DE3144474A1

DE3144474A1 - Verfahren und vorrichtung zur analyse einer fluessigen probe

Info

Publication number: DE3144474A1
Application number: DE19813144474
Authority: DE
Inventors: Yoshiteru Katsuta Furuta; Yasushi Mito Nomura
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1980-11-10
Filing date: 1981-11-09
Publication date: 1982-06-24
Also published as: DE3144474C2; JPS649572B2; JPS5782753A; US4612289A

Description

HITACHI, LTD., Tokyo, Japan

Verfahren und Vorrichtung zur Analyse einer flüssigen

Probe

Die-Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Analyse' einer flüssigen Probe, insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung, die sich zur Analyse eines gewünschten Bestandteils in einer flüssigen Probe durch Zusetzen eines Reagens¹ zu einer flüssigen Probe, wodurch eine Reaktion ausgelöst wird, und durch Messen der Reaktionsgeschwin-. digkeit eignen. ■

Nach dem bekannten Verfahren und der bekannten Vorrichtung 'zur Analyse einer flüssigen Probe durch Messen der Reaktionsgeschwindigkeit wird die physikalische Größe der Reaktipnsmischung nur nach Zusatz des gesamten Reagens¹ zu einer Probe gemessen. Bei

der Messung der Reaktionsgeschwindigkeit wird eine Änderung der physikalischen Größe je Zeiteinheit gemessen, doch läuft im Fall einer Probe mit einer sehr hohen Aktivität die Reaktion mit einer sehr hohen Geschwindigkeit ab, so daß es möglich ist, daß kein Substrat als Reaktionspartner z.um Zeitpunkt der tatsächlichen Messung mehr vorhanden ist und daher keine Änderung der physikalischen Größe mehr auftritt. Es wird also ein Analysenwert entsprechend dem einer Probe mit einer niedrigen Aktivität erhalten.

So wird bei der Messung der Reaktionsgeschwindigkeit ein Effektivgrenzniveau zum Messen der physikalischen Größe festgelegt, so daß eine Alarmmarke angezeigt werden kann, um anzudeuten, daß die Analyse der flüssigen Probe nicht mehr wirksam ist, sobald die physikalische Größe geringer als das Effektivgrenzniveau wird, wenn ein Reaktionsparnter in der Reaktion berücksichtigt wird (Substratbasis), oder sobald die physikalische Größe höher als das Effektivgrenzniveau wird, wenn ein Produkt in der Reaktion berücksichtigt wird (Produktbasis). Jedoch haben das bekannte Verfahren und die bekannte Vorrichtung Probleme bei der vollständigen Funktion des Alarmsystems.

Nach dem bekannten Verfahren und der bekannten Vorrichtung wird die Messung nur durchgeführt, nachdem das gesamte Reagens einer flüssigen Probe zur Auslösung der Reaktion zugesetzt wurde, und daher wird das Effektivgrenzniveau für alle Proben gleich ein-

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gestellt. Es ergibt sich daher ein Problem, daß keine Alarmmarke angezeigt wird, wenn eine Probe" mit einer "unerwartet großen Änderung der physikalischen Größe betroffen ist. Beispielsweise wird eine Analyse der Glutamat-Oxalacetat-Transminase (GOT) in Serum, die in weitem Umfang in Krankenhauslaboratories vorgenommen" wird, gemäß den folgenden Reaktionen (T) und (2) durchgeführt:

GOT" L-Asparaginat + -O-Ketoglutarat ^- '

■ Oxalacetat + Glutamat "(T)

MDH
Oxalacetat + NADH r- Malat + NAD (2)

Wenn eine Extinktion bei der Wellenlänge von 340 nm gemessen wird, kann eine Änderung bei NADH verfolgt werden, und folglich .kann die Geschwindigkeit der Reaktion (1) durch GOT in Verbindung mit der Reaktion (2) bestimmt werden, wobei MDH Malatdehydrogenase, NADH reduziertes Nikotinamidadenindinukleotid und NAD Nikotinamidadenindinukleotid bedeuten.

Analtytische Bestandteile, die üblicherweise in Krankenhäusern durch Messen .der" Änderungen an NADH bei der Wellenlänge von 340 nm geprüft"werden, umfassen Amyläse, Kreatinphosphokinase, Glucose,. Glutamatpyruvattransminase (GPT), β-Hydroxybutyratdehydrogenase, Lactatdehydrogenase (LDH), Triglycerid, Harnstoffstickstoff usw. Jedoch hat die Extinktion von Serum als Proben zur Analyse dieser analytischen Bestandteile in Krankenhauslaboratorien bei der Wellenlänge

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von 340 nm eine gewisse Verteilung. In Fig. 1 ist die Extinktionsverteilung von 13fach verdünnten Serumproben von 200 Patienten in einem Krankenhaus dargestellt.. Wie man daraus ersieht, hat die Extinktion bei der Wellenlänge von 340 nm einen großen Abweichungsbereich in Abhängigkeit von den · einzelnen Patienten. Daher haben das bekannte Verfahren und die bekannte Vorrichtung, die auf dem ohne Berückshcitigung eines so großen Abweichungsbereichs in der Serumextinktion festgelegten Effektivgrenzniveau basieren, den Nachteil, daß die Alarmmarke manchmal in ihrer Funktion versagt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine fehlerhafte Messung einer flüssigen Probe mit einer hohen Aktivität als Analysenwert· niedrigeiJAktivität aufgrund des Mangels eines Substrats zum Zeitpunkt der Messung zu vermeiden und eine flüssige Probe mit hoher Genauigkeit in einem maximal verfügbaren Bereich zu analysieren. . '

Das Lösungsprinzip der Erfindung beruht darauf, daß man die physikalische Größe der einzelnen flüssigen Probe vor Auslösung der Reaktion mißt, ein Effektivgrenzniveau für die einzelne flüssige Probe festsetzt, der flüssigen Probe ein Reagens zur Auslösung einer Reaktion zusetzt, physikalische Größen der erhaltenen flüssigen Mischung in einer Mehrzahl von Wiederholungen von Zeit zu Zeit mißt, bevor das Effektivgrenzniveau erreicht ist, und automatisch den Analysenwert des gewünschten analytischen Bestandteils aus den so erhaltenen physikalischen Größen berechnet.

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Die Erfindung beruht auf dem Befund, daß die phasikalische Größe einer reagierenden flüssigen Mischung einer flüssigen Probe und eines Reagens¹ die Gesamtsumme einer physikalischen Größe aufgrund des Reagens' und einer physikalischen Größe aufgrund der Probe ist und die physikalische Größe 'aufgrund des Reagens¹ von der Zusammensetzung des Reagens¹ abhangt. Sofern ein Reagens' konstanter Zusammensetzung verwendet wird, hat die physikalische Größe aufgrund eines solchen Reagens¹ einen konstanten Wert, während diejenige aufgrund einer Probe variabel ist und einen von der Zusammensetzung der jeweiligen Probe abhängenden Wert hat.

Gegenstand der Erfindung, womit.die genannte Aufgabe gelöst wird, ist zunächst ein Verfahren zur Analyse einer flüssigen Probe durch Zusetzen eines Reagens¹ zu einer flüssigen Probe, dadurch Auslösen der Reaktion, und Messen einer Reaktionsgeschwindigkeit, dadurch quantitatives Bestimmen eines in der Probe enthaitenen und an der Reaktion teilnehmenden analytischen Bestandteils,

gekennzeichnet durch

(1) einen Schritt der Messung einer physikalischen Größe der flüssigen Probe, ■ "

(2) einen Schritt der Festsetzung eines Effektivgrenzniveaus für die flüssige .Probe entsprechend der physikalischen Größe der flüssigen Probe,

(3) einen Schritt des^usatzes eines Reagens¹ zur flüssigen Probe und des Messens einer physikalischen Größe der sich ergebenden flüssigen Mischung und

(4) einen Schritt der Berechnung des Analysenwertes des gewünschten analytischen Bestandteils aus den bis dahin gemessenen physikalischen Größen, bevor das Effektivgrenzniveau erreicht ist.

Ausgestaltungen und Wexterbildungen dieses Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 bis 7 .gekennzeichnet .

·; Gegenstand der Erfindung ist auch eine Variante dieses Verfahrens zur Analyse einer flüssigen Probe durch Geschwindigkeitsanalyse, mit dem Kennzeichen, daß man eine flüssige Probe mit einem ersten Reagens mischt, die erhaltene flüssige Probe in eine erste Stellung zum Messen einer physikalischen Größe der flüssigen Probe bringt, eine erste Messung zum Messen der physikalischen Größe der in die erste Stellung gebrachten flüssigen Mischung vornimmt, die flüssige Mischung mit einem zweiten Reagens mischt, das zur Auslösung einer Reaktion zur · quantitativen Bestimmung eines gewünschten analytischen Bestandteils geeignet ist, die erhaltene, in Reaktion versetzte flüssige Mischung in eine zweite Stellung zum Messen einer physikalischen Größe der flüssigen Mischung bringt, eine zweite Messung zum Messen der physikalischen Größe der in die zweite Stellung gebrachten flüssigen Mischung in einer Mehrzahl von Wiederholungen vornimmt und dadurch die durch das zweite Reagens ausgelöste Reaktionsgeschwindigkeit bestimmt, ein Effektivgrenzniveau entsprechend der bei der ersten Messung erhaltenen

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physikalischen"Größe bestimmt, die physikalischen Größen jenseits des Effektivgrenzniveaus von den bei der zweiten Messung gemessenen abzieht und den Analysenwert des gewünschten analytischen Bestandteils entsprechend den verbleibenden, bis dahin vor Erreichen des Effektivgrenzniveaus erhaltenen physikalischen Größen der zweiten Messung berechnet.

Zweckmäßig mißt man die physikalischen Größen bei der ersten Messung und der zweiten Messung mit einer identischen Einrichtung zum Messen physikalischer Größen.

Gegenstand der Erfindung ist außerdem eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, · die gekennzeichnet ist durch:

Dj eine Einrichtung zum Messen einer physikalischen. Größe der flüssigen Probe,

T2J eine Einrichtung zum Zusetzen eines Reagens¹ zur flüssigen Probe und zum Messen einer physikalischen Größe der erhaltenen flüssigen Mischung,

C32 eine Einrichtung zum Festsetzen eines Effektivgrenzniveaus für die flüssige Probe entsprechend der physikalischen Größe der flüssigen Probe und

• C43 eine. Einrichtung zum Berechnen des Analysenwertes des gewünschten analytischen Bestandteils der .flüssigen Probe aus den bis dahin gemessenen physikalischen Größen, bevor das Effektivgrenzniveau erreicht ist.

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Ausgestaltungen und Weiterbildungen dieser Vorrichtung sind in den Ansprüchen 11 bis 16 gekennzeichnet.

Eine Variante der Vorrichtung ist zur Analyse einer flüssigen Probe durch Geschwindigkeitsanalyse gekennzeichnet durch

eine Einrichtung zum Festsetzen eines ersten Zeitpunktes und eines zweiten Zeitpunktes zum Messen einer · physikalischen Größe der flüssigen Probe der Reihe nach und zur Positionierung der flüssigen Probe zum ersten Zeitpunkt und zum zweiten Zeitpunkt, eine Einrichtung zum Zusetzen eines ersten Rea^gens" zur flüssigen Probe, wodurch der Zustand der flüssigen Probe bestimmt wird, bevor die flüssige Probe an einer Stelle zum Messen der physikalischen Größe zum ersten Zeitpunkt positioniert ist, eine Einrichtung zum Zusetzen eines zweiten Reagens¹ zur flüssigen Probe, das zur Reaktion mit einem gegebenen Bestandteil in der flüssigen Probe geeignet ist, nach dem ersten Zeitpunkt, jedoch vor dem zweiten Zeitpunkt, eine Einrichtung zur Berechnung eines Effektivgrenzniveaus entsprechend der zum ersten Zeitpunkt gemessenen physikalischen Größe, zum Abziehen der physikalischen Größen jenseits des Effektivgrenzniveaus von den zum zweiten Zeitpunkt gemessenen und zur Berechnung des Analysenwertes des gewünschten analytischen Bestandteils entsprechend den verbleibenden physikalischen Größen und eine Einrichtung zur Anzeige des Analysenwertes durch ein Signalverarbeitungsgerät.

Vorteilhaft ist das Effektivgrenzniveau eine Gesamtsumme der physikalischen Größe der flüssigen Mischung selbst und des-aus der Zusammensetzung des Reagens¹ ableitbaren konstanten·physikalischen Wertes.

Die erfindungsgemäß zu messende physikalische Größe ist vorteilhaft eine Lichtstärke, die diejenigen auf Extinktion, Fluoreszenz, Lichtstreuung,Lumineszenz, wie z. B. Biolumineszenz oder Chemilumineszenz, basierenden umfaßt, und wird durch ein Spektrophotometer, Fluorophotometer usw. gemessen.

Im Rahmen der Erfindung wird das Effektivgrenzniveau als Untergrenzenniveäu festgesetzt, wenn die betroffene Reaktion auf einer Substratbäsis gehandhabt wird, oder als Obergrenzenniveau festgesetzt, wenn die betroffene Reaktion auf Produktbasis gehandhabt wird. Die analytischen Bestandteile können also nach dem Unterschied zwischen der Substratbasis und der Produktbasis folgendermaßen eingeteilt werden:

Subsitratbas,is .

(unteres Effekti^grenzniveau festzusetzen)

GOT, GPT, LDH
Kreatinphosphokinase und Triglycerid

Produktbasis

(oberes Effektivgrenzniveau festzusetzen)

Glucose, Harnstoffstick- · stoff, LDH, Amylase und alkalisches Phosphat

Zur Einstellung des Zeitpunktes, der Auslösung der Reaktion kann das Reagens der flüssigen Probe nach und nach zugesetzt werden, und eine Mehrzahl von analytischen

«ft «·

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Bestandteilen kann nacheinander gemessen werden. Die ' flüssige Reaktionsmischung kann in einer Mehrzahl von Wiederholungen mittels eines Drehtisches gemessen werden,

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert; darin zeigen:

Fig. 1 ein Diagramm zur Darstellung der Distinktionsverteilung menschlichen

Serums; ' ·

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäß zu verwendenden Vorrichtung zur Analyse einer flüssigen Probe;

Fig. 3 ein Diagramm zur Darstellung der Beziehungen zwischen dem Zeitpunkt der Reagenszugabe■ zu einer flüssigen Probe und dem Reaktionsablauf; und

Fig. 4 ein Flußdiagramm zur Darstellung des Verfahrensablaufs nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Die Erfindung wird nun im ein seinen anhand von Ausführungsbeispielen und Figuren beschrieben.

Der allgemeine Aufbau einer automatischen Analysevorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist schematisch in Fig. 2 dargestellt. In Fig. 2 kann die Analysevorrichtung· funktionsmäßig in ein Probenahmesystem, ein Reaktionssystem, einen Reagensspeicherabschnitt, einen Reagensverteilerabschnitt und einen

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Signalverarbeitungs/Steuerungs-Abschnitt unterteilt

werden. '

Zunächst wird das Probenahmesystem beschrieben. Das Probenahmesystem enthält einen Probenehmerabschnitt. _H) und einen Probenahmemechanismus 40. Der Probenehmerabschnitt 22. ^we^st einen Probentisch als Drehtisch, einen Ionenanalysierbehälter 15 und einen Antriebsabschnitt zum Drehen des Probentisches und des Ionenanalysierbehälters 15 auf. Der Probentisch 11 enthält eine gewöhnliche Probengefäßgruppe 12, die mit zu analysierenden Proben beschickt ist, in einer Mehrzahl von Löchern an seinem Außenumfang und eine besondere Probengefäßgruppe 13, die mit Notproben und Bezugsproben beschickt ist, in einer Mehrzahl von Löchern an seinem Innenumfang. Diese Probengefäße sind zur Überführung in Probenansaugstellungen 44 und 44' durch Drehung des Tisches 11 bei Bedarf geeignet. Der Ionenanalysierbehälter 15 ist drehbar innerhalb des Probentisches 11 angeordnet. Eine Mehrzahl von Ionenauswähäelektroden -16 für Natrium-, Kalium- und Fluorionen und eine Bezugselektrode 17 erstrecken sich innerhalb des Behälters Diese Elektroden sind zum Eintauchen in eine Verdünnungslösung geeignet, wenn die aus den Probengefäßen 12, 13 mittels eines nicht darges teilten Probennahmemechanismus¹ entnommene Probe in den Analysierbehälter überführt und mittels der Verdünnungslösung verdünnt ist.

Der Probenahmemechanismus· 40 enthält einen ein Probeverarbeitungsrohr 41 haltenden Dreharm, einen

Vertikalantriebsmechanismus für den Dreharm und eine Probenpipette 42 zum Bewegen des Probenverarbeitungsrohres 41 zwischen Probenansaugstellungen 44 und 44' und einer Probenabgabestellung 45, in jede von welchen Stellungen das Probenverarbeitungsrohr 41 vertikal antreibbar ist.

Das Probenverarbeitungsrohr 41 des Proben^ahmemechanismus' 40 wird durch einen Reinigungsabschnitt 41A vor Ansaugen der Probe gereinigt. Der Reinigungsabschnitt 41A ist auf halbem Wege in der 'Bewegungsbahn · des Probenverarbeitungsrohres 41 vorgesehen.

Als nächstes wird das Reaktionssystem erläutert. Das Reaktionssystem 20 enthält eine auf einer Temperatur gehaltene ringförmige Bahn 23 und einen darauf angeordneten Rsaktionstisch 21. Der Reaktionstisch 21 ist so hoch wie der Probentisch 11 angeordnet. Die auf einer Temperatur gehaltene Bahn enthält einen auf einer Temperatur gehaltenen Behälter und nimmt eine auf einer Temperatur gehaltene Flüssigkeit von einem auf einer Temperatur gehaltenen Wasserzuführabschnitt 29 auf. Die Temperatur des Wassers im auf einer Temperatur gehaltenen Wasserzuführabschnitt 29 ist über den Bereich etwa 25 bis 37 ⁰C veränderbar. Der R_eaktionstisch 21 weist eine Vielzahl von Löchern auf,-deren jedes mit einem Reaktionsgefäß in Form einer rechteckigen transparenten ZeI\e beschickt ist, so daß eine Gruppe von Reaktionsgefäßen gebildet wird. Der untere Teil der Reaktionsgefäße ist in die

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auf einer Temperatur gehaltene Flüssigkeit eingetaucht.

Eine Lichtquelle 25 ist innerhalb des Reaktionstisches 21 vorgesehen, der entweder kontinuierlich oder absatzweise durch einen " nicht dargestellten Antriebsmechanismus gedreht wird. Lichtströme 26 von der Lichtquelle 25 werden einem Photometer 27 durch Reaktionsgefäße 22 in der auf einer Temperatur gehaltenen Bahn 23 zugeführt und durch das Beugungsgitter im Photometer 27 gestreut, so daß ein Lichtstrhl bestimmtster Wellenlänge mittels eines Photosensors abgeleitet wird. Der Inhalt der Reaktionsgefäße 22 wird durch einen Rührer 28 gerühtt.

Eine Reinigungsmaschine 24 mit einer Mehrzahl von Reinwasserauslaßrohren und Flüssigkeitsansaugrohren ist über der Reaktionsgefäßgruppe angeordnet. Wenn der Reaktionstisch 21 stillsteht, werden diese Rohre in die Reaktionsgefäße eingeführt, um so die Reaktionsgefäße zu reinigen. Die Reinigungsmaschine 24 hat

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Reinigungsheberorgane/zur Durchführung eines Reinigungszyklus¹ einschließlich des Ahsaugens der Flüssigkeit durch das Flussigkeitsansaugrohr, der Reinwasserabgabe durch das Reinwasserabgaberohr und der Reinwasseransaugung durch das Flüssigkeitsansaugrohr. Dieser Reinigungs^z/klus wird für jedes Reakt ions gefäß dreimal wiederholt.

Nun wird der Reagensspeicherabschnitt beschrieben. Der Reagensspeicherabschnitt 30 ist in der Nähe des Reaktionsabschnitts 20 in der Weise angeordnet, daß

';; die Höhe der Reaktionsgefäße 31 und 31 ' im wesentlichen

i ■ .

Ii die gleiche wie die des Reaktionstisches 21 ist.,

Ij Der Speicherabschnitt 30 enthält einen Kühler, der

!· zwei Reihen von gruppenweise angeordneten Reagens-

"' gefäßen 31 und 31 * in der Form eines rechteckigen

κ Quaders enthält. Jedes der Reaktionsgefäße 31 und 31'

'Λ ist entsprechend dem Analysenbestandteil vorbereitet

5 und hat Öffnungen 32 b zw. 32' .

•I '

■ Nun wird das Reagensverteilungssystem beschrieben.

Die Reagenspipette 35 hat Reagenspipettierabschnxtte 36' und 37, die längs einer nicht dargestellten Schiene

I .verschoben werden. Reagens-Einsaug-Abgabe-Rohre 38

t . ' ■ ■

,j und 39 sind an den Pipettierabschnitten 36 und 37

if- montiert. Die Reagens-Einsaug-Abgabe-Rohre 38 und 39

'ι sind zur voneinander unabhängigen Hin- und Herbewegung.

*] geeignet. Das Reagens-Einsaug-Abgabe-Rohr 38

I. wird längs der Reihe von öffnungen 32 bis zur Reagens-

* abgabesteilung 46 bewegt. Andererseits ist das

J Reagens-Einsaug-Abgabe-Rohr 39 zur Bewegung längs der

": ' Reihe von öffnungen 32' bis zur Reagensabgabestellung

T geeignet. Die Reihe von Reagensgefäßen 31 und die. der

■jj Reagensgefäße 31' sind parallel zueinander angeordnet,

was ebenfalls für die Reihen von öffnungen 32 und 32'

/ gilt. Die Reagensspeichergefäße 31 und 31' sind

"■ . von rechteckiger Earallelepipedform, und daher

kann eine Vielzahl von ihnen in eng-benachbarter Lage

Ϊ · ■ ■ zueinander angeordnet werden. Die Reagens-Einsaug-

1 Abgabe-Rohre 38 und 39 werden über einer geeigneten

'! öffnung 32, 32' der Reagensgefäße 31 und 31* entsprechend

dem betroffenen analytischen Bestandteil angehalten

i und nach unten bewegt, um das Reagens aufzunehmen und

3 ■■ ■

* a«

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zu halten, worauf die Aufwärtsbewegung folgt, um das gehaltene Reagens in das Reaktionsgefäß 22 abzugeben. Die Reagens-Einsaug-Abgabe-Rohre 38 und 39 werden an Reinigungsstellen 38A bzw. 39A vor dem Ansaugen des Reagens' gereinigt. Die öffnung 32 der Reagensgefäßgruppe 31, die Reinigungsstelle 38A und die Reagensabgabestellung 46 des Reaktionstisches 21 sind in einer geraden Linie ausgerichtet. Die Reagens-Einsaug-Abgabe-Rohre 38 und 39 haben einen nicht dargestellten Reagensoberflächenspiegelsensor, im Ansprechen auf dessen Ausgang der Oberflächenspiegel des Reagens¹ erfaßt wird. Der Betrieb dieses Sensors bewirkt, daß die Reagens-Einsaug-Abgabe-Rohre und 39 konstant eine vorbestimmte Reagensmenge aufnehmen. Die Reagenspipettierabschnitte 36 und 37 haben eine nicht dargestellte Vorheizung zum Erhitzen des Reagens¹ auf eine zur Reaktion geeignete Temperatur, während sich die Reagens-Einsaug-Abgabe-Rohre und 39 zu den Reagensabgabestellungen 46 und 47 bewegen.

Zum Schluß wird das Signalverarbeitungs/Steuerungssystem erläutert. Ein logarithmischer. Wandler 53 aient zur logarithmischen Umwandlung eines Meßsignals entsprechend der Stärke des durchgelassenen Lichts vom Photometer 27. Der erhaltene Umwandlungswert wird dem Analog/Digital-Wandler 54 zur Umwandlung in ein Digitalsignal zugeführt. Ein Drucker 55 dient zum Drucken des Meßergebnisses durch einen analytischen Bestandteil des Reagens¹. Eine Kathodenstrahlröhre dient zur Anzeige des Meßergebnisses und der Analysebedingungen. Ein Kassettenbandaufnahmegerät 57 wird

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zur Analyse verwendet, wobei das Kassettenband die Analysebedingungen speichert. Nachdem das Kassettenband vom Kassettenbandaufnahmegerät 57 abgelesen ist, wird das Reagensgefäß ersetzt, was automatisch eine Änderung des Analysebestandteils ermöglicht. Eine Bedienungsplatte 52 wird zum Eingang des analytischen Bestandteils und der Analysebedingungen nach Bestandteil von außen mittels der Bestandteilstasten, Profil-· tasten und Zenertasten verwendet. Ein Mikrocomputer dient zur Allgemeinsteuerung der Vorrichtung. Der Mikrocomputer 51 bewirkt eine Steuerung des Probenahmesystems, des Reaktionssystems, des Reagensspeicherabschnitts und des Reagensverteilungssystems einerseits und zum Austausch von Information mit dem Analog/Digital-Wandler 54, dem Drucker 55, der Kathodenstrahlröhre 56, dem Kassettenbandaufnahmegerät 57 und der Bedienungsplatte 52 über den Kopplungselektronikkreis andererseits. · ·

Der eine zu analysierende Probe tragende Probentisch 11 wird auf dem Probenehmerabschnitt K) angeordnet, und der Startknopf der Bedienungsplatte 52 wird nach unten gedrückt. Dann beginnt der Betrieb der Analysevorrichtung. Das Proben-Ansaug-Abgabe-Rohr des Probenahmemechanismus' 40 saugt die Probe in der Probeansaugstellung 44 oder 44' ein, hält sie und gibt die gehaltene Probe am Probenabgabepunkt 45 ab. Die Gruppe von Reaktionsgefäßen 22 wird verschoben, um die Lichtstrahlen 26 zu kreuzen, und der Reaktionstisch 21 macht eine Umdrehung plus einen Schritt, so daß das Reaktionsgefäß, das dem am nächsten ist, das die Probe aufgenommen hat, am Probenabgabepunkt

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angeordnet wird. Dieser- Probenahmevorgang wird f

kontinuierlich wiederholt. Der Probentisch 11 macht, ? | nachdem die Probenahme in einer der Zahl der ^! d-

- ι

analytischen Bestandteile gleichen Zahl vorgenommen j wurde, eine Drehung um einen Schritt in Vorbereitung " . ; für die nächste Probenanalyse. · ·

In dieser Weise macht der Reaktionstisch 21 eine Drehung und einen Schritt für jeden Probenahmevorgang, während das Reaktionsgefäß, das die Probe zum ersten Mal aufgenommen hat, die Reagensabgabestellung 47 erreicht. Der. Reagenspipettierab- . schnitt 37 saugt ein Reagens entsprechend dem analytischen Bestandteil aus dem Reagensbehälter 31' ein und bewegt sich, während er dieses hält, zum Reagensabgabepunkt 47, wo das Reagens in das Reaktionsgefäß 22 abgegeben wird. Die Probe im Reaktionsgefäß 22 reagiert und zeigt eine Farbe, wenn das Reagens ihr zugesetzt wird./Nach Abgabe des Reagens¹ wird . ". das Reagens-Einsaug-Abgabe-Rohr 39 des Reagenspipettierabschnitts 37 vom Reinigungsabschnitt 39A •in Vorbereitung für die nächste Reagensabgabe in das Reaktiohsgefäß gereinigt. Wenn das erste Reaktionsgefäß den Reagensabgabepunkt 46 erreicht, führt der . ; Reagenspipettierabschnitt 36 die Reagensverteilung bei Bedarf entsprechend dem analytischen Bestandteil aus.

. Die Reagenspipettierabschnitte 36 und 37 hängen · von- den Schienen und eignen sich zur Bewegung längs der Schienen. Diese Pipettierabschnitte 36 und 37 ·

sind auch zur Vertikalbewegung zusammen mit den Schienen geeignet. Die Reagens-Einsaug-Abgabe-Rohre 38 und 39 können an^ööffnungen 32 und 32' jedes Reagensgefäßes

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bei Bedarf angehalten werden. Der Betrieb des Antriebs-· abschnittes der Pipettierabschnitte 36 und 37 wird durch den Mikrocomputer 51 gesteuert. Das dem · analytischen Bestandteil der Probe, die die Abgabe- ■ Stellungen 46 und 47 erreicht hat, entsprechende

Reagens-Reagens wird durch die Pipettierabschnitte 36 und 37 ■ so gewählt, daß die Reagens-Einsaug-Abgabe-Rohre 38 und 39 vorläufig über entsprechenden Reagensgefäßen 31 und'31' anhalten. Darauf folgt die Abwärtsbewegung der Pipettierabschnitte 36 und 37 mit dem Ergebnis, daß ' der Betrieb der Reagenspipette 35 bewirkt, daß eine vorbestimmte Reagensmenge von den Reagens-Einsaug-Abgabe-Rohren 38· und 39 angesaugt und gehalten wird. Dann bewegen sich die Pipettierabschnitte 36 und 37 nach oben, so daß die Reagens-Einsaug-Abgabe-Röhre 38 und 39 horizontal zu den Reagensabgabestellungen 46 und 47 bewegt werden, und das in den Reagens-Einsaug-Abgabe-Rohren 38, 39 gehaltene Reagens wird in das entsprechende Reaktionsgefäß abgegeben.

Während sich der Reaktionstisch 21 bei jedem Mal des Probenahmevorganges dreht, kreuzt die Probe im Reaktibnsgefäß 22 die Lichtstrahlen 26 durch den Probenahmevorgang, so daß die Beobachtung der gefärbten Zustände ermöglicht wird. Mit.anderen Worten können die optischen Eigenschaften dergleichen Probe eine Mehrzahl von Malen beobachtet werden, bevor' das Reaktionsgefäß die Lage der Reinigungsmaschine 24 erreicht.

Die für den betroffenen analytischen Bestandteil erforderliche Wellenlänge wird durch den nicht dargestellen Wellenlängenauswählkreis von dem am photo-

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elektrischen Detektor des Photometers 27 empfangenen

aus. . -

Licht gewählt, so daß das Signal einer mit der Stärke des durchgelassenen Lichts verknüpften Größe in den logarithmischen Wandler: 53 eingeführt wird. Anschließend wird das Analogsignal im Analog/Digital-Wandler 54 in ein.Digitalsignal umgewandelt Und durch den Kopplungselektronikkreis 50 dem . Mikrocomputer 51 zugeführt, wo die erforderlichen Rechnungen ablaufen, und das Ergebnis davon wird im Speicher gespeichert. Nach Abschluß der Gesamtheit der Mehrzahl von Lichtmeßvorgängen bezüglich des besonderen analytischen Bestandteils werden die zahlreichen Lichtmeßdaten miteinander verglichen, und die erforderlichen Rechnungen werden· durchgeführt, so daß der Analysenwert als der betroffene analytische Bestandteil auf dem Drucker 55 gedruckt wird.

In dieser Weise wird die Messung vollendet, wenn das die' erste Probe enthaltende Reaktionsgefäß die Lage des Photometers 27 passiert hat. Und wenn das Reaktionsgefäß die Reinigungsstelleung erreicht, wird es durch die Reinigungsmaschine 24 in Vorbereitung für die Messung der nächsten Probe gereinigt.

Im vorstehenden Ausführungsbeispiel'kann die Analyse durch Kolorimetrie oder durch Messen der Reaktionsgeschwindigkeit vorgenommen werden. Die Arbeitsschritte der Vorrichtung, zur Analyse werden im Kassettenband des Aufnahmegerätes 57 gespeichert, und die Änderung der analytischen Bestandteile kann durch Ablesen des Kassettenbandes und durch nachfolgenden

V 44 4

Austausch der Reagensgefäße erfolgen, wobei keine Reinigung der Reihe beim Austausch von Reagentien benötigt wird. Weiter kann die Eingabe von analytischen Bestandteilen und ihren Bedingungen von Hand mittels einer Kathodenstrahlröhre, Bestandte_wiIstasten, Profiltasten und Zehnertasten erfolgen. . .

Ein Beispiel der Analyse von Glutanatoxalacetattransminase (GOT) in Serum gemäß derVErfindung wird im folgenden beschrieben.

In Fig. 3 sind die Beziehungen zwischen der Extinktion einer flüssigen Probe und der Zeit bei der Analyse von GOT dargestellt, wo 20 ,ul einer Probe und 300 ,ul H₃O zur Zeit "O" gemischt werden und 20 s danach die Extinktion der flüssigen Probe gemessen wird, um ein Extinktionsniveau (L ) der flüssigen Probe zu erhalten. 5 min danach.werden 200 ,ul eines Reagens¹ mit der folgenden Zusammensetzung zur Messung von GOT der flüssigen Probe zur Auslösung der Reaktion zugesetzt.

Zusammensetzung des Reagens¹

L-Asparaginat · 600 mM/1

=£-Ketoglutamat 30 mM/1

NADH 0,45 mM/1

Phosphatpuffer (pH 7,4) ' · 200 mM/1

MDH 1 Iü/ml

Das Effektivgrenzniveau (L) wird automatisch vom Extinktionsniveau (L₀) der flüssigen Probe und

'"" "" 3Ί4"447"4

einem Extink'tionsniveau (L )" des Reagens¹, das durch
die Zusammensetzung des Reagens¹ vorbestimmt ist,
gemäß der folgenden Gleichung festgelegt:

SV + R₁

• L = L_r +· ' XL, ■ ;

.SV + R₁ + R₀ .

worin SV: das Volumen der flüssigen Probe, d. h. 20 ,ul

R₁: das Wasservolumen, d. h. 300 ,ul ί R-. das Volumen des GOT-Reagens¹, d. h. 200 ,ul , ' ;

Der Verlauf der Reaktion wird durch Ablesen der ;;

Extinktion bei 340 nm, bis. der abgelesene. Wert- \

zum festgelegten Effektivgrenzniveau L für die ^r' jeweilige Probe herabkommt, oder für eine bestimmte ' '· [

Zeit, z. .B. für 5 min, verfolgt, wenn der abgelesene ■ ι

Wert nicht das festgelegte Effektivgrenzniveau für K die jeweilige Probe erreichte, um die Reaktionsge- .

schwindigkeit ( t\ Extinktion/min) zu bestimmen, und ^; _:

der Analysenwert, z. B. Aktivität oder Konzentration, ' I

des gewünschten.analytischen Bestandteils, d. h". GOT, ' |-_ wird von den so erhaltenen Daten entsprechend der - - vorbestimmten Berechnungsformel abgeleitet, die eine .
Berechnungsformel ist, die von einer Formel der ' ' ■ ·
Arbeitskennlinie er halten wird, die man durch Messen

•der Standardflüssigkeitslösung oder von der Definition . f

der Enzymaktivität erhält. " . .r

■ . ■ ' 1

1 ■ Fig. 4 zeigt ein Flußbild für die Arbeitsschritte

,; · des in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiels.

ί ' " ■ Die Erfindung ist nicht auf H₀O als zu einer flüssigen

I Probe zuzusetzende Flüssigkeit beschränkt, um das

j Extinktionsniveau (L ) der flüssigen Probe zu bestimmen,

;] wie in Fig. 3 gezeigt ist. Solange eine flüssige Probe

* . in einer genügend großen Menge für die Messung eines

I analytischen Bestandteils vorliegt, ist es nicht

erforderlich, der flüssigen Probe H₂O zuzusetzen. Im

; Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 kann ein anderer Bestand-

! ' teil des an der GOT-Reaktion teilnehmenden Reagens'

i - der flüssigen Probe anstelle von H„0 zugesetzt werden.

■!■ Und zwar kann ein erstes Reagens, das aus L-Asparaginat>

'" MDH, NADH und Phosphatpuffer besteht, der flüssigen ' '

; . Probe anstelle von H₂O zugesetzt werden, und 5 min ·

£ · . danach kann oG-Ketoglutarat dazu als ein zweites Reagens

j zugesetzt werden, um die GOT-Reaktion auszulösen.

Dabei wird das Extinktionniveau (L ) der flüssigen Probe zunächst nur für das erste Reagens (L,) gern essen und gespeichert. Dann wird ein Extinktionsniveau.der flüssigen Mischung einer flüssigen Probe und des ersten. Reagens¹ (L_) für die jeweilige Probe gemessen, und L kann nach der folgenden Formel erhalten werden:

■k ■■■■■"

; Wie vorstehend beschrieben, kann ein exaktes Effektiv-

» ■ grenzniveau automatisch für die jeweilige flüssige

■- Probe erfindungsgemäß festgelegt werden, und ein Analysen-

||- wert des gewünschten analytischen Bestandteils kann

. bei der Analyse durch Messen der Reaktionsgeschwindigkeit

erhalten werden.

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Claims

Patentansprüche

J Verfahren zur Analyse einer flüssigen Probe durch Zusetzen eines Reagens¹ zu einer flüssigen Probe, dadurch Auslösen der Reaktion, und Messen einer Reaktionsgeschwindigkeit, dadurch quantitatives Bestimmen eines, in der Probe enthaltenen und an der Reaktion teilnehmenden analytischen Bestandteils,

g e k e η η ζ e i c h η e t durch

(1) einen Schritt der Messung einer physikalischen Größe der flüssigen Probe, . '

(2) einen Schritt der Festsetzung eines Effektivgrenzniveaus für die flüssige Probe entsprechend der physikalischen Größe der flüssigen Probe,

(3) einen Schritt des Zusatzes eines Reagens¹ zur flüssigen Probe und des Messens einer physikalischen Größe der sich ergebenden flüssigen Mischung und

(4) einen Schritt der Berechnung des Analysenwertes des gewünschten analytischen Bestandteils aus den bis dahin·gemessenen physikalischen Größen, bevor das Effektivgrenzniveau erreicht ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

daß man die Schritte (1) und (3) mit einer identischen Einrichtung zum Messen physikalischer Größen durchführt.

81-(A6O84-O2)TF

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Schritt (3) in einer Mehrzahl von Wiederholungen von Zeit zu Zeit mittels eines Drehtisches durchführt.

■4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,.

daß die physikalische Größe eine Lichtstärke ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4,' ■ ■

dadurch gekennzeichnet, " ■ -

daß die Lichtstärke durch Extinktion, Fluoreszenz, Lichtstreuung oder Lumineszenz gemessen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Reagens der Probe der Reihe nach zusetzt, wodurch der Zeitpunkt des Auslösens der Reaktion eingestellt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Mehrzahl von analytischen Bestandteilen nacheinander mißt. "

.8. Verfahren nach Anspruch. 1 zur Analyse einer flüssigen Probe durch Geschwindigkeitsanalyse, " •dadurch gekennzeichnet,

daß man eine flüssige Probe mit einem ersten Reagens mischt,

die erhaltene flüssige Probe in eine erste Stellung zum Messen einer physikalischen Größe der flüssigen Probe bringt,

eine erste Messung zum Messen der physikalischen Größe der in die. erste Stellung gebrachten flüssigen Mischung vornimmt,

die flüssige Mischung mit einem zweiten Reagens mischt, das zur Auslösung einer Reaktion zur quantitativen Bestimmung eines gewünschten analytischen Bestandteils geeignet ist, ■ ■ ·

die erhaltene, in.Reaktion versetzte flüssige Mischung in eine zweite Stellung zum Messen einer physikalischen Größe der flüssigen Mischung bringt,

eine zweite Messung zum Messen der physikalischen Größe der in die zweite Stellung gebrachten flüssigen Mischung in einer Mehrzahl von Wiederholungen .vornimmt und dadurch die durch das zweite Reagens ausgelöste Reaktionsgeschwindigkeit bestimmt,

ein Effektivgrenzniveau entsprechend .der bei der ersten Messung erhaltenen physikalischen Größe bestimmt,

die. physikalischen Größen jenseits des Effektivgrenzniveaus von den bei der zweiten Messung gemessenen ab-zieht und

den Analysenwert des gewünschten analytischen Bestand-· teils entsprechend den verbleibenden, bis dahin vor Erreichen des Effektivgrenzniveaus erhaltenen physikalischen Größen der zweiten Messung berechnet.

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9. Verfahren nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet, . . i

daß man die physikalischen Größen bei der ersten

Messung und der zweiten Messung mit einer .identischen j

Einrichtung zum Messen physikalischer Größen mißt. ^!

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
gekennzeichnet durch:

IIJ eine Einrichtung (25, 26, 27)zum Messen einer
physikalischen Größe der flüssigen Probe,

jl2j eine Einrichtung (35, 36, 37, 38, 39; 25, .26-, 27) zum Zusetzen eines Reagens¹ zur flüssigen Probe und. zum Messen- einer physikalischen Größe der erhaltenen flüssigen Mischung,

L3j eine Einrichtung zum Festsetzen eines Effektivgrenzniveaus für die .flüssige Probe entsprechend der physikalischen Größe der flüssigen Probe und

D4l eine Einrichtung (51, 52, 53, 54) zum Berechnen des Analysenwertes des gewünschten analytischen Bestandteils der flüssigen Probe aus den bis dahin gemessenen physikalischen Größen, bevor das Effektivgrenzniveau erreicht ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10,

dadurch gekennzeichnet,

daß für die Einrichtungen XM und C2] eine identische Einrichtung (25, 26, 27) zum Messen physikalischer

Größen vorgesehen ist.

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12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,

daß die Einrichtung C23 einer Mehrzahl von Wiederholungen der Vorgänge von Zeit zu Zeit mittels eines Drehtisches (21) dient.

13. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,

daß die physikalische Größe eine Lichtstärke ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,

daß die Meßeinrichtung (25, 26, 27) zum Messen der Lichtstärke durch Extinktion, Fluoreszenz, Lichtstreuung oder Lumineszenz dient.

15. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,

daß die Reagenszusatzeinrichtung (35, 36, 37, 38, 39)

zur Probe zum Zusetzen des Reagens' der Reihe nach eingerichtet ist, wodurch der Zeitpunkt der Auslösung der Reaktion einstellbar ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,

daß sie zum Messen einer Mehrzahl von analytischen Bestandteilen nacheinander eingerichtet ist.

3H4474

17. Vorrichtung nach Anspruch 10, zur Analyse einer flüssigen Probe durch Geschwindigkeitsanalyse, gekennzeichnet durch

eine Einrichtung zum Festsetzen eines ersten Zeitpunktes und eines zweiten Zeitpunktes zum Messen einer physikalischen Größe der flüssigen Probe der Reihe nach und zur Positionierung der flüssigen· Probe zum ersten Zeitpunkt und zum zweiten Zeitpunkt ,

eine Einrichtung (36, 38) zum Zusetzen eines ersten Reagens¹ zur flüssigen Probe, wodurch der Zustand eier flüssigen Probe bestimmt wird, bevor die flüssige Probe an einer Stelle zum Messen der . physikalischen Größe zum ersten Zeitpunkt positioniert ist, ·

eine Einrichtung (37, 39) zum Zusetzen eines zweiten Reagens'.zur flüssigen Probe, das zur Reaktion mit einem gegebenen Bestandteil in der flüssigen Probe geeignet ist, nach dem ersten Zeitpunkt, jedoch vor dem zweiten Zeitpunkt,

eine Einrichtung (51, 52,."53, 54) zur Berechnung eines Effektivgrenzniveaus entsprechend der zum ersten Zeitpunkt gemessenen· physikalischen Größe, zum Abziehen der physikalischen Größen jenseits des Effektivgrenzniveaus von den zum zweiten Zeitpunkt gemessenen und zur Berechnung des Analysenwertes des gewünschten analytischen'Bestandteils entsprechend den verbleibenden physikalischen Größen und

eine Einrichtung (55, 56) zur Anzeige des Analysenwertes durch ein' Signalverarbeitungsgerät.

314U74

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, · ■ dadurch gekennzeichnet,

daß das. Effektivgrenzniveau eine Gesamtsumme der physikalischen Größen der flüssigen Mischung selbst

und des aus der Zusammensetzung des Reagens' ableitkonstanten
bären/physikalischen Wertes ist.