DE3050861C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Reagenzzuführvorrichtung für ein automatisches chemisches Analysiergerät mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.

Eine derartige Reagenzzuführvorrichtung ist aus der US-PS 39 12 456 bekannt. Dort sind mehrere Reagenzgefäße in einer Schublade angeordnet. Ein Verteiler ("Multiplexer") weist Ventile auf, die von einer elektronischen Steuerung jeweils ein Signal erhalten, um ein bestimmtes Reagenzgefäß an eine von mehreren Leitungen anzuschließen, welche das Reagenz zu einer Zuführstation fördern. Bei dieser bekannten Vorrichtung sind viele Leitungen und Ventile erforderlich, welche verschmutzen können. Da in den Leitungen und den zugeordneten Ventilen des Verteilers nacheinander unterschiedliche Reagenzien gefördert werden, sind bei einem Wechsel der Reagenzien aufwendige Waschungen und Spülungen erforderlich.

Bei einer Vorrichtung gemäß der DE-OS 27 55 264 sind die Reagenzien auf einem Drehtisch angeordnet, doch werden keine Reagenzgefäße bewegt. Statt dessen sind in Magazinhaltern Magazine mit Probenträgern vorgesehen. In den Probenträgern sind die erforderlichen Reagenzien aufgenommen. Die Probenträger werden durch eine Ausstoßeinrichtung aus den Magazinen herausgestoßen und in eine Dosiervorrichtung gebracht. Erst in der Dosiervorrichtung werden Proben-Tröpfchen aus einem Probenhalter auf die Probenträger überführt.

Auch bei einer Reagenzzuführvorrichtung gemäß der DE-OS 26 10 808 werden keine Reagenzgefäße bewegt. Vielmehr werden Rohre in die Reagenzgefäße eingeführt, und die Reagenzien werden mittels Pumpen gefördert. Bei einem Wechsel der Reagenzien sind auch bei dieser Vorrichtung aufwendige Waschungen und Spülungen erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Reagenzzuführvorrichtung derart weiterzubilden, daß eine gegenseitige Verunreinigung durch die Reagenzien ohne aufwendige Waschanlagen vermieden werden kann.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 gekennzeichnet.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung beschrieben.

Nach der Erfindung werden also die Reagenzgefäße in einer Kassette bewegt. Somit kann das Reagenzgefäß mit dem ausgewählten Reagenz in eine Saug- oder Pipettierstation gebracht werden, wo die Überführung stattfindet. Gemeinsame Leitungen und Ventile zur Überführung unterschiedlicher Reagenzien in die Saug- und Pipettierstation sind nicht erforderlich.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt bzw. zeigen

Fig. 1 schematisch den Gesamtaufbau eines automatischen chemischen Analysiergerätes,

Fig. 2 und 3 perspektivische Ansichten eines Ausführungsbeispieles eines automatischen chemischen Analysiergerätes;

Fig. 4 ein Schema der Anordnung verschiedener Teile des in Fig. 2 und 3 gezeigten Geräts;

Fig. 5 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer Kassette;

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht der Kassette gemäß Fig. 5;

Fig. 7 ein Blockschaltbild eines Beispiels der Steuerung einer Reagenzzuführvorrichtung, mit der die Gesamtentfernung, um die die Kassette bewegt werden muß, auf ein Minimum einzuschränken ist;

Fig. 8 ein Schema eines Ausführungsbeispiels eines Kassettenständers mit getrenntem Kühlbereich und Zimmertemperaturbereich;

Fig. 9 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels der Kühlvorrichtung gemäß Fig. 8;

Fig. 10 ein Schema zur Erläuterung des Zuführbetriebs der in Fig. 4 gezeigten Reagenzzuführvorrichtung;

Fig. 11 ein Schema eines Ausführungsbeispiels der Reagenzzuführvorrichtung.

In Fig. 1 ist das Konstruktionsprinzip des automatischen Analysiergeräts schematisch dargestellt. Dies Gerät läßt sich als Einzelprobengerät klassifizieren, welches chargenweise arbeitet und mit dem Analysen einer Vielzahl von Untersuchungsposten kontinuierlich nacheinander durchgeführt werden. Probengefäße 1 sind auf einer Probentransportvorrichtung 2 abgestützt und werden in einer durch Pfeil A gekennzeichneten Richtung mit Unterbrechungen weitertransportiert. In den aufeinanderfolgenden Probengefäßen 1 enthaltene Flüssigproben werden von einer Probenzuführvorrichtung 3 an gegebener Stelle in gegebener Menge entsprechend der durchzuführenden Analyse abgesaugt und diese gegebene Menge Flüssigprobe gemeinsam mit einem Verdünnungsmittel 5 in Küvetten 4 gefüllt. Die Küvetten 4 sind von einer Küvettentransportvorrichtung 6 abgestützt und werden in einer durch Pfeil angedeuteten Richtung fließbandähnlich in einer Reaktionsreihe B mit Unterbrechungen in einer vorherbestimmten Zeitspanne weitertransportiert, beispielsweise mit einer Geschwindigkeit von sechs Sekunden pro Einheitsschritt. Weitere Küvetten 4 werden der Küvettentransportvorrichtung 6 nacheinander von einer Küvettenzuführvorrichtung 7 zugeführt. Die Küvette 4 mit der darin enthaltenen Flüssigprobe wird um verschiedene Schritte weitertransportiert und kommt dann an gegebener Stelle an, an der je nach der vorzunehmenden Untersuchung ein Reagenz gemeinsam mit einem Verdünnungsmittel 9 mit Hilfe einer Reagenzzuführvorrichtung 8 in die Küvette 4 gefüllt wird. Die für die Messung benötigten Reagenzien sind in Reagenzflaschen 10 ₁-10 _n enthalten, welche auf einer Reagenztransportvorrichtung 11 abgestützt sind, die hin- und herbewegbar ist, wie durch den doppelköpfigen Pfeil C angedeutet. Ein gegebenes Reagenz kann mit Hilfe der Reagenzzuführvorrichtung 8 aus der an der gegebenen Abgabestelle befindlichen Reagenzflasche abgezogen werden. Eine ausreichende Vermischung der Flüssigprobe und des Reagenz ergibt sich dadurch, daß das Reagenz strahlförmig gemeinsam mit einem Verdünnungsmittel mit geeigneter Strömungsgeschwindigkeit in die Küvette 4 gefüllt wird. Während die Küvette 4 mit dem darin enthaltenen Reagenz längs der Reaktionsreihe B weiterbewegt wird, wird die Testflüssigkeit in der Küvette mit Hilfe von vier Photometern 12-15 gemessen, die jeweils eine Lichtquelle L und ein Lichtempfangselement S aufweisen und an Stellen angeordnet sind, die verschiedenen Mehrfachen eines Bewegungsschritts der Küvette entsprechen. Auf diese Weise läßt sich der Reaktionszustand der Testflüssigkeit in der Küvette 4 in der Reaktionsreihe überwachen.

Der Betrieb der oben erwähnten Probentransportvorrichtung 2, Probenzuführvorrichtung 3, Küvetten-Transportvorrichtung 6, Reagenzzuführvorrichtung 8, Reagenztransportvorrichtung 11 sowie der Photometerstationen kann von einer einen Rechner aufweisenden Steuervorrichtung 16 auf der Grundlage von Patientendaten gesteuert werden, die von einer Bedienungsperson eingegeben werden.

Das erfindungsgemäße Gerät wird nun anhand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Fig. 2 und 3 zeigen in perspektivischen Ansichten die äußere Erscheinungsform eines automatischen Analysiergeräts. Ein Gehäuse 25 hat einen Deckel 26, der nach hinten schwenkbar ist. Im wesentlichen in der Mitte des Deckels 26 sind Öffnungen 27 A, 27 B ausgebildet, durch die von Lichtquellen photoelektrischer Kolorimeter erzeugte Wärme abgegeben wird. Am Gehäuse 25 ist eine vordere Platte 28 so befestigt, daß sie durch Schwenken nach vorn geöffnet werden kann. An der vorderen Platte 28 ist ein Abfallbehälter 29 zum Aufbewahren gebrauchter Küvetten und ein Abfallbehälter 30 zum Aufbewahren gebrauchter Flüssigkeit lösbar angebracht. An der unteren Seite des Gehäuses 25 ist rechts eine Seitenplatte 31 schwenkbar angebracht, die einen Kassettenständer zum lösbaren Abstützen einer Kassette trägt, in der die für gegebene Analysen benötigten verschiedenen Reagenz-Gefäße enthalten sind. Ein Teil der rechten Seitenplatte 31 bildet eine Kühlvorrichtung 33.

Vorn am Gehäuse 25 ist eine Probenflüssigkeit-Transportvorrichtung 34 befestigt, die einen sich drehenden, zahnradähnlichen Drehtisch aufweist, welcher abnehmbar am Gerät anzubringen ist, wenn der Deckel 26 geöffnet ist. Wie Fig. 4 zeigt, kann eine Kette mit dem Drehtisch in Eingriff treten, um von der Kette gehaltene Probengefäße zuzustellen. Diese Kette kann je nach der Anzahl zu analysierender Testkörper wahlweise vorgesehen sein.

In Fig. 4 ist eine Anordnung verschiedener Teile des Gerätes nach Abnahme des Deckels 26 schematisch dargestellt. Die Probengefäße werden nacheinander mittels der Transportvorrichtung 34 zu einer gegebenen Absaugposition bewegt. Die Küvetten werden einzeln mittels einer Küvetten-Transportvorrichtung 35 durch eine Stellung in der Nähe der Probenansaugposition hindurchbewegt. Aus dem Probengefäß wird eine gegebene Probenmenge der Küvette mittels einer Pumpe 36 zugeführt. Während die Küvette von einer Küvetten-Transportvorrichtung 37 zu einer Photometerstation bewegt wird, wird eine gegebene Menge eines geeigneten Reagenzes aus einem Reagenz-Gefäß 38 in der Kassette 32 mittels einer Reagenzabgabevorrichtung 39 in die Küvette gefüllt. In der Kassette 32 ist eine Vielzahl von Reagenz-Gefäßen 38 in endloser Bahn angeordnet, und jedes gewünschte Reagenz- Gefäß 38 kann in eine Stellung weiterbewegt werden, an der das Reagenz mittels der Reagenzabgabevorrichtung 39 angesaugt werden kann. Wie weiter unten im einzelnen erläutert, ist längs der Küvetten-Transportvorrichtung 37 ein Ionenfühler 40 vorgesehen, der die Konzentration von Ionen in der Testflüssigkeit mißt. Am Ende der Küvetten-Transportvorrichtung 37 ist eine Verteilervorrichtung 41 vorgesehen, die aufeinanderfolgende Küvetten abwechselnd einer rechten und linken Photometerstation 42 A bzw. 42 B zuteilt. Diese Photometerstationen stehen mit den im Deckel 26 ausgebildeten Öffnungen 27 A bzw. 27 B in Verbindung. Nach dem Messen an den Photometerstationen 42 A, 42 B wird die Küvette und ihr Inhalt an Stationen 43 A und 43 B beseitigt.

Wenn zwei Photometeranordnungen 42 vorgesehen sind, kann jede Testflüssigkeit, selbst wenn die Küvetten nacheinander mittels der Küvetten-Transportvorrichtung 37 alle sechs Sekunden zugeführt werden, zwölf Sekunden lang an jeder Photometerstelle mittels einer oder der anderen Photometerstation gemessen werden, so daß die zum Messen zur Verfügung stehende Zeit verlängert ist. Selbst wenn eine der Photometeranordnungen ausfallen sollte, kann außerdem der Analysierbetrieb weitergehen.

Als nächstes soll die Probenzuführvorrichtung und die Reagenzzuführvorrichtung beschrieben werden. Da diese beiden Vorrichtungen im wesentlichen den gleichen Aufbau haben können, wird im einzelnen nur die Reagenzzuführvorrichtung beschrieben.

Wie Fig. 4 zeigt, ist bei diesem Ausführungsbeispiel eine Vielzahl von Reagenz-Gefäßen 38 längs einer endlosen Bahn in der Kassette 32 angeordnet. Aus Fig. 5 und 6 geht hervor, daß die Kassette einen elliptischen Außenrahmen 80 aufweist, in dem zwei Umlenkrollen 81 und 82 drehbar angeordnet sind. Um diese Umlenkrollen 81 und 82 herum ist ein Endlosriemen 83, vorzugsweise ein Schaltriemen, angeordnet, mit dem eine Vielzahl von Trennwänden 84 integral ausgebildet ist. Ein Reagenz-Gefäß 38 wird herausnehmbar in einen von benachbarten Trennwänden und dem Außenrahmen 80 begrenzten Raum eingesetzt. Eine der Umlenkrollen 81 ist in ihrer Unterseite mit Aussparungen versehen, die lösbar mit als Kupplung dienenden Vorsprüngen 86 an einer Abgabewelle eines am Gehäuse 25 befestigten Antriebsmotors 85 in Eingriff stehen. Der Antriebsmotor 85 kann entweder vorwärts und/oder rückwärts angetrieben werden, je nach dem wie es durch ein von außen angelegtes Signal bestimmt wird. An ortsfesten Wellen der Umlenkrollen 81 und 82 ist ein Handgriff 87 befestigt, der ein leichtes Einsetzen der Kassette 32 sowie ein Herausnehmen ermöglicht.

Um die höchstmögliche Betriebsleistung des Analysiergeräts zu erzielen, wenn aus einer Anzahl von Reagenzien verschiedene Reagenzien ausgewählt und von einer einzigen Abgabepumpe geliefert werden, erfolgt die Abgabe der Reagenzien in solcher Reihenfolge, daß die gesamte von der Kassette zurückzulegende Entfernung unabhängig von der Reihenfolge der durchzuführenden Untersuchungen so klein wie möglich ist. Hierzu ist der Antriebsmotor 85 zum Transport der Reagenz-Gefäße 38 umkehrbar.

Zu diesem Zweck ist gemäß Fig. 7 Information über die Reihenfolge der Anordnung von Reagenz-Gefäßen in der Kassette 32 zuvor in einer Bestimmungseinheit für die Untersuchungsfolge gespeichert. Beim Auslösen einer Messung an einen bestimmten Testkörper werden Daten über die durchzuführende Untersuchung von einem Speicher an die Bestimmungseinheit für die Untersuchungsfolge geliefert, welche gleichfalls von einer Reagenzflaschenübertragungsvorrichtung Informationen über ein bestimmtes Reagenz-Gefäß erhält, die sich gerade in der Reagenzabsaugposition befindet. In der Bestimmungseinheit wird die Reihenfolge der Untersuchungen auf der Basis dieser drei Informationen so festgelegt, daß sich die kleinstmögliche Entfernung für die Bewegung der Kassette ergibt und eine Liste zur Kennzeichnung der festgelegten Untersuchungsfolge erstellt wird. Entsprechend dieser Liste steuert die Bestimmungseinheit nacheinander das Ausrichten der Reagenz-Gefäße mit der Reagenzansaugstation in solcher Reihenfolge, daß die größtmögliche Wirtschaftlichkeit bei der Bewegung der Kassette erreicht wird. Die Liste wird gleichzeitig an die Photometerstation abgegeben, um dieser die entsprechenden Testdaten, z. B. die Gesamtreihenfolge der vorzunehmenden Untersuchungen und Proben auf dem Drehteller mitzuteilen.

Fig. 8 zeigt eine Anordnung von zwei Kassetten 32 A und 32 B, die auf unterschiedlichen Temperaturen gehalten werden. Die eine Kassette wird gekühlt, die andere befindet sich auf Zimmertemperatur. Mit den Bezugszeichen 96 bis 99 sind Meß- und Steuereinrichtungen bezeichnet.

Die Fig. 9 zeigt die Kassette 32 B im einzelnen. Die Kassette weist in einem Teil 100 eine kleine Öffnung 101 auf, durch die eine Saugsonde in ein bestimmtes Reagenz-Gefäß einführbar ist.

Bei der in Fig. 10 gezeigten Reagenzzuführvorrichtung kann eine einzelne Pumpe 105 eine Vielzahl unterschiedlicher Reagenzien liefern.

Bei diesem Ausführungsbeispiel werden Reagenzien in hoher Konzentration verwendet, die aus den Sonden gemeinsam mit Verdünnungsmittel als Strahl in die Küvetten abgegeben werden. Diese Konstruktion ermöglicht es, das ganze Gerät klein zu halten und eine Verschmutzung zwischen verschiedenen Reagenzien auszuschließen, da das Innere der Sonde von den Verdünnungsmitteln ausgewaschen wird. Da außerdem die Verdünnungsmittel auf eine Temperatur in der Nähe der Reaktionstemperatur erwärmt sind, kann die Temperatur der Testflüssigkeit rasch erhöht und die Reaktionszeit verkürzt werden, selbst wenn ein gekühltes Reagenz benutzt wird und die Reaktion in temperaturgesteuerter Umgebung durchgeführt wird, deren Wärmewirkungsgrad niedrig ist, wie der eines Luftbads. Wenn außerdem das Verdünnungsmittel die gleiche Flüssigkeit ist wie die Pufferlösung, brauchen für diese Flüssigkeit keine getrennten Förderpumpen vorgesehen zu sein.

Um einen Abgabezyklus zu beginnen, wird zunächst das gewünschte Reagenz-Gefäß 38 in der Kassette 32 in eine Stellung unmittelbar unterhalb der Saugposition der Sonde 106 bewegt. Eine Vorwärmvorrichtung 107 erwärmt das Verdünnungsmittel auf eine der Reaktionstemperatur nahekommende Temperatur und weist eine Heizvorrichtung, einen Temperaturfühler und eine nicht gezeigte Temperatursteuerschaltung auf. Die Spritze 105 ist mit der Sonde 106 und einer Verdünnungsmittel enthaltenden Flasche 108 über Ventile 109 bzw. 110 verbunden. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Ventile zwar als Zweiwegeventile dargestellt, aber sie können auch durch ein einziges Dreiwegeventil ersetzt sein. Da die Ventile 109 und 110 mit dem Verdünnungsmittel in Berührung stehen, brauchen sie nicht besonders chemisch beständig zu sein. Weil jedoch nur eine sehr geringe Menge Flüssigkeit abgegeben wird, sollte sich das Volumen auf dem Weg kaum ändern. Deshalb sind vorzugsweise die Ventile 109 und 110 als drehbare Solenoidventile mit verjüngtem Absperrglied ausgebildet.

Ebenso wie die Ventile 109 und 110 sind auch die die Pumpe bildende Spritze 105 und der Kolben nicht chemisch widerstandsfähig. Um mit der gleichen Pumpe verschiedene Reagenzmengen ansaugen zu können, kann der Kolben der Pumpe in verschiedenen Stufen betätigt werden. Hierzu kann der Kolben mit Hilfe eines Impulsmotors, der von einem äußeren Signal erregt wird, in unterschiedlichem Hub bewegt werden. Als Verdünnungsmittel kann, wie schon gesagt, eine Pufferlösung dienen, oder in manchen Fällen kann entionisiertes oder destilliertes Wasser benutzt werden.

Die Arbeitsschritte der Reagenzabgabepumpe gehen aus der nachfolgenden Tabelle hervor.

Wenn verschiedene Verdünnungsmittel für verschiedene Reagenzien benutzt werden, oder wenn ein Reagenz an verschiedenen Positionen abgegeben wird, kann eine Vielzahl von Pumpen 105 A-105 D zur Abgabe jedes Verdünnungsmittels gemäß Fig. 19 vorgesehen sein. Wenn eine als Reaktions-Gefäß dienende Küvette 45 in eine einer der Pumpen 105 A-105 D entsprechende Abgabeposition bewegt worden ist, beispielsweise in die Position entsprechend der Pumpe 105 A und das in diese Küvette abzugebende Reagenz dasjenige ist, welches durch ein Verdünnungsmittel verdünnt werden soll, mit dem diese Pumpe 105 A in Verbindung steht, dann wird das zugehörige Reagenz-Gefäß 38 in eine Stellung bewegt, die der Pumpe 105 A entspricht, welche dann eine gegebene Menge des gewünschten Reagenzes in die Küvette 45 füllt. Wenn andererseits das in diese Küvette zu füllende Reagenz ein Reagenz ist, welches mit einem Verdünnungsmittel verdünnt werden sollte, an das die Pumpe 105 C angeschlossen ist, wird die Küvette um zwei Schritte weiterbewegt und an dieser Stelle das gewünschte Reagenz mit Hilfe der Pumpe 105 C in die Küvette 45 gefüllt.

Da bei diesem Ausführungsbeispiel der Reagenzzuführvorrichtung jeweils die am besten geeigneten Verdünnungsmittel oder Pufferlösungen verwendet werden können, lassen sich die Reagenzien länger stabil halten und die Anzahl durchzuführender Untersuchungen erhöhen. Bei einigen Reagenzien ist es vorzuziehen, sie in mehreren Stufen zuzuführen, um auf diese Weise die Stabilitätsdauer der Reagenzien durch entsprechende Lagerung zu verlängern oder nur solche Mengen abzugeben, die nicht über den dynamischen Bereich einer gegebenen Pumpe 105 A-105 D hinausgehen. Unter diesen Umständen kann das gleiche Reagenz oder Teile desselben von aufeinanderfolgenden Pumpen 105 A-105 D in aufeinanderfolgenden Schritten in die gleiche Küvette gefüllt werden.

Claims (5)

1. Reagenzzuführvorrichtung

• - für ein automatisches chemisches Analysiergerät mit einer Mehrzahl von längs einer Reaktionsbahn geführten Reaktionsgefäßen
• - zum Zuführen jeweils eines ausgewählten Reagenzes aus einer Mehrzahl von Reagenz-Gefäßen mit verschiedenen Reagenzien zu einer Ansaug- und Abgabeeinrichtung, die eine vorgegebene Menge des ausgewählten Reagenzes aus dem Reagenz-Gefäß in eines der Reaktionsgefäße überführt,

dadurch gekennzeichnet,
daß die Reagenz-Gefäße (38) in einer am oder im Analysiergerät positionierbaren Kassette (32) angeordnet sind,
daß in der Kassette (32) ein Endlos-Band (83) angeordnet ist, welches innerhalb des Rahmens (80) der Kassette (32) umläuft und entlang dem die Reagenz-Gefäße (38) angeordnet sind, und
daß ein Antrieb (81, 82, 85, 86) vorgesehen ist, um das Endlos-Band (83) hin- und herzubewegen, so daß jedes der im Rahmen (80) angeordneten Reagenz-Gefäße (38) an der Ansaug- und Abgabeeinrichtung (39) positionierbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kassette (32) geschlossen und an eine Kühlvorrichtung (33) anschließbar ist und die Kühlluft durch die Kassette (32) zirkulieren kann, und
daß die Kassette (32) eine kleine Öffnung (101) aufweist, durch die eine Saugsonde (106) in ein bestimmtes Reagenz-Gefäß (38) einführbar ist.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kassette (32) einen geschlossenen Hauptrahmen (80) und in diesem einen über beabstandete Umlenkrollen (81, 82) laufenden Endlosriemen (83) mit abstehenden Trennwänden (84), zwischen denen jeweils eine Reagenzflasche (38) aufnehmbar ist, aufweist, und
daß im Analysiergerät ein Antriebsmotor (85) vorgesehen ist, der über eine Kupplung (86) mit einer der Umlenkrollen (81) beim Einsetzen der Kassette (32) in Eingriff kommt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (85) als drehrichtungsumsteuerbarer Schaltmotor ausgebildet ist.