DE2128794A1

DE2128794A1 - Photometrische Prüfeinrichtung

Info

Publication number: DE2128794A1
Application number: DE19712128794
Authority: DE
Inventors: Thomas Arthur Boston; Blackmer David Eastman Harvard; Zindler Jerrold Cambridge; Kelley Thomas Francis Canton; Mass. Rosse (V.StA.). M
Original assignee: Instrumentation Laboratory Co
Current assignee: Instrumentation Laboratory Co
Priority date: 1970-06-12
Filing date: 1971-06-09
Publication date: 1972-01-27
Also published as: IT942434B; GB1335482A; CH530632A; SE385050B; NL7108135A; FR2096014A5; BE768249A; CA954330A; US3718439A

Description

Instrumentation Laboratory, Inc,, Lexington (Mass., USA)

Photometrische Prüfeinrichtung

Die Erfindung betrifft eine photometrische Prüfeinrichtung, insbesondere für die medizinische Untersuchung von Flüssigkeiten, mit einer Küvette mit einem Behälter mit zwei mit Abstand voneinander angeordneten, etwa parallel zueinander verlaufenden Seitenwänden mit aarin angeordneten optischen Fenstern.

B";i der Untersuchung von Patienten spielt die Analyse von Körperflüssigkeiten, insbesondere von Blut, eine sehr grosse Rolle. Diese Analysen können chemisch auf verschiedene Art ausgeführt v/erden. In photometrischen Analysen können die Messungen direkt, d.h. durch Vergleich mit Normalwerten, oder z.B. als Funktion der Rate der chemischen Aenderung erfolgen. Derartige Untersuchungen sind oft als Teil einer Diagnose sehr nützlich und werden häufig für Blut und andere Flüssigkeiten benutzt. Eine chemische Analyse einer Flüssigkeitsprobe auf Enzyme, Hämoglobin, Cholesterin, Glukose usw. geben dabei wertvolle diagnostische Hinweise.

Derartige Analysen werden normalerweise in entsprechend ein-

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gerichteten Laboratorien durchgeführt, welche aber, z.B. aus Mangel an ausgebildeten Fachleuten, die Resultate meistens • erst nach mehreren Tagen liefern können. Für die Diagnose eines Krankheitsfalles oder bei einer Routineuntersuchung wirken sich solche Verzögerungen nranteilig aus.

Zweck der Erfindung ist somit die Schaffung e-'.ner photometrischen Prüfeinrichtung, welche von angelernten Laboranten bedient werden kann und ferner eine rasche und zuverlässige Ana- * . lyse, ohne zusätzliche Rechenoperationen, ermöglicht.

Die erfindungsgemässe photometrische Prüfeinrichtung der eingangs genannten Art ist dadurch gekennzeichnet, dass die Küvette in eine Anzahl Kammern aufgeteilt ist, welche an zwei Seiten von den Seitenwänden begrenzt sind und je ein Fenster in jeder Seitenwand aufweist," dass die zwei Fenster pro Kammer je eine optische Bahn für Lichtstrahlenbündel zur Analyse der in den Kammern enthaltenen Materialien begrenzen, und dass jede optische Bahn der einzelnen Kammern gleich lang ist.

Gemäss einer Ausführungsform ist jede Kammer mittels einer von einer gegossenen, durchbrechbaren Wand geschlossenenOeffnung hermetisch geschlossen.

Ferner kann ein, einen Bestandteil der Küvette bildendes Kodiermittel vorgesehen sein, welches die Verarbeitung des in der Küvette enthaltenen Materials in einer analytischen Reihenfolge steuert.

Die Küvettenvorrichtung bzw. die Küvette der Prüfeinrichtung kann aus einem inerten Polymer gegossen sein, welches optisch klar und sowohl thermisch als auch chemisch stabil ist. Vorzugsweise hat das Material bzw. das Polymer eine Lichtdurchlässigkeit von mindestens 25 % bei einer Wellenlänge von

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Angström. Ein besonders vorteilhaftes Polymer ist dabei ein Polymethylpenten, welches unter der Warenbezeichnung TPX, Qualität R, bekannt ist.

In einer Ausführungsform der Prüfeinrichtung ist die Küvette in drei Prüfkammern bzw. Kammern und einem Griffteil aufgeteilt, welcher eine vierte Kammer enthält. Die drei Kammern bilden je eine, d.h. total drei Bahnen, welche alle gleich sind und entweder gleichzeitig oder nacheinander, zur Analyse des in den Kammern enthaltenen Materials durchstrahlt werden.

Die beschriebene Prüfeinrichtung verwendet eine handliche Küvette, welche zur Ausführung einer Reihe von biochemischen Analysen sehr gut geeignet ist. Infolge der genau gleichen Bahnlänge und der hohen Temperaturstabilität in den drei Kammern werden sehr genaue Resultate erreicht.

Zweckmässigerweise ist ein Reagenzmittel in mindestens einer der Kammern enthalten und dient zur Durchführung einer bestimmten chemischen Analyse, und ausserdem sind an der Küvette Informationen zur Erkennung der mit dem Reagenzmittel auszuführenden Analyse vorgesehen.

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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen photometrischen Prüfeinrichtung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schrägbildliche Darstellung einer biochemischen Prüfeinrichtung mit Küvette;

Fig. 2 eine Seitenansicht der Prüfeinrichtung nach Fig. I₃ teilweise im Schnitt;

Fig. 3 einen Schnitt durch die Küvette längs der Linie 3-3 in Fig. 2;

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 in Fig. 2;

Fig. 5 eine Draufsicht der Küvette und eines Inkubators der Prüfeinrichtung nach Fig. 1;

Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie 6-6 in Fig. 5; und

Fig. 7 ein Blockschaltbild des photometrischen Teils der Prüfeinrichtung nt;ch Fig. 1.

In Fig. 1 ist eine biochemische Prüfeinrichtung mit einem Gehäuse 10 dargestellt, an welchem eine Ausgabevorrichtung 12 mit zwei Ausgabekanälen 14-1 und 14-2 angeordnet ist. Rechts von der Ausgabevorrichtung 12 befindet sich ein Inkubator 16 mit Inkubatorkammern 18-1 bis 18-6, welche zuoberst je einen Verriegelungsschlitz 20 aufweisen. Oberhalb jeder Inkubationskammer ist ein Anzeigesignallicht 22 vorgesehen. Ein Photometer 24 ist oberhalb der Anzeigemittel und des Inkubators l6 angeordnet. Darin sind ein Schlitz 26 zur Aufnahme einer Küvette 40, ein Kartenleser 28, ein Digitalanzeiger 30, ein Einheitsanzeiger 32, ein Anlassknopf 34 und eine Alarm-

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lampe J6 vorgesehen. Mit diesen Instrumenten zusammen wird eine Küvette 4o vom Wegwerftyp und eine ihr zugeordnete Karte 42 verwendet, welche in einen Datenteil 44 mit Kalibrier- und Steuerinformationen sowie einem Instruktionsteil 46 aufgeteilt ist..Normalerweise werden ein Satz von zwanzig Küvetten 40, wenn notwendig ein Norwialmaterial zur Verwendung mit den Küvetten 40 und eine Karte 42.. welche kodierte Kalibrier- und Steuerinformationen entsprechend dem Normalmaterial und der auszuführenden Analyse zur Verwendung mit dem Instrument geliefert. Für jede Art von Analyse wird ein anderer Satz geliefert.

Die Küvette 40 ist in den Fig. 2 bis 4 gezeigt und wird von einem Deckel 48 und einem Behälter 50 gebildet, welche beide z.B. aus Glas oder einem Polymer, wie einem Polyolefin, einem Polycarbonat oder einem Acryl bestehen. Ein bevorzugtes Material ist ein durchsichtiges Polymethylpenten, z.B. mit der Warenbezeichnung TPX Qualität R, welches bei 3400 Angström eine Opazität von etwa 0,125, ferner einen Vicat-Erweichungspunkt von 179°C und i
keit aufweist.

von 179 C unä ausserdem eine hohe chemische Widerstandsfähig-

Der Behälter 50 hat zwei etwa 1,3 mm starke Seitenwände 52 und 54, welche sich unter einem Winkel von etwa 1° zur Horizontalebene vom Boden nach aussen und oben erstrecken. Die Seitenwände 52,54 sind unten mittels der Bodenwand 56 miteinander verbunden. Aus den Fig. 2 und 3 geht hervor, dass die Küvette 40 drei Prüfkammern bzw. Kammern 60-l, 60-2 und 6O-j5 sowie eine Griffkammer 62 enthält. Die Trennwände 64 zwischen den Kammern haben zuoberst eine Stärke von etwa 1,0 mm. Jede Kammer misst zwischen den Seitenwänden 52 und 54 etwa 9*5 mm und hat eine Länge von etwa l6 mm. Die Gesamthöhe der Küvetten 40 beträgt etwa 4l mm und die Länge etwa 100 mm. Instruktionen und/oder Beschriftungsinformationen können auf die eine oder die beiden Innenflächen der Griffkammer 62 angebracht werden.

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In der Aussenfläche der Seitenwände der Kammern 60 ist eine optische Fläche 70 von etwa 14,3 mm Höhe' und mit einer Flächengüte von etwa 127 um ausgearbeitet. Die Aussenfläche ist ferner um etwa 0,13 mm nach innen versetzt um dadurch eine Schutzzone

zu bilden. Im von der Fläche 70 begrenzten optischen Bereich bzw. Fenster weicht die Stärke der Seitenwand der Kammern 60 nicht mehr als 1 um von deren mittleren Wandstärke ab. Die optischen Bahnen durch die drei Kammern sind deshalb, von ganz kleinen Abweichungen abgesehen, gleich lang. Die Oberflächengüte der Fenster 70 beträgt vorzugsweise mindestens etwa 0,5 mm w und die Ebenheit 10 Wellenlängen bei Na .

Der Deckel 48 ist mit einem sich nach unten erstreckenden Kamm 72 versehen, welcher in die obere Fläche des Behälters 50 eingreift. Nach Einfüllen eines chemischen Materials in eine oder mehrere Kammern 60 werden diese sowie die Griffkammer 62 mittels Ultraschallschweissens hermetisch abgeschlossen. In den Deckeln der einzelnen Kammern ist eine dünne Wand 74 vorgesehen, welche zum Einführen eines Materials, z.B. eines Rückbildungsmittels oder der zu untersuchenden Substanz, aufgebrochen werden kann. Ein in zwei Teilen 76-I und 76-2 aufgeteilter Verriegelungsschlüssel 76 ragt von der oberen Fläche des Deckels 48 naoh oben. Einer der Teile 76-I oder 76-2 kann v/eggelassen und somit die Verschlüsselung geändert werden.

Die in Fig. 5 und 6 gezeigten Inkubatorkammern l8 sind aus Aluminiumguss hergestellt und hinter einer Oeffnung in der Vorderwand 80 der Prüfeinrichtung angeordnet. Unmittelbar hinter der Vorderwand 80 befindet sich ein thermischer Isolator 82, welcher im Inkubator angeordnete, aus Widerstandstäben bestehende Heizelemente 84,86 nach aussen abschirmt. Vier Inkubatorkammern 18-1 bis l8-4 sind mit thermistorgesteuerten Heizelementen ausgerüstet, welche auf 37°C eingestellt und zur Einhaltung dieser Temperatur mit einer Toleranz von 0,3°C ausgebil-

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det sind. Die übrigen vier Inkubatorkammern l8-5 bis l8-8 sind ebenfalls mit thermistorgesteuerten Heizelementen versehen, welche aber auf 100⁰C mit einer Toleranz von 1°C eingestellt sind. Für je zwei Inkubatorkammern l8 ist eine Lichtquelle 90 vorgesehen und vier optische Sendefaserkanäle 9²* zwei in jeder Richtung, erstrecken sich von der Lichtquelle 90 und werden an ihren abliegenden Enden vom Isolator 82 getragen. Ein entsprechend ausgerichtetes Paar von Empfangsfaserkanälen 94 ist am gegenüberliegenden Isolator befestigt und über Photodioden 96 mit dem logischen Zeit- und Steuerelement 98, welches drei verschiedene Zeitintervalle hat und die Signallampe 22 sowie eine nicht gezeigte Schnarre betätigt. Normalerweise wird Licht von der Lampe 9°> über die Sendefaserkanäle 9² den Empfangsfaserkanälen 9^ zugeführt und von den Photodioden 96 ermittelt. Beim Einsetzen einer Küvette 40 in eine Inkubatorkammer 18 wird der Verriegelungsschlüssel 76 &n der rechten und/oder linken Seite der Küvette 40 in den ■Verriegelungsschlitz 20 eingeschoben, wobei ein oder die beiden Teile 76-I, 76-2, je nach Verschlüsselungsart die Lichtzufuhr zu den Photodioden 96 sperrt und das logische Zeit- und Steuerelement 98 betätigt und somit eine Zeitfolge ausgelöst wird. Bei dieser Art der Verschlüsselung werden, wie bereits erwähnt, drei verschiedene Zeitintervalle erzeugt. Durch Aenderung der Ausfdhrung des Verriegelungsschlüssels 76 sind selbstverständlich weitere, zusätzliche Zeitintervalle möglich. Am Schluss des gewählten Zeitintervalles erzeugt das Zeit- und Steuerelement 98 ein Signal, welches die Signallampe 22 und die Schnarre einschaltet und somit anzeigt, dass die Küvette 40 für eine photometrische Analyse in der betreffenden Inkubatorkammer bereit ist.

In Fig. 7 ist ein Blockschaltbild des photometrischen Teils der Prüfeinrichtung gezeigt. Dieser Teil umfasst einen hinter einer Oeffnung 26 angeordneten Schieber 100, welcher die

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Küvette 4θ aufnimmt und an einer vorbestimmten Stelle befestigt, und ferner von einem Antrieb, bestehend aus einem Motor 102 und einem Gestänge, in eine hin- und hergehende Bewegung versetzt werden kann. Dieser Antrieb richtet der Reihe nach die drei Kammern 60 mit einer optischen Bahn 104 aus, welche sich von einer Quarzjod-Strahlungsquelle 106 von 20 Watt durch eine Filterscheibe 108, zu einer als Strahlungsfühler dienenden Photodiode 110 erstreckt. Die Filterscheibe 1θ8 besteht aus einer von einem Motor 112 angetriebenen Scheibe, an deren Umfang sechs Filter angeordnet sind. Die Stellung der Filterscheibe 108 wird durch die Zusammenwirkung von darin angeordneten " Schlitzen und mehreren Photodioden sowie logischen Elementen 114 ermittelt, welche ein binärkodiertes Signal an einen Vergleichskreis Il6 abgibt.

Der den Datenteil 44 der Karte 42 ermittelnde Kartenleser 23 ist mit einer Lichtquelle 118 und einem Lichtverteiler 120 versehen, welcher fünfzig, in einer 5x10 Matrix angeordnete, Ausgangskanäle 122 aufweist. Ferner ist ein Kontrollkanal zur Ueberprüfung der richtigen Stellung der Karte 42 im Kartenleser 28 vorgesehen. Jeder Prüfkanal des Kartenlesers 28 achliesst einen Lichtfühler 126 ein, und ein oder mehrere der . Lichtfühler sind mit dem logischen Uobersetzungselement 128 verbunden, welches Steuersignale über Leitungen 130 ausstrahlt. Die Signale auf der Leitung 130-1 werden dazu verwendet, den Betrieb des Ausgabebehälters 12 zu steuern, wobei die Signale auf der Leitung 130-2 dem logischen Vergleichselement 116 als Eingang zugeführt werden. Die Signale an den Leitungen 13P-3 bis 130-8 werden dem Signalverarbeitungskreis zugeführt, welcher auf Material in den Kammern der Küvette anspricht, und das Ausgangssignal auf der Leitung 13Ο-9 wird dem Dezimalanzeiger zugeleitet. Die Kartendaten ermitteln die betreffende Prüfung und umfassen entsprechende Auscabe- und Kalibrierinformationen sowie Angaben über die für die Prüfung

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zugeführten Chemikalien. So liefert z.B. die Leitung 150-3 dem Vergleichskreis 116 ein Signal, welches über die Leitung 132 ein Ausgangssignal zur Steuerung des Antriebsmotors 112 für die Filterscheibe abgibt. Wenn deshalb eine mit Instruktionen für einen PrüfVorgang versehene Karte 42, deren Angaben einer bestimmten Küvette 40 zugeordnet sind, in den Kartenleser eingeführt wird, gibt der Vergleichskreis 116 auf die Leitung 132 ein Signal ab. Dieses Signal schaltet den Antriebsmotor 112 ein und die Filterscheibe 108 rotiert so lange, bis das betreffende Filter mit der optischen Bahn 104 ausgerichtet ist, wonach der Antriebsmotor 112 ausgeschaltet wird.

Der Ausgang der Photodiode 110 wird einem logarithmischen Konverter 13¹J- zugeführt, welcher ein Ausgangssignal in Form einer logarithmischen Funktion des EingangsSignaIs an die Photodiode 110 abgibt. Mit dem logarithmischen Konverter sind ferner ein Schalter 136 und ein Haltekreis 138 verbunden. Der Ausgang des logarithmischen Konverters 134 wird durch einen ersten Eingang einas Schalters l4o einem Digitalvoltmeter 142 zugeführt und ferner längs einer zweiten Strecke durch einen Differenziator 144, einen Filterkreis 146 und einen Absolutwertverstärker l48 zu einem zweiten Eingang des Schalters l40 geführt. Von dort geht die Verbindung weiter längs einer dritten Strecke durch einen ersten Eingang eines Schalters 150, einen untersetzenden Verstärker 152, einen Schalter 154 und einen Speicherkreis 15β. Der Ausgang des Speicherkreises 156 wird dem Bezugseingang des Digitalvoltmeters 142 und einem logischen Fehlerkreis 158 zugeführt. Dieser Fehlerkreis 158 ist mit einem Ausgang versehen, welcher einen Fehlerindikator oder eine Alarmlampe 36 erregt, sofern der Ausgang des Haltekreises I56 von den vorher aufgestellten Grenzen abweicht, welche von den vom Kartenleser über die Leitung 130-8 gelieferton Daten festgelegt werden. Der Schalter 150 ist über einen zweiten Eingang mit einer genauen Spannungsquelle 160 verbunden. Der Stromkreis

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umfasst ferner ein logisches Steuerelement 162, welches auf Eingänge von einem Fühler ΐβ4 anspricht.· Dieser Fühler l64 zeigt die Stellung des Schiebers 100., Eingänge vom Kartenleser 28 über die Leitungen 130-3 sowie Eingänge über einen Startkncpf y\ an. Das Steuerelement 162 ist über eine Leitung I70 zum Steuerschalter Γ5β, über Leitung 172 zur Steuerung eines Schalters im Filter 146, über Leitung 174 zum Steuerschalter 154, über Leitung I76 zum Digitalvoltmeter 142 und dem logischen Fehlerkreis 158 zwecks Signalauswertung, sowie über eine Leitung 178 zur Steuerung des Motors 102 verbunden.

Weitere Einzelheiten dieser Schaltungsanordnung sind in der deutschen Patentschrift Nr. (Patentgesuch Nr. ) betreffend eine Einrichtung für chemische Analyse, enthalten.

Andere Zuordnungs- und Kalibrierinformationen können vorgesehen werden. So kann z.B. alternativ oder zusätzlich in ähnlicher Weise eine Zuordnung zwischen Informationen oder Angaben auf der Küvette 40 und der Karte 42 im Kartenleser 28 angeordnet werden.

Eine Anzahl verschiedener biochemischer Analysen können mit dieser Einrichtung ausgeführt werden. Die folgende Tabelle zeigt typische Beispiele von Prüfungen, welche mit der beschriebenen Einrichtung durchgeführt werden können.

Dabei bedeuten:

IE internationale Einheit LDH Lactat-Dehydrogenase GOT Glutamat-Oxalacetat-Transaminäse CPK Kreatin-Phospho-Kinase

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Test

λ /nm

Einheit

Inkubations· Temperatur

Inkubationszeit Normalbereich in Minuten

Glukose

Orthotoluidin-Xondensationsvorgang

Harnstoff (BUN)

Diacctyl-
_^ monoximvorgang

cd Hämoglobin

co Cyanrnethämoglobin

^ Total Protein

_* Biuret-Methode

*" Cholesterin

~* ' Liebermann-

Burchard-Reaktion

Total Bilirubin

LDH

Wacker

GOT
Kannen

CPK-Roaslki

Alkalir.-Phosphatase
BeGsoy-Lowry

640 mg/100 ml

525 mg/100 ml

505 g/100 ml

525 g/100 ml

640 mg/100 ml

525 mg/100 ml

340 IE

404 IE

100⁰C

37°C

37°c 37°C

37^

37^C

60-100
8-I8

10-23

6-8

IIO-25O

0,6-1,5
12-50

5-10

12-90
13-42

20 15

15 10

5 10

10

10 10

r 12-

Für jeden Test wird ein Satz mit zugeordnetem Material geliefert, welcher normalerweise zwanzig Küvetten 40, einen Vorrat eines Standards zur Verwendung mit den zwanzig Küvetten, sowie Karten 42 mit Kalibrierdatenarten 42, welche dem Normalmaterial und dem Test -entsprechen. Die Komponenten eines bestimmten Satzes sind z.B. mittels Parbcoden gekennzeichnet, damit deren Handhabung erleichtert wird.

Die von einer Karte 42 und einem Kartenleser 28 gesteuerte Prüfeinrichtung ist, kann auf die folgenden drei Arten betrieben werden:

A_Y - A Normal : R = ~ j~— . K

^AS " ^AB

Absolut : R = (Α_χ - A_ß) . K

_χ - A_ß

Rate : R =

Nachfolgend wird je ein Beispiel der drei Betriebsarten beschrieben. Bei der Bestimmung der Serumglukose wir ^ die Normal art verwendet. Jede der drei Kammern 60-1 bis 6O-J5 der Küvette enthält 4 mm eines flüssigen Reagenzmittels (6 % Orthotoluidin in Eisessig) wenn sie der Laborant erhält. Ueber die Leitung 130-I ist der von einer "Glukose-Karte" 42 gesteuerte Kartenleser 28 mit dem Ausgabebehälter 12 und dem Ausgabekanal 14-1 verbunden, welcher 100 xxl eines Serum-Normalmaterials enthält.

Dieses Normalmaterial enthält genau 200 mg/100 ml und stimmt mit den Glukosedaten der Karte 42 überein. Der Ausgabekanal l4-2 enthält 100/Ul des zu untersuchenden Serums, d.h. normalerweise desjenigen eines Patienten.

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Eine Küvette ist dann derart angeordnet, dass die Kammer 60-2 bzw. 60-3 mit dem Ausgabekanal 14-1 bzw. l4-2 ausgerichtet ist, deren Inhalt m diese Kammern 6ö-2 bzw. βθ-3 geleert wird, wobei der Kammer βΟ-1 nichts zugeführt wird. Sobald die Kammern wieder dicht verschlossen sind und deren Inhalt durch Umkehren miteinander vermischt sind, wird die Küvette 40 in einer der Inkubatoren 18-5 bis 18-8, welche auf 100°Cerwärmt sind, eingesetzt und während zwanzig Minuten inkubiert.

Nach Ablauf der Inkubationszeit leuchtet die Lampe 22 über die betreffende Kammer auf und ein Alarmsignal ertönt. Die im Kartenleser 28 befindliche Karte 42 für die Glukosedaten bewirkt über die Leitung 1J5O-2 das Anhalten des Motors 112 und somit der Filterscheibe 108 derart, dass das Filter für 6400 Angstrom mit der optischen Bahn 104 zwischen der Strahlungsquelle 106 und der Photodiode 110 ausgerichtet ist. Die Verstärkungsfaktoren werden im logarithmischen Konverter 1J54 mittels eines Ausgangssignals über die Leitung 1^0-4 und im untersetzenden Verstärker 152 mittels eines Ausgangssignals über die Leitung 1J5O-6 eingestellt. Der Kartenleser schiiesst ferner den Schalter 150, damit ein Ausgangssignal vom logarithmischen Konverter 154 direkt durch den Schalter I50 zum untersetzenden Verstärker 152 geleitet wird, und dann einen entsprechenden Dezimalpunkt und die betreffenden Einheitenanzeige 32 erregt. Durch Drücken des Anlassknopfes y\ wird ein Signal über die Leitung 166 dem Steuerelement 162 zugeführt, welches seinerseits ein Steuersignal über die Leitung I78 zur Erregung des Antriebsmotors 102 erzeugt.

Anfänglich befindet sich die Küvette in der in Fig. 7 gezeigten Stellung 1. Der Antriebsmotor 102 bewirkt eine Verschiebung der Küvette in eine Stellung 2, wodurch die Kammer 60-I mit der optischen Bahn 104 ausgerichtet ist. Während dieser Intervalle zeigt der Stellungsfühler 164 dem Steuerelement 162 die

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Stellung der Küvette an und sendet ferner ein Signal über die Leitung 170 zum Schliessen des Schalters' Γ56 in der Rückkopplungsverbindung des logarithmischen Konverters 154. Das Signal vom Konverter 1^4 wird durch den Schalter 1J>6 und den Speicherkreis 138 als zum logarj thmischen Konverterkreis lj>k zurückgeführt und für einen Nullbetrieb verwendet. V/eil die Kammer 60-I nur die "leere" Lösung enthält, d.h., dass dieser Kammer kein Glukose-Normalmaterial oder ein unbekanntes Material zugeführt wurde, entspricht die Intensität des auf die . Photodiode 110 auftreffenden Lichtes und ihr Ausgangsstrom photometrisch der Nullkonzentration von Glukose. Dieser Ausgangsstrom wird dem Konverter 1J54 zugeführt und erzeugt ein Ausgangssignal, welches dem Logarithmus des Eingangsstromes entspricht. Dieses Ausgangssignal wird über den Schalter 136 und den Speicherkreis Ij58 dem logischen Konverter als Bezugsstrom wieder zugeführt. Dann öffnet der Schalter I36 und der Speicherkreis 138 hält diese Spannung und liefert weiterhin einen Bezugsstrom, welcher zur negativen Intensität der "leeren" Lösung proportional ist, an den Konverter.

Der Schieber 100 verschiebt nach etwa zwei Sekunden in Stellung 2 die Küvette zur Stellung 3, damit die Kammer 60-2 mit der optischen Bahn 104 ausgerichtet ist. Der Fühler 164 stellt diesen Vorgangtest und liefert ein Signal an das Steuerelement 162, welches ein Signal auf der Leitung 174 zum Schliessen des Schalters 154 abgibt. Der Verstarkungsgrad des untersetzenden Verstärkers 152 wird mittels Signalen vom Kartenleser über die Leitung 1^0-6 eingestellt, wodurch der untersetzende Verstärker 152 als eine Punktion der mit der Karte gelieferten Normal-Glukoselösung kalibriert wird. Während des Intervalls, in welchem der "Standard" in der Kammer 6o-2 mit der Bahn 104 ausgerichtet ist, führt der von der Photodiode 110 erzeugte Strom dazu, dass der logarithmische Konverter 154 eine Spannung erzeugt, welche zum Logarithmus der Ex-

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tinktion des Normalmaterials minus diejenige der "leeren" Lösung (Ας,-AjJ proportional ist. Nach erfolgter Verstärkung, entsprechend der vom Kartenleser erhaltenen Kalibrierinformationen, wird diese Spannung im Speicherkreis 156 gespeichert und dann dem Bezugsspannungseingang des Digitalvoltmeterp zugeführt.

Nach einem weiteren Intervall von etwa zwei Sekunden wird die Küvette weiter verschoben, damit die dritte Kammer 60-3 mit dem zu prüfenden Inhalt mit der optischen Bahn 104 ausgerichtet ist. Der Fühler 164 liefert ein dieser Stellung entsprechendes Signal an das Steuerelement l62, welches das Ausgangssignal auf der Leitung Γ?4 entfernt, damit der Schalter 154 öffnet. Vom logischen Konverter 1^4 wird durch den Schalter l4o dem Analogspannungseingang des Digitalvoltmeters 142 ein Signal zugeführt, welches mit dem Logarithmus von Α_ν-Α_, d.h. von

-Λ. Xj

der Extinktion der Unbekannten minus derjenigen der "leeren" Lösung proportional ist. Der Ausgang des Digitalvoltmeters, welcher den Digitalanzeiger 30, entsprechend einem Auswertesignal auf der Leitung 176, zugeführt wird, beträgt!

^AS - *B

Die angezeigte Zahl ist mit der Glukosekonzentration im geprüften Serum direkt proportional und der Einheitsanzeiger gibt die Einheit dieser Zahl mit mg/100 ml an.

Zur Bestimmung des Hämoglobinmittels der Cyanmethämoglobin-Methode wird das absolute Verfahren verwendet. Bei dieser Messung ist die Kammer 60-I leer und wird in der analytischen Reihenfolge nicht verwendet, während jede der beiden Kammern 60-2 und 60-5, wie im Satz geliefert, 4 ml eines Reagenznittels enthalten. Ferner füiirt der Laborant jeder der Kammern 60-2 und 60-5 eine Zyankalitablette zur Vervollständigung des Rea-

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genzmittels zu und der Ausgabebehälter 12 wird über die Leitung 130-1 vom Kartenleser 28 derart gesteuert, dass er fünfzig jul vom Blut des Patienten in den Ausgabekanal 14-2 einführt. Dann wird der Ausgabebehälter 'betätigt,"welcher eine Blutprobe von fünfzig/Ul in die Kammer 60-3 einlässt. Der Inhalt der Küvette wird nach der Abdichtung der Kammer durch Umkehren gemischt, und die Küvette wird in einen bei JT(⁰C gehaltenen Inkubator während fünf Minuten inkubiert. Nach Ablauf der Inkubationszeit, welche vom entsprechenden Signallicht 22 angezeigt wird, wird die "Hämoglobin-Karte" 42 in den Kartenleser 28 einge-

™ setzt und die inkubierte Küvette 40 in den Schieber 100 angeordnet. Die Karte 42 und der Kartenleser 28 erzeugen ein Signal auf der Leitung 130-2, welches den Antriebsmotor 112 dazu veranlasst, das Filter mit 5050 Angström mit der optischen Bahn und den Verstarkungsgrad des logarithmischen Konverters 134 sowie des untersetzten Konverters 152 einstellt. Ferner wird der Schalter l4o derart eingestellt, dass er den Ausgang des Konverters 134 mit dem Analogeingang des Digitalvoltmeters, entsprechend dem Ausgang des Kartenlesers auf der Leitung 130-7, verbindet. Der Schalter 150 wird derart eingestellt, dass er die Spannungsquelle ΙβΟ mit genauer Spannung mit dem Bezugseingang des Digitalvoltmeters l42 verbindet und zwar über den Verstärker 152, den Schalter 154 und den Speichericreis I56.

Beim Drücken des Startknopfes 34 veranlasst der Stromkreis 162, dass der Motor 102 die Küvette 40 von der Stellung 1, durch Stellung 2 zur Stellung 3 verschiebt. Das Steuerelement l62 bewirkt ferner, dass der Schalter I36 den Konverter so lange in der Nullstellung hält, bis die Stellung 3 erreicht ist und die Kammer 60-2 mit der optischen Bahn 104 ausgerichtet ist. In dieser Stellung ist der Ausgang des Konverters 134 gleich A₃ abzüglich der Extinktion des Materials in der Kammer 60-2. Der Nullbetrieb des logarithmischen Konvertors wird dadurcli beendet, dass ein Signal vom Fühler 164 über das Steuerelement

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I62 zum Schalter 1^6 geleitet wird, während die Küvette 40 mittels des Schiebers 100 zum Ausrichten der Kammer 60-5 mit der optischen Bahn 104 verschoben wird. Als Ausgang des Konverters \y\ wird der V/ert A^-A₀ erhalten, welcher über den Schalter· l40 dem Analogeingang des Digitalvoltmeters 142 zugeführt wird. Auf der Leitung 172 wird vom Stromkreis I62 ein A'iswertimpuls zum Einblenden des vom Digitalvoltmeter 142 erzeugten Ausgangswertes in den Digitalanzeiger j50 erzeugt, und gleichzeitig wird der Auswertimpuls dem logischen Fehlerkreis 158 zur Ueberprüfung, ob der untersetzte, genaue Spannungswert sich innerhalb einer voreingestellten Grenze befirdet, zugeführt, welche von einem vom Kartenleser auf der Leitung 130-8 abgegebenen Signal bestimmt wird. Gleich wie in den anderen Fällen leuchtet die Alarmlampe 3>β auf, sofern die Ausgangsspannung ausserhalb dieser Grenze liegt. Der Digitalanzeiger zeigt den Digitalwert des Hämoglobins in g/100 ml, wobei

das Digitalvoltmeter 142 das Verhältnis (Α_ν-Α_σ) . J£. ermittelt

Ä. ο V

und das Ausgangssignal eine absolute Extinktionsmessung der Probe minus eines Normalmaterials darstellt.

Enzym-Analysen werden nach dem Rate-Verfahren durchgeführt. Zar Ermittlung der Lactat-Dehydrogenase (LDH) nach dem Wacker-Verfahren enthält z.B. die vom Laborar.ten empfangene Küvette ein Reagenzmittel in Form eines Puders, welches nur in der Kam mer 60-2 vorhanden ist. Dazu werden 3 ml destilliertes V/asser hinzugefügt, damit das Reagenzmittel wieder hergestellt wird, wonach die Materialien durch Umkehren gemischt und während zehn Minuten bei j57°C inkubiert werden. Nach Ablauf der Inkubationszeit werden 100 ml eines Serums der Kammer βθ-2 zugeführt, welche dann verschlossen, durchgemischt und bei 37 C inkubiert wird. Die entsprechende "LDH-Karte" 42 wird in den Kartenleser 28 eingesetzt, wonach die Filterscheibe 108, entsprechend einem Signal auf der Leitung 1J5O-2, so lange gedreht wird, bis das Filter mit j400 Angström mit der optischen

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Bahn 104 ausgerichtet ist. Dem Steuerelement 162 wird signalisiert, dass ein Rate-Verfahren entsprechend einem Signal auf der Leitung 130-5 auszuführen ist. Der Konverter 134 wird entsprechend einem Signal auf der Leitung 130-4 kalibriert, und der Schalter l40 wird derart eingestellt, dass er den Ausgang des Verstärkers 148 mit dem Analogei ngang des Digitalvoltmeters l42, entsprechend einem Signal auf der Leitung 130-7, verbindet, und die Masseinheit wird von einem Signal auf der Leitung 130-9 eingestellt.

Bei diesem Verfahren wird der Schieber 100, nachdem die Küvette 40 darin eingesetzt und der Anlassknopf 3^ gedrückt worden ist, so weit verschoben, dass die Kammer 60-2 mit der optischen Bahn 104 ausgerichtet ist. In diesem Moment wird der Motor abgestellt und ein Zeitrelais im Steuerelement l62 von einem Signal vom Fühler 164 ausgelöst. Der logarithmische Konverter 134 befindet sich, entsprechend einem auf die Leitung I70 zum Schalter 136 aufgegebenen Signal in der Nullstellung, und der Filterkreis 146 ist von einem Signal auf der Leitung 172 zurückgestellt worden. Diese Bedingungen werden am Anfang des Zeitintervalls ausgelöst. Die ursprüngliche Extinktionsablesung, in eine Spannung umgewandelt, wurde von der Nulleinstellung des logarithmischen Konverters 134 ermöglicht. Von diesem Punkt an wird ein linear ansteigendes, schräg verlaufendes Spannungssignal über einen vom Zeitrelais im Steuerelement 162 bestimmten Zeitraum überwacht. Dieses Spannungssignal wird von einem Differentiatorkreis differenziert, wodurch ein vom Filter 146, vom Absolutwertverstärker 148 und vom Schalter l40 zum Analogeingang des Digitalvoltmeters 142 durchgelassene:3 Signal geschaffen wird. Am Schluss des Zeitintervalls wird das Digitalvoltmeter von einer Ausgangsleitung ausgewertet, damit es die im Serum ermittelte, Lactat-Dehydrogenase in internationalen Einheiten anzeigt.

Die neuartige Einrichtung ist somit vielseitig und praktisch

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zur Durchführung einer Reihe von chemischen Analysen und ist insbesondere für die Analyse von Blut und anderen Körperflüssigkeiten geeignet. Vor der Verwendung sind die Reagenzmittel in der Küvette gelagert, Vielehe eine Einführung von Materialien, wie z.B. V/iederherstellungsmittel oder das zu untersuchende Material, ermöglicht. Die Einrichtung ist ferner einfach zu bedienen, hat kleire Abmessungen und liefert genaue Bezugswerte von zwei oder mehr Kammern zueinander, sowohl chemisch, thermisch als optisch. Ausserdem kann die Einrichtung, zur weiteren Vereinfachung der Analyse, Kodier- oder Steuerinformationen umfassen.

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Claims

Patentansprüche

1.) Photometrische Prüfeinrichtung mit einer Küvette mit einem Behälter mit zwei mit Abstand voneinander angeordneten, etwa parallel zueinander verlaufenden Seitenwänden mit; darin angeordneten optischen Fenstern, dadurch gekennzeichnet, dass die Küvette (4o) in eine Anzahl Kammern (60-l,60-2, 60-3) aufgeteilt ist, welche an zwei Seiten von den Seitenwänden (52,54) begrenzt sind und je ein Fenster (70) in jeder Seitenwand (52,54) aufweist, dass die zwei Fenster (70) pro Kammer je eine optische Bahn (104) für Lichtstrahlenbündel zur Analyse der in den Kammern (βΟ-1,6θ-2,βθ-3) enthaltenen Materialien begrenzen, und -dass Jede optische Bahn (104) der einzelnen Kammern (6o-l,6o~2,6O-j5) gleich lang ist.

2. Prüfeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Kammer (βΟ-.1,6θ~2,6θ-3) mittels einer von einer gegossenen, durchb'rechbaren Wand (74) geschlossene Oeffnung hermetisch geschlossen ist.

j5. Prüfeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein, einen Bestandteil der Küvette (40) bildendes Kodiermittel (76) vorgesehen ist, welches die Verarbeitung des in der Küvette (40) enthaltenen Materials in einer analytischen Reihenfolge steuert.

4. Prüfeinrichtung nach Anspruch J5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kodiermittel (76) eine Verriegelung (76-1,76-2) ist.

5. Prüfeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kodiermittel (76) den Prüfungsablauf bestimmende Steuerdaten enthält.

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6. Prüfeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Küvette (40) ferner einen Deckel (48) aufweist, wobei ein Teil des Behälters (50) derart in einen Teil des Deckels (48) eingreift, dass die Kammern (6O-l,6o-2, 60-3) voneinander getrennt sind.

7. Prüfeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Reagenzmittel in mindestens einer der Kammern (6O-l,6O-2,6o-3) enthalten ist, und zur Durchführung einer bestimmten chemischen Analyse dient, und dass an der Küvette (4o) Informationen zur Erkennung der mit dem Reagenzmii5tel auszuführenden Analyse vorgesehen sind.

8. Prüfeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Küvette (4o) aus einem Polymer gegossen und die Seitenwände (52,54) derart lichtdurchlässig sind, dass sie bei einer Wellenlänge von 3²J-OO Ängström mindestens 25 % des Lichtes durchlassen.

9. Prüfeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Küvette (4o) aus einem Methylpentanpolymer besteht.

10. Prüfeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich eine Pufferwand (64) zwischen den zwei mit Abstand voneinander angeordneten Seitenwänden (52,54) erstreckt und die Kammern (6o-l,6o-2,6O-3) voneinander trennt.

11. Prüfeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (50) zwei mit Abstand voneinander angeordnete Trennwände (64) aufweist, welche drei Kammern (6o-l,6o-2,6o-3) begrenzen«

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