DE3500639A1

DE3500639A1 - Photometrisches analysiergeraet fuer chemische analysen

Info

Publication number: DE3500639A1
Application number: DE19853500639
Authority: DE
Inventors: Taiichi Banno; Toshihide Hachioji Tokio/Tokyo Fujiwara; Yawara Nagai; Takashi Kokubunji Tokio/Tokyo Tabara
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1984-01-10
Filing date: 1985-01-10
Publication date: 1985-07-18
Also published as: JPS60146156A; JPH0723896B2

Description

Photometrisches Analysiergerät für chemische Analysen
Die Erfindung betrifft ein-photometrisches Analysiergerät für chemische Analysen, insbesondere eine automatische Analysiervorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
In der japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 113 737/83 ist eine Vorrichtung für chemische Analysen offenbart, die einen Drehteller mit einer Anzahl längs des Umfanges desselben angeordneter Reaktionsgefäße und einem einzigen Photometer aufweist, dessen Meßlichtweg durch die Reihenanordnung der Reaktionsgefäße verläuft. Für jede Betriebsperiode wird der Drehteller um eine Umdrehung plus eine Teilung gedreht, eine Probe und ein oder mehr Reagenzien an vorherbestimmten Stellen in ein Reaktionsgefäß gegossen, um eine Prüfflüssigkeit herzustellen, die dann der Photometrie unterzogen wird, um den Reaktionsverlauf festzustellen. Für jede Prüfflüssigkeit werden mehrere photometrische Messungen vorgenommen, um die chemische Eigenschaft der Prüfflüssigkeit zu untersuchen.
Da bei dem bekannten Analysiergerät der Drehteller für jede Betriebsperiode um mehr als eine Umdrehung gedreht werden muß, verlängert sich die Arbeitszeit und die Prozeßgeschwindigkeit wird herabgesetzt. Das zeigt sich bei einem Analysiergerät für mehrfache Analysieraufgaben, in welchem eine Vielzahl von Prüfungen an jeder Probe vorgenommen wird. Wenn eine Vielzahl von Reihenanordnungen von.Reaktionsgefäßen konzentrisch auf dem Drehteller vorgesehen wird, um ein Mehrkanal-Analysiergerät zu erhalten, so kann dies das Gewicht des Drehtellers so erhöhen, daß sich die Umdrehung desselben nicht exakt steuern läßt. Da die in den Reaktionsgefäßen enthaltenen Prüf flüssigkeiten während der Umdrehung des Drehtellers der Reihe nach der Lichtmessung unterzogen werden, läßt auch die Genauigkeit der Photometrie zu wünschen übrig, und die Exaktheit der Analyse könnte größer sein.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Analysiergerät der eingangs erwähnten Art zu schaffen, mit dem die genannten Nachteile der bekannten Vorrichtung vermieden werden und die Betriebsperiode verkürzt ist, so daß Proben mit hoher Geschwindigkeit und trotzdem verbesserter Genauigkeit gemessen werden können. Das Analysiergerät gemäß der Erfindung soll als Einkanal- oder Mehrkanalgerät für Mehrfachprüfungen ausgelegt sein.
Ein diese Aufgabe lösendes Analysiergerät ist mit seinen Ausgestaltungen in den Patentansprüchen gekennzeichnet.
Während jeder Betriebsperiode wird eine Vielzahl von Reaktionsgefäßen mit Unterbrechungen zugeführt, und eine Vielzahl von in einer Vielzahl von Reaktionsgefäßen enthaltenen Prüfflüssigkeiten wird mittels einer Vielzahl von Photometern gemessen, während die Reaktionsgefäße stillstehen. Dadurch ist es möglich, die Dauer der Betriebsperiode zu verkürzen und die Prozeßgeschwindigkeit sowie die analytische Genauigkeit zu erhöhen. Ausserum läßt sich leicht ein Analysiergerät für chemische Analysen verwirklichen, welches als Einkanalgerät für MehrfacEprüfungen oder als Mehrkanalgerät ausgelegt ist.
Im folgenden ist die Erfindung mit weiteren vorteilhaften Einzelheiten anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt: Fig. 1 ein Schema eines Ausführungsbeispiels eines photometrischen Analysiergeräts; Fig. 2 eine Zeittabelle zur Erläuterung der Betriebsweise der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung; Fig. 3 ein Schema eines Ausführungsbeispiels eines in der Vorrichtung gemäß Fig. 1 vorgesehenen Photometers; Fig. 4 ein Schema eines anderen Ausführungsbeispiels eines Photometers gemäß der Erfindung.
Das Analysiergerät weist einen Drehteller 1 auf, auf dem in zwei konzentrischen Kreisen längs des Umfanges eine Anzahl von Reaktionsgefäßen 2 angeordnet ist. Die Reaktionsgefäß 2 sind mit gleichbleibender Teilung auf dem Drehteller 1 vorgesehen.
Der Drehteller 1 wird mit Unterbrechungen jeweils um ein Teilungsmaß in der durch Pfeil angedeuteten Richtung mittels einer Steuervorrichtung 3 gedreht. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel können in jedem von zwei Prüfkanälen zwei Prüfungen vorgenommen werden, so daß mit der Vorrichtung insgesamt vier -Prüfposten analysiert werden können. Gesteuert von der Steuervorrichtung 3 werden Behälter 4, die Proben, beispielsweise Blutserum enthalten, intermittierend in der durch Pfeil angedeuteten- Richtung in einer Probenbehälterzufuhrvorrichtung vorwärtsbewegt. An vorherbestimmter Haltestelle a wird eine in einem Behälter 4 enthaltene Probe in zwei zur Abgabe der Probe bestimmte Düsen 6a und 6b einer Probenabgabevorrichtung 7 gesaugt, und dann wird an einer Haltestelle b die Probe aus jeder Düse in zwei aufeinanderfolgende Reaktionsgefäße 2 jedes Reaktionsgefäßkanals abgegeben. So erhalten vier -Reaktionsgefässe eine Probe.
An Haltestellen c und d, die um zwei bzw. drei Teilungen in Umdrehungsrichtung des Drehtellers 1 gesehen von der Haltestelle b entfernt sind, werden den vorzunehmenden Prüfungen entsprechend gewählte erste Reagenzien 12 bis 15 mittels erster Reagensabgabevorrichtungen 8 bis 11 unter Steuerung durch die Steuervorrichtung 3 in die vier Reaktionsgefäße 2 abgegeben.
Bei der Abgabe werden die Reagenzien zwangsweise in die Reaktionsgefäße gespritzt, um Probe und Reagens miteinander zu mischen. An einer der Haltestelle c benachbarten Haltestelle e werden die in den Reaktionsgefäßen enthaltenen Prüfflüssigkeiten der Licht messung durch ein erstes Photometer 16-1 ausgesetzt.
Gesteuert von der Steuervorrichtung 3 werden an Haltestellen f und g mittels zweiter Reagensabgabevorrihtungen 17 bis 20 zweite Reagenzien 21 bis 24 entsprechend weiteren gewünschten Prüfungen in vier aufeinanderfolgende Reaktionsgefäße abgegeben. Anschließend werden die in den Reaktionsgefäßen entstandenen Prüfflüssigkeiten an Haltestellen h und i,wiederum gesteuert von der Steuervorrichtung 3,mittels einer Rühr- oder Schüttelvorrichtung 25 durchgeschüttelt und dann einem Photometrieabschnitt zugeführt.
Im Photometrieabschnitt sind neun Photometer 16-2 bis 16-10 an Haltestellen k bis r entsprechend jeder zweiten Teilung vorgesehen, und zwar beginnend neben der Haltestelle i,-wo die Prüfflüssigkeiten geschüttelt werden. Von den Photometern 16-2 bis 16-10 erzeugte Photometriewerte werden gemeinsam mit den vom ersten Photometer 16-1 gelieferten Photometriewerten einem Rechner 26 zugeführt, in welchem unter einer Anzahl von Photometerwerten zehn Photometerwerte für eine jeweilige Prüfflüssigkeit ausgewählt werden. Anhand der gewählten Werte wird ein linearer Reaktionsbereich beurteilt und dann wird, ausgehend von den Photometerwerten innerhalb des linearen Reaktionsbereiches, die Enzymaktivität errechnet. Das erhaltene Analyseergebnis wird mittels einer Anzeigevorrichtung 27 angezeigt, kann aber auch über eine Schnittstelle an eine außen vorgesehene Einrichtung weitergegeben werden.
Nach der Photometrie werden die Reaktionsgefäße 2 einer Spülvorrichtung 28 zugeführt, wo sie zur Vorbereitung für die nächste Untersuchung gewaschen und getrocknet werden. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel sind für das Spülensechs Haltestellen s bis t vorgesehen.
Fig. 2 ist eine Zeittabelle, die die Betriebszeiten der Hauptelemente des Analysiergeräts gemäß Fig. 1 wiedergibt. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt eine Betriebsperiode zwölf Sekunden, und während jeder Betriebsperiode wird der Drehteller 1 zweimal um eine Teilung intermittierend weitergedreht. Nach der orten Drehung entsprechend einer Teilung wird eine Probe in zwei Reaktionsgefäße abgegeben, die sich gerade an der Haltestelle b befinden, und Prüfflüssigkeiten in denjenigen Reaktionsgefäßen, die sich gerade an den Haltestellen e und j bis r befinden, werden einer Lichtmessung mittels der entsprechenden Photometer 16-1 bis 16-10 unterzogen.
Nach der zweiten Drehbewegung um eine Teilung werden die Prüfflüssigkeiten in denjenigen Reaktionsgefäßen, die gerade an den Haltestellen e und j bis r angehalten haben, mittels der entsprechenden Photometer 16-1 bis 16-10 gemessen, die Probenabgabevorrichtung 7 gibt von der gleichen Probe in zwei Reaktionsgefäße ab, die sich an der Haltestelle b befinden, die ersten und zweiten Reagenzien 12 bis 15 und 21 bis 24 werden mittels der ersten und zweiten Reagensabgabevorrichtungen 8 bis 11 bzw. 17 bis 20 in diejenigen Reaktionsgefäße abgegeben, die sich gerade an den Haltestellen c, d bzw.- f, g befinden, die Prüfflüssigkeiten in den Reaktionsgefäßen an den Haltestellen h und i werden mittels der Rühr- oder Schüttelvorrichtung 25 gerührt, und die Reaktionsgefäße, die sich an den Haltestellen s bis t befinden, werden mittels der Spülvorrichtung 28 gesäubert.
Da gemäß der Erfindung für jede zwölfer Betriebsperiode vier Prüfungen an jeder Probe vorgenommen werden können, ist die Prozeßgeschwindigkeit außerordentlich hoch. Da außerdem die Prüfflüssigkeit in jedem Reaktionsgefäß mittels der-Photometer 16-2 bis 16-10 neunmal gemessen wird, kann der Reaktionsvorgang exakt untersucht werden. Da außerdem die Photometrie beim Stillstand der Reaktionsgefäße vorgenommen wird, ist ihre Genauigkeit ziemlich groß.
Ein Ausführungsbeispiel eines in der Vorrichtung gemäß Fig. 1 benutzten Photometers ist in Fig. 3 schematisch gezeigt. Das von einer Lampe 31 ausgehende Licht, wird durch eine Linse 32 in.einen Schlitz 33 geleitet, und der durch den Schlitz hindurchtretende Lichtfluß wird mittels eines von mehreren auf einem drehbaren Filterring 34 angeordneten Interferenz filtern 35 veranlaßt, auf Lichtleitfasern 36 aufzutreffen. Der genannte eine Interferenz filter läßt Licht einer Wellenlänge durch, die der gewünschten Prüfaufgabe entspricht. Die Ausgangsenden der Lichtleitfasern 36 sind an den Photometriestellen angeordnet, und die von den Lichtleitfasern 36 abgegebenen Lichtflüsse werden durch Prismen 37 auf die Reaktionsgefäße 2 geleitet.
Die durch die Reaktionsgefäße 2 hindurchtretenden Lichtflüsse werden von Photodioden 38 aufgenommen, deren Ausgangssignale von Verstärkern 39 verstärkt und dann dem Rechner 26 (Fig. 1) zugeführt werden.
In Fig. 4 ist ein anderes Ausführungsbeispiel eines Photometers für ein Analysiergerät gemäß Fig. 1 gezeigt. Bei diesem Aus-.
führungsbeispiel fällt von einer Lampe 31 ausgehendes Licht durch eine Linse' 32 auf Lichtleitfasern 36, und die von den Lichtleitfasern 36 abgegebenen Lichtstrahlen fallen durch Prismen 37 auf die Reaktionsgefäße 2. Die von den Reaktionsgefäßen 2 durchgelassenen Lichtstrahlen treten durch Prismen 40 hindurch und fallen in Lichtleitfasern 41 ein. Die Ausgangsenden der Lichtleitfasern 41 führen in einen Lichtmultiplexer 42, der eine drehbare, kurbelartige Lichtleitfaser 42a aufweist. Der jeweils von dem Lichtmultiplexer 42 ausgewählte Lichtstrahl wird durch eine Linse 43 auf ein Beugungsgitter 44 geleitet und gelangt nach entsprechender Beugung zu einer von mehreren Photodioden 45. So kann jede Photodiode den entsprechenden Lichtstrahl einer gegebenen Wellenlänge empfangen, die einer gegebenen Prüfaufgabe entspricht. Die Ausgangssignale der Photodioden 45 werden über hier nicht gezeigte Verstärker in den in Fig. 1 gezeigten Rechner 26 eingegeben.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt sondern kann auf verschiedene Weise abgewandelt werden. So kann z. B. nur eine oder mehr als zwei Reihen von Reaktionsgefäßen vorgesehen sein. Ferner können in jedem Kanal mehr als zwei Prüfungen vorgenommen werden.
Je größer die Anzahl der möglichen Prüfaufgaben ist, um so vielseitiger wird das Gerät in seinen Analysen. Außerdem kann als erstes und zweites Reagens die gleiche Substanz verwendet werden, und verschiedene Proben können stattdessen gleichzeitig in verschiedene Reaktionsgefäße abgegeben werden. Dann kann eine einzige Prüfaufgabe in einem einzigen Kanal mit sehr hoher Geschwindigkeit durchgeführt werden. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel sind an jeder zweiten Teilung nach der Abgabestation für das zweite Reagens neun Photometer angeordnet; aber es kann jede beliebige Vielzahl von Photometern an gewünschten Teilungsstellen vorgesehen sein. Ferner werden bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 die Reaktionsgefäße wiederholt benutzt. Sie können aber auch nach der Photometrie weggeworfen werden.-Während hier die Reaktionsgefäße in einem Kreis in horizontaler Ebene transportiert werden, können sie auch linear oder mittels eines Förderriemens in einer senkrechten Ebene weitergeführt werden. Ferner-sei darauf hingewiesen, daß die Reaktionsgefäße durch einen Luft- oder Flüssigkeitthermostaten hindurchgeführt werden können. In diesem Fall können die Photodioden gemäß Fig. 3 und die Verstärker innerhalb des Thermostaten angeordnet sein, so daß sich jegliche Temperaturabweichang vermeiden läßt.
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Claims

Patentansprüche 1. Photometrisches Analysiergerät für chemische Analysen, g e k e n n z e i c h n e t durch - eine Vorrichtung zur intermittierenden Zufuhr einer Vielzahl von Reaktionsgefäßen (2) längs einer gegebenen Zufuhrbahn während jeder Betriebsperiode; - eine Probenabgabevorrichtung (7), die während jeder Betriebsperiode mindestens eine Probe in eine Vielzahl von Reaktionsgefäßen (2) abgibt; - eine Reagensabgabevorrichtung (8 bis 11; 17 bis 20), die mindestens ein Reagens während jeder Betriebsperiode in eine Vie'lzahl von Reaktionsgefäßen (2) abgibt; - eine Photometrieeinrichtung mit einer Vielzahl von Photometern (16-1 bis 16-10), die jeweils so angeordnet sind, daß sie während jeder Betriebsperiode eine Vielzahl von Prüfflüssigkeiten messen, die in einer Vielzahl von Reaktionsgefäßen (2) enthalten sind, und eine Vielzahl von Photometriewerten der Vielzahl von.Prüfflüssigkeiten erzeugen; - einen Rechner (26), der auf der Basis der von der Vielzahl der Photometer für die entsprechende Prüfflüssigkeit gelieferten Photometriewerte die chemische Eigenschaft jeder Prüfflüssigkeit berechnet.
2. Analysiergerät nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Reagensabgabevorrichtung eine Vielzahl von Reagensabgabevorrichtungen (8 bis 11, 17 bis 20) aufweist, die verschiedene Reagenzien zum Messen verschiedener Prüfposten abgeben.
3. Analysiergerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Vorrichtung zur Zufuhr von Reaktionsgefäßen gleichzeitig mehrere Reihen von Reaktionsgefäßen zuführt.
4. Analysiergerät nach Anspruch 3, dadurch. g e k e n n z e i c h n e t , daß die Vielzahl von Reihen der Reaktionsgefäße konzentrisch längs des Umfanges eines Drehtellers (1) angeordnet ist.
5. Analysiergerät nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß eine Rühr- oder Schüttelvorrichtung (25) vorgesehen ist, die die in den ReaktionsgefäBen (2) enthaltenen Prüfflüssigkeiten aufrührt.
6. Analysiergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß eine Spülvorrichtung (28) zum Säubern der Reaktionsgefäße (2) vorgesehen ist.
7. Analysiergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Vielzahl der Photometer (16) eine Lichtquelle aufweist, die einen Lichtstrahl längs einer optischen Achse abgibt, einen drehbaren Filterring (34), längs dessen Umfang eine Vielzahl von Filtern angeordnet ist, die gegebene Wellenlängen entsprechend den Prüfaufgaben durchlassen und von denen jeweils einer auf die optische Achse weiterschaltbar ist, sowie eine Optik, die den von dem auf die optische Achse geschalteten Filter hindurchgelassenen Lichtstrahl in eine Vielzahl von Reaktionsgefäßen (2) leitet.
8. Analysiergerät nach Anspruch 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Optik eine Vielzahl von Lichtleitfasern (36) aufweist, deren Eingangsenden so angeordnet sind, daß sie den von dem auf die optische Achse geschalteten Filter hindurchgelassenen Lichtstrahl empfangen, und deren Ausgangsenden so angeordnet sind, daß sie die von den Lichtleitfasern hindurchgelassenen Lichtstrahlen in eine Vielzahl von Reaktionsgefäßen (2) leiten.

Analysiergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Vielzahl von Photometern (16) eine einen Lichtstrahl abgebende Lichtquelle aufweist sowie einen ersten Satz von Lichtleitfasern (36), die Lichtstrahlen in eine Vielzahl von Reaktionsgefäßen leiten, einen Lichtmultiplexer (42), einen zweiten Satz von Lichtleitfasern (41), die durch die Reaktionsgefäße hindurchgelassene Lichtstrahlen in den Lichtmultiplexer leiten, ein Beugegitter (44),.welches einen vom Lichtmultiplexer ausgewähltenJ Lichtstrahl beugt, sowie eine Vielzahl von Lichtempfangselementen, die den durch das Beugegitter gebeugten Lichtstrahl empfangen.