NO138304B - Opploesningsanalysator. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en oppløsningsanalysator av den art som

er beskrevet i innledningen til patentkrav 1.

I en analysator som skal brukes både som absorpsjonsfotometer og fluorometer, er det enkleste arrangement at en lyskilde plass-eres på den ene side av en prøveinnholdende kyvett og en fotodetektor på den andre siden. Lys med bestemt bølgelengde sendes gjennom kyvetten og den utgående strålen detekteres. Ved måling av den av væsken emitterte fluorescens brukes passende filtre for å filtrere bort eksitasjons-lyset. Liknende arrangementer anvendes i stor utstrekning i hurtigarbeidende analyseapparater, f.eks. av den art som er beskrevet i US-patent-skrift 3.547.547 og3.555.284. Fra et slikt arrangement kan man imidlertid i praksis ikke med letthet oppnå fluormetriske målinger p.g.a. vanskeligheter med å oppnå signaler som merkbart avviker fra dem som forårsakes av bakgrunnsstøyen. Det forstyrrende eksita-sjonslyset kan også elimineres ved avbøyd eksitasjons-emisjons-detektering der den eksisterende lysstrålen danner 90° i forhold til den fotodetektor som måler den emitterte fluorescens. Et annet problem som henger sammen med bestemmelsen av konsentrasjonen av et stoff i en væske ved fluorescensmålinger opptrer når prøven har relativt høy absorpsjon. Den del av prøven som befinner seg mellom kyvettvinduet og en inkrementell volumdel av prøven svekker den eksiterende lysstrålen og minsker således den emitterte fluorescensen. Den emitterte strålingen svekkes på stort sett samme måte, men i mindre utstrekning enn den som hører sammen med den eksiterende strålen. Dette problem kalles "indre filtereffekt".

Det ville således være ønskelig å tilveiebringe en optisk ut-førelse for fluorescensmålinger der de eksiterende og emitterte lysstrålenes banelengder er korte. I en slik utførelse ville feil p.g.a. nevnte indre filtereffekt minskes og fluorometerets effektive område for konsentrasjonsraålinger utvides. Fotometriske målinger krever på den annen side en optisk utfør-else der en Telativt lang banelengde (ca. 1 cm) må tilrette-legges for den innfallende lysstråle innenfor et effektivt område før konsentrasjonen av et stoff i en væske kan måles. De krav som stilles til kyvettens banelengde i forbindelse med fotomet-Tiske målinger strider således mot den banelengde som er nød-vendig for fluorometriské målinger.

Hovedformålet med oppfinnelsen er å skaffe tilveie en dynamisk, hurtig analysator av flerstasjonstypen med en kyvettkonstruksjon som er egnet for både fotometriske og fluorometriské målinger.

Dette kan oppnås ved å utforme analysatoren i overenstemmelse med de karakteriserende trekk i patentkrav 1. Ytterligere trekk ved oppfinnelsen er angitt i underkravet.

En fluorescens-eksiterende lyskilde er anordnet for å sende ut en skrårettet lysstråle mot den grunne (minst dype) kyvett-delen. En fotometrisk lyskilde er plassert på rotorens motsatte side og er innrettet til å sende ut en lysstråle mot kyvettene på et sted der deres dybde er større. En fotodetektor er anbragt for å motta enten den emitterte fluorescensen eller lysstrålen som er sendt ut fra den fotometriske lyskilden for å utføre fluorometriské og/eller fotometriske målinger av kyvettinnholdene.

I tegningene viser fig. 1 et perspektivriss, delvis bortskåret, og viser et ifølge oppfinnelsen konstruert dynamisk fluorometer-. fotometer av flerstasjonstypen, fig. 2 viser et grunnriss av en del av den rotor som er brukt i anordningen ifølge fig. 1 og viser formen på kyvettene i denne, fig. 3 viser et snittriss av rotordelen ifølge fig. 2, illustrerende lysstrålenes virkning ved gjennomføringen av fluorometriské og fotometriske målinger av kyvettinnholdene, fig. 4 viser et grunnriss av en alternativ kyvettkonstruksjon, ved hvilken det anvendes innlegg for å danne grunne deler i kyvettene, fig. 5 viser et snittriss av rotordelen ifølge fig. 4, fig. 6 viser et diagram som viser den relative intensiteten som funksjon av fluorescein-konsentrasjonen for kyvétter med banelengder av 0,2 cm og større enn 0,2 ;cm, og fig. 7 viser et diagram som illustrerer den relative intensiteten og absorpsjonen som funksjon av fluorescein-lconsen-trasjonen for et fluorometer av tidligere kjent type sammenliknet

med oppfinnelsen.

I en foretrukket utførelsesform ifølge oppfinnelsen viser fig. 1 i perspektiv og delvis i snitt et kombinert dynamisk fluorometer og fotometer av flerstasjonstypen. Et rotoraggregat av plan type består av en med flens forsynt stålrotor 1, kvartsvinduer 2, 3,

en mellom disse innføyet, med sliss forsynt kyvettring 4 av polytetrafluoreten, stoppringer 5, 6 av polytetrafluoreten og en med skruer forsynt flensring 7 av stål. Stoppringene 5, 6, vinduene 2, 3, og kyvettringen 4 er sammenpresset mellom rotoTen 1 og flensringen 7 for dannelse av et antall radialt orienterte kyvetter 8 i den oppsplittede kyvettringen 4. Hull 9, 10,hhv. 11 anbragt i avstand fra hverandre er anordnet i flensringen 7 og stoppringene 5,6 i aksial retning med hensyn til kyvettene 8 for å muliggjøre passasje gjennom kyvettene av en lysstråle fra et fotometer- eller spektrofotometerlysrør og en under rotoren plassert fotodetektor 12. Et lysrør 13 for det fluorescens-eksiterende lyset fastholdes av et overstykke 14, som er beligg-ende umiddelbart ovenfor flensringen 7 i flukt med hullene 9. Lysrøret 13 er innstilt slik at det danner en vinkel med fotodetektoren 12for åbevirke en avvinklet fluorescensemisjon for detektering. Overstykket 14 holder lysrøret 13 i stilling i forhold til et emisjonsvindu 15, som fører til fotodetektoren 12. En holder 16 for et monokromatisk emisjonsfilter er anbragt mellom overstykket 14 og fotodetektoren 12.

I fig. 2 og 3 vises kyvetter 8 i en foretrukket utforming. Som vist har hver kyvett 8 en første del 17, som strekker seg aksialt gjennom kyvettringen 14, og en grunn, trappetrinnsformet del 18 langs kyvettens ene side. En hevert 19 for avtapping av væske strekker seg fra den radialt ytre ende av hver kyvett til kyvettringens 4 omkrets, der væsken utmates i et stasjonært oppsamlingstraug 20 som vises i fig. 1.Fluorescensmålinger gjennomføres i den grunne delen 18, der den del av den eksiterende lysstrålens bane 21, som går gjennom væsken, er begrenset til 0,2 cm eller mindre. Den eksiterende lysstrålen danner en vinkel i på ca. 30° med vinduet 3 og den grunne delens 18 flate 22. Dette muliggjør detektering av emisjonsstrålen 23 i en annen vinkel enn den refleksjonsvinkel som normalt hører sammen med stråling som faller inn mot flaten 22. En lysstråle 24 anvendes for fotometriske målinger gjennom delen 17 av hver kyvett

på en slik måte som beskrives i US-patentskrift 3.555.284.

Fig. 4 og 5 viser en alternativ kyvettkonstruksjon der en opak brikke 25 er innført i spor 25 i sidene av en kyvett for i denne å danne en grunn del 27 hvis dybde egner seg for fluorometriské målinger. Fluorometriske målinger utføres i den grunne delen 27 og fotometriske målinger i kyvettens gjenværende del som ikke er modifisert ved innføringen av brikken 25. Eksisterende fotometriske analyseapparater av den roterbare kyvettypen kan lett modifiseres ifølge denne utførelsesform ved at man freseT ut spor i kyvettenes sider og fører inn hensiktsmessige brikker. Når det, som vist i fig. 1 brukes bare én fotodetektor for å detektere både den emitterte fluorescensen og den fra den fotometriske lyskilden transmitterte lysstrålen, kan de fluorometriske og fotometriske målinger ikke utføres samtidig. Det i fig. 1 viste system skulle imidlertid ikke kreve noen omplassering av fotodetektoren, ettersom målingene utføres i samme radiale stilling av rotoraggregatet. En ytterligere fotodetektor, som er vinkelforskjøvet fra den første, skulle kunne anvendes og både fluorometriske og fotometriske målinger utføres samtidig. I dette tilfelle skulle det for fluorescenseksiteringen anvendte lysrøret 13, overstykket 14 og fotodetektoren 12 bibeholdes som vist i fig. 1 og en ytterligere fotodetektor skulle rettes aksialt inn mot fotometerlysrøret og speilaggregatet 11 i en stilling som er vinkelforskjøvet fra fotodetektoren 12. Den alternative utførelsesformen ifølge fig. 4 og 5 krever radial skifting av fotodetektoren 12 for endring fra fluorometriske til fotometriske målinger når det brukes bare én fotodetektor.

Fig, 6 er et diagram som viser den relative intensitet som funksjon av fluoresceinkonsentrasjonen, og viser resultatene fra dynamiske fluoroscensmålinger. De i diagrammet avprikkede resultater illustrerer effekten av den eksiterende lysstrålens banelengde på det målbare området av konsentrasjonen av et stoff i en væske.

Kyvettene i en dynamisk fotometeranordning av flerstasjonstypen ble modifisert ifølge den i fig. 4 og 5 viste utførelses-formen og anvendes som fluorescenskyvetter under dynamiske betingelser. En kollimert lysstråle fra eri 470 nm xenonlampe som eksitasjonskilde, med anvendelse av en sli^sbredde av 0,5 -l,0nm, ble rettet mot kyvettenes flater med 30° innfallsvinkel.

Fluorescensemisjonen fikk passere gjennom et 500-600 nm filter

og ble detektert vinkelrett på kyvettenes flater. Relative intensiteter ble målt for løsninger inneholdende fluorescein i buffer i konsentrasjoner av opptil 100 jig/ml. Målingene ble gjennom-ført under identiske betingelser med unntagelse av at det ble brukt to forskjellige banelengder for overflateeksitering. I

det ene tilfelle var banelengden 0,2 cm og i det andre tilfelle ca. 0,5 cm. Fig. 6 viseT tydelig at anvendelsen av den korteste banelengden ga et meget større lineært område for konsentra-sjonsbestemmelse.

I et annet eksperiment sammenliknet man en i handelen til-gjengelig spektrofluorometeranordning med en 0,5 cm banelengde med en dynamisk fotometeranordning av flerstasjonstypen som var modifisert ifølge fig. 4 og 5 for å gi en banelengde av 0,2 cm. De i fig. 7 avprikkede resultater viser en sammenlikning mellom de relative intensiteter av emisjonsverdiene som ble oppnådd med økende fluoresceinkonsentrasjon. Det skal trekkes særlig fram at intensiteten ved bruk av instrumentet med 0,5 cm banelengde i realiteten minsket over en fluoresceinkonsentrasjon av ca. 80 ug/ml, hvilket innebærer at en analyse av løsnings-konsentrasjonen utenfor denne verdi er meningsløs. Kurven for det modifiserte instrumentet med 0,2 cm banelengde viser imidlertid at måling er mulig over et meget utstrakt konsentrasjons-område.

Elektroniske hjelpekomponenter for utnyttelse av fotodetektorens utgangssignal og anvisning av resultatene for de respektive kyvetter under dynamiske betingelser er beskrevet i US-patent-skrift 3.514.613. Disse komponenter vil ikke bli beskrevet her ettersom oppfinnelsen i dette tilfelle gjelder en forbedring som er begrenset til kyvettenes mekaniske konstruksjon og plass-eringen av den tilhørende lyskilden og fotodetektoren og ikke omfatter de tilhørende elektroniske komponenter og kretser som er beskrevet i nevnte US-patentskrift. De i det foregående beskrevne utførelsesformer for oppfinnelsen kan modifiseres på forskjellige måter. Således kan det f.eks. flere enn én fotodetektor, slik

at fotometriske og fluorometriske målinger kan utføres samtidig.

Claims (2)

1. Oppløsnings-analysator for samtidig bestemmelse av opp-løsningskonsentrasjonen i en rekke adskilte prøver, omfattende en rotor som danner en rekke prøvekyvetter, organer for å rette en lysstråle inn i kyvettene samt organer for å regi-strere lys som emitteres fra eller slippes gjennom kyvettene, karakterisert ved at hveT kyvette (8) har en grunn del (18) som på en side er avgrenset av et transparent vindu (3) og på den motstående side av en ugjennomsiktig vegg (22) som er plassert parallelt med vinduet, samt en del (17) med større dybde, som er avgTenset på to sider av parallelle transparente vinduer.

2. Analysator i samsvar med krav 1,karakterisert ved at den ugjennomsiktige veggen (22) omfatter en brikke (25) som er løsbart opptatt i et spor (26).