DE3139167A1

DE3139167A1 - Verfahren zum betreiben von automatisierten analysengeraeten

Info

Publication number: DE3139167A1
Application number: DE19813139167
Authority: DE
Inventors: Kent M. 10512 New York Negersmith
Original assignee: Technicon Instruments Corp
Current assignee: Bayer Corp
Priority date: 1980-10-06
Filing date: 1981-10-02
Publication date: 1982-04-22
Also published as: JPS5786760A; NL8103988A; SE8105828L; CA1150512A; GB2085161A; JPH0219910B2; GB2085161B; AU7491181A; FR2491624A1; IT1144957B; IT8168291A0; AU542850B2; BE890480A; FR2491624B1; US4300906A

Description

TECHNICON INSTRUMENTS CORPORATION, Tarrytown, N.Y., VStA

Verfahren zum Betreiben von automatisierten Analysengeräten 5

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben von Analysengeräten für Proben nach dem Prinzip des kontinuierlichen Durchflusses.

Wenngleich eine Vielzahl von automatisierten Probenanalysengeräten, beispielsweise ein Gerät, das aus der US-PS 3 241 432 bekannt ist, zufriedenstellend arbeiten, d.h. aufeinanderfolgende Proben nach dem Prinzip des kontinuierlichen Durchflusses automatisch zur Umsetzung bringen und analysieren, so können doch unerwünschte Änderungen in der Strömungsgeschwindigkeit auftreten, was auch der Fall ist, wodurch die Genauigkeit der Analysenergebnisse beeinträchtigt wird· Beispielsweise arbeitet ein derartiges Gerät so, daß es jede einzelne einer Folge von umgesetzten Proben während der gleichen vorherbestimmten Zeitdauer erfaßt oder "sieht"» Es ist selbstverständlich, daß jegliche .Veränderungen der entsprechenden Strömungsgeschwindigkeiten (Volumina) der aufeinanderfolgenden umgesetzten Proben oder Veränderungen bei der Zudosierung von Probenreagenz ₉ wie sie durch bestimmtes fehlerhaftes Funktionieren der Pumpenanordnungen des Gerätes verursacht werden können, in der Menge an umgesetzter Probe, die "gesehen" oder analysiert wird, zum Ausdruck kommen, wodurch notwendigerweise die Genauigkeit der Analysenergebnisse beeinträchtigt wird,, Trotz dieses Sachverhaltes ist kein Verfahren zum Ausgleichen und Aufheben derartiger nachteiliger Wirkungen bekannt, das die Gesamtgenauigkeit und Zuverlässigkeit der Analysenergebnisse gewährleisten könnte»

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Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines Verfahrens zum Betreiben von Geräten nach dem Prinzip des kontinuierlichen Durchflusses, bei dem durch Veränderungen in der Strömungsgeschwindigkeit des Gerätes hervorgerufene nachteilige Wirkungen kompensiert werden, und insbesondere die Schaffung eines derartigen Verfahrens zum Betreiben von automatisierten Geräten zur Probenanalyse nach dem Prinzip des kontinuierlichen Durchflusses mit praktisch konstanter Strömungsgeschwindigkeit, so daß trotz Änderungen in der Strömungsgeschwindigkeit genaue und zuverlässige analytische Ergebnisse erzielt werden, wobei insbesondere praktisch keinerlei Änderungen im Aufbau derartiger Analysengeräte oder in ihrer grundsätzlichen Betriebsweise vorgenommen werden und das Verfahren leicht und bequem bei einer Vielzahl von derartigen Geräten eingesetzt werden kann.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Behandeln eines fließenden Stromes, in dem periodisch Störungen in der Strömung und bzw. oder der Zusammensetzung hervorgerufen werden, wobei die Störungen eine feste Periodizität besitzen. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man
a) die Strömung längs einer Leitung strömen läßt

und

b) die fließende Strömung in festem Verhältnis zu der Periodizität der Störungen wiederholt behandelt, um die Auswirkungen der Störungen zu beseitigen.

Im einzelnen betrifft das Verfahren zum Betreiben eines automatisierten Probenanalysengerätes nach dem Prinzip des kontinuierlichen Duchflusses das Festsetzen der Beziehung zwischen der Probenerfassungs- oder Probensichtungszeit des Gerätes und der Betriebszykluszeit(en) der Pumpe(n) des Gerätes, so daß die Auswirkungen von

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Veränderungen in der Strömungsgeschwindigkeit des Gerätes, wie sie normalerweise in dem Gerät oder durch unzureichende Arbeitsweise der Pumpe(n) des Gerätes verursacht werden, aufgehoben werden. Eine derartige Aufhebung ergibt sich daraus, daß sämtliche derartige Auswirkungen in gleicher Weise auf jede der Proben angewandt werden, und bei einer geeigneten Kalibrierung des Gerätes werden Reproduzierbarkeit und Genauigkeit der Analysenergebnisse erzielt. In einer Ausführungsform werden die Probenerkennungszeit und die Betriebszyklusdauer der Pumpe(n) des Gerätes gleichgehalten. In einer weiteren Ausführungsform, bei der das Analysengerät mehrere Pumpen enthält, werden die Betriebszyklusdauern der einzelnen Pumpen in besonderer Weise zueinander und zu der Probenerkennungsdauer in Beziehung gesetzt.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Zeichnungen näher erläutert, worin

F I G . 1 ein partielles, schematisches Fließschema eines repräsentativen automatisierten Probenanalysegerätes zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

F I G . 2 eine partielle, schematische Seitenansieht der Hauptdosierungspumpe des Gerätes gemäß Fig» 1, F I G . 3 ein Diagramm, das die Strömungsgeschwindigkeit der umgesetzten Proben erläutert, und

F I G . 4 ein Diagramm, das die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf die Analysenergebnisse erläutert, die von dem Probenanalysier£,erät gemäß Fig„ geliefert werden,

darstellen.

Gemäß Fig. 1 besteht ein beispielhaftes, automatisiertes Probenanalysiergerät nach dem kontinuierlichen Durchflußprinzip, das in etwas vereinfachter und schematischer Form dargestellt und allgemein mit der Bezugs-

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zahl 10 bezeichnet ist, aus einem auf eine Teilmarke einstellbaren Drehtisch 12, auf dem allgemein kreisförmig voneinander beabstandete Probenbehälter 14 angeordnet sind, einer Probenaufnahme- oder -ansaugsonde 16, einem Reagenzvorratsgefäß 18, einer Hauptdosierpumpe 20, einem Lufteinführungsstab 22, einer Mischschlange 24, einer Entgasungseinrichtung 26, einer Durchflußzellenpumpe 28, einer Durchflußzelle mit dazugehöriger Lichtquelle und optischen Einrichtungen 30» einer Signalerfassungs- und -verarbeitungseinrichtung 32 sowie einem Aufzeichnungsgerät 34 für die Analysenergebnisse. Geeignete Fluidleitungen, wie beispielsweise 36, 38, 40, 42, 44 und 46, sind ebenfalls vorgesehen, um die Bestandteile des Gerätes, wie dargestellt, miteinander zu verbinden.

Das Gerät 16 kann beispielsweise für die automatische Zählung von roten oder weißen Blutkörperchen in einer Vielzahl von unterschiedlichen Blutproben, die sich in den Probebehältern 14 befinden, nach dem Prinzip des kontinuierlichen Durchflusses'eingerichtet sein. Die Pumpen 20 und 28 werden derart betrieben, daß sie Fluide mit praktisch konstanten Strömungsgeschwindigkeiten in die angezeigten Richtungen fördern. Wenn die einzelnen Probenbehälter 14 nacheinander durch den Betrieb des Drehtisches 12 in eine Stellung unterhalb der Aufnahmesonde 16 bewegt werden, saugt die Sonde eine vorherbestimmte Probenmenge aus dem Behälter an, um sie über Leitung 38 und weiter durch die nachgiebige Pumpenröhre 21, wie weiter unten beschrieben, hindurch sowie durch Leitung 40 zu pumpen. Gleichzeitig werden vorherbestimmte Reagenzmengen, beispielsweise zur Umsetzung der Probe zum Auszählen der Zellen oder zur Analyse eines bestimmten Bestandteiles, wie bekannt, durch Leitung 36 gefördert und durch die nachgiebige Pumpenröhre 23 sowie durch Leitung 42 gepumpt. Der Reagenzstrom wird durch periodische Einführung von Luftabschnitten mit Hilfe des Luft-

einführungsstabes 22 in Abschnitte unterteilt» Der Betrieb des Lufteinführungsstabes 22 ist im einzelnen in der US-PS 3 306 229 beschrieben. Die Anwesenheit derartiger periodisch eingeführter Luftabschnitte trägt dazu bei, ein gleichmäßiges proportionales Vermischen zwischen Probe und Reagenz zu erzielen* wie im einzelnen in der US-PS 3 306 229 beschrieben ist, wenn die beiden Bestandteile jenseits der Leitungsverzweigung 48 miteinander vermischt werden. Auch wird ein größerer Luftabschnitt von der Sonde 16 zwischen aufeinanderfolgenden Probenansaugvorgängen angesaugt, so daß ein Verschleppen sowie gegenseitiges Kontaminieren zwischen aufeinanderfolgenden Proben sowohl längs der Leitung 38, dem Pumpenrohr 21 und der Leitung 40 so%cie anschließend an das Zusammenströmen von Probe und Reagenz an der Leitungsverzweigung 48 verhindert werden. Gewünschtenfalls kann zur vollständigen Vermeidung einer Verschleppung ein Waschflüssigkeitsabschnitt von Sonde 16 angesaugt und zwischen βμίβίηΒηάβΓίο^βηαβ Probenabschnitte gebracht werden, indem man einen nicht dargestellten Waschflüssigkeitsbehälter neben dem Drehtisch 12 vorsieht und die Bewegung der Sonde 16 derart ablaufen läßt, daß sie in diesen Behälter eintaucht» wie in US-PS 3 134 263 erläutert. Unter normalen Betriebsbedingungen wird ein mit Luft in Abschnitte unterteilter Strom von genau dosierten, vereinigten Proben- und Reagenzabschnitten von der Verzweigung 48 in die Mischschlange 24 gefördert. Die Luftabschnitte, die durch die Wirkung des Lufteinführungsstabes 22. eingeführt sind, dienen dazu, die einzelnen vereinigten Proben- und Reagenzabschnitte voneinander zu trennen und das Vermischen von Probe und Reagenz während des Durchtrittes durch das Gerät und insbesondere durch die Mischschlange 24 zu beschleunigenο

Nach dem Vermischen der Proben- und Reagenzabschnitte in der Mischschlange 24 wird der durch Luftabschnitte

unterteilte Strom von beispielsweise zum Auszählen der " Zellen umgesetzten Proben durch die Entgasungseinrichtung 26 geführt, wo die Luftabschnitte aus dem Strom entfernt werden. Der entgaste Strom wird anschließend von dort aus durch Leitung 44 in das nachgiebige Pumpenrohr der Durchflußzellenpumpe 28 gefördert. Die Pumpe 28 wird so betrieben, daß der entgaste Strom durch die Durchflußzelle 30 zum Erfassen und Auszählen der Blutzellen geleitet wird, wobei die von der Zelle ausgegebene Zählung für jede der aufeinanderfolgenden Proben zum Weiterverarbeiten der Signalerfassungs- und -Weiterverarbeitungseinrichtung 32 zugeführt wird. Die verarbeiteten Auszählungssignale für die Zellen werden durch die Aufzeichnungseinrichtung 34 für die Analysenergebnisse festgehalten.

Eine weiter ins einzelne gehende Beschreibung des Gerätes zur automatisierten Probenanalyse nach dem Prinzip des kontinuierlichen Durchflusses der hier beschriebenen Art kann der oben erwähnten US-PS 3 241 432 sowie zahlreichen anderen bekannten und leicht verfügbaren Literaturstellen entnommen werden.

Von besonderer Bedeutung ist die Tatsache, daß das Auszählen der Zellen durch das Gerät 10 dadurch bewirkt wird, daß die Anzahl der Zellen, die in jeder der aufeinanderfolgenden umgesetzten Proben, die durch die Durchflußzelle 30 strömen, enthalten sind, während jeweils des gleichen vorherbestimmten Zeitabschnittes gezählt werden. Auf diese Weise führt jede Bedingung, die eine Veränderung in der Zusammensetzung, d.h. im Verhältnis von Probe und Reagenz, oder in der Durchflußgeschwindigkeit einer umgesetzten Probe während dieses Zeitabschnittes notwendigerweise zu ungenauen Ergebnissen. Wenn beispielsweise das Verhältnis von Probenvolumen zu Reagenzvolumen für irgendeine umgesetzte Probe, die durch die Durchflußzel-Ie 30 geführt wird, aus irgendeinem Grund variiert, wird die Übereinstimmung mit den anderen Proben (consistency) und demgemäß die Genauigkeit des Auszählens der Zellen

aufgehoben. Da außerdem das Auszählen der Zellen eine Volumenmessung darstellt, beeinflußt jede Änderung der Durdhflußgeschwindigkeit während des vorherbestimmten Zeitabschnittes die Gesamtzählung.

Das Gerät 10 wird sorgfältig dahingehend ausgelegt, daß es mit praktisch konstanter Durchflußgeschwindigkeit arbeitet, um sicherzustellen, daß eine bestimmte, gleiche Menge jeder der zu analysierenden Proben, mit einem be- .

stimmten, gleichen Reagenzvolumen vermischt wird und jede umgesetzte Probe durch die Durchflußzelle 30 während der Zeitdauer des Auszählens der Zelle mit der gleichen Durchflußgeschwindigkeit strömt. Selbstverständlich können unter bestimmten Umständen Abweichungen bei diesen VoIumina und Durchflußgeschwindigkeiten zufolge der geometrischen Anordnung des Gerätes oder in vielen Fällen zufolge eines ungenauen Arbeitens einer der beiden Pumpen oder beider Pumpen 20 und 28 auftreten.

Wie aus Fig. 2 zu ersehen, besteht die Pumpe 20 aus einer Grundplatte 50, die eine Platte 52 trägt, die mit Hilfe von Druckfedern 54 von der Grundplatte aus nach oben gedrückt wird. An den einander gegenüberliegenden Enden der Platte 52 sind Kupplungen 56 und 58 angeordnet, die die Leitungen 38 und 40 mit dem nachgiebigen Pumpenrohr 21 verbinden. Eine analoge Anordnung ist vorgesehen, um die Leitungen 36 und 42 mit dem nachgiebigen Pumpenrohr 23 zu verbinden, wie in Fig. 1· dargestellt. Gelenkkettenanordnungen, allgemein mit 60 bzw. 61 bezeichnet, enthalten mit gleichem Abstand voneinander angeordnete drehbare Pumpenwalzen 62, 64, 66, 68, 70, 72, 74 und 76, die sich zwischen ihnen erstrecken. Jede Pumpenwalze läßt sich, wie für die Walzen 62, 64 und 66 in Fig. 2 gezeigt, derart betreiben, daß sie gleichzeitig die Pumpenrohre 21 und 23 gegen die obere Fläche der Platte 52 drückt und damit verschließt. Antriebsmittel, die allgemein mit 78 bezeichnet sind, treiben die Gelenkketten 60 und 61 im

angegebenen Uhrzeigersinn und mit praktisch konstanter Geschwindigkeit an. Demgemäß werden die Pumpenwalzen ihrerseits mit den nachgiebigen Pumpenrohren 21 und 23 fortlaufend in Kontakt gebracht und verschließen diese, so daß durch sie aufeinanderfolgende Proben bzw. Reagenz mit praktisch konstanter Strömungsgeschwindigkeit hindurchpumpen. Das Volumenverhältnis von Probe zu Reagenz, d.h. die Zudosierung wird durch das Verhältnis der Innendurchmesser der Pumpenrohre 21 bzw. 23 bestimmt. Die Pumpenwalzen geben auch nacheinander die Pumpenrohre 21 und 23 wieder frei, wodurch, wie weiter unten näher erläutert, eine periodische Pulsierung in die ansonsten konstante .Strömungsgeschwindigkeit in den Leitungen 40 und 42 eingeführt wird. Die Pumpe 28 ist vom gleichen Aufbau wie Pumpe 20 und wird auch wie diese betrieben, wenngleich sie für die Zwecke der vorliegenden Erfindung lediglich vier Pumpenwalzen 80, 82, 84 und 86 sowie ein einzelnes nachgiebiges Pumpenrohr 45 enthält. Nähere Einzelheiten des Baues und der Betriebsweise der peristaltischen Pumpen, wie beispielsweise der Pumpen 20 und 28, können der US-PS 2 865 303 sowie der bereits erwähnten US-PS 3 306 229 entnommen werden.

Nimmt man an, daß die Dosierungspumpe 20 richtig arbeitet, so ist die Strömungsgeschwindigkeit in den nachgiebigen Pumpenröhren 21 und 23 praktisch konstant, ausgenommen die periodischen Pulsierungen zufolge des nacheinander erfolgenden Wegbewegens der Pumpenwalzen, so daß eine richtige Zudosierung des Reagenzes zur Probe und eine praktisch konstante Strömungsgeschwindigkeit der umgesetzten Probe in der Mischschlange 24 erfolgen, wie in Fig. 3 durch Kurve 90 erläutert. Vereinfachend sind darin die durch die Freigabe der Pumpenröhren 21, 23 bewirkten periodischen Pulsierungen durch die Pumpenwalzen nicht dargestellt. Wenn jedoch in der Pumpe 20 ein Defekt vorhanden ist, der beispielsweise eine weniger als vollständige Schließung einer der beiden Pumpenrohre 21, 23

durch irgendeine Pumpenwalze, beispielsweise Walze 64, verursacht, ergibt sich für die Geschwindigkeit des Proben- oder Reagenzstromes oder beider Ströme eine Pulsation, wie durch die gestrichelten Abschnitte 92 der Kurve 90 angedeutet. Außerdem beeinträchtigt ein derartiger Defekt in Pumpe 20 die richtige Verhältnisbildung zwischen Probe und Reagenz, die in den Pumpenröhren 21 bzw. 23 strömen. Ein derartiger Defekt kann beispielsweise eine flache Stelle auf einer Walze_s ein Fehler in der Walze, so daß sie nicht richtig rotiert, ein Fehler in der Gelenkkette 60 oder 61 usw. sein» Eine derartige Pulsation 92 ist periodisch, d.h. sie tritt einmal während jedes Betriebszyklus von Pumpe 20 auf. Wenn man somit annimmt, daß Pumpe 20 einen Betriebszyklus von 16 s aufweist - das ist die Zeit, die eine Walze benötigt, um einmal durch die Gelenkkette 60 bzw. 61 in Umlauf geführt und vollständig bis in eine beliebige Ausgangsposition zurückgeführt zu werden^ - tritt . eine derartige Pulsation 92 einmal alle 16 s auf und bleibt im allgemeinen innerhalb des 16-s-Zeitabstandes an derselben Stelle. Nimmt man weiter an_? daß ein Betriebszyklus von 8 s für Pumpe 28 zutrifft, ruft jeder Defekt bei dieser, beispielsweise bei Pumpenwalze 86, eine Pulsation 102 bei der Geschwindigkeit der Strömung der umgesetzten Proben hervor, die sich alle 8 s wiederholt, wie weiter unten erläutert. In gleicher Weise würden sich die Pulsationen aufgrund des Freigebens der Pumpenröhren 21 und 23, wenngleich nicht dargestellt_p wiederholen und die Strömungsgeschwindxgkeit alle 2 s stören.

Fig. 4 stellt die Ausgabekurve 94 der Durchflußzelle 30 dar, die die Ergebnisse der Zellzählung einer Reihe aufeinanderfolgender Proben unter konstanten Strömungsgeschwindigkeitsbedingungen und bei genauer Verhältnisbildung von Probe und Reagenz wiedergibt. Die gleiche graphische Form eignet sich auch für "naßchemi-

sehe" Systeme, bei denen die optische Dichte jeder von einer Anzahl aufeinanderfolgender umgesetzter Proben in der Durchflußzelle 30 gemessen wird, um die Konzentration an einem bestimmten Bestandteil zu ermitteln, wie in der bereits erwähnten US-PS 3 421 432 angegeben. Das Analysengerät 10 zählt die Gesamtzahl an Blutzellen, die in einer gegebenen Menge einer umgesetzten Probe, die während einer gegebenen Zeitdauer oder "Sichtzeit" durch Durchflußzelle 30 hindurchströmt, vorhanden ist.

Daher beeinträchtigen jegliche Pulsationen in der Strömungsgeschwindigkeit durch die Durchflußzelle 30 zufolge der Pumpe 28 diese Durchflußzellenausgabekurve Was Pumpe 20 anbetrifft, so führt auch eine derartige Pulsation zu einer Beeinflussung der Verhältnisbildung zwischen Probe und Reagenz, wie beschrieben. Wenn Pumpe 28 nicht vorhanden ist, so daß Pumpe 20 die einzige Pumpeinrichtung ist, wie es häufig bei Analysiersystemen nach dem Prinzip des kontinuierlichen Durchflusses vorkommt, führen die Pulsationen aufgrund von Pumpe 20 selbstverständlich auch zu einer Beeinflussung der Strömungsgeschwindigkeit durch die Durchflußzelle 30. Die Pumpe 28 puffert somit die Durchflußzelle 30 gegenüber Pulsationen in der Durchflußgeschwindigkeit, die auf den Betrieb von Pumpe 20 zurückzuführen sind, und in einem gewissen Ausmaß gegenüber Beeinträchtigungen bei der Verhältnisbildung zwischen Probe und Reagenz, wie weiter unten beschrieben. Wie der Fachmann erkennt, werden derartige Pulsationen während des Durchlaufs durch das Gerät 10 etwas abgeschwächt. Wenn jedoch die Leitungslänge beim Gerät 10 sehr beträchtlich ist, beeinflussen derartige "abgeschwächte" Pulsationen die Ausgabekurve 94, wie in Fig. 4 dargestellt.

Würde das Produkt der Mischschlange 24 der Entgasungseinrichtung 26 und dann unmittelbar durch Leitung 44' (in Fig. 1 in gestrichelten Linien gezeichnet) der Durchflußzelle 30 zugeführt, wie herkömmlicherweise bei

bestimmten Arten "naßchemischer" Systeme üblich, wie in der oben erwähnten US-PS 3 241 432 erläutert, so würde einmal während jedes Betriebszyklus der fehlerhaften Pumpe 20 von 16 s eine Pulsation 92 von etwa 2s Dauer auftreten. Derartige Pulsationen 92 pflegen die Verhältnisbildung zwischen Probe und Reagenz zu beeinflussen und als Abfälle in der Strömungsgeschwindigkeit in der Mischschlange 24, Leitung 44⁵ und Durchflußzelle 30 von gleicher Dauer und gleichem Zeitabstand in Erscheinung zu treten.

Fig. 4 erläutert insbesondere, daß Pulsationen 96 oder 104, die sich aus den Pulsationen 92 bzw. 102 gemäß Fig. 3 ergeben, längs der Ausgabekurve 94 innerhalb deren im allgemein stationären Zustand befindlichen Abschnitten 98, die jeder der Analyse unterworfenen Probe entsprechen, praktisch periodisch und gleichmäßig angeordnet bzw. verteilt sind. Beispielsweise erläutert die Kurve 94 gemäß Fig. 4 die analytischen Ergebnisse von vier aufeinanderfolgenden Proben (Probe I₅, Probe 2, Probe 3 und Probe 4), die mit Hilfe der Durchflußzelle 30 erhalten worden sind, gleichgültig, ob sie sich auf Auszählungen von Zellen oder Messungen der optischen Dichte beziehen. In dem im stationären Zustand 98 befindlichen Abschnitt von Probe 1 tritt nur eine Pulsation 96 auf, während sich in den sich im stationären Zustand befindenden Abschnitten 98 jeder der Proben 2 bis 4 zwei Pulsationen 96 auftreten. Wie angegeben, ist die Verteilung der Pulsationen 96 periodisch, jedoch variiert sie im Hinblick auf die sich im stationären Zustand befindenden Abschnitte der aufeinanderfolgenden Proben. Das gleiche gilt hinsichtlieh der Pulsationen 104, die durch Pumpe 28, falls eine solche verwendet wird, eingeführt werden. Außerdem ist klar, daß die periodischen Pulsationen, die sich auf die Freigabe der Pumpenröhren 21 und 23 durch die Walzen der Pumpe 20 zurückführen lassen, wenn Pumpe 28 beispielsweise durch

Leitung 44^f umgangen wird, oder die sich auf die Freigabe des Pumpenrohres 45 durch die Walzen der Pumpe zurückführen lassen, längs der Ausgabekurve 94 verteilt werden. Somit beeinflussen die Pulsationen 96 die Konstanz der Zudosierung sowie die Konstanz der Strömungsgeschwindigkeit, falls Pumpe 28 nicht verwendet wird und die umgesetzte Probe in Leitung 44' der Durchflußzelle 30 zugeführt wird; die Pulsationen 104 beeinflussen lediglich die Konstanz der Strömungsgeschwindigkeit durch Durchflußzelle 30. Daher beeinflussen in jedem Falle Pulsationen, die sich auf den Betrieb der Pumpen 20 und bzw. oder 28 zurückführen lassen, die Genauigkeit und Verläßlichkeit der Analysenergebnisse.

Erfindungsgemäß können nun Abweichungen in der Verhältnisbildung zwischen Probe und Reagenz und bzw. oder in der Strömungsgeschwindigkeit, die auf Störungen aufgrund des durch die Art der Pumpe begründeten oder aber fehlerhaften Betriebes von Pumpenstrukturen zurückzuführen sind, kompensiert werden, indem man die Dauer des "Sichtfensters" 100 und die Dauer des Betriebszyklus der in dem Gerät verwendeten Pumpenstrukturen in besonderer Weise zueinander in Beziehung setzt. Wenn eine einzelne Pumpe verwendet werden oder mehrere Pumpen mit derselben Betriebszyklusdauer, so wird diese Bezie-' hung derart festgelegt, daß die Dauer des ,"Sichtfenstersⁿ 100 und die Dauer des Betriebszyklus gleich sind, oder derart, daß die letztere ein ganzzahliger Teil der ersteren ist. Wenn mehrere Pumpen mit unterschiedlichen Betriebszyklusdauern verwendet werden, wie das bei Pumpen 20 und 28 der Fall ist, wird die Beziehung weiter dadurch bestimmt, daß die größere Betriebszyklusdauer ein ganzzahliges Vielfaches der kürzeren Zyklusdauer ist; anders ausgedrückt, ist die kürzere Zyklusdauer ein ganzzahliger Teil der längeren Zyklusdauer. Wenn eine derartige Beziehung existiert, werden genaue Analysenergebnisse sichergestellt, obwohl periodische Abweichun-

gen in der Strömungsgeschwindigkeit oder beim Bilden des Verhältnisses von Probe zu Reagenz, die_s wie oben beschrieben, durch die Pumpenstruktur(en) bedingt werden, auftreten. Die Analyse der aufeinanderfolgenden Proben wird unter identischen Bedingungen durchgeführt und kann daher mit einem Standard- oder Eichwert richtig verglichen werden, wie dies herkömmlicherweise bei Analysiersystemen nach dem kontinuierlichen Durchflußprinzip getan wird.

Insbesondere wird die Signalerfassungs- und -verar-

beitungseinrichtung 32 (Fig. 1) so eingestellt, daß sie ein "Sichtfenster" 100 (Fig. 4) von 16 s Dauer auswertet, die für jede zu analysierende Probe innerhalb des im stationären Zustand befindlichen Abschnittes 98 von Kurve 94 liegen. Demzufolge und unter der Voraussetzung, daß Pumpe 28 nicht verwendet wird und Pumpe 20 direkt durch die Durchflußzelle.30 hindurchpumpt, tritt in der Kurve 94 innerhalb jedes "Sichtfensters^!i 100, während eine Probe analysiert wird, eine Pulsation 96 auf» Somit wird die Übereinstimmung der analytischen Signale, die durch die Durchflußzelle 30 ausgegeben und von der Signalerfassungs- und -Verarbeitungseinrichtung 32 erfaßt werden von Probe zu Probe gewährleistet, obwohl Abweichungen bei der Bildung des Verhältnisses zwischen Probe und Reagenz oder in der Durchflußgeschwindigkeit, wie sie durch einen Defekt in Pumpe 20 hervorgerufen werden, vorhanden sein können. Herkömmlicherweise wird eine Eichung dadurch bewirkt, daß man ein Eichfluid mit bekannten Eigenschaften in dem Gerät 10 umsetzt und ana-_ lysiert. Die Eichergebnisse werden als Bezugs- oder Standardwert verwendet, gegen den die Analysenergebnisse, wie sie durch die Signalerfassungs- und -Verarbeitungseinrichtung 32 ausgegeben werden, verglichen werden.

Gemäß Fig. 1 und 3 führt ein Defekt in Pumpe 29 zu einer weniger als vollständigen Schließung des nachgiebi-

gen Pumpenrohrs 45, so daß zwar die Strömungsgeschwindigkeit des Gerätes, jedoch, wie oben beschrieben, nicht die Bildung des Verhältnisses zwischen Probe und Reagenz variiert werden. Die Pumpe 28 besitzt eine Betriebszyklusdauer von 8 s gemäß der Erfindung, wobei 8 s ein ganzzahliger Teil der Betriebszyklusdauer von Pumpe 20 von 16 s sind. Auch kann der Betrieb von Pumpe 28 mit dem von Pumpe 20 synchronisiert werden, deren Betriebszyklusdauer gleich der Dauer des "Sicht-fensters" 100 ist. Demzufolge treten von den Pulsationen 102 in Fig. 3, die allgemein eine Dauer von 2 s besitzen, jeweils eine während jedes Zeitintervalls von 8 s in Kurve 90 von Fig. 3 auf. Die Pulsationen 102 senken, wie beschrieben, in derselben Art wie die PuI-sationen 92 die Strömungsgeschwindigkeit durch die Durchflußzelle 30, wie in Fig. 3 angegeben, und damit den Wert für die Auszählung der Zellen, wie in Fig. 4 durch die gestrichelten Linienabschnitte 104 angedeutet ist. Da die Betriebszyklusdauer der Durchflußζeilenpumpe 28 von 8 s einen ganzzahligen Teil der 16 s Zyklusdauer des "Sichtfensters" 100 darstellt, tritt wiederum die gleiche Anzahl von Erniedrigungen 104 innerhalb des "Sichtfensters" 100, entsprechend den der Analyse unterworfenen Proben, auf. Wiederum stellt eine geeignete Eichung des Gerätes 10 die Übereinstimmung von Probe zu Probe sowie eine optimale Genauigkeit bei den Gesamtergebnissen der Analyse sicher.

Wenngleich das erfindungsgemäße Verfahren vorstehend im einzelnen als zur Kompensation von Abweichungen in der Strömungsgeschwindigkeit in dem Analysengerät anwendbar beschrieben wurde, wie sie durch den fehlerhaften Betrieb von Pumpe 20 und bzw. oder Pumpe 28 verursacht werden, kann das erfindungsgemäße Verfahren selbstverständlich auch in gleicher Weise auf Situationen angewandt werden, bei denen periodische Erniedrigungen der mit den Bezugszeichen 96 und 104 bezeichneten

Art in das Ausgabesignal 94 eingeführt werden, wie beispielsweise durch die periodische Freigabe der Pumpenröhren, wie beschrieben.

Auch kann das erfindungsgemäße Verfahren als Gegenmittel in dem Fall eingesetzt werden, bei dem der periodische Defekt in Pumpe 20 zu einer geringeren als vollständigen Schließung eines der Pumpenröhren und nicht beider Pumpenröhren 21 und 23 durch eine der Pumpenwalzen führt. Unter derartigen Bedingungen werden wiederum sowohl die Konstanz der Strömungsgeschwindigkeit der Probe/Reagenz-Gemische durch die Durchflußzelle 30 als auch die Bildung des richtigen Verhältnisses zwischen Probe und Reagenz beeinträchtigt. Wenn Pumpe 28 nicht verwendet wird, führt jedoch_s wie oben erwähnt, ein derartiges falsches Dosieren zu periodischen Erniedrigungen der Ausgabekurve 94 in der Art der Erniedrigungen 96. Wiederum werden derartige Erniedrigungen, die durch falsches Dosieren hervorgerufen worden sind, von der Erfassungseinrichtung 32 während des "Sichtfensters" 100 von 16 s für jede der der Analyse unterworfenen Proben einmal "gesehen". Auch werden jedwede periodische Veränderungen bei dem Zudosieren des Reagenzes oder der Umsetzung der einzelnen Proben etwas geschwächt, wenn der Probenstrom für die Durchflußzelle 30 entgast worden ist. Außerdem wird, wenn Pumpe 28 verwendet wird, insoweit als der Probenstrom von der Mischschlange 24 entgast und durch Pumpe 28 weitergepumpt wird, jedwede Inkonsistenz bei e'er Zudosierung während der Strömung durch Pumpe 28 weiter geschwächt. Wenn jedoch das aus Mischschlange 24 herausfließende Produkt unmittelbar der Durchflußzelle 30 zugeführt wird, wie να häufig bo.l Systemen de;.; eriäuUirlon Typsder Fall ist, werden selbstverständlich alle Abweichungen beim Zudosieren sowie in der Durchflußgeschwindigkeit, die durch fehlerhaften Betrieb der Pumpe 20 hervorgerufen werden, wie beschrieben, kompensiert.

SeIbstverständlich kann das erfindungsgemäße .Verfahren in gleicher Weise auf eine Vielzahl anderer, unterschiedlicher Vorrichtungen und Systeme angewandt werden, bei denen periodische und unerwünschte PuI-sationen in einen fließenden Fluidstrom eingeführt werden. Auch eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren für Systeme zur Durchführung·von beispielsweise automatisierten Hämoglobinbestimmungen, wobei die ana-■ Iytisehen Messungen über eine Zeitdauer integriert werden, die der Zeitdauer des "Sichtfensters" entspricht. Auch gibt es selbstverständlich keine Einschränkung für die zufriedenstellende Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf zu analysierende Proben aus Blut. Das Verfahren kann selbstverständlich in gleicher Weise auf Vorrichtungen angewandt werden, die eine größere oder geringere Anzahl von Pumpen enthalten, solange die Beziehung zwischen der Erfassungsdauer und der Betriebszyklusdauer (n) der beteiligten Pumpe(n), wie beschrieben, festgelegt ist, sowie auf Analysiergeräte mit mehreren Kanälen der beispielsweise in der US-PS 3 241 432 beschriebenen Art, bei denen eine Mehrzahl verschiedener Analysen gleichzeitig jeweils für eine Reihe aufeinanderfolgender Proben durchgeführt wird. Im letzten Fall würden die entsprechenden "Sichtfenster" der einzelnen Analysenkanäle in jedem Falle, wie beschrieben, in Beziehung zu der Betriebszyklusdäuer bzw. den Betriebszyklusdauern der Pumpe(n), die in dem jeweiligen Kanal vorhanden ist bzw. sind, gesetzt werden.

Wenngleich die Erfindung vorstehend beispielshalber an Umständen erläutert worden ist, bei denen ein Defekt bzw. Defekte in der Pumpe bzw. den Pumpen zu periodischen Erniedrigungen der Durchflußzellenausgabekurve 94 führt bzw. führen, lassen sich die Lehren des erfindungsgemäßen Verfahrens selbstverständlich in gleicher Weise auf Umstände anwenden, bei denen ein derartiger Defekt bzw. derartige Defekte zu periodischen Erhöhungen der Durch-

-21-flußzellenausgabekurve führen.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann im übrigen selbstverständlich noch weiteren Abänderungen unterliegen, ohne daß von dem Gedanken der Erfindung abge wichen wird.

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Claims

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TECHNICON INSTRUMENTS CORPORATION, Tarrytown, NoYo, VStA

Patentansprüche

1/ Verfahren zur Behandlung eines Flüssigkeitsstroms, in den periodisch Störungen in der Strömung und beziehungsweise Zusammensetzung eingeführt werden, die eine s-~ feste Periodizität aufweisen,

dadurch gekennzeichnet, daß man

a) den Fluidstrom in eine Leitung entlangströmen läßt und

b) den fließenden Strom in festem Verhältnis zu der Periodizität der Störungen wiederholt behandelt,

um die Auswirkungen der Störungen zu beseitigen»
2. Verfahren gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet^ daß man in Stufe a) außerdem aufeinanderfolgende und diskrete Flüssigkeitsabschnitte längs der Leitung einführt und die Flüssigkeitsabschnitte umsetzt soitfie in Stufe b) das Produkt der Umsetzung erfaßte
3. Verfahren gemäß Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,, daß man in Stufe a) den Strom peristaltisch pumpt, wobei die Störungen während des Pumpens eingeführt werden»
4. Verfahren gemäß Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet;, daß man die Zeitdauer für Stufe b) der Periode der Störungen gleich wählt.

-Z-
5. Verfahren gemäß Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß man für Stufe b) eine Zeitdauer wählt, die ein ganzzahliges Vielfaches der Periode der Störungen ist.
6. Verfahren zur Bestimmung der Ergebnisse des Betriebes eines Gerätes zur Fluidprobenanalyse nach dem Prinzip des kontinuierlichen Durchflusses, das derart betrieben wird, daß man nacheinander eine Vielzahl von Proben in vorherbestimmter Dosierung mit einem Reagenz vermischt und die auf diese Weise umgesetzten Proben aufeinanderfolgend analysiert, wobei das Gerät Pumpmittel mit einer vorherbestimmten Betriebszyklusdauer aufweist, die gleichzeitig die Fluidproben aufeinanderfolgend sowie das Reagenz in vorherbestimmtem Anteil dazu mit praktisch konstanter Strömungsgeschwindigkeit durch das Gerät pumpen, um für Jede der Proben eine Analyse auf der Grundlage der Umsetzung zwischen Probe und Reagenz vorzunehmen, sowie Erfassungsmittel zum Erfassen der Analysenergebnisse nacheinander über eine vorherbestimmte Erfassungsdauer für jede der umgesetzten Proben,

dadurch gekennzeichnet;, daß man die Beziehung zwischen der Betriebszyklusdauer und der Erfassungsdauer derart festsetzt, daß Abweichungen in der Durchflußgeschwindigkeit des Gerätes und bzw. oder der Verhältnisbildung zwischen Probe und Reagenz, die periodisch während jedes Betriebszyklus der Pumpe auftreten, die Analysenergebnisse für jede der Proben in derselben Weise beeinflussen, wodurch die Übereinstimmung der Analysenergebnisse von Probe zu Probe trotz der Abweichungen aufrechterhalten wird.
7. Verfahren gemäß Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet₉

daß man die Beziehung derart festsetzt, daß die Erfassungsdauer und die Betriebszyklusdauer gleich sind. 5
8. Verfahren gemäß Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß man die Beziehung derart festsetzt, daß die Betriebszyklusdauer ein ganzzahliger Teil der Erfassungsdauer ist.
9. Verfahren gemäß Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet_s daß man ein Probenanalysiergerät verwendet, das eine Anzahl von Pumpen besitzt, von denen mindestens zwei unterschiedliche Betriebszyklusdauern aufweisen₉ und man die Beziehungen zwischen der Erfassungsdauer und den unterschiedlichen Betriebszyklusdauern derart festsetzt, daß eine der Betriebszyklusdauern gleich der Erfassungsdauer und die andere der Betriebszyklusdauern ein ganzzahliger Teil der Erfassungsdauer ist»
10. Verfahren gemäß Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß man ein Probenanalysiergerät verwendet, das weitere Pumpmittel stromabwärts der ersten Pumpmittel enthält ₉ wobei die weiteren Pumpmittel die umgesetzten Proben durch das Analysiergerät fördern und eine andere Betriebszyklusdauer als die ersten Pumpmittel aufweisen, und man die Beziehung zwischen der Erfassungsdauer und den unterschiedlichen Betriebszyklusdauern derart wählt, daß eine der Betriebszyklusdauern der Erfassungsdauer gleich und die andere ein ganzzahliger Teil der Erfassungsdauer ist.
11. Verfahren gemäß Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß man die Beziehung derart festlegt, daß die Betriebszyklusdauer der ersten Pumpmittel gleich der Erfassungsdauer und die Betriebszyklusdauer der weiteren Pumpmittel ein ganzzahliger Teil der Erfassungsdauer ist.