Chemische Analysierungseinrichtung für flüssige Proben Die Erfindung betrifft eine chemische Analysiervor richtung für flüssige Proben, insbesondere für die auto matische chemische Analyse von Körperflüssigkeiten, wie Blut, Urin usw.
Bisher wurden als Hilfe für den Arzt bei der Diagnose oder Prophylaxe der verschiedenen, den Men schen anfallenden Krankheiten viele regelmässige Labo ratoriumsarbeiten mit Körperflüssigkeiten von Hand durchgeführt. Mit dem Fortschritt der medizinischen Wissenschaft und der damit verbundenen komplizierten Analyse werden neue Laboratoiumsverfahren und Tech niken entwickelt, mit denen Körperflüssigkeiten analy siert werden können, um einen Anhaltspunkt für das Vorliegen oder die Abwesenheit einer bestimmten Krankheit zu gewinnen.
Es wurden neue Einrichtungen entwickelt, die eine Hilfe für den Labortechniker bei der Durchführung einer grösseren Anzahl von Tests pro Zeiteinheit sind. Viele dieser Einrichtungen bestanden lediglich in einer Mechanisierung oder Automatisierung der ein manuel len Tätigkeiten des normalen klinischen Chemikers oder Analysators. Solche Einrichtungen sind beispielsweise in den US-Patentschriften 2560107, 3143 393, 3 193 358, 3 193 359 und 3 219 416 beschrieben. Es handelt sich dabei um Einrichtungen mit Reagenz gläsern, Trichtern, Reagenzbehältern, Pumpen und an deren Vorrichtungen zur Vereinigung einer Probe und der zur Erstellung einer erwünschten Analyse erforder lichen Reagenzmittel.
Obwohl derartige Einrichtungen fraglos mehr Analysen pro Zeiteinheit durchführen, erheben sich jedoch insgesamt andere Bedenken, die ähnlich denjenigen bei der manuellen Durchführung der Analyse sind. Sie ergeben sich aus der wiederholten Verwendung derselben Laboreinrichtungen für eine Vielzahl von Analysen aus den dabei auftretenden Problemen der Verunreinigung. Zur Vermeidung dieser Beeinträchtigung muss ein wesentlicher Teil der Be- triebszeit dieser Einrichtungen auf die wiederholte Rei nigung verwendet werden. Das Ergebnis ist eine drasti sche Verringerung der pro Zeiteinheit durchführbaren Anzahl von Analysen.
Ein weiterer Nachteil derartiger Einrichtungen be kannter Art besteht darin, dass sie von Anfang in vorgeschriebener Weise zur Durchführung einer Anzahl ganz bestimmter Testvorgänge eingerichtet oder einge stellt werden müssen. Mit einer Anzahl von Proben wird also jeweils ein einzelner Test, beispielsweise auf Blut zucker, durchgeführt. Zur Durchführung anderer Tests mit den verbleibenden Teilen der Proben muss eine andere Einstellung der Analysierungseinrichtung vorge nommen werden. In vielen Fällen können die Einrich tungen nicht anders eingestellt werden oder eine solche Einstellung erfordert eine Abänderung oder Auswechs lung ihrer Bestandteile durch die Bedienungsperson. Dadurch ist die Einrichtung nicht universell verwend bar.
Eine in gewissem Masse erfolgreiche automatische Einrichtung ist der Auto-Analyzer , der durch die Technicon Instruments Corporation of Chauncey, New York, hergestellt wird. Dieser Apparat ist in den US- Patentschriften 2 797149 und 2 879 141 sowie in zahl reichen anderen Veröffentlichungen der Technicon In struments Corporation beschrieben. Wie aus den ge nannten Patentschriften hervorgeht, wird eine zu analy sierende flüssige Probe durch Rohre sowie durch eine Bemessungsgruppe geleitet, die aus einer Anzahl elasti scher, flexibler Rohre, einer Platte und einer Anzahl von Andruckrollen besteht.
Die zu analysierende Probe wird zusammen mit einer oder mehreren Behandlungsflüssig keiten durch eine Seite eines Dialysators geleitet, währ end eine oder mehrere zweite Behandlungsflüssigkeiten durch die andere Seite des Dialysators geleitet werden wodurch eine Trennung .der Probe von verschiedenen Bestandteilen erfolgt, die durch den Dialysator in die zweite Behandlungsflüssigkeit gelangen. In beide Strö mungen wird vor dem Eintritt in den Dialysator Luft geleitet, um jede Strömung in eine Anzahl flüssiger Teilmengen aufzuteilen, die durch Luftblasen vonein ander getrennt sind. Die Luftmengen haben den doppel ten Zweck der Trennung der Proben voneinander sowie der Ausübung einer reinigenden Wirkung zwischen aufeinanderfolgenden Proben, um eine Verunreinigung zu vermeiden.
Das aus dem Dialysator austretende Diffusat wird einer Behandlung zur Farbänderung der flüssigen Teilmengen ausgesetzt, die die Konzentration desjenigen Bestandteiles anzeigt, auf den die Analyse gerichtet ist. Normalerweise wird die Luft oder die zur Aufteilung der Flüssigkeit in die Strömung eingeleitete andere neutrale Flüssigkeit an einer Stelle der Strömung wieder abgeleitet, die vor der Farbenmessung liegt, wonach sich eine kontinuierliche Flüssigkeitsströmung für die endgültige Prüfung ergibt. Schliesslich wird das behandelte Diffusat in eine Strömungszelle eines Kolori meters geleitet, in der es kolorimetrisch geprüft wird, woraus man eine quantitative Messung des analysierten Bestandteiles erhält.
Gegenwärtig handelsübliche Formen des Auto- Analyzer umfassen eine Vorrichtung mit einer Vielzahl von Kanälen, die gleichzeitig eine Vielzahl verschieden artiger Tests für eine einzelne Probe durchführen, Obwohl mit dieser Einrichtung ca. 20 verschiedenartige Tests durchgeführt werden können, ist eine Program mierung zur Durchführung einer Anzahl von Tests geringer als die Anzahl der Kanäle nicht ,möglich, Benötigt ein Arzt lediglich einen oder zwei Test einer bestimmten Probe, so ergeben sich erhöhte Kosten für jeden Test, da die Einrichtung nicht selektiv arbeitet und eine Gesamtanalyse durchführen muss.
Da ausser- dem eine Anzahl verschiedenartiger Proben mit ver schiedenen Konzentrationen des zu analysierenden Be standteiles durch die flexiblen Rohrkanäle, die Strö- mungsküvette, den Dialysator usw. geleitet werden, besteht das Problem des Probenüberganges oder der Verunreinigungen welches eine merkliche Auswirkung auf die Zuverlässigkeit der analystischen Daten zeigen kann. Zur Verringerung der Verunreinigungen werden in allgemeinen reinigende Flüssigkeiten verwendet, die eine reine Umgebung schaffen. Dies ergibt wiederum Belastungen für eine bereits komplizierte Einrichtung.
Beim Betrieb leitet die Bemessungspumpe die ver schiedenen Flüssigkeiten durch ein Labyrinth flexibler Rohre. Die wiederholte Biegung und dauernde Bela stung verursacht eine sehr schnelle Abnutzung der Rohre, verbunden mit winzigen Rissbildungen. In Teilen die durch die Probenflüssigkeit leichter benetzt werden, ergibt sich damit einer Erhöhung des Verunreinigungs faktors der gesamten Einrichtung, ferner steigen die Betriebskosten durch das Erfordernis neuer Rohre. Vor jeder Betriebszeit ist eine längere Anwärmezeit erforder lich.
Ausserdem muss bei jedem Einschalten der Ma schine eine Eichkurve aufgenommen werden, um ver schiedene Abweichungen zu kompensieren, die während der Betriebspausen auftreten können, und für eine richtige Analyse muss eine zweite Eichkurve am Ende eines jeden Betriebszeitraumes aufgenommen werden, um während des Betriebes aufgetretene Abweichungen zu erkennen. Schliesslich müssen die erhaltenen vorläufi gen analytischen Daten einer jeden Probe auf die Eichkurven bezogen werden, um sie in eine für den Arzt geeignete Form zu bringen. Diese Faktoren verschlech tern die Wirksamkeit einer derartigen Einrichtung für die klinische Analyse denn wesentliche Zeiten müssen zu ihrer Eichung und zur entsprechenden Umwandlung der analytischen Daten durch den Techniker aufgewen det werden.
Von der Patentinhaberin ist in der schweizerischen Patentschrift Nr. 500 489 ein Reaktionsbehälter zur Durchführung chemischer Analysen vorgeschlagen wor den, der mindestens eine der Zumischung eingegebener Stoffe vorgesehene untere Reaktionskammer, einen obe ren, aus einer Anzahl separater Speicherkammern für Reagenzmittel gebildeten, in Verbindung mit jeder unte ren Kammer stehenden Speicherteil, und Absperrvor richtungen zur Verhinderung eines unerwünschten Aus tritts vorabgefüllter Reagenzmittel aus den Speicherkam mern aufweist.
Die vorliegende Erfindung bezeckt, eine chemische Analysierungseinrichtung schaffen zu können, welche unter Verwendung solcher Reaktionsbehälter die oben genannten Nachteile vermeidet.
Erfindungsgemäss ist die chemische Analysierungs- einrichtung gekennzeichnet durch eine Vorrichtung, zur Halterung einer Anzahl verschiedener Reaktionsbe hälter, ferner durch eine erste Eingabevorrichtung zur Eingabe des zu analysierenden Stoffes in eine Reaktions kammer jedes Reaktionsbehälters, durch eine zweite Eingabevorrichtung zur Eingabe mindestens eines in jedem Reaktionsbehälter enthaltenen Reagenzmittels in die Reaktionskammer,
durch eine Messvorrichtung zur Anzeige mindestens einer physikalischen Eigenschaft der in der Reaktionskammer jedes Reaktionsbehälters vor handenen Reaktionsmischung und durch eine Transportvorrichtung zur Förderung jedes Reaktionsbe hälters an den Eingabevorrichtungen vorbei zur Mess- vorrichtung.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nach stehend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen; Fig. 1 in perspektivischer Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel der Analysierungseinrichtung nach der Erfindung, Fig. 2 in perspektivischer Darstellung einen Reak tionsbehälter Zur Verwendung in der Analysierungsein- richtung der Fig. 1, Fig. 3 eine ausschnittweise Ansicht eines Reaktions behälters während der optischen Analyse, Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Analy- sierungseinrichtung, bei der auf einem Band angeordne te Reaktionsbehälter verwendet werden, Fig.
5 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Analy- sierungseinrichtung für andere Reaktionsbehälter.
In Fig. 1 ist eine automatisch arbeitende Analysie- rungseinrichtung dargestellt, in welcher die in Fig. 2 dargestellten flexiblen Reaktionsbehälter verwendet wer den.
Beim dargestellten Reaktionsbehälter der Fig. 8 ist eine Datenlochkarte 90 auf ihrer einen :Seite mit einem flexiblen Behälter 91 versehen ist, der in eine Anzahl Kammern 92, 93 und 94 aufgeteilt ist. Am äusseren Umfang des flexiblem Behälters sind feste Dichtungen vorgesehen, die ihn fest an seiner Unterlage binden. Derartige Dichtungen können beispielsweise starke, wär- meklebende oder anderweitig klebende Verbindungen sein. Bei Einwirkung einer mässigen Kraft werden diese Verbindungen nicht zerstört, wie noch beschrieben wird, wodurch der flexible Behälter an der Lochkarte befestigt bleibt.
Zur Trennung der Kammern 92, 93 und 94 sind schwache Wandungen 98 vorgesehen, die bei Einwir kung von Hitze, Unterdruck, Biegung oder Druck geöffnet werden, wodurch eine einzige Kammer gebildet wird, in der pulverisierte Reagenzmittel im unteren Teil in lockerer Mischung vorhanden sein können. Die Zwischenwände können entweder Wärmedichtungen oder sehwache Klebedichtungen sein. Auf dem restli chen Teil der Lochkarte sind Daten 95 gespeichert, die in Verbindung mit entsprechenden Auswerteeinrich tungen innerhalb der nachfolgend beschriebenen auto matischen Analysierungseinrichtung der Fig. 1 die Durchführung der für die jeweilige Probe erforderlichen Analyse steuern und die Probe sowie die Prüfungsergeb nisse in Zusammenhang mit dem jeweiligen Patienten identifizieren. Pulverisierte Reagenzmittel 96 und 97 sind in Kammern 93 und 94 vorhanden.
Falls erforder lich, ist eine zusätzliche Eingabe von Reagenzmitteln in die untere Kammer 92 möglich. Die erwünschte Zahl von Kammern ist durch die Anzahl von Reagenzmitteln für eine jeweilige Analyse und durch die Verträglichkeit von Mischungen der Reagenzmittel bestimmt. Eine Anzahl von Reagenzmitteln kann in einer einzelnen Kammer unter der Voraussetzung enthalten sein, dass sie auch innerhalb eines längeren Zeitraumes der Nicht verwendung miteinander verträglich sind.
Der dargestellte Reaktionsbehälter ist für einen Betrieb vorgesehen, bei welchem auf eine oder mehrere der Reagenzmittel-Speicherkammern derart eingewirkt wird, dass sie sich öffnen und mit der unteren Kammer 92 verbunden werden. Das pulverisierte Reagenzmittel wird in die untere Reaktionskammer geleitet, und die verdünnte Probenlösung wird, wie nachfolgend be schrieben, durch eine Nadel in diese Kammer einge spritzt. Mechanische Teile oder Finger (nicht dargestellt) können zur Stärkung einer bestimmten Zwischenwand vorgesehen sein, so dass diese bei Krafteinwirkung auf den flexiblen Behälter nicht zerbricht.
Auf diese Weise können bestimmte ausgewählte Kammern nacheinander geleert werden, wodurch diese Einrichtung vielseitig verwendbar ist, vorbeigeführt, an der sie für einen Zeitraum festgehalten wird, der eine Beendigung der erwünschten chemischen Reaktion gewährleistet, wo nach sie zu einer optischen Auswertestelle geleitet wird, an der eine oder mehrere physikalische Eigenschaften der Reaktionsmischung überwacht werden.
In Fig. 1 ist eine automatisch arbeitende Analy- sierungseinrichtung dargestellt, in der der in Fig. 2 gezeigte flexible Behälter verwendet wird. Ein vorabge fülltes Speichermagazin 102 ist in eine Anzahl Abteile 103, 104, 105, 106 usw. aufgeteilt. Wie bereits ausge führt wurde, bildet jeder an einer Lochkarte 101 vorgesehene flexible Behälter 100 eine vorabgefüllte chemische Untersuchungseinheit. In einem Abteil sind lediglich gleiche Einheiten mit jeweils einem flexiblen Behälter vorgesehen.
Eine Transporteinrichtung in Form eines verschiebbaren Kartenhalters 107, der auf den Führungen 108 und 109 beweglich ist, ist vor der Öffnung des Magazins 102 angeordnet und wählt, abhängig von einem auf dem Bedienungsfeld 110 einge gebenen Schaltbefehl, eine bestimmte Lochkarte 101 zur Durchführung einer bestimmten Analyse aus. In dem Probenmagazin 118 sind Proben gelagert, die jeweils ihre eigene bestimmte Identifizierung tragen. Eine ver stellbare Injektionsspritze 113 ist an einem im Gegen uhrzeigersinn beweglichen Kopf 114 befestigt. Eine noch nicht verwendete Spritze wird zuerst zu einem Behälter 117 mit einem Verdünnungsmittel geführt, aus dem die erforderliche Menge Verdünnungsmittel, normalerweise destilliertes Wasser, entnommen wird.
Durch Drehung im Gegenuhrzeigersinn wird die Spritze an eine Stelle 118 geführt, an der eine geringe Probenmenge aus einem Probengefäss 119 entnommen wird. Gleichzeitig wird eine Kennung vom Probengefäss maschinell abgelesen und auf das Bedienungsfeld 110 übertragen. Hier wird ein Vergleich dieser Kennung mit anderen Daten vorge nommen, die vorher eingespeichert wurden, woraus sich ein Schaltbefehl für den gerade für diese Probe massge- benden Prüfvorgang ableiten lässt. Der Kartenhalter 107 wird an das entsprechende Abteil des Speichermagazins 102 heranbewegt und nimmt eine Lochkarte 101 mit dem entsprechenden Behälter 100 zur Durchführung der erwünschten Analyse heraus. Dann wird er in eine Lage an der Öffnung 111 der Probeeingabestelle 112 ge bracht.
Die Lochkarte wird in die Probeeingabestelle 112 hineinbewegt, wo die Spritze 113 nach einer Drehung um 180 mit dem Kopf 114 über den flexiblen Behälter gelangt. Sie wird mittels einer Zahnstange 120 abgesenkt bis ihre Nadel in den flexiblen Behälter eindringt und die verdünnte Probe eingespritzt ist. Dies geschieht entweder vor, während oder nach der Aus leerung der jeweiligen Reagenzmittel aus ihren Speicher kammern in die untere Kammer. Falls erwünscht, können mechanische Teile oder Finger an der Probeein gabestelle vorgesehen sein, die derart programmiert sind, dass die Ausleerung der Reagenzmittelkammern in die untere Kammer des flexiblen Behälters nacheinander erfolgt.
Wahlweise kann die verdünnte Probe auch in den flexiblen Behälter eingespritzt und danach mit destilliertem Wasser mittels einer besonderen Injektions einrichtung (nicht dargestellt) verdünnt werden. Zu die sem Zeitpunkt kann erforderlichenfalls eine Blindlesung mittels einer Auswerteeinrichtung durchgeführt werden. Ungebrauchte Injektionsspritzen befinden sich in einer Vorratsvorrichtung 115 und werden mittels einer Einga bevorrichtung 116 in die Öffnungen des drehbaren Kopfes 114 eingegeben, welche durch die Entfernung gebrauchter Spritzen leer sind. Vorzugsweise wird eine entfernbare Spritze für jede Probe verwendet, so dass bei einer Vielzahl von Tests für eine einzige Probe es lediglich erforderlich ist, ,die Spritze nach der Eingabe der entsprechenden Anzahl von Teilmengen zu entfer nen.
Wird die Spritze jedoch richtig gereinigt, und sind Massnahmen zur Verhinderung einer Verunreinigung der Proben untereinander vorgesehen, so kann jede Spritze beliebig lange verwendet werden.
Nach der Eingabe der Probe wird die Lochkarte 101 aus der Eingabestelle 112 auf einen zweiten beweglichen Kartenhalter 121 gebracht, der auf den Führungen 122 und 123 verstellbar ist. Er gibt die Karte in die Eintrittsöffnung einer Bruteinrichtung 125 ein. Die auf der Karte vorhandenen Daten bestimmen den Zeitpunkt ihres Austritts aus der Bruteinrichtung und damit wird der flexible Behälter so lange in dieser Einrichtung gehalten, bis die chemische Reaktion vollständig abge laufen ist.
Zu diesem Zeitpunkt wird die Karte aus der Brutein richtung 125 ausgegeben und wieder in den Kartenhalter 121 aufgenommen. Um die Einrichtung vielseitiger zu gestalten, kann hierzu ein zusätzlicher Kartenhalter (nicht dargestellt) vorgesehen sind, der die Karten dann in die Auswerteeinrichtung eingibt. Sollen nach dem ersten Brutvorgang weitere Reagensmittel eingegeben werden, so wird die Lochkarte wieder zu einer Eingabe stelle geführt (zur Stelle 112 oder einer anderen Eingabe stelle), um die zusätzlichen Reagenzmittel einzugeben. Die Lochkarte kann dann wieder in die Bruteinrichtung 125 oder direkt in die Auswerteeinrichtung geführt werden.
Aus dem Kartenhalter 121 wird die Lochkarte in den Schlitz 126 eingegeben, der die Auswertestelle bildet, an der eine oder mehrere physikalische Eigen schaften der Reaktionsmischung zur Ableitung der gewünschten analytischen Daten kontrolliert werden. Innerhalb der Auswerteeinrichtung werden die erhalte nen Daten unmittelbar auf die Lochkarte übertragen, so dass sich eine vollständige Aufzeichnung zur weiteren Verwendung ergibt. Nach der Auswertung wird die Lochkarte aus der Auswertestelle 126 an der Öffnung 127 ausgegeben und mit einem Kartenhalter abgenom men. Hierzu kann zur grösseren Vielseitigkeit der Einrichtung wiederum ein besonderer Kartenhalter vor gesehen sein. Die Lochkarte wird dann zur Ausgabestel le 128 gebracht, an der ein Messer 129 denjenigen Teil der Karte entfernt, der den flexiblen Behälter trägt.
Dieser Teil fällt in einen Auffangbehälter 130, während der Datenteil der Karte in einen Aufbewahrungsbehälter 131 gelangt. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist dieser Behälter 131 nicht mit dem Bedienungsfeld 110 verbun den, kann jedoch leicht als ein Teil dieser Einrichtung ausgeführt werden. Ist dies der Fall, so können die Lochkarten automatisch gelesen und die gelesenen Da ten in einen Speicher eingespeichert werden. In der beschriebenen Einrichtung werden die Karten von einem Techniker herausgenommen und zur Steuereinrichtung gebracht, wo die auf ihnen enthaltene Information bis zu ihrer Auswertung durch den Arzt gespeichert wird.
Nachdem die erste Karte für eine bestimmte Analyse in die Probeneingabestelle 112 geschoben wurde, bewegt sich der Kartenhalter 107 zu dem Abteil des Magazins und entnimmt ihr eine zweite Karte, so .dass dasgesamte Verfahren für diese bestimmte Analyse wiederholt wird. Es sei bemekrt, dass sich viele Karten an verschiedenen Stellen innerhalb des Systems gleichzeitig befinden kön nen. Unter dem Begriff gleichzeitig soll nicht verstan den werden, dass der Anfang und das Ende einer jeden Analyse mit denn Anfang und dem Ende anderer Analysen zusammenfällt, sondern dass die Verfahrens schritte sich überlappen. Deshalb befindet sich eine Karte in der Probeneingabestelle, während eine andere sich in der Auswertestelle befindet.
Die Analyse der Probe in der Auswerteeinrichtung wird lange vor Ab- schluss der Analyse der dann gerade eingegebenen Probe beendet. Da jedoch eine Überlappung der Ver fahrensschritte auftritt, können die einzelnen Untersu chungen im Sinne der vorstehenden Erläuterung als gleichzeitig ablaufend aufgefasst werden.
An der Auswertestelle kann beispielsweise eine optische Analyse der im Reaktionsbehälter enthaltenen Reaktionsmischung vorgenommen wird, wie dies in der schweizerischen Patentschrift Nr. 476 306 beschrieben und in Fig. 3 beispielsweise dargestellt ist. Ein teilweise dargestellter Behälter 80 mit einer unteren Kammer 81, welche eine Reaktionsmischung enthält, wird zwischen zwei Lichtleiter 82 und 83 gebracht, die gegen die Wände 84 und 85 des Behälters drücken. Der Lichtleiter 82 ist an seinem anderen Ende mit einer (nicht dargestellten) Lichtquelle verbunden, die zur Erzeugung von Licht einer vorgegebenen Frequenz mit einem Filter versehen sein kann. Der Lichtleiter 83 liegt dem Lichtleiter 82 direkt gegenüber und ist mit einer (nicht dargestellten) Auswerteeinrichtung z.
B. einer Photovervielfacherröhre verbunden, die die Intensität des durch die Flüssigkeit innerhalb der unteren Kammer tretenden Lichtes feststellt. Während der eigentlichen Analyse werden die Lichtleiter 82 und 83 aufeinander zu bewegt, wodurch die flexiblem Wände des Behälters 80 verformt werden und die durch die gestrichelten Linien gezeigte Lage einnehmen. Auf diese Weise wird ein festgelegter optischer Weg L zwischen den Enden der Lichtleiter 82 und 83 gebildet. Dadurch ist eine leichtere Massenherstellung des Behälters möglich, da ein bestimmter kritischer Faktor, nämlich der optische Weg, bei der Herstellung nicht vorhanden ist. Die Einrichtung zur Bildung des optischen Weges befindet sich nun an der Auswertestelle, und somit müssen wesentlich weniger Auswerteeinrichtungen als Behälter hergestellt werden.
Da ein fester optischer Weg durch die Auswerteeinrichtung gebildet wird und für jeden durch sie hindurchgeführten Behälter gleiche bleibt, erhält man mit einer solchen Anordnung sehr genaue und zuverlässige Daten.
Es kann auch ein Doppelstrahl-Auswertemechanis mus vorgesehen sein, wobei eine Kammer des Behälters eine Lösung des zu prüfenden Stoffes mit allen Reagenz mitteln, die die Reaktionsmischung in einen für die Analyse erwünschten Zustand bringen und eine andere Kammer eine Lösung des zu testenden Stoffes ohne Reagenzmittel enthält. In gewissen Fällen können der letzteren Lösung eines oder mehrere Reagenzmittel beigegeben werden, sie dürfen die Reaktion jedoch nicht vervollständigen oder die optische Analyse in keine Weise beeinträchtigen. Diese letztere Lösung wird kri tisch unvollständige Blindlösung genannt und ermög licht bei der Analyse eine Korrektur der Wirkungen der Probe und der hinzugefügten Reagenzmittel. Die zweite Kammer wird zur Erzeugung eines festen optischen Weges in beschriebener Weise zusammengedrückt.
Um den Auswertemechanismus in der richtigen Eichung zu halten, werden Normallösungen in Abständen hindurch geleitet, sodass eine automatische Einstellung entspre chend den beim Betrieb auftretenden Abweichungen möglicht ist.
In Fig. 4 ist eine andere Ausführungsform der erfindungsgemässen Einrichtung dargestellt, in der das Halteteil für den flexiblen Behälter ein längliches Band 140 ist, das eine Anzahl flexibler Behälter 141 trägt. Das Band ist auf eine Rolle 142 aufgewickelt und wird durch eine Probeneingabestelle 143, eine Mischungs und Brutstelle 144, eine optische Auswertestelle 145 und danach in eine (nicht dargestellte) Ausgabestelle oder auf eine Aufwiekelrolle (nicht dargestellt) geführt. Das Band 140 ist wie ein Film mit Perforationen versehen, so dass es von einer Verfahrensstelle zu anderen weitergeschaltet werden kann. Es kann längs einer Kante mit einer magnetischen Codierung oder einem anderen Aufdruck in Binärdarstellung versehen sein.
Diese aufgezeichneten Daten können mit nahe der Kante des Bandes angeordneten Leseköpfen abgelesen und zur Ableitung von Steuerbefehlen verschiedener Teile der Einrichtung verwendet werden, die die ver schiedenen Wirkungen auf den flexiblen Behälter aus üben. Daten wie die Identifizierungszahl des Patienten und Analysenergebnisse können auf dem Band aufge zeichnet und später abgelesen werden. Klinkenmecha nismen 146 sind zur Bewegung der Probenspritze 147 und der Auswerteeinrichtung in bzw. aus ihrer Betriebs lage vorgesehen.
Man erkennt, dass diese Einrichtung nicht die Vielseitigkeit einer mehr automatisierten Ein richtung der in der noch folgend erläuterten Fig. 5 gezeigten Art aufweist. Jede einzelne Probe muss in bestimmter Reihenfolge analysiert werden, und lediglich eine Art von Prüfvorgang oder eine festgelegte Serie kann normalerweise auf einer einzelnen Rolle program miert werden (und damit in der gesamten Einrichtung). Zur vielseitigeren Mehrfachanalyse kann jedoch eine Gruppe von Rollen vorgesehen sein, wobei auf jeder Rolle eine andere Analyse möglich ist, so dass eine Vielzahl verschiedener Analysen gleichzeitig entweder mit Teilmengen der Probe oder mit verschiedenen Proben durchgeführt werden können. In diesem Falle sind die Rollen nebeneinander angeordnet, wobei sich die Probenspritze an dn Rollen vorbei bewegt.
In Fig. 5 ist eine gemäss der Erfindung ausgebildete automatische Analysierungseinrichtung dargestellt. Die Behälter 150 sind in dem Magazin 152 gespeichert, welches in eine Anzahl Abteile 153, 154, 155, 156 usw. aufgeteilt ist. Wie bereits beschrieben, bildet jeder Behälter 150 eine vorabgefüllte chemische Untersu chungseinheit. In ein und demselben Abteil sind ledig lich gleichartig vorabgefüllte Einheiten gespeichert. Eine Transporteinrichtung in Form eines mit Vertiefungen versehenen Rades 160 ist zur Bewegung der Behälter aus dem Magazin 152 an die Probeneingabestelle 161 vorgesehen. Das Rad 160 ist mit einer Anzahl Vertie fungen 162 an seinem Umfang versehen. Eine Ab- schlusswand 163 ist am Boden einer jeden Vertiefung vorgesehen und dient zur Haltung der Behälter in den Vertiefungen.
Tangential zur Transporteinrichtung 160 sind zwei als Brutvorrichtung dienende Räder 166 und 167 vorgesehen. Diese sind gleichfalls mit einer Anzahl Vertiefungen 168 bzw. 169 auf ihrem Umfang versehen. Eine Haltewand 177 ist am Umfang eines jeden Rades vorgesehen und verläuft parallel zu diesem, so dass ein Herausfallen der Behälter aus den Vertiefungen verhin dert wird. Diese Wand ist am Rad 167 dargestellt, der Einfachheit halber wurde sie an den Rädern 160 und 166 weggelassen. Die Behälter 150 werden abhängig von einem elektrischen Steuersignal mittels einer geeig neten Vorrichtung auf die Transporteinrichtung 160 gesetzt. Dann wird der jeweilige Behälter an der Proben eingabestelle 161 vorbeigeführt, an der die richtige Menge einer verdünnten Probe eingegeben wird.
Abhän gig von einem Steuersignal wird an der Probeneingabe stelle 161 die Probe aus einem nicht dargestellten Gefäss entnommen und zusammen mit der richtigen Menge eines Verdünnungsmittels durch die Leitung 164 in die Reaktionskammer des Behälters eingegeben. Die Proben 165 drücken auch die Reagenzmittel aus ihren Speicher kammern in die Reaktionskammer. Die als Brutvorrich tung dienenden Räder können einen unterschiedlichen Durchmesser sowie eine unterschiedliche Drehgeschwin digkeit haben, um unterschiedliche Verweilzeiten zwi schen einer Eingabe auf das Rad und dem Durchlauf durch die Auswertestelle zu erzeugen. Beispielsweise kann das Rad 166 eine Brutzeit von 10 Minuten erzeugen, während das Rad 167 eine Brutzeit von 30 Minuten hat. Auf diese Weise kann ein Behälter in der dargestellten Einrichtung einen von drei Wegen durch laufen.
Der erste führt vom Rad 160 zum Rad 167, auf dem der Behälter 30 Minuten verbleibt, worauf er auf das Rad 166 übertragen wird, auf dem er 10 Minuten verbleibt. Der zweite Weg führt vom Rad 160 zum Rad 166 für eine Verweilzeit von 10 Minuten, der dritte Weg führt vom Rad 160 zum Rad 167 für eine Verweilzeit von 30 Minuten. Die Wahl des jeweiligen Weges hängt von der erforderlichen Brutzeit für die Analyse ab, sowie von der zur gleichzeitigen Behandlung einer Anzahl Proben eingestellten Programmierung. Vorzugsweise soll sich das Transportrad 160 so schnell drehen, dass der Behälter möglichst kurze Zeit nach der Proben- und Reagenzmitteleingabe auf ihm verbleibt.
Weitere Räder können am Aussenumfang der Brutvorrichtungsräder 166 und 167 vorgesehen sein, so dass der jeweiligen Behälter nacheinander zur Verlängerung der Brutzeit über sie geführt wird. Der die verdünnte Probe und Reagenzmittel in der Reaktiornskammer in Mischung enthaltende Behälter bleibt auf dem Transportrad 160, bis die entsprechende Vertiefung mit einer anderen Vertiefung in einem benachbarten Brutvorrichtungsrad in Verbindung kommt. Zu diesem Zeitpunkt wird der Behälter von der Vertiefung des Transportrades zur Vertiefung des Brutvorrichtungsrades durch Luftdruck, eine Übertragungsstange oder andere geeignete Übertra gungsvorrichtungen übertragen. Während der Behälter sich an der Brutstelle befindet, wird er durch die Auswertestelle 170 geführt.
Das Licht einer Lichtquelle 171 gelangt durch die Kanäle 172 des Rades 166 und durch die Küvettenkammer des Behälters auf die Aus wertevorrichtung, beispielsweise eine photoelektrische Zelle 173. Die durch die Photozelle 173 erzeugte Stromstärke ist proportional der Lichtdurchlässigkeit des in der Küvette befindlichen Reaktionsproduktes. Dieses Signal gibt die Menge eines bestimmten Anteiles der Probe an und wird zu einer Steuereinrichtung sowie zur Speicherung auf einen Speicher geleitet. Es sind ferner Vorrichtungen zur Identifizierung der jeweiligen Probe bezüglich des jeweiligen Patienten sowie der durchzufüh renden Analyse vorgesehen. Diese Informationen wer den gleichfalls zu diesem Zeitpunkt vom Behälter abgenommen und in ähnlicher Weise zusammen mit den Analysedaten gespeichert.
Während der Drehung des Brutvorrichtungsrades 166 gelangt der Behälter in eine Lage 174, in der aus dem Rad in die Ausgabestelle 175 übergeben wird. Ein anderer auf das Rad 167 übergebe ner Behälter wird in dieser beschriebenen Weise bearbei tet. Falls erforderlich, kann ein Behälter in einer Vertiefung auf diesem oder einem anderen Rad während mehr als einer Umdrehung verbleiben. Auf diese Weise können verschiedene Auswertungen in regelmässigen Zeitabständen mit einem Behälter durchgeführt werden. Damit kann die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion bestimmt und in entsprechend auszuwertende Daten umgesetzt werden. Beispielsweise können die nach zahlreichen Auswertungen erhaltenen Daten mit einer Kurve in Zusammenhang gebracht werden, die die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion innerhalb der Reaktionskammer angibt.
Für bestimmte Reaktio nen ist diese Geschwindigkeit proportional der Konzen tration des bekannten Bestandteiles. Für das Rad 167 ist eine zweite Reagenzmitteleingabestelle 176 dargestellt, die zur Eingabe derjenigen Reagenzmittel dient, welche nicht durch Proben 165 an der Stelle 161 in den Behälter entleert wurden. Je nach Erfordernis für das jeweilige Analysenverfahren können viele zweite Einga bestellen vorgesehen sein, und zwar an .den hierzu nötigen Stellen. Durch mehr als eine Reagenzmittelein- gabestelle ist es möglich, in einem bestimmten Analysen verfahren nacheinander zu bestimmten Zeitpunkten Reagenzmittel einzugeben.
PATENTANSPRUCH Chemische Analysierungseinrichtung für flüssige Proben, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (102; 142; 152) zur Halterung einer Anzahl Reagenzmittel speichernder Reaktionsbehälter (91; 100; 141; 150), ferner durch eine erste Eingabevorrichtung (113, 114; 143; 161) zur Eingabe des zu analysierenden Stoffes in eine Reaktionskammer jedes Reaktionsbehälters, durch eine zweite Eingabevorrichtung zur Eingabe mindestens eines in jedem Reaktionsbehälter enthaltenen Reagenz mittels in die Reaktionskammer, durch eine Messvor- richtung (126; 145; 170) zur Anzeige mindestens einer physikalischen Eigenschaft d er in der Reaktionskammer jedes Reaktionsbehälters vorhandenen Reaktionsmi schung und durch eine Transportvorrichtung (107; 140;
160) zur Förderung jedes Reaktionsbehälters an den Eingabevorrichtungen vorbei zur Messvorrichtung.
Chemical analyzer for liquid samples The invention relates to a chemical Analysiervor direction for liquid samples, in particular for the automatic chemical analysis of body fluids, such as blood, urine, etc.
So far, many regular laboratory work with body fluids has been carried out by hand as an aid to the doctor in the diagnosis or prophylaxis of the various diseases that arise in people. With the advancement of medical science and the complicated analysis associated with it, new laboratory procedures and techniques are being developed with which body fluids can be analyzed in order to obtain an indication of the presence or absence of a particular disease.
New facilities have been developed to aid the laboratory technician in performing a greater number of tests per unit of time. Many of these facilities have merely been the mechanization or automation of the manual activities of the normal clinical chemist or analyzer. Such devices are described, for example, in U.S. Patents 2,560,107, 3,143,393, 3,193,358, 3,193,359 and 3,219,416. These are facilities with reagent glasses, funnels, reagent containers, pumps and their devices for combining a sample and the reagents required to create a desired analysis.
However, while such facilities clearly perform more analyzes per unit of time, other concerns arise overall that are similar to those of manually performing the analysis. They result from the repeated use of the same laboratory equipment for a variety of analyzes from the problems of contamination that arise. To avoid this impairment, a substantial part of the operating time of these facilities must be used for repeated cleaning. The result is a drastic reduction in the number of analyzes that can be performed per unit of time.
Another disadvantage of such devices of the known type is that they have to be set up or adjusted from the start in a prescribed manner to carry out a number of very specific test processes. A single test, for example for blood sugar, is therefore carried out with a number of samples. To perform other tests on the remaining parts of the samples, the analyzer must be set up differently. In many cases, the devices cannot be set differently, or such a setting requires the operator to modify or replace their components. As a result, the device is not universally usable.
A somewhat successful automatic device is the Auto-Analyzer manufactured by Technicon Instruments Corporation of Chauncey, New York. This apparatus is described in US Patents 2,797,149 and 2,879,141 and numerous other publications by Technicon Instruments Corporation. As can be seen from the patent specifications mentioned, a liquid sample to be analyzed is passed through tubes and through a dimensioning group consisting of a number of elastic, flexible tubes, a plate and a number of pressure rollers.
The sample to be analyzed is passed through one side of a dialyzer together with one or more treatment fluids, while one or more second treatment fluids are passed through the other side of the dialyzer, whereby the sample is separated from various components which are passed through the dialyzer into the second treatment liquid arrive. Air is passed into both streams before entering the dialyzer in order to divide each stream into a number of liquid subsets that are separated from each other by air bubbles. The air volumes have the dual purpose of separating the samples from one another and of exerting a cleaning effect between successive samples in order to avoid contamination.
The diffusate emerging from the dialyzer is subjected to a treatment to change the color of the liquid partial quantities, which treatment indicates the concentration of the component on which the analysis is directed. Normally, the air or other neutral liquid introduced into the flow to divide the liquid is diverted at a point in the flow which is prior to the color measurement, after which a continuous liquid flow results for the final test. Finally, the treated diffusate is passed into a flow cell of a colorimeter, in which it is checked colorimetrically, from which a quantitative measurement of the analyzed component is obtained.
Currently commercially available forms of the auto-analyzer comprise a device with a plurality of channels which simultaneously perform a plurality of different types of tests for a single sample. Although this device can perform about 20 different types of tests, a programming is to perform a number of tests less than the number of channels not possible. If a doctor only needs one or two tests on a particular sample, the costs for each test are increased, since the facility does not operate selectively and has to perform an overall analysis.
Since a number of different samples with different concentrations of the constituent to be analyzed are passed through the flexible pipe channels, the flow cuvette, the dialyzer, etc., there is the problem of sample transfer or contamination which has a noticeable effect on the reliability of the analytical data can show. In order to reduce contamination, cleaning liquids are generally used which create a clean environment. This in turn puts burdens on an already complicated facility.
During operation, the metering pump guides the various liquids through a labyrinth of flexible pipes. The repeated bending and constant loading cause the pipes to wear out very quickly, combined with tiny cracks. In parts that are more easily wetted by the sample liquid, there is thus an increase in the contamination factor of the entire device, and the operating costs also increase due to the need for new pipes. A longer warm-up time is required before each operating time.
In addition, every time the machine is switched on, a calibration curve must be recorded in order to compensate for various deviations that may occur during breaks in operation, and for a correct analysis, a second calibration curve must be recorded at the end of each operating period to identify any deviations that may have occurred during operation to recognize. Finally, the preliminary analytical data obtained for each sample must be related to the calibration curves in order to bring them into a form suitable for the doctor. These factors worsen the effectiveness of such a device for clinical analysis because significant times must be expended for its calibration and for the corresponding conversion of the analytical data by the technician.
In Swiss patent specification No. 500 489, the patent proprietor proposes a reaction container for performing chemical analyzes, which has at least one lower reaction chamber provided for admixing the substances entered, an upper reaction chamber formed from a number of separate storage chambers for reagent, in connection with each has storage part standing below the chamber, and shut-off devices to prevent unwanted leakage of pre-filled reagent from the storage chamber.
The aim of the present invention is to be able to create a chemical analysis device which avoids the above-mentioned disadvantages by using such reaction vessels.
According to the invention, the chemical analysis device is characterized by a device for holding a number of different reaction containers, further by a first input device for inputting the substance to be analyzed into a reaction chamber of each reaction container, by a second input device for inputting at least one contained in each reaction container Reagent in the reaction chamber,
by a measuring device for displaying at least one physical property of the reaction mixture present in the reaction chamber of each reaction container and by a transport device for conveying each reaction container past the input devices to the measuring device.
Embodiments of the invention are explained below with reference to the drawing. Show it; 1 shows a perspective view of a first exemplary embodiment of the analysis device according to the invention, FIG. 2 shows a perspective view of a reaction container for use in the analysis device of FIG. 1, FIG. 3 shows a partial view of a reaction container during the optical analysis, 4 shows a further exemplary embodiment of the analysis device in which reaction containers arranged on a belt are used, FIG.
5 shows another embodiment of the analysis device for other reaction containers.
In FIG. 1, an automatically operating analysis device is shown in which the flexible reaction containers shown in FIG. 2 are used.
In the illustrated reaction container of FIG. 8, a data punch card 90 is provided on one side with a flexible container 91, which is divided into a number of chambers 92, 93 and 94. Fixed seals are provided on the outer circumference of the flexible container, which bind it firmly to its base. Such seals can be, for example, strong, thermally adhesive or otherwise adhesive connections. When a moderate force is applied, these connections are not destroyed, as will be described below, whereby the flexible container remains attached to the punch card.
To separate the chambers 92, 93 and 94 weak walls 98 are provided which are opened when exposed to heat, negative pressure, bending or pressure, whereby a single chamber is formed in the powdered reagent in the lower part can be present in a loose mixture . The partition walls can either be thermal seals or visually weak adhesive seals. On the rest of the chen part of the punch card data 95 are stored, which in connection with corresponding Auswerteinrich lines within the automatic analysis device of FIG. 1 described below, control the implementation of the analysis required for the respective sample and the sample and the test results in connection with identify the respective patient. Powdered reagents 96 and 97 are contained in chambers 93 and 94.
If necessary, an additional input of reagents into the lower chamber 92 is possible. The desired number of chambers is determined by the number of reagents for a particular analysis and by the compatibility of mixtures of the reagents. A number of reagents can be contained in a single chamber provided that they are compatible with one another even after an extended period of non-use.
The illustrated reaction container is intended for an operation in which one or more of the reagent storage chambers is acted upon in such a way that they open and are connected to the lower chamber 92. The powdered reagent is fed into the lower reaction chamber, and the diluted sample solution is, as described below, injected into this chamber through a needle. Mechanical parts or fingers (not shown) can be provided to strengthen a specific partition so that it does not break when a force is applied to the flexible container.
In this way, certain selected chambers can be emptied one after the other, making this device versatile, bypassing it, on which it is held for a period of time that ensures termination of the desired chemical reaction, where it is then passed to an optical evaluation point at the one or more physical properties of the reaction mixture are monitored.
1 shows an automatically operating analysis device in which the flexible container shown in FIG. 2 is used. A pre-filled storage magazine 102 is divided into a number of compartments 103, 104, 105, 106 and so on. As has already been stated, each flexible container 100 provided on a punch card 101 forms a pre-filled chemical analysis unit. Only the same units, each with a flexible container, are provided in a compartment.
A transport device in the form of a sliding card holder 107, which is movable on the guides 108 and 109, is arranged in front of the opening of the magazine 102 and selects, depending on a switching command given on the control panel 110, a specific punch card 101 to carry out a specific analysis out. Samples are stored in the sample magazine 118, each of which has its own specific identification. A ver adjustable syringe 113 is attached to a head 114 movable in a counterclockwise direction. An unused syringe is first fed to a diluent container 117 from which the required amount of diluent, usually distilled water, is withdrawn.
By turning it counterclockwise, the syringe is guided to a point 118 at which a small amount of sample is taken from a sample vessel 119. At the same time, an identifier is automatically read from the sample vessel and transferred to the control panel 110. Here, this identifier is compared with other data that were previously stored, from which a switching command can be derived for the test process that is decisive for this sample. The card holder 107 is moved up to the corresponding compartment of the storage magazine 102 and takes out a punch card 101 with the corresponding container 100 for carrying out the desired analysis. Then it is placed in a position at the opening 111 of the sample input point 112.
The punch card is moved into the sample entry point 112, where the syringe 113, after rotating 180 with the head 114, passes over the flexible container. It is lowered by means of a rack 120 until its needle penetrates the flexible container and the diluted sample is injected. This happens either before, during or after emptying the respective reagent from their storage chambers in the lower chamber. If desired, mechanical parts or fingers can be provided at the sample input point which are programmed in such a way that the reagent chambers are emptied into the lower chamber of the flexible container one after the other.
Alternatively, the diluted sample can also be injected into the flexible container and then diluted with distilled water using a special injection device (not shown). At this point in time, if necessary, a blind reading can be carried out by means of an evaluation device. Unused syringes are located in a storage device 115 and are input device 116 by means of an input device into the openings of the rotatable head 114, which are empty due to the removal of used syringes. A removable syringe is preferably used for each sample, so that in the case of a large number of tests for a single sample it is only necessary to remove the syringe after entering the appropriate number of subsets.
However, if the syringe is properly cleaned and measures are taken to prevent the samples from being contaminated with one another, each syringe can be used for as long as desired.
After the sample has been input, the punch card 101 is brought from the input point 112 onto a second movable card holder 121 which is adjustable on the guides 122 and 123. He inserts the card into the inlet opening of an incubator 125. The data on the card determine the time of their exit from the incubator and thus the flexible container is kept in this facility until the chemical reaction is complete.
At this point in time, the card is output from the Brutein direction 125 and received again in the card holder 121. In order to make the device more versatile, an additional card holder (not shown) can be provided for this purpose, which then feeds the cards into the evaluation device. If further reagents are to be entered after the first incubation process, the punch card is returned to an entry point (to point 112 or another entry point) in order to enter the additional reagent. The punch card can then be fed back into the incubation device 125 or directly into the evaluation device.
The punch card is entered from the card holder 121 into the slot 126, which forms the evaluation point at which one or more physical properties of the reaction mixture are checked for deriving the desired analytical data. Within the evaluation device, the data received are transferred directly to the punch card, so that a complete recording is made for further use. After the evaluation, the punch card is issued from the evaluation point 126 at the opening 127 and removed with a card holder. For this purpose, a special card holder can in turn be seen for greater versatility of the device. The punch card is then brought to the output point 128, where a knife 129 removes that part of the card that carries the flexible container.
This part falls into a bin 130, while the data part of the card goes into a storage bin 131. As can be seen from Fig. 1, this container 131 is not connected to the control panel 110, but can easily be implemented as part of this facility. If this is the case, the punch cards can be read automatically and the data read can be stored in a memory. In the device described, the cards are removed by a technician and brought to the control device, where the information contained on them is stored until it is evaluated by the doctor.
After the first card for a particular analysis has been pushed into the sample entry point 112, the card holder 107 moves to the compartment of the magazine and removes a second card from it, so that the entire process is repeated for this particular analysis. It should be noted that many cards can be in different locations within the system at the same time. The term simultaneously is not intended to mean that the beginning and the end of each analysis coincide with the beginning and the end of other analyzes, but that the procedural steps overlap. That is why one card is in the sample entry point, while another is in the evaluation point.
The analysis of the sample in the evaluation device is ended long before the analysis of the then just entered sample is completed. However, since the process steps overlap, the individual examinations can be understood as running simultaneously in the sense of the above explanation.
At the evaluation point, for example, an optical analysis of the reaction mixture contained in the reaction vessel can be carried out, as described in Swiss patent specification No. 476 306 and shown in FIG. 3, for example. A partially shown container 80 having a lower chamber 81 containing a reaction mixture is placed between two light guides 82 and 83 which press against the walls 84 and 85 of the container. The light guide 82 is connected at its other end to a light source (not shown) which can be provided with a filter to generate light of a predetermined frequency. The light guide 83 lies directly opposite the light guide 82 and is connected to an evaluation device (not shown), for.
B. connected to a photomultiplier tube which detects the intensity of the light passing through the liquid within the lower chamber. During the actual analysis, the light guides 82 and 83 are moved towards each other, whereby the flexible walls of the container 80 are deformed and assume the position shown by the dashed lines. In this way, a fixed optical path L is formed between the ends of the light guides 82 and 83. This enables easier mass production of the container, since a certain critical factor, namely the optical path, is not present in the production. The device for forming the optical path is now at the evaluation point, and thus significantly fewer evaluation devices than containers have to be produced.
Since a fixed optical path is formed through the evaluation device and remains the same for each container passed through it, very precise and reliable data are obtained with such an arrangement.
A double-jet evaluation mechanism can also be provided, with one chamber of the container conveying a solution of the substance to be tested with all reagents that bring the reaction mixture into a state desired for the analysis and another chamber a solution of the substance to be tested without reagent contains. In certain cases one or more reagents can be added to the latter solution, but they must not complete the reaction or interfere with the optical analysis in any way. This latter solution is called a critically incomplete blank solution and enables the effects of the sample and the added reagents to be corrected during analysis. The second chamber is compressed in the manner described to create a solid optical path.
In order to keep the evaluation mechanism in the correct calibration, normal solutions are passed through at intervals so that an automatic setting is possible according to the deviations that occur during operation.
Another embodiment of the device according to the invention is shown in FIG. 4, in which the holding part for the flexible container is an elongated band 140 which carries a number of flexible containers 141. The tape is wound onto a roll 142 and is fed through a sample input point 143, a mixing and incubation point 144, an optical evaluation point 145 and then into an output point (not shown) or onto a winding roll (not shown). The belt 140 is perforated like a film so that it can be indexed from one process point to another. It can be provided with a magnetic coding or another imprint in binary representation along one edge.
This recorded data can be read with read heads located near the edge of the tape and used to derive control commands from various parts of the device which exert the various effects on the flexible container. Data such as the patient's identification number and analysis results can be recorded on the tape and read later. Klinkenmecha mechanisms 146 are provided for moving the sample syringe 147 and the evaluation device into or out of their operating position.
It can be seen that this device does not have the versatility of a more automated device of the type shown in FIG. 5, which is explained below. Each individual sample must be analyzed in a specific order, and only one type of test or a set series can usually be programmed on a single reel (and thus throughout the facility). For a more versatile multiple analysis, however, a group of roles can be provided, with a different analysis being possible on each role, so that a large number of different analyzes can be carried out simultaneously either with partial amounts of the sample or with different samples. In this case, the rollers are arranged next to one another, the sample syringe moving past the rollers.
In Fig. 5 an automatic analysis device designed according to the invention is shown. The containers 150 are stored in the magazine 152, which is divided into a number of compartments 153, 154, 155, 156 and so on. As previously described, each container 150 forms a pre-filled chemical assay unit. Only similarly pre-filled units are stored in one and the same compartment. A transport device in the form of a wheel 160 provided with recesses is provided for moving the containers from the magazine 152 to the sample input point 161. The wheel 160 is provided with a number of recesses 162 on its periphery. A closing wall 163 is provided at the bottom of each recess and serves to hold the containers in the recesses.
Two wheels 166 and 167 serving as an incubation device are provided tangentially to the transport device 160. These are also provided with a number of depressions 168 and 169 on their circumference. A retaining wall 177 is provided on the circumference of each wheel and runs parallel to it, so that the container is prevented from falling out of the recesses. This wall is shown on wheel 167; it has been omitted from wheels 160 and 166 for simplicity. The containers 150 are placed on the transport device 160 by means of a suitable device as a function of an electrical control signal. The respective container is then moved past the sample input point 161, where the correct amount of a diluted sample is input.
Depending on a control signal, the sample is taken from a vessel (not shown) at the sample input point 161 and entered together with the correct amount of a diluent through the line 164 into the reaction chamber of the container. The samples 165 also push the reagent from their storage chambers into the reaction chamber. The wheels serving as the incubator can have different diameters and different speeds of rotation in order to generate different dwell times between an input on the wheel and the passage through the evaluation point. For example, wheel 166 may have an incubation time of 10 minutes while wheel 167 has an incubation time of 30 minutes. In this way a container in the illustrated device can travel one of three routes.
The first leads from wheel 160 to wheel 167, on which the container remains for 30 minutes, after which it is transferred to wheel 166, on which it remains for 10 minutes. The second path leads from wheel 160 to wheel 166 for a dwell time of 10 minutes, the third path leads from wheel 160 to wheel 167 for a dwell time of 30 minutes. The choice of the respective route depends on the incubation time required for the analysis and on the programming set for the simultaneous treatment of a number of samples. The transport wheel 160 should preferably rotate so quickly that the container remains on it for as short a time as possible after the sample and reagent has been added.
Further wheels can be provided on the outer circumference of the incubator wheels 166 and 167 so that the respective container is guided over them one after the other to extend the incubation time. The container containing the diluted sample and reagent mixed in the reaction chamber remains on the transport wheel 160 until the corresponding well comes into contact with another well in an adjacent incubator wheel. At this point, the container is transferred from the recess of the transport wheel to the recess of the incubator wheel by air pressure, a transfer rod or other suitable transfer device. While the container is at the hatching point, it is passed through the evaluation point 170.
The light from a light source 171 passes through the channels 172 of the wheel 166 and through the cuvette chamber of the container to the evaluation device, for example a photoelectric cell 173. The current generated by the photocell 173 is proportional to the light transmission of the reaction product in the cuvette. This signal indicates the amount of a certain proportion of the sample and is sent to a control device and for storage in a memory. Devices are also provided for identifying the respective sample with respect to the respective patient and the analysis to be carried out. This information is also removed from the container at this point in time and is stored in a similar manner together with the analysis data.
During the rotation of the incubator wheel 166, the container arrives in a position 174 in which the wheel is transferred to the output point 175. Another container transferred to wheel 167 is machined in the manner described. If necessary, a container can remain in a recess on this or another wheel for more than one revolution. In this way, various evaluations can be carried out with one container at regular intervals. This allows the speed of a chemical reaction to be determined and converted into data to be evaluated accordingly. For example, the data obtained after numerous evaluations can be associated with a curve which indicates the speed of a chemical reaction within the reaction chamber.
For certain reactions, this speed is proportional to the concentration of the known constituent. A second reagent input point 176 is shown for the wheel 167, which is used to input those reagents which have not been emptied into the container by samples 165 at point 161. Depending on the requirements for the respective analytical method, many second inputs can be provided, specifically at the locations required for this. With more than one reagent input point it is possible to input reagents one after the other at certain times in a certain analysis method.
PATENT CLAIM Chemical analyzer for liquid samples, characterized by a device (102; 142; 152) for holding a number of reagent-storing reaction containers (91; 100; 141; 150), further by a first input device (113, 114; 143; 161) for Input of the substance to be analyzed into a reaction chamber of each reaction container, by a second input device for inputting at least one reagent contained in each reaction container into the reaction chamber, by a measuring device (126; 145; 170) for displaying at least one physical property of the the reaction chamber of each reaction container and reaction mixture present by a transport device (107; 140;
160) for conveying each reaction container past the input devices to the measuring device.