DE2405810A1 - Verfahren und vorrichtung zur bestimmung von enzymaktivitaeten - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur bestimmung von enzymaktivitaetenInfo
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Description
FIRMA CARL ZEISS, 7920 HEIDENHEIM (BRENZ)
Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung von Enzymaktivitäten
Die vorliegende Erfindung bezieht sieh auf ein Verfahren und
eine Vorrichtung zur Bestimmung von Enzymaktivitäten, bei dem
in vorbestimmten Zeitabständen nacheinander mehrere Meflpunkte durch Messen der Extinktion dieser Probe gewonnen werden.
Die Bestimmung der Enzymaktivität spielt insbesondere in der klinischen Chemie seit Jahren eine große Rolle, da sie für verschiedene
Erkrankungen eine sehr frühe Diagnose sowie eine Verlaufs- und Therapiekontrolle ermöglicht.
Die Aktivität eines Enzyms' ist gegeben, durch die Anfangsgeschwindigkeit
einer enzym-katalysierten Reaktion unter bestimmten Bedingungen, also durch die Abnahme der Substratkonzentration
mit der Reaktionszeit. Zur Messung der Enzymaktivitäten ist also die Substratkonzentration zu verschiedenen Reaktionszeiten zu bestimmen.
Dies ist besonders schnell und einfach durch Extinktionmessung möglich, falls während der Reaktion ein lichtabsorbierender
Stoff verbraucht wird oder entsteht. Ist dies nicht der Fall, so wird eine Indikatorreaktion angeschlossen, bei der ein Produkt
der eigentlichen Testreaktion unter Bildung eines lichtabsorbierenden
Stoffes verbraucht wird. In diesem Fall läßt man erst eine Vorreaktion ablaufen und startet nach einer bestimmten
Zeit die Testreaktion durch Zugabe eines Startreagenz.
Um den Geräteaufwand in erträglichen Grenzen zu halten, begnügt man sich im allgemeinen bei der Bestimmung von Enzymaktivitäten
damit, den Extinktionswert in genau definierten Zeitabständen zu
1 P
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messen und in die so ermittelten Meßwerte eine Gerade einzupassen,
deren Steigung der gesuchten Aktivität proportional ist.
Die Untersuchungszeiten für eine Probe liegen bei einigen Minuten.
Daher führt man im allgemeinen mit einem Photometer mehrere Bestimmungen
zugleich durch, indem man z.B. sechs verschiedene Proben mit Hilfe einer KUvettenautomatik abwechselnd nacheinander
in den Strahlengang bringt und die Extinktionswerte registriert.
Die Auswertung derartiger Registrierungen, bei denen Meßwerte von mehreren Proben ineinander verschachtelt sind, läßt sich mit
graphischen Hilfsmitteln erleichtern; sie fordert jedoch eine besondere Sorgfalt, ist nicht frei von schwer zu definierenden
Fehlern und erfordert verhältnismäßig viel Zeit.
Auf dem Markt werden seit einiger Zeit fest programmierte Digitalrechner
angeboten, die eine Registrierung und nachfolgende Auswertung durch eine Arbeitskraft überflüssig machen. Dabei
werden in bestimmten Zeitabständen mehrere aufeinanderfolgende Meßzyklen durchgeführt, wobei während jedes Zyklus mehrere Proben
nacheinander in den Strahlengang gebracht und für jede Probe ein Meßwert bestimmt wird. Durch die Meßwerte jeder Probe
legt dann der Rechner eine Gerade derart, daß die Abweichungen möglichst klein werden und berechnet aus der Steigung dieser
Geraden die Enzymaktivitäten der einzelnen Proben. Als Fehlerangaben
werden entweder die größten Abweichungen der Meßwerte von der Geraden oder die mittlere Abweichung ausgegeben. Zum
Teil werden auch Prüfzahlen ausgegeben, welche die ausgerechnete
Aktivität zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden Meßpunkten angeben.
Derartige Auswerteverfahren haben den grundsätzlichen Nachteil,
daß sie einen geradlinigen Zusammenhang zwischen ExtLnktionsänierung
und Zeit voraussetzen. Dieser geradlinige Zusammenhang ist Jedoch bei großen Werten der Enzymaktivität, wLe sie insbesondere
in pathologischen Seren vorkommen nur am Anfang der Untersuchungszeit erfüllt. Berechnet man deshalb die Aktivität aus den
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Meßwerten der gesamten Untersuchungszeit, so ergibt sieh ein
zu geringer Wert; berechnet man sie dagegen nur aus den ersten Meßwerten, so ist infolge der auftretenden Meßfehler die Ungenauigkeit
zu groß.
Derartige Fehler der Messung fallen gravierend ins Gewicht, da während der gesamten Untersuehungszeit nur verhältnismäßig
kleine Änderungen der Extinktion auftreten.
Bei dem bisherigen Auswerteverfahren wird ferner unterstellt,
daß die einzelnen vom Photometer übernommenen Meßwerte richtig sind. Dies ist jedoch nicht der Fall, da photometrische Messungen
durch Rausehen oder durch Schwankungen der Betriebsparameter mit einer Unsicherheit behaftet sind. Da aus Zeitgründen von jeder
Probe nur verhältnismäßig wenige, im allgemeinen fünf bis sieben Meßpunkte aufgerommen werden^ ist nach den Regeln der Statistik'
zu erwarten, daß bei einer nicht zu vernachlässigenden Anzahl von
Proben die überwiegende Anzahl der Meßpunkte zufällig derart verschoben sind, daß sich eine zu kleine oder zu große Aktivität
ergibt.
Ein weiterer Fehler der bisher bekannten Verfahren zur Messung mehrerer Proben mit einer Küvettenwechseleinrichtung liegt darin
begründet, daß die einzelnen Proben stark unterschiedliche Eigenabsorptionen haben. Proben mit einer hohen Eigenabsorption
werden daher bei hohen Extinktionswerten gemessen, obwohl vom Prinzip her nur die Änderung der Extinktion interessant ist und
man zu einer höheren photometrischen Genauigkeit kommen würde, wenn man die Verstärkung des Photometers erhöhen würde. Eine
generelle Erhöhung der Verstärkung des Photometers ist jedoch nicht möglich, da dann Proben mit geringer Eigenabsorption
außerhalb des photometrischen Meßbereichs liegen würden.
Alle bisher bekannten Geräte zur Bestimmung der Enzymaktivitfit
setzen zur Bedienung gut geschultes Personal voraus, da Geräteeinstellungen vorzunehmen sind, die ein großes Maß an Kenntnissen
über die Wirkungsweise des Gerätes verlangen.
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Es ist nun das Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Bestimmung von Enzymaktivitäten anzugeben, das zuverlässige und
mit verlässlichen Fehlerangaben versehene Werte auch bei höheren Aktivitätswerten liefert und das zu seiner Durchführung eine
wenig aufwendige Vorrichtung benötigt, die Meß- und Auswertevorgänge vollautomatisch ablaufen läßt.
Die Erfindung betrifft damit ein Verfahren zur Bestimmung von
Enzymaktivitäten, bei dem in vorbestimmten Zeitabständen nacheinander mehrere Meßpunkte - im allgemeinen 5 bis 7 - durch Messen
der Extinktion dieser Probe gewonnen werden. Dieses Verfahren zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, daß automatisch gesteuert
mehrere Meßpunkte dadurch gewonnen werden, daß zu jedem mehrere Einzelmessungen innerhalb einer gegen den Zeitabstand aufeinanderfolgender
Meßpunkte kurzen Zeitspanne vorgenommen werden und aus diesen Einzelmessungen Mittelwert und Standardabweichung
errechnet werden und daß durch die so gewonnenen Meßpunkte eine Regressionskurve gelegt wird, aus deren Steigung in einem vorbestimmten
Zeitpunkt die Enzymaktivität und aus deren Einpaßfehler, den Standardabweichungen der Einzelmessungen und der Krümmung der
Regressionskurve ein Gesamt-Meßfehler ermittelt wird.
Bei dem neuen Verfahren wird also jeder Meßpunkt aus mehreren in
kurzen Zeitabständen aufeinanderfolgenden Einzelmessungen gewonnen und stellt den Mittelwert aus diesen Einzelmessungen dar.
Durch diese Maßnahme werden zufällige Meßfehler bei der Gewinnung der Meßpunkte ausgeschaltet. Die Ermittlung der Standardabweichung
liefert jeweils ein Maß für die Verlässlichkeit des als Mittelwert errechneten Meßpunktes.
Durch die so gewonnenen Meßpunkte wird nun eine Regressionskurve gelegt, die vorzugsweise durch ein Polynom zweiten Grades dargestellt
wird. Die Regressionskurve wird so durch die Meßpunkte gelegt, daß die Summe der Quadrate der Abweichungen in den einzel·
nen Meßpunkten möglichst klein ausfällt. Aus der Steigung der Regressionskurve in einem vorbestimmten Zeitpunkt wird dann die
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Enzymaktivität ermittelt, wobei zugleich aus dem Einpaßfehler der
Kurve,den Standardabweichungen der Einzelmessungen und der Krümmung
der Regressionskurve ein Gesamt-Meßfehler ermittelt wird. Dieser
stellt ein objektives Maß dar, und vermittelt dem Messenden einen klaren Hinweis, mit welcher Genauigkeit die Enzymaktivität bestimmt
wurde.
Wie schon erwähnt, wird bei dem neuen Verfahren die Regressionskurve
zweckmäßig durch ein Polynom zweiten Grades dargestellt.
Ein solches Polynom der allgemeinen Formel E(t)= a + a-^t + a2t
verfügt gegenüber der üblicherweise verwendeten Gerade über ein weiteres Glied, das für a.^ O, d.h. dann, wenn die Testreaktion
nicht während der gesamten Meßzeit linear verläuft, eine Korrektur bewirkt und so die Regressionskurve gegenüber der Geraden besser
in die Meßpunkte einpaßt.
Werden zur Messung der Enzymaktivität mehrerer, in verschiedenen Küvetten angeordneter Proben diese Küvetten in aufeinanderfolgenden
Zyklen jeweils nacheinander in Meßstellung gebracht, so wird bei dem neuen Verfahren während des ersten Meßzyklus für Jede
Probe die optimale photometrische Verstärkung ermittelt, eingestellt und gespeichert. In den darauffolgenden Meßzyklen wird
automatisch zu Jeder Probe der gespeicherte Verstärkungswert
eingestellt.
Die Verstärkung für Jede Probe wird so gewählt, daß unter Berücksichtigung
der möglichen Änderungen im photometrisch günstigsten Bereich gemessen wird, der beispielsweise zwischen
den Extinktionswerten 0 und 0ß }\ liegt. Genau bei dem ihr entsprechenden
optimalen Verstärkungswert wird Jede Probe gemessen, ohne daß die bedienende Person die Geräteeinsteilung verändern
muß. Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß durch diese Ausgestaltung des neuen Verfahrens eine optimale Meßgenauigkeit erreicht
wird, insbesondere auch im Hinblick darauf, daß bei dem neuen Verfahren jeder Meflpunkt als Mittelwert kurz hintereinander
gemessener Extinktionswerte gewonnen wird.
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Das Verfahren nach der Erfindung wird besonders vorteilhaft so ausgestaltet, daß jeweils der Beginn aufeinanderfolgender Messungen
durch ein Taktsignal gesteuert wird·, das sich genau nach einem
vorbestimmten Zeitintervall wiederholt. Auf diene Weine wird erreicht, daß unabhängig von irgendwelchen Einflüssen, die beispielsweise
durch die Küvettenwechseleinrlchtung bedingt ceIn
können, jeweils nach einer genau vorher bestimmten Zeit, beispielsweise jeweils nach genau 30 Sekunden an der gleichen Probe
wieder eine Messung durchgeführt wird.
Das Taktsignal wird vorzugsweise mit Hilfe einer Echtzeituhr (Real-Time-Clock) erzeugt, jedoch kann diese Uhr durch Synchronmotoren
oder durch andere an sich bekannte Einrichtungen ersetzt werden.
Bei dem neuen Verfahren wird zweckmäßig die Messung erst eine vorgegebene Zeit nach Einschalten des Photometers freigegeben,
um Schwierigkeiten infolge von Einlaufeffekten zu vermeiden.
Die Vorrichtung nach der Erfindung besteht aus einem mit einem Analog-Digital-Wandler für den.Meßwert ausgerüsteten Photometer,
das so mit einem frei programmierbaren Rechner kombiniert ist, daß sämtliche Meßvorgänge des Photometers vom Rechner gesteuert
sind und der Rechner sämtliche Rechenoperationen zur Ermittlung der gesuchten Enzymaktivität durchführt.
Die freie Programmierbarkeit des Rechners bringt den Vorteil mit
sich, -laß man sich bezüglich des Programms für die Gewinnung und
die Auswertung der Meßwerte nicht von vornherein endgültig festzulegen
braucht. Vielmehr erlaubt es die Verwendung dieses Rechners, preiswert und sehneLl eine laufende Anpassung an verschiedene
Ali f gaben untl an den jeweiligen Stand der Analysenti'ohnLk
vorzunehmen.
Die EvVIη lung wird Im folgenden anhand der PLguren 1 ηIs /5 dor
beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Im einzelnen zeigen:
ORK31NÄL INSPECTED7 "
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Fig.l eine typische Meßkurve, welche die Abhängigkeit der
Extinktion E von der Zeit t zeigt;
Fig.- 2 eine Prinzipdarstellung eines Ausführungsbeispieles
für eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahren;
Fig. ,5 eine Schaltung für einen Verstärkungsregler, wie er in der Vorrichtung nach Fig. 2 Verwendung findet.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist ein Einstrahlphotometer
gezeigt, da die Langzeitkonstanz von guten Einstrahlphotometern für die Messung von Enzymaktivitäten ausreichend ist. Grundsätzlich
ist jedoch auch die Verwendung von Zweistrahlphotometern ohne weiteres möglich.
Das Photometer der Fig. 2 besteht aus einer Lichtquelle 1., die
beispielsweise als Quecksilberdampflampe ausgebildet sein kann* Das von dieser Lichtquelle ausgehende Licht durchsetzt eir.en
Kondensor 2, ein Filter ~5, eine Linse 4, geht durch den Probenraum,
in dem sich die Küvettenwechseleinrichtung 5 bewegt und fällt schließlich auf einen Empfänger 6.
Die Küvettenwechseleinrichtung 5 enthält im dargestellten Beispiel
sechs Küvetten 7* welche mittels eines Motors 8 durch den
Probenraum bewegt werden.
Das vom Empfänger 6 erzeugte Signal wird im Vorverstärker .9 verstärkt,
geht dann durch einen Verstärker mit einstellbarer Verstärkung 10, wird schließlich im Endverstärker 11 verstärkt und
gelangt zum Eingang eines Analog-Digital-Wandlers 12. Dieser wandelt das Signal in ein Digitalsignal um und führt dieses über
eine Leitung 13 einem frei programmierbaren Rechner 14 zu. Die
Programmeingabe für den Rechner 14 erfolgt bei I5 über eine
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Leseeinrichtung, beispielsweise für Magnetkarten oder Magnetbänder.
Mit dem Rechner 14 ist ferner ein Drucker 16 verbunden,
der die Ergebnisse ausdruckt.
Der Rechner 14 ist über ein Interface Ij mit einer Bedienungseinheit
18 verbunden, welche zweckmäßig als Bedienungsfeld des Photometers ausgebildet ist und verschiedene Leuchttasten, jedoch
kein Ablese- oder Anzeigeinstrument enthält.
In das in Fig. 2 dargestellt Photometer sind verschiedene Filter
3 einsetzbar. Im seitlichen Teil der Filterfassungen sind durch
Vertiefungen Codierungen entsprechend den Meßwellenlängen angebracht. Diese Codenummern werden von Mikroschaltern abgefragt
und die jeweilige Information wird über eine Leitung I9 dem Interface I7 und dem Rechner 14 zugeführt.
Es ist auch möglich, anstelle der Filter einen Monochromator vorzusehen,
der mit einer Digital-Ausgabe für die jeweils eingestellte Meßwellenlänge ausgestattet ist.
Das Interface I7 enthält eine Echtzeituhr, die unter anderem dafür
sorgt, daß bei Messung der Enzymaktivitäten die Zeit zwischen aufeinanderfolgenden Messungen einen genau festgelegten Wert hat.
Zu diesem Zweck werden Taktimpulse zum Rechner 14 gegeben, welche bewirken, daß das im Rechner enthaltene Programm im Takt dieser
Impulse arbeitet.
Die Schaltung des in Fig. 2 mit 10 bezeichneten Verstärkers ist in
Fig. 3 dargestellt. Sie enthält drei Operationsverstärker 21, 31, 41, die jeweils in derselben Art geschaltet sind. Diese Schaltung
soll am Beispiel des Operationsverstärkers 21 näher erläutert werden. Ein Eingang dieses Operationsverstärkers ist mit vier
Feldeffekttransistoren 22, 23, 24, 25 und vier Widerständen 26,
27, 28, 29 verbunden. Jeder der Feldeffekttransistoren weist einen Eingang auf, die entsprechend dem Dual-Code mit in Klammern
gestellten Zahlen bezeichnet sind. Diese Eingänge werden über die Leitung 20 vom Rechner 14 (Fig. 2) angesteuert.
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Durch die Widerstände 26 - 29 und den Rückführungswiderstand 30
wird die Verstärkung des Operationsverstärkers 21 im Verhältnis 1:2:4:8 geändert. Dadurch sind die Verstärkungsfaktoren O, 1, 2,
... 15 einstellbar. Der Ausgangswiderstand 42 sorgt im Zusammenwirken mit einem hier nicht dargestellten nachfolgenden Operationsverstärkers
dafür, daß es sich bei der Ausgangsspannung des beschriebenen
ersten Schaltungsblocks um die Einerstelle im verwendeten Code handelt. Darauf wiesen auch die verwendeten Eingangsbezeichnungen
hin. Die Zehnerstelle ist durch den zweiten Schaltungsblock gekennzeichnet, welcher den Operationsverstärker
J)I enthält, während die Hunderterstelle durch den dritten Schaltungsblock
mit dem Operationsverstärker 41 gekennzeichnet ist. Die Ausgangswiderstände 44, 43, 42 weisen ein Verhältnis ihrer Widerstandswerte
von 1:10:100 auf.
Die Wirkungsweise der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung ist folgende. Nach den Einschalten des Gerätes zündet zunächst die
Lampe 1, wobei dafür gesorgt ist, daß erst nach einer definierten Einlaufzeit von beispielsweise acht Minuten die weiteren
Gerätefunktionen freigegeben werden. Nach erfolgter Preigrabe wird bei 15 das Programm in den Rechner 14 eingelesen und gestartet.
Nach der Kontrolle ob das richtige Filter im Meßstrahlengang ist, leuchtet eine Start-Taste auf. Ihre Betätigung
setzt die im folgenden beschriebenen Vorgänge in Betrieb. Vom Rechnerprogramm gesteuert, bewegt der Motor 8 die erste der
Küvetten 7 in Meßposition. Aus dem über die Leitung Ij5 ankommenden
digitalen Meßsignal berechnet sodann der Rechner 14 die optimale Verstärkungseinstellung und steuert mit dem ausgerechneten
digitalen Faktor die Feldeffekttransistoren der Schaltung nach Fig. 3 an. Damit stellt sich diese Schaltung auf einen Verstärkungsgrad
entsprechend diesem Faktor ein, d.h. die Verstärkung des Verstärkers 10 ist optimal eingestellt. Diese Verstärkereinstellung
wird gespeichert und es werden jetzt vom Rechner 14 gesteuert kurz hintereinander mehrere, beispielsweise
zehn Meßwerte gewonnen, aus denen der Rechner 14 den Mittelwert und die Standardabweichung bestimmt. Der so gewonnene durch den
Mittelwert der Einzelmessungen definierte Meßpunkt ist in Fig.
- 10 -
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. ίο -
mit 45 bezeichnet, während die errechnete Standardabweichung bei
46 angedeutet ist. Nach Durchführung dieser Rechnungen bewegt der Motor 8 die nächste Küvette in Meßposition. Danach steht das
Programm im Rechner 14 auf Stop und wird nach einer vorgegebener Zeit über die Echtzeituhr im Interface I7 wieder gestartet. Das
Programm führt nun die beschriebenen Schritte für die Küvetten Nummer 2 bis Nummer 6 nacheinander schrittweise durch. Dabei
wird jeweils die optimale Verstärkung des Reglers 10 für jede Küvette eingestellt und gespeichert.
Nach Ablauf des ersten Küvettendurchganges wird die Küvettenwechseleinrichtung
in die Ausgangsposition zurück gefahren und ein neuer Meßzyklus beginnt. In diesem Zyklus wird die optimale Verstärkungseinstellung
für jede Küvette nicht mehr berechnet, sondern sie wird vom Speicher entnommen. In aufeinanderfolgenden
Meßzyklen werden so beispielsweise für jede der Küvetten sechs Meßpunkte gewonnen, welche für eine der Küvetten in Pig. I mit
45 bis 51 bezeichnet sind. Jeder Meßpunkt wird, wie schon erwähnt,
aus einer Vielzahl von Einzelmessungen gewonnen, wobei der Rechner 14 jeweils Mittelwert und Standardabweichung errechnet.
Nach Abschluß aller Meßzyklen wird vom Rechner 14 durch die Meßpunkte
45 bis 51 eine Regressionskurve gelegt. Diese wird als
Polynom zweiten Grades so errechnet, daß die Summe der Quadrate der Abweichungen in den einzelnen Meßpunkten möglichst klein ist.
Da die Enzymaktivität durch die Anfangsgeschwindigkeit der enzymkatalytisierten
Reaktion gegeben ist, werden für die Auswertung nur die Meßpunkte 45 bis 5I im Zeitintervall t1 - t^ herangezogen.
Das Zeitintervall t - t, ist einer eventuell notwendigen Vorreaktion
vorbehalten.
In Fig. 1 ist die Regressionskurve mit 52 bezeichnet. Diese Kurve
stellt eine Parabel dar. Die Parabel hat gegenüber der üblicherweise verwendeten Regressionsgeraden Vorteile. Sie enthält diese
Gerade als Spezial fall; liegen also alle Meßpunkte auf einer Ge-
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raden oder statistisch um sie verteilt, so ergibt sich dasselbe
Ergebnis. Ist jedoch die Extinktionsänderung pro Zeiteinheit
nicht konstant, was insbesondere bei hohen Enzymaktivitäten der Fall ist, so gibt die Parabel den wirklichen Verlauf sehr viel
besser wieder als eine Gerade.
Der Rechner 14 bestimmt nun die Richtung der Tangente an die Kurve 52 z.B. im ersten oder im zweiten Meßpunkte. Diese Tangente
ist in Fig. 1 mit 53 bezeichnet.' Da für die Bestimmung der Tangente
53 der Kurvenverlauf über die gesamte Untersuehungszeit (Punkte
45 - 51)ausgenutzt wird, ist die so ermittelte Steigung wesentlich
genauer, als die Steigung einer Regressionsgeraden, die man z.B. nur durch die Meßpunkte 45 - 48 legen würde.
Aus der Steigung der Tangente 53 berechnet der Rechner 14 durch
Multiplikation mit einem Faktor, der im Programm enthalten sein kann, der jedoch auch gesondert eingegeben werden kann direkt
die gesuchte Enzymaktivität und gibt den Meßwert über den Drucker 16 aus. Zugleich wird vom Rechner 14 aus dem Einpaßfehler der
Regressionskurve 52, den Standardabweichungen und der Krümmung
der Kurve 52 der Meßfehler berechnet und zusammen mit dem Meßwert bei 16 ausgedruckt. Das Gerät liefert also zu jedem Meßwert
eine objektiv richtige Fehlerangabe.
Anschließend leuchtet wieder die Startlampe auf; das Gerät ist bereit, die nächsten Proben zu messen.
Die Bedienung der neuen Vorrichtung ist trotz der ungewöhnlich hohen Leistungsfähigkeit äußerst einfach, da der Bedienende nur
einige wenige Drucktasten, die vorzugsweise mit Klartext versehen sind, betätigen und das Programmeinlesen bewerkstelligen
muß.
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Claims (9)
- Patentansprücheί 1. !"Verfahren zur Bestimmung von Enzymaktivitäten, bei dem in ^-'vorbestimmten Zeitabständen nacheinander mehrere - beispielsweise 5 - 7 - Meßpunkte durch Messen der Extinktion dieser Probe gewonnen werden, dadurch gekennzeichnet, daß automatisch gesteuert mehrere Meßpunkte .(4-5 - 51) dadurch gewonnen werden, daß zu jedem mehrere Einzelmessungen innerhalb einer gegen den Zeitabstand aufeinanderfolgender Meßpunkte kurzen Zeitspanne vorgenommen werden und aus diesen Einzelmessungen Mittelwert und Standardabweichung (46) errechnet werden und daß durch die so gewonnenen Meßpunkte eine Regressionskurve (52) gelegt wird, aus deren Steigung in einem vorbestimmten Zeitpunkt die Enzymaktivität und aus deren Einpaßfehler, den Standardabweichungen der Einzelmessungen und der Krümmung der Regressionskurve ein Gesamt-Meßfehl er ermittelt wird.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem zur Messung der Enzymaktivität mehrerer, in verschiedenen Küyetten angeordneter Proben diese Küvetten in aufeinanderfolgenden Zyklen jeweils nacheinander in Meßstellung gebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß während des ersten Meßzyklus für jede Probe (7) die optimale photometrische Verstärkung bestimmt, eingestellt und gespeichert wird, und daß in den darauffolgenden Meßzyklen zu jeder Probe der gespeicherte Verstärkungswert eingestellt wird.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils der Beginn aufeinanderfolgender Messungen durch ein Taktsignal gesteuert wird, das sich genau nach einem vorbestimmten Zeitintervall wiederholt.
- 4. Verfahren nach Anspruch 1-3* dadurch gekennzeichnet, daß die Regressionskurve durch ein Polynom zweiten Grades dargestellt wird.- 13 509834/0932
- 5. Verfahren nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung erst eine vorgegebene Zeit nach Einschalten des Photometers freigegeben wird.
- 6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein mit einem Analog-Digital-Wandler (12) für den Meßwert ausgerüstetes Photometer (1 - 7 ), das so mit einem frei programmierbaren Rechner (14) kombiniert ist, daß sämtliche Meßvorgänge des Photometers vom Rechner gesteuert sind und der Rechner sämtliche Rechenoperationen zur Ermittlung der gesuchten Enzymaktivität durchführt.
- 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Echtzeituhr, die während des gesamten Meßvorganges vorbestimmte Taktzeiten abmißt und Signale zur Einleitung der aufeinanderfolgenden Meßschritte erzeugt.
- 8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Photometer einen mit diskreten, rein digital einstellbaren Verstärkungsstufen ausgemisteten Verstärker (10) für das Meßsignal enthält.
- 9. Vorrichtung nach Anspruch 6-8, dadurch gekennzeichnet, daß das Photometer codierte Filter (3) enthält, deren Code-Nummern vom Rechner abgefragt werden.509834/0932AH.Leerseite
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19742405810 DE2405810B2 (de) | 1974-02-07 | 1974-02-07 | Digital-photometer zur selbsttaetigen messung der enzymaktivitaet mehrerer proben |
US05/546,144 US4055752A (en) | 1974-02-07 | 1975-01-31 | Method and apparatus for the determination of enzyme activity |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19742405810 DE2405810B2 (de) | 1974-02-07 | 1974-02-07 | Digital-photometer zur selbsttaetigen messung der enzymaktivitaet mehrerer proben |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2405810A1 true DE2405810A1 (de) | 1975-08-21 |
DE2405810B2 DE2405810B2 (de) | 1977-07-07 |
Family
ID=5906841
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19742405810 Withdrawn DE2405810B2 (de) | 1974-02-07 | 1974-02-07 | Digital-photometer zur selbsttaetigen messung der enzymaktivitaet mehrerer proben |
Country Status (2)
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---|---|
US (1) | US4055752A (de) |
DE (1) | DE2405810B2 (de) |
Families Citing this family (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4448534A (en) * | 1978-03-30 | 1984-05-15 | American Hospital Corporation | Antibiotic susceptibility testing |
GB2024418A (en) * | 1978-06-30 | 1980-01-09 | Hycel Inc | Automatic chemical kinetic and end-point analysis |
IT1174039B (it) * | 1984-06-19 | 1987-06-24 | Finbiomedica Srl | Metodo ed apparecchiatura per analisi chimico-cliniche automatiche ad alta velocita' |
US4725866A (en) * | 1985-09-30 | 1988-02-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Light measuring apparatus |
US4958295A (en) * | 1986-05-21 | 1990-09-18 | Hercules Incorporated | Analyzing apparatus and method for analysis of liquid samples |
IL82492A0 (en) * | 1986-05-21 | 1987-11-30 | Hercules Inc | Apparatus and method for analysis of liquid samples |
JPH084493B2 (ja) * | 1987-02-10 | 1996-01-24 | 東ソー株式会社 | 酵素反応速度測定装置 |
EP1450162A3 (de) * | 1992-03-27 | 2004-09-15 | Abbott Laboratories | Kassettenladevorrichtung |
US5646736A (en) * | 1995-12-19 | 1997-07-08 | Chemetrics, Inc. | Analytical apparatus with coded elements |
US6025189A (en) * | 1997-05-14 | 2000-02-15 | 3M Innovative Properties Company | Apparatus for reading a plurality of biological indicators |
US6063591A (en) * | 1997-05-14 | 2000-05-16 | 3M Innovative Properties Company | System for measuring the efficacy of a sterilization cycle |
US5863790A (en) * | 1997-05-14 | 1999-01-26 | Minnesota Mining And Manfacturing Company | Biological sterility indicator |
US6284472B1 (en) | 1998-10-05 | 2001-09-04 | Dade Behring Inc. | Method for extending the range of an immunoassay |
WO2001004612A2 (en) * | 1999-07-09 | 2001-01-18 | Foss Electric A/S | A method of determining the content of a component in a fluid sample and an apparatus therefor |
US20060205082A1 (en) * | 2005-03-10 | 2006-09-14 | Middleton John S | Reaction rate determination |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3748044A (en) * | 1969-09-02 | 1973-07-24 | Abbott Lab | Digital chemical analysis apparatus |
US3656116A (en) * | 1970-05-05 | 1972-04-11 | Atomic Energy Commission | Computer interface |
US3775595A (en) * | 1970-06-12 | 1973-11-27 | Instrumentation Labor Inc | Apparatus for processing chemical materials held in container structures |
US3760171A (en) * | 1971-01-12 | 1973-09-18 | Wang Laboratories | Programmable calculators having display means and multiple memories |
US3725204A (en) * | 1971-08-02 | 1973-04-03 | Perkin Elmer Corp | Reaction detector |
US3847486A (en) * | 1972-06-07 | 1974-11-12 | W Mccabe | Automated spectrophotometer apparatus and computer system for simulataneous measurement of a plurality of kinetic reactions |
US3832532A (en) * | 1972-08-18 | 1974-08-27 | Pfizer | Method and apparatus for testing antibiotic susceptibility |
US3881992A (en) * | 1973-07-02 | 1975-05-06 | Wilson Ralston | Optical rate measurement method |
US3878378A (en) * | 1973-10-31 | 1975-04-15 | Atomic Energy Commission | Data processor for multistation photometers |
-
1974
- 1974-02-07 DE DE19742405810 patent/DE2405810B2/de not_active Withdrawn
-
1975
- 1975-01-31 US US05/546,144 patent/US4055752A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE2405810B2 (de) | 1977-07-07 |
US4055752A (en) | 1977-10-25 |
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