DE2237197C2

DE2237197C2 - Vorrichtung zur optischen Untersuchung des Inhaltes von Reaktionsküvetten

Info

Publication number: DE2237197C2
Application number: DE2237197A
Authority: DE
Inventors: Richard Allen Greve Coeur Mo. Reeves; David Alan St. Louis Mo. Ritchie
Original assignee: Sherwood Medical Co St Louis Mo; Sherwood Medical Co
Current assignee: Sherwood Medical Co
Priority date: 1971-07-30
Filing date: 1972-07-28
Publication date: 1985-05-09
Also published as: GB1401227A; DE2237197A1; US3754866A

Description

a) Es ist ein Kollimator (362) vorgesehen, der das aus der Küvette austretende Licht parallel richtet;

b) hinter dem Kollimator (362) ist ein Diffusor (358) vorgesehen, der das Licht streut und die Form eines Lichtleitrohres hat:

c) der Lichtdetektor (370) ist seitlich vom Diffusor (368) angeordnet, so daß er nur gestreutes und kein direkt übertragenes Licht empfängt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollimator (362) aus einer Scheibe mit einer großen Anzahl von parallelen Bohrungen für das Hindurchtreten des vo« der Lichtquelle (352) kommenden Lichtes besteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtdetektor (370) quer zur Längsachse des Diffusors (364) angeordnet äst.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daC der Diffusor (368) in einer Bohrung angeordnet ist und daß der Lichtdetektor (370) über eine weiten Bohrung (372), die quer zur Bohrung verläuft, mit dieser verbunden ist.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur optischen Untersuchung des Inhaltes von Reaktionsküvetten nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Derartige Vorrichtungen können beispielsweise bei medizinischen Testeinrichtungen zur Erfassung der Änderung der optischen Charakteristik einer Probe, zum Beispiel bei der Bestimmung von Prototombin-Zeiten angewendet werden.

Aus der DE-OS 19 21 302 ist eine Analyseapparatur bekannt, bei der das von einer Lichtquelle ausgehende Licht durch die in den Lichtweg nacheinander beförderten Küvetten geleitet und danach über eine Lichtleitung zu einem Lichtdetektor geführt wird. Ein Nachteil einer derartigen Analyseapparatur besteht darin, daß die Charakteristiken des Lichtdetektors durch lokale Intensitä^sschwankungen in der Küvette, wie sie beispielsweise durch in dem Küvetteninhalt befindliche Partikel bewirkt werden, beeinflußt werden. Dies führt dazu, daß eine genaue bzw. fehlerfreie Erfassung der optischen Änderungen des Küvetteninhaltes nicht möglich ist.

Aus der DE-OS 19 08 153 ist ein Lichtleitersystem mit Lichtfasern bekannt, bei dem die Ausgangssignale wenigstens zweier Lichtquellen zur Erreichung einer Redundanz jeweils einem Lichtleitersystem zugeführt werden, das so aufgebaut ist, daß die Funktion einer Lichtquelle bei deren Ausfall durch die andere Lichtquelle voll übernommen werden kann.

Schließlich ist aus der DE-AS 20 49 716 eine Vorrichtung zur Absorbtionsmessung im Blut bekannt, bei der das Licht einer Quelle über die zu untersuchende Blutprobe und einen nachgeschalteten strahlungsdiffundierenden Schirm lichtempfindlichen Dioden zugeführt wird. Bei einer derartigen Vorrichtung kann neben dem im Zusammenhang mit der DE-PS 19 21 302 beschriebenen Nachteil der Fall eintreten, daß Veränderungen an der Lichtquelle zu ungenauen Messungen führen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung be. ieht daher darin, eine Vorrichtung zur optischen Untersuchung

ίο des Inhaltes von Reaktionsküvetten anzugeben, bei der die durchgeführten optischen Untersuchungen weder durch Veränderungen an der Lichtquelle noch durch lokale Intensitätsschwar-kungen im Küvetteninhalt verfälscht werden.

Diese Aufgabe wird durch eine wie eingangs genannte Vorrichtung gelöst, die durch die in dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gekennzeichnet ist.
Ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die durchgeführten Messungen auch bei einer Klumpenbildung im Küvetteninhalt fehlerfrei sind, weil das erfaßte Licht dem Mittelwert des durch den Küvetteninhalt hindurchtretenden Lichtes entspricht

Vorteilhafterweise wirken sich auch Veränderungen an der Lichtquelle, die zu einer veränderten Abstrahlung des Lichtstrahles von der Lichtquelle führen, nicht auf die mit der vorliegenden Vorrichtung erzielten Meßergebnisse aus.

Im folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Darstellung einer die vorliegende Erfindung aufweisende Testeinrichtung;

F i g. 2 eine Aufsicht auf die Testeinrichtung der F i g. 1; und

F i g. 3 einen Schnitt durch die in der Testeinrichtung angeordnete vorliegende Vorrichtung.

Im folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit einem Prothrombin-Zeitversuch beschrieben. Sie ist jedoch auch für die Durchführung anderer Versuche geeignet.

Bei Prothrombin-Zeitversuchen wird die Klumpzeit von Blutplasma gemessen. Sie können entweder mit einem Reagenz oder mit zwei Reagenzien durchgeführt werden. Speziell bei der Durchführung der Prothrombin-Zeitversuche werden einer Piamaprobe sowohl Kalziumchloridlösung als auch Thromboplastin zugeführt. In einem Einriagenzversuch werden das Kalzium und das Thromboplastin kombiniert und es wird eine

so gewünschte Menge der kombinierten Lösung in die Probe eingeführt. Für viele Zwecke ist ein Einreagenzversuch ausreichend. Wo jedoch die Stabilität des Thromboplastins von Bedeutung ist, z. B. wenn die Versuche in ungleichen Zeitabständen oder in großen Chargen durchgeführt werden, ist es wünschenswert, das Thromboplastin und die Kalziumchloridlösung getrennt zu halten, um die Stabilitätsdauer des Thromboplastins zu verlängern.

Die vorliegende Vorrichtung wird im Zusammenhang mit einer Testeinrichtung für den Zweireagenzversuch beschrieben, der eine größere Anzahl von Systemen erfordert als der Einreagenzversuch.

Im einzelnen wird eine Fördereinrichtung mit Küvetten beschickt, die die zu untersuchenden Plasmaproben enthalten. Die Fördereinrichtung wird automatisch schrittweise von einem Ausgangspunkt zu einer ersten Ausgabestation für das Reagenz verschoben, an der das erste Reagenz bei Raumtemperatur kräftig zugeführt

und dabei mit der Probe gemischt wird. Wenn die Fördereinrichtung schrittweise verschoben wird, erhält jede darauffolgende Probe das erste Reagenz an der Ausgabestation, während die Proben, die bereits das erste Reagenz enthalten, in die Aufbereitungsstation weitergegeben werden, wo jede Probe auf eine vorbestimmte Temperatur erhitzt wird, bevor sie in eine zweite Ausgabestation verschoben wird, die mit der Teststation zusammenfällt Wenn jede Probe die zweite Ausgabestation erreicht, wird das zweite Reagenz auf die gewünschte Aufbereitungstemperatur erhitzt, kräftig zugeführt und dabei mit der Probe gemischt Außerdem wird eine Zeitmessung eingeleitet. Nach einer Änderung der optischen Dichte der Probe, die durch die Bildung von Fibrinsträngen verursacht wird, tastet die vorliegende Vorrichtung die Änderung ab und stoppt die Zeitmeßeinrichtung, worauf das Ergebnis ausgedruckt wird und der Drehtisch zur Untersuchung der nächsten darauffolgenden Probe eingestellt wird.

Gemäß F i g. 1 weist die die vorliegende Vorrichtung zur optischen Untersuchung des Inhalts von Reaktionsküvetten enthaltende Testeinrichtung ein Gehäuse 20 mit einer Steuertafel 22 auf. Die sich drehende Fördereinrichtung 24 fluchtet im wesentlichen mit der Gberseite des Gehäuses 20 und dient dazu, eine Reihe von Proben schrittweise durch die verschiedenen, oben erwähnten Stationen zu bewegen. Die Oberseite des Gehäuses 20 enthält ferner zwei Rührsysteme 26 und 28, von denen jedes einen Reagenzbehälter zur Aufnahme eines unterschiedlichen Reagenzes aufweist Jedem Rührsystem 26, 28 ist ein entsprechendes Pipettensystem 30 bzw. 32 zugeordnet, von denen jedes einen Volumeneinstellknopf 33 und eine Pipette 34 aufweist.

Das Gehäuse 20 weist ferner eine mit einem Schwenkdeckel 41 versehene Ausgabeöffnung 36 für ein Aufzeichnungsband auf, auf dem die Versuchsergebnisse aufgedruckt sind. Ferner ist eine Einrichtung 40 vorgesehen, mit der das Band 38 manuell verschoben werden kann.

Gemäß Fi ρ 2 besteht die Fördereinrichtung 24 aus einer Scheibe 42. die eine Vielzahl von Ausnehmungen 44 aufweist. Beispielsweise sind 60 Ausnehmungen 44 vorgesehen, die durch Nummern 46 bezeichnet sind. Die Ausnehmungen 44 nehmen Küvetten auf, die die zu untersuchenden Proben enthalten.

Die Scheibe 42 ist durch Schrauben an einer Montageplatte 50 befestigt, die unter der Scheibe 42 liegt und mit einer Kappe 52 zum Abdecken der Schrauben versehen ist. Diese Anordnung ist auf einer in Lagern gelagerten Welle 54 befestigt. Die Welle 54 trägt ein Zahnrad 58. das in ein Antriebszahnrad 60 eingreift, das auf der Abtriebswelle 62 eine^s Elektromotors 64 mit einem eingebauten Keduziergetr'ebe angebracht ist. Durch die Erregung des Motors 44 vVjrd die Scheibe 42 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht.

An einer unteren Verlängerung der Welle 54 ist eine eine Codierplatte 74 tragende Nabe befestigt, wobei die Codierplatte 74 an ihrer oberen Fläche gedruckte Schaltsegmente 76 aufweist. Die Codierpiatte 74 dreht sich mit der Fördereinrichtung 24 und durch die Ausbildung der gedruckten Schaltsegmente 76 wird ein binär codiertes Signal erhalten, das anzeigt, welche der Ausnehmungen 44 sich an der Teststation befindet. Zu diesem Zweck greifen eine Anzahl von nach unten vorspringender; elektrischen Bürsten 80, die an einem isolierten Bügel 78 befestigt sind, an den gedruckten Schaltsegmonten 76 an. i'm die Information tür die Probe nstehung aufzunehmen.

Zusätzlich zum Antriebszahnrad 60 trägt die Motorwelle 62 eine Zeitgebernocke 82, die im wesentlichen gemäß F i g. 2 ausgebildet ist und an Schaltbetätigem 84 und 86 von Mikroschaltern 88 bzw. 90 angreift Der Mikroschalter 88 kann die Erregung des Motors 64 aufrechterhalten, wenn sein Betrieb bei der Beendigung eines Versuches oder durch manuelle Einrichtungen eingeleitet wird, und für die Beendigung der Erregung des Motors 64 sorgen, wenn die nächste Küvette in die Teststation bewegt worden ist. Der Mikroschalter 90 kann den Pipettenbetrieb einleiten, wenn sich Pipetten unterhalb der Pipettenstationen bewegen.

In der F i g. 2 ist der Schnitt der F i g. 3 durch die Linie 8-8 angedeutet Einer Küvette können an zwei Stationen 320 bzw. 322 (F i g. 2) Reagenzien zugesetzt werden. Durch einen in jeder Station 320 bzw. 322 vorgesehenen Küvettenfühler wird sichergestellt daß kein Reagenz abgegeben wird, wenn keine Küvette vorhanden ist Gemäß F i g. 3 enthält jeder Küvettenfühler eine Lichtquel-Ie 324, die in einer horizontal verlaufenden Bohrung 326 des Gehäuses 276 liegt, wobei die Boh * jng 326 in einer schmalen horizontal ausgerichteten Öffnung 328 endet, die an dem durch das Gehäuse 276 begrenzten Kanal zur Aufnahme einer Küvette liegt. An der gegenüberliegenden Seite des Kanals ist eine ähnliche Öffnung 333, die mit dor Öffnung 328 fluchtet, vorgesehen, die zu einer Bohrung 322 führt, die durch ein fotoempfindliches Element, bei dem es sich z. B. um einen fotoempfindlichen Widerstand 334 handelt, abgeschlossen ist.

Zwischen der Öffnung 330 und dem fotoimpfindlichen Element 334 ist eine Blende 336 vorgesehen, die durch eine kleine Schraubenfeder 338 gehalten wird, die zwischen dem fotoempfindlichen Element 334 und der Blende 336 angeordnet ist.

Die Blende 336 besteht vorzugsweise aus einem schmalen zylindrischen Körper, der eine Vielzahl von sehr engen Durchgangsöffnungen aufweist, die im wesentlichen parallel zur Zylinderachse verlaufen. Beispielsweise kann ein derartiger Körper mit eimern Durchmesser von 6 mm mehr als 5000 Durchgänge aufweisen. Durch eine derartige Blende wird dafür gesorgt, daß oas fotoempfindliche Element 334 nicht auf Änderungen des einfallenden Lichtes genau reagiert. Genauer gesagt, blendet die Blende 336 Lichtstrahlen aus, die nicht ganz parallel verlaufen, so daß Strahlen von einer beliebigen anderen Quelle als der Lampe 324 nicht durch die Blende 336 zum Element 334 gelangen können. Die Lampe 324 kann eine einstückig mit ihrem Körper ausgebildete Linse 340 aufweisen. Dadurch wird

so sichergestellt, daß im wesentlichen parallele Lichtstrahlen auf die Blende 336 und auf das fotoempfindliche Element 334 gerichtet werden.

Die oberen Kanten der Küvetten können so geschliffen seir. daß sie das Licht von der Lampe 324 streuen, so daß es nicht zum fotoempfindlichen Element 334 gelangen kann. Wenn dahe; wenig Licht auf das fotoempfindliche Element 334 auftrifft, bedeutet dies, daß sich eine Küvette im Kanal befindet. Wenn andererseits keine Küvette im Kanal vorhanden ist, kann das Licht von der

bo Lampe 324 in vollem Umfang auf das fotoempfindliche Element 334 auftreffen, wodurch angezeigt wird, daß kein Reagenz abgegeben werden soll. Durch eine übliche Sperrschaltung kann das Signal des fotoempfindlichen Elementes 334 angewendet werden, um die Betätigung dqs entsprechenden Reagenzgebers zu verhindern.

Die vorliegende Vorrichtung /ur optischen Untersuchung des Inhalts von Reaktionskiiveiten. die an eier

Prüfstation 322 einbringbar sind, weis! ein Gehäuse 276 mit einer Aufnahme-Bohrung 350 für eine Lichtquelle 352 auf. Die Lichtquelle 352 kann durch eine Glühlampe gebildet werden, die eine einstückig mit ihr ausgebildete Linse 354 besitzt, so daß ein von der Glühlampe ausge- ^r> hendcs Strahlenbündel im wesentlichen parallele Lichtstrahlen aufweist. Die Aufnahmebohrung 350 endet in einer öffnung 356 mit einem etwas verminderten Durchmesser. Zwischen der öffnung 356 und der Lichtquelle 352 ist ein Hochfrequenzfilter 358 vorgesehen. Für die Durchführung von Prothrombin-Zeitversuchen kann als Hochfrequenzfilter 358 ein Rotfilter vorgesehen werden, der einen Durchgang von Licht mit Wellenlangen, die unter 600 nm liegen, verhindert, so daß sich Änderungen in unterschiedlichem Blutplasma nicht aus- r> wirken.

An der gegenüberliegenden Seile des bereits angesprochenen Kanals ist zur öffnung 356 ausgerichtet eine weitere Öffnung 360 vorgesehen. Hinter der weiteren Öffnung 360 ist in einer Bohrung 364 ein Kollimator 362 angeordnet. Die Bohrung 364 ist am Ende 366 verstopft und enthält einen Diffusor 368, der hinter dem Kollimator 362 angeordnet ist. Durch den Kollimator 362, der vorzugsweise aus einer Scheibe mit einer großen Anzahl von parallelen Bohrungen für das Hindurchtreten des von der Lichtquelle 352 kommenden Lichtes aufweist, wird auch hier erreicht, daß sich Änderungen des einfallenden Lichtes nicht auf die Funktion der vorliegenden Vorrichtung zur optischen Untersuchung auswirken. Ein Lichtdetektor 370, bei dem es sich Vorzugs- jo weise um einen fotoempfindlichen Widerstand handelt, ist seitlich vom Diffusor 368 angeordnet, so daß er nur gestreutes und kein direkt übertragenes Licht empfängt. Durch diese Anordnung des Lichtdetektors 370 seitlich vom Diffusor 368 wird verhindert, daß lokale Änderungen des Gesamtstrahles des durch die Probe hindurchtretenden Lichtes zu einer fehlerhaften Auswertung der Klumpenbildung führen. Beispielsweise hat ein fotoempfindlicher Widerstand eine lichtempfindliche Fläche, die in der Form eines Gitterwerkes aufgebaut ist. Wenn ein Partikel in der Probe zwischen die Lichtquelle 354 und eine Linie des Gitterwerkes des fotoempfindlichen Widerstandes gelangt, ergibt sich eine wesentlich größere Änderung der elektrischen Ausgangscharakteristik des fotoempfindlichen Widerstandes, als wenn dieser Widerstand einem diffusen Lichtbündel ausgesetzt wird, das durch den Diffusor 368 bewirkt wird. Dann entspricht nämlich das vom fotoempfindlichen Widerstand abgetastete Licht dem Mittelwert des durch die Probe hindurchtretenden Lichtes. Vorzugsweise befindet sich der Lichtdetektor 370 in einer weiteren Bohrung 372, die quer zur Bohrung 364 verläuft und mit dieser verbunden ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen 55

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur optischen Untersuchung des Inhaltes von Reaktionsküvetten, die in eine Prüfstation einbringbar sind, wobei die Prüfstation eine Lichtquelle zum Beleuchten des Küvetteninhaltes und einen Lichtdetektor für das hindurchgetretene Licht aufweist, gekennzeichnet durch die Kombination folgender, teilweise bekannter Merkmale: