuvan analyysilaitteisto.The invention relates to an analytical apparatus based on photometry, as defined in more detail in the preamble of claim 1.

Nykyään tunnetaan seuraavat fotometrisiin mittauksiin perustuvat kvantitatiiviset menetelmät: absorptiometrinen mittaus (kyvetin lävitse), fluoromet-rinen mittaus (primäärisen ja sekundäärisen sädekimpun 10 erotus esim. 90° kulmassa), neflometrinen mittaus (immunologia), turbidometrinen mittaus (nesteen aiheuttama sameus, sironta) luminometrinen mittaus (aktivointi spesifisellä reagenssilla) sekä aikaerotteiset laser-ja fluorometriset mittaukset. Erityisesti lääketieteel-15 lisissä tutkimuksissa, kuten immunologiassa määrättävät pitoisuudet ovat erittäin alhaisia, suuruusluokkaa esim. lppm. Tällöin mittausolosuhteiden toistettavuus on ensiarvoisen tärkeää mittaustulosten tarkkuuden kannalta. Käytännössä ao. laitteiden mittauskammioiden tark-20 kojen koeputkiporausten suorittaminen aiheuttaa erittäin vaikeita ongelmia koeputkien sijoittamiseksi mittauskam-mioon stabiililla, yhdenmukaisella tavalla kutakin mittausta varten. Edelleen vastaavissa analyysilaitteistoissa käytettävien lineaarisiirtokappaleiden valmistus 25 aiheuttaa erittäin vaikeita ongelmia.The following quantitative methods based on photometric measurements are currently known: absorptiometric measurement (through a cuvette), fluorometric measurement (separation of primary and secondary beams 10 at e.g. 90 ° angle), nephlometric measurement (immunology), turbidometric measurement (liquid-induced turbidity, liquid-induced turbidity, measurement (activation with a specific reagent) and time-resolved laser and fluorometric measurements. In particular, in medical studies, such as immunology, the levels prescribed are very low, of the order of e.g. lppm. In this case, the reproducibility of the measurement conditions is of paramount importance for the accuracy of the measurement results. In practice, performing precise test tube bores in the measuring chambers of the devices in question causes very difficult problems for placing the test tubes in the measuring chamber in a stable, uniform manner for each measurement. Furthermore, the manufacture of linear transfer pieces 25 for use in similar analysis equipment poses very difficult problems.

Edelleen kutakin erilaista fotometriaan perustuvaa analyysilaitteistoa varten tarvitaan oma erityinen laitteistonsa. Tämä aiheuttaa esim. terveydenhuollon yhteydessä sairaaloille suuria lisäkustannuksia, koska 30 kutakin analyysimenetelmää varten tarvitaan oma erityi nen laitteistonsa.Furthermore, each of the different photometric-based analytical equipment requires its own special equipment. This, for example, imposes large additional costs on hospitals in the context of healthcare, as each of the 30 analytical methods requires its own specific equipment.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä esitetyt epäkohdat. Erityisesti keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin uudenlainen fotometriaan 35 perustuva analyysilaitteisto, jossa koeputki saadaan sijoitettua mittauskammioon aina yhdenmukasella, vakiolla ja stabiililla tavalla. Edelleen keksinnön tarkoituk- 2 76644 sena on tuoda esiin analyysilaitteisto, joka soveltuu peruslaitteistona käytettäväksi erilaisiin fotometrisiin mittauksiin, kuten absorptiometrisiin , fluorometri-siin, neflometrisiin, turbidometrisiin, luminometrisi.in 5 ja/tai aikaerotteisiin laser- tai fluorometrisiin mittauksiin.It is an object of the present invention to obviate the above drawbacks. In particular, the object of the invention is to provide a new type of analysis apparatus based on photometry 35, in which the test tube can always be placed in the measuring chamber in a uniform, constant and stable manner. It is a further object of the invention to provide an analytical apparatus suitable as a basic apparatus for use in various photometric measurements, such as absorption, fluorometric, nephlometric, turbidometric, luminometric and / or time-resolved laser or fluorometric measurements.

Keksinnölle tunnusomaisten seikkojen osalta viitataan vaatimusosaan.With regard to the features characteristic of the invention, reference is made to the claims.

Keksintö perustuu erityiseen mittauskammioon, 10 joka muodostuu ainakin kahdesta tartuntaelimestä näiden ollessa järjestetty tarttumaan kyvettiin ja tukemaan sekä stabiloimaan tämä mittauksen ajaksi paikalleen. Tartuntaelimet on tuettu siten, että kyvetti, so. esim. koeputki tuetaan jokaisessa erillisessä mittauksessa 15 tarkoin samaan asemaan ja asentoon.The invention is based on a special measuring chamber 10, which consists of at least two gripping members, which are arranged to grip the cuvette and to support and stabilize it in place during the measurement. The gripping members are supported so that the cuvette, i.e. e.g., the test tube is supported in each separate measurement 15 in exactly the same position and position.

Mittauskammioon kuuluu edullisesti ainakin kolme, mahdollisesti neljä, viisi tai useampia valotie-hyeitä siten, että laitetta voidaan käyttää useammissa fotometriaan perustuvissa analyyseissä ja mittauksissa, 20 kuten absorptiomittauksissa, fluorometrisissä mittauk sissa, neflometrisissä mittauksissa, turbidometrisissä mittauksissa, luminometrisissä mittauksissa ja/tai aika-erotteisissa laser- tai fluorometrisissä mittauksissa. Luonnollisesti laitteeseen voi kuulua myös kutakin 25 erityistä mainittua mittausta varten järjestetyt eril liset valonlähteet ohjainelimineen sekä vastaavasti detektorit.The measuring chamber preferably comprises at least three, possibly four, five or more light paths so that the device can be used in several photometric-based analyzes and measurements, such as absorption measurements, fluorometric measurements, nephlometric measurements, turbidometric measurements, luminometric measurements and / or time-separated measurements. in laser or fluorometric measurements. Of course, the device may also include separate light sources with control means arranged for each of the 25 special said measurements, as well as detectors, respectively.

Keksintöä selostetaan seuraavassa yksityiskohtaisesti suoritusesimerkkien avulla viitaten oheisiin 30 piirustuksiin, joissa kuva 1 esittää kaaviomaisesti ja vinosti ylhäältä katsottuna keksinnön mukaisen laitteiston käyttöä erilaisissa analyyseissä, kuva 2 esittää samaten vinosti ylhäältä katsottuna 35 kuvan 1 mukaiseen analyysilaitteistoon kuuluvan erään mittauskammion sovellutusta, kuva 3 esittää kuvan 2 mukaisen mittauskammion tartun- 3 76644 taelimiä selvyyden vuoksi yksinkertaistettuna ja erillään, kuva 4 esittää kuvan 3 mukaisia tartuntaelimiä muodostamassa mittauskammiota, ja 5 kuva 5 esittää kuvan 1 tyyppistä laitteistoa selvyyden vuoksi yksinkertaistettuna ja keksinnön mukainen kalib-rointielin sijoitettuna mittauskammion alapuolelle.The invention will now be described in detail by way of example with reference to the accompanying drawings, in which Figure 1 shows diagrammatically and obliquely from above the use of an apparatus according to the invention in various analyzes; Figure 2 also shows obliquely from above an embodiment of a measuring chamber according to Figure 1. Fig. 4 shows the gripping members of the measuring chamber simplified and separate for clarity, Fig. 4 shows the gripping members according to Fig. 3 forming a measuring chamber, and Fig. 5 shows an apparatus of the type of Fig. 1 simplified for clarity and a calibration element according to the invention placed below the measuring chamber.

Kuvissa 1-2 näkyvään fotometriaan perustuvaan analyysilaitteistoon kuuluu mittakyvettejä 1 sijoitet-10 tuna kiekkosiirtolaitteen 2 kehälle, kiekkosiirtolait-teesta kuvattu vain osa laitteen havainnollistamiseksi, kiekkosiirtolaitteen käytöelimiä ei ole kuvattu lainkaan. Edelleen laitteistoon kuuluu epäkoherentin valon lähde 3X ja laservalolähde 32 valonohjainelimineen 4, 15 kuten linssijärjestelmät valonsäteiden lx ja 12 muodostamiseksi sekä ohjaamiseksi kyvettiin. Edelleen laitteistoon kuuluu kyvettiin 1 kohdistetut detektorit 5j ja 52 näytteestä heijastuneen ja/tai sironneen valon havainnoimiseksi ja näytteen kvantitatiiviseen pitoisuu-20 teen perustuvan mittaisignaalin muodostamiseksi. Lisäksi laitteistoon kuuluu tulostuslaite 6, kuten laskentayksikkö, esim. tietokone, näyttölaitteineen ja kirjoit-timineen analyysituloksen laskemiseksi ja tulostamiseksi detektorin antaman signaalin perusteella.The analysis apparatus based on photometry shown in Figures 1-2 comprises measuring cuvettes 1 placed on the periphery of the disc transfer device 2, only a part of the disc transfer device is described to illustrate the device, the actuators of the disc transfer device are not described at all. The apparatus further includes an incoherent light source 3X and a laser light source 32 with light guide members 4, 15 such as lens systems for generating and directing light beams 1x and 12 into the cuvette. The apparatus further includes detectors 5j and 52 aligned with the cuvette 1 for detecting reflected and / or scattered light from the sample and generating a measurement signal based on the quantitative concentration of the sample. In addition, the apparatus includes a printing device 6, such as a calculating unit, e.g. a computer, with its display devices and a printer for calculating and printing the analysis result on the basis of the signal given by the detector.

25 Keksinnön mukaisesti analyysilaitteistoon kuuluu erityinen kyvetin 1 siirtolaitteiston 2 yhteyteen sijoitettu mittauskammio 7, joka käsittää ainakin kaksi tartuntaelintä 8, 9 käyttölaitteineen 10. Mittauskammio 7 on keksinnön mukaan varustettu valotiehyeellä 11, 12, 30 13, 14, 15 valonsäteen lx, 12 johtamiseksi kyvettiin ja kyvetistä detektoriin 5X, 52. Tartuntaelimet 8, 9 on järjestetty tarttumaan kyvettiin analysoinnin ajaksi ja tukemaan kyvetti paikalleen kyvetin stabiloimiseksi ja pitämiseksi vakio-olosuhteissa analysoinnin ajan. Kuvan 35 1 sovellutuksessa tartuntaelimet muodostuvat mittauskam mion 7 osista, sopivasti näiden puoliskoista. Tartuntaelimet on järjestetty puristumaan kyvetin ympärille 4 76644 kyvetin pitämiseksi hievahtamatta paikallaan.According to the invention, the analysis apparatus comprises a special measuring chamber 7 arranged in connection with the transfer device 2 of the cuvette 1, comprising at least two gripping members 8, 9 with actuators 10. The measuring chamber 7 is provided according to the invention with a light path 11, 12, 30, 13, 14, 15 from the cuvette to the detector 5X, 52. The gripping members 8, 9 are arranged to grip the cuvette during the analysis and to support the cuvette in place to stabilize and keep the cuvette under constant conditions during the analysis. In the embodiment of Fig. 35 1, the gripping members consist of parts of the measuring chamber 7, suitably halves thereof. The gripping members are arranged to press around the cuvette 4 76644 to hold the cuvette in place without rubbing.

Kuvassa 1 esitetyssä sovellutuksessa mittaus-kammio 7 on varustettu viidellä valotiehyeellä 11 (peittyy kyvetin taakse, järjestetty ohjaamaan valonsäde lx 5 kammion seinämän lävitse kyvettiin 1), 12, 13, 14 ja 15 valonsäteiden lx, 12 johtamiseksi mittauskammioon eri suunnilta ja näytteestä heijastuneen ja/tai sironneen valonsäteen 13, 1* ja/tai näytteen läpi menneen valonsäteen (ei esitetty kuvassa) havainnoimiseksi. Laitteis-10 toon kuuluu myös, kuten edellä esitettiin useita valonlähteitä ja useita detektoreita siten, että samaa laitteistoa voidaan käyttää erilaisiin fotometriaan perustuviin analyyseihin.In the embodiment shown in Figure 1, the measuring chamber 7 is provided with five light paths 11 (covered behind a cuvette, arranged to guide a light beam 1x5 through the chamber wall to the cuvette 1), 12, 13, 14 and 15 to direct light beams 1x, 12 into the measuring chamber. or to detect a scattered light beam 13, 1 * and / or a light beam (not shown) passed through the sample. The apparatus also includes, as described above, a plurality of light sources and a plurality of detectors so that the same apparatus can be used for different photometric analyzes.

Kuvassa 1 esitetyssä sovellutuksessa mittaus-15 kammio 7 on pyöreä ja kyvetti 1 on sovitettu mittauskam-mion sisään, so. tartuntaelimien 8, 9 väliin. Tartun-taelimien 8, 9 käyttölaitteita 10 ei kuvassa ole esitetty rakenteen havainnollistamiseksi. Kuvassa 2 näkyy sen sijaan analyysikammion puoliskojen, so. tartuntaelimien 20 8, 9 käyttölaitteet 10 voimalaitteineen 16 ja nivelvar- sineen 17, 18. Nivelvarret 17, 18 on akseloitu toisiinsa päistään laitteiston rungon (ei esitetty kuvassa) varaan ja yhdistetty toisiinsa hammaskehillä 30, 31 varsien toiminnan synkronoimiseksi. Edelleen toisen varren 25 akseli 32 on liitetty voimansiirtoelimien 33 välityksellä voimalaitteeseen 16, kuten voimasylinteri tartuntaelimien puristamiseksi kvyetin 1 ympärille ja puristusotteen avaamiseksi.In the embodiment shown in Figure 1, the measuring chamber 15 is circular and the cuvette 1 is arranged inside the measuring chamber, i. between the gripping members 8, 9. The actuators 10 of the gripping members 8, 9 are not shown in the figure to illustrate the structure. Figure 2 shows instead the halves of the analysis chamber, i.e. the actuators 10 of the gripping members 20 8, 9 with their power devices 16 and articulated arms 17, 18. The articulated arms 17, 18 are axially connected at their ends to the body of the apparatus (not shown) and connected to each other by toothed rings 30, 31 to synchronize the operation of the arms. Further, the shaft 32 of the second arm 25 is connected via power transmission members 33 to a power device 16, such as a power cylinder for pressing the gripping members around the quartet 1 and opening the pressing grip.

Kuvassa 3 näkyy tartuntaelimien 8, 9 yksityis-30 kohtainen rakenne. Käyttöelimet muodostuvat lieriön puoliskoista, jotka on varustettu aukoilla, so. valo-tiehyeillä 11, 12, 13, 14, 15. Kuvassa 4 tartuntaelimet on puristettu yhteen, ja valotiehyeiden sijoittuminen säteettäisesti tartuntaelimet muodostavien sylinterin 35 puoliskojen seinämiin näkyy havainnollisesti.Figure 3 shows the private-30 structure of the gripping members 8, 9. The actuators consist of cylindrical halves provided with openings, i. with light ducts 11, 12, 13, 14, 15. In Fig. 4, the gripping members are compressed together, and the location of the light paths radially in the walls of the halves of the cylinder 35 forming the gripping members is illustrated.

Kuvassa 5 näkyy mittauskammion seinämän alapuolelle sijoitettu kalibrointielin 19 voimalaitte;ineenFigure 5 shows the power unit of the calibration member 19 located below the wall of the measuring chamber

IIII

5 76644 35, voimansiirtoelimineen 36 ja nostoelimineen 37, 38, kuten hammaspyörä ja hammastenko. Kalibrointielin 19 muodostuu mittakyvettiä kooltaan vastaavasta elimestä, joka esitetyssä sovellutuksessa on järjestetty nousemaan 5 mittauskammion 7 alapuolelta tartuntaelimien väliin siten, että mittauskammioon ohjattu valonsäde sattuu kalibrointielimeen ja ohjautuu vastaavaan detektoriin. Kalibrointielin vastaa optisilta ominaisuuksiltaan tiettyä ao. mitattavan liuoksen pitoisuutta, ja laskenta-10 ja tulostuslaite 6 voidaan näin kalibroida kalibroin-tielimen avulla.5,766,400 35, with transmission members 36 and lifting members 37, 38, such as a gear and a gear. The calibration member 19 consists of a member of a measuring cuvette size, which in the embodiment shown is arranged to rise 5 below the measuring chamber 7 between the gripping members so that the light beam directed into the measuring chamber enters the calibration member and is directed to a corresponding detector. The calibration element corresponds in its optical properties to a certain concentration of the solution to be measured, and the counting-10 and the printing device 6 can thus be calibrated by means of a calibration path.

Kuvassa 5 kalibrointielin 19 käsittää neljä päällekkäistä kalibrointialuetta 20, 21, 22, 23, jotka on järjestetty siirtymään ohjolmoidusti mittauskammioon 15 eri valotiehyeiden kohdalle kunkin kalibrointialueen vastatessa fotometriaan perustuvan eri analyysin tiettyä pitoisuutta. Tällöin samalla kalibrointielimellä ja laitteistolla voidaan kalibroida analyysilaitteistoon kuuluvia eri mittausmenetelmiä edellä esitetyn mukaises-20 ti.In Figure 5, the calibration member 19 comprises four overlapping calibration areas 20, 21, 22, 23 arranged to move in a controlled manner into the measuring chamber 15 at different light paths, each calibration area corresponding to a certain concentration of different analysis based on photometry. In this case, different measurement methods belonging to the analysis equipment can be calibrated with the same calibration element and equipment as described above.

Kuvissa 1 - 5 on esitetty keksinnön mukainen analyysilaitteisto ainoastaan osittain rakenteen yksinkertaistamiseksi ja havainnollistamiseksi. Laitteistoon voi kuulua luonnollisesti minkälaisia tahansa 25 fotometriaan perustuvissa analyysimenetelmissä käytet täviä valolähteitä, detektoreja, valon ohjainelimiä, laskentalaitteita, tulostuslaitteita, mittasignaalin käsittelylaitteita jne., jotka ovat tunnettuja alan ammattimiehelle. Keksinnössä on uutta erityisesti mit-30 tauskammio, joka muodostuu kyvetin ympärille puristuvis ta tartuntaelimistä ja käsittää useita valotiehyeitä erilaisia mittausmenetelmiä varten. Mainitut tartun-taelimet muodostuvat esitetyissä sovellutuksissa kahdesta käyttölaitteiden avulla liikuteltavasta erillisestä 35 mittauskammion puolikkaasta, jotka puristuvat kyvetin ympärille sivuiltapäin. Haluttaessa mainitut tartun-taelimet voivat muodostua myös useammasta kuin kahdesta 6 76644 elimestä, esim. kolmesta, neljästä, jne. tartuntaelimes-tä. Edelleen jokin tartuntaelin voi olla kiinteä muihin nähden ja mittauskyvetti voidaan tällöin puristaa csin. yhden liikkuvan tartuntaelimen avulla toista laitteen 5 runkoon nähden liikkumatonta tartuntaelintä vasten. Edelleen tartuntaelimet voidaan järjestää nousemaan esim. alhaalta ylöspäin puristumaan siirtolaitteiston siirtämän kyvetin ympärille. Edelleen tartuntaelimet voidaan järjestää tarttumaan kyvettiin myös muulla 10 tavoin; olennaista keksinnössä on yleensä kyvetin ympärille puristuvat tartuntaelimet kyvetin pitämiseksi paikallaan ja stabiloimiseksi.Figures 1 to 5 show the analysis apparatus according to the invention only partially in order to simplify and illustrate the structure. The apparatus may, of course, include any light sources, detectors, light control elements, calculating devices, printing devices, measurement signal processing devices, etc. used in photometric analysis methods known to those skilled in the art. In particular, the invention relates to a measuring chamber consisting of gripping members which are pressed around the cuvette and comprise a plurality of light ducts for various measuring methods. In the illustrated applications, said gripping members consist of two separate halves of the measuring chamber 35 movable by means of actuators, which are pressed around the cuvette from the side. If desired, said gripping members may also consist of more than two 6 76644 members, e.g. three, four, etc. gripping members. Furthermore, one gripping member can be fixed relative to the others and the measuring cuvette can then be pressed to do. by means of one movable gripping member against another gripping member immovable relative to the body of the device 5. Furthermore, the gripping members can be arranged to rise, e.g. from below, to squeeze around the cuvette moved by the transfer device. Furthermore, the gripping members can be arranged to grip the cuvette in other ways as well; essential to the invention are gripping members generally pressed around the cuvette to hold and stabilize the cuvette.

Keksinnön sovellutukset voivat vaihdella oheisten patenttivaatimusten puitteissa.Applications of the invention may vary within the scope of the appended claims.

1515

IIII

Claims

1. Photometry-based analysis apparatus includes a measuring cuvette (1) with moving apparatus 5 (2), a light source (3) with routing means (4) for forming a light beam (11 # 12) and for its initiation in the cuvette , a detector (5) directed to the cuvette for observing the light and for forming a quantitative high measurement signal based on the sample and an output device (6) for calculating and outputting the quantitative analysis result based on the signal from the detector, characterized in that the analysis apparatus hears a measuring chamber (7) which is arranged in conjunction with the displacement device 15 (2) of the cuvette (1) and comprises at least two gripping means (8, 9) as well as the driving device (10), that the measuring chamber is equipped with a light passage ( 11, 12, 13, 14, 15) for introducing the light beam (lj, 12) into the cuvette and from the cuvette to the detector (5), that the gripping means have been arranged to grip the cuvette 20 for the time of analysis to support the cuvette on the cuvette. its location, to stabilize a it and pouring it in constant conditions during analysis.

Analysis apparatus according to claim 1, characterized in that the measuring chamber (7) includes at least three light passages (11, 12, 13, 14, 15) for observing the light beams (13, 14) which are reflected and / or sprinkled from the sample and / or the light beam (15) passed through the sample.

Analysis apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the measuring chamber (7) is round, square or polygonal, and that the cuvette (1) is arranged inside the measuring chamber, ie between the gripping means (8, 9).

Analysis apparatus according to any one of claims -35, 1-3, characterized in that the gripping means (8, 9) comprise the halves of the measuring chamber (7).

5. Analytical apparatus according to any of the patent claims.