DE19944713C2 - Chemisches Analysegerät - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein chemisches Analysegerät, das die Art und die Konzentration einer Substanz bestimmt, die in einer Flüssigkeit gelöst ist, und sie bezieht sich insbesondere auf ein chemisches Analysegerät, das die Komponenten von Körperflüssigkeit und Wasser analysiert.

Unter den herkömmlichen chemischen Analysegeräten befindet sich ein chemi­ sches Analysegerät gemäß der US 4,451,433. Dieses chemische Analysegerät umfaßt eine colorimetrische Einheit zum Analysieren und Bestim­ men von Proteinen und Enzymen, die in Blut enthalten sind, und von Komponen­ ten des Urins, und es umfaßt eine Ionenanalyseeinheit zum Analysieren von Ionen im Blut. Dieses chemische Analysegerät weist eine Verarbeitungsrate von mehre­ ren hundert Tests pro Stunde auf, und bei einem größeren Typ weist es eine Rate von 9.000 Tests oder mehr pro Stunde auf. Insbesondere umfaßt die colorimetri­ sche Einheit eine große Anzahl von Reaktionsbehältern oder Zellen, die auf einem Umfang eines Drehtisches plaziert sind, der auf der oberen Oberfläche eines Ge­ rätekörpers montiert ist und eine Überlappungsbearbeitung durchführt, um Proben nacheinander zu mischen, zur Reaktion zu bringen und zu messen.

Dieses Gerät umfaßt einen automatischen Proben-/Reagenzmittel-Zufuhr­ mechanismus zum Zuführen von Proben und Reagenzmittel in die Reaktionszel­ len; einen Halter zum Halten mehrerer Zehnergruppen von Arten von Reagenz­ mittelbehältern; einen automatischen Bewegungsmechanismus zum Bewegen der Proben und Reagenzmittel in den Reaktionszellen; eine Meßvorrichtung zum Messen der Charakteristika der Proben während oder nach der Reaktion; einen automatischen Reinigungsmechanismus zum Abziehen der Proben durch Saugen und Ausstoßen, nachdem die Messung der Charakteristika durchgeführt worden ist, und zum Waschen der Reaktionszellen; einen automatischen Reinigungsme­ chanismus zum Waschen des automatischen Proben-/Reagenzmittel-Zuführ­ mechanismus; und einen Controller zum Steuern der Operationen dieser Mecha­ nismen und Vorrichtungen.

Es gibt mehrere zehn Arten von colorimetrischen Testsubstanzen, und selbst bei normalen Bestimmungsanalysen wird jede Probe mindestens auf zehn Arten von Parametern hin getestet. Herkömmliche Reagenzmittel-Zufuhrmecha­ nismen verwenden einen Reagenzmittel-Pipettiermechanismus. Der Reagenz­ mittel-Pipettiermechanismus umfaßt hauptsächlich: eine Düse zum Einsaugen des Reagenzmittels in sich hinein und zum Halten des Reagenzmittels darin, einen Mechanismus zum dreidimensionalen Bewegen der Düse, und eine Saug-/Zufuhr- Steuerpumpe zum Ansaugen und Ausstoßen des Reagenzmittel in die und aus der Düse.

Um die Saug-/Zufuhroperation der Pumpe zur Düse hin mit guter Ansprechemp­ findlichkeit zu übertragen, wird reines Wasser (nachfolgend als Systemwasser bezeichnet) in ein Rohr zwischen der Pumpe und der Düse gefüllt. Das System­ wasser und das Reagenzmittel werden durch Luft voneinander getrennt, um ihre Vermischung zu vermeiden. Diese Luftschicht wird durch Saugen von Luft in die Düse gebildet, ehe das Reagenzmittel eingesaugt wird.

Die Zufuhr des Reagenzmittels wird in folgender Weise durchgeführt. Als erstes wird die Düse durch einen dreidimensional arbeitenden Transfermechanismus in einen Reagenzmittelbehälter getaucht, um durch Saugen eine spezifizierte Menge des Reagenzmittels in sich aufzunehmen. Die Düse wird dann aus dem Rea­ genzmittelbehälter wegbewegt und über einer Reaktionszelle plaziert, in welche das Reagenzmittel ausgestoßen wird. Nachdem das Reagenzmittel ausgestoßen worden ist, wird das Innere und das Äußere der Düse mit einer Reinigungsflüs­ sigkeit in einem Düsenwaschbad gewaschen, um eine Kontamination der nächsten Reagenzmittelsubstanz zu vermeiden. Weil der Weg, den die Düse des Reagenz­ mittel-Pipettiermechanismus durchläuft, festgelegt ist, ist ein Halter zum Halten der Reagenzmittelbehälter unterhalb der Bahn der Düse vorgesehen.

Ein weiteres Beispiel der konventionellen Technologie ist ein automatisches Analysegerät, das in der JP 63-131066 A Beschrieben ist. Dieses Beispiel ist der oben beschriebenen konventionellen Technologie in bezug auf das Probenehmen, das Mischen und die Reaktion, die Photometrie und das Waschen der Reaktionszellen gleich, unterscheidet sich aber von ihr hinsichtlich des Rea­ genzmittel-Zufuhrverfahrens.

Spricht man die Verkleinerung der Gerätegröße als das erste Ziel an, ordnet diese konventionelle Technologie den Halter des Reagenzmittelbehälters oberhalb des Halters der Reaktionszelle an, so daß sich die Reaktionszellen und die Reagenz­ mittelbehälter an zwei vorbestimmten Punkten überlappen. Demgemäß erfolgt die Zufuhr der Reagenzmittelsubstanz in die Reaktionszelle durch einen Kolben, der einstückig mit der Seitenoberfläche jedes Reagenzmittelbehälters gebildet ist. Der Kolben wird durch einen Kolbenstangenaktuator betätigt, der an der Rea­ genzmittel-Zufuhrposition vorgesehen ist.

In der Zufuhrposition wird der Kolbenstangenaktuator für den Reagenzmittelbe­ hälter zeitweilig an die Kolbenstange angeschlossen. Daraufhin wird die Kolben­ stange nach oben gezogen, um das Reagenzmittel aus dem Reagenzmittelbehälter in den Kolben zu ziehen. Wenn dieser die obere Grenze seines Hubs erreicht, kämmt die Kolbenstange mit einem Zahnrad, das den Kolben um 180 Grad dreht. In dieser Position schließt die Drehung des Kolbens eine Bohrung, die offen war, um das Reagenzmittel hineinzuziehen, und sie öffnet eine Bohrung, die mit einem Zufuhrport in Verbindung steht. Wenn die Kolbenstange nach unten getrieben wird, wird das im Kolben befindliche Reagenzmittel durch die Bohrung in die Reaktionszelle entladen.

Die oben erwähnte konventionelle Technologie weist die folgenden drei Nachteile auf.

Zum ersten ist die Verringerung der Größe des Gerätes und des erforderlichen Raums unzureichend. Zweitens kann eine Kontamination zwischen verschiede­ nen Reagenzmitteln nicht vollständig verhindert werden. Drittens ist die Menge des benutzten reinen Wassers groß, was eine Reinwasser-Herstellungsvorrichtung außerhalb des Gerätes sowie eine periodische Auswechselung des Filters und an­ derer Komponenten erfordert, was wiederum zusätzliche Kosten und zusätzlichen Installationsraum erfordert. Diese Probleme werden nachfolgend im einzelnen beschrieben.

Der Grund dafür, daß bei den konventionellen Technologien die Größen- und Raumverringerung schwierig zu erreichen ist, wird jetzt erklärt. Die erstgenannte, oben beschriebene konventionelle Technologie nimmt eine Probe und ein Rea­ genzmittel durch den Pipettiermechanismus auf, was erforderlich macht, daß alle mit den Operationen, wie etwa dem Probenehmen, dem Waschen, dem Ansaugen und Ausstoßen, zusammenhängende Elemente auf einer Ebene unter dem geome­ trischen Ort der Pipettierdüse angeordnet sein müssen. Um eine gegenseitige Be­ hinderung unter den Elementen zu vermeiden, ist ein gewisses Maß an Platz er­ forderlich. Weiter trägt die Tatsache, daß diese zweidimensional angeordneten Elemente der Zahl und der Art nach groß sind, dazu bei, eine Größenverringerung zu behindern.

Ein ähnliches Problem besteht in bezug auf die Verringerung des Raumes um den Bewegungsmechanismus herum. Die konventionelle Technologie führt das Rüh­ ren mit Spateln aus und erfordert somit eine Reinigungsvorrichtung für die Spatel. Es ist also erforderlich, die Reinigungsvorrichtung so zu installieren, daß sie nicht mit dem geometrischen Bewegungsort der Spatel in Konflikt kommt, was die Raumverkleinerung schwierig macht. Weil der Reagenzmittel-Pipettier­ mechanismus und der Bewegungsmechanismus, der Spatel verwendet, angewandt werden, bestehen Beschränkungen hinsichtlich der relativen Positionen unter den Elementen, was es unmöglich macht, einen kompakten Aufbau einzusetzen und somit die Größenverringerung schwierig macht.

Die zweite konventionelle Technologie ordnet den Reagenzmittelhalter und den Halter der Reaktionszelle überkreuzend an, um ein bestimmtes Maß an Größen­ verkleinerung zu erreichen. Hinsichtlich des Bewegungsmechanismus ist die Si­ tuation jedoch nicht besser als bei der ersten konventionellen Technologie, und wenn man das Gerät als Ganzes betrachtet, ist die Größenverringerung nicht zu­ friedenstellend.

Als nächstes wird das Problem der gegenseitigen Kontamination beschrieben. Gegenseitige Kontaminationen treten auf, weil unterschiedliche Proben und Rea­ genzmittel von einer gemeinsamen Zufuhreinrichtung behandelt werden.

Die erste konventionelle Technologie weist einen Probennahmemechanismus auf, der Proben mit einer einzelnen Düse nacheinander einsaugt und entlädt oder pi­ pettiert. Weiter tritt eine gegenseitige Kontamination mit Wahrscheinlichkeit auch beim Reagenzmittel-Pipettiermechanismus, der mehrere zehn Reagenzmittel mit einer einzigen Düse pipettiert, und beim Bewegungsmechanismus auf, der die Proben und Reagenzmittel in den Reaktionszellen rührt.

Die Reaktionszellen können gründlich reingewaschen werden, weil sie nach der Photometrie mit einer Reinigungsflüssigkeit mehrere Male gewaschen werden. Was die Proben- und Reagenzmitteldüsen und den Bewegungsmechanismus an­ betrifft, ist ein sorgfältiges Reinigen aber schwierig, weil sie in einer ebenso kur­ zen Zeitdauer wie der eines einzelnen Zyklus gewaschen werden. Insbesondere im Falle der Biochemie haben gegenseitige Kontaminationen durch Residulrea­ genzien eine signifikant größere Wirkung auf das Analyseergebnis als Probenre­ ste.

Daher ist der wesentliche Punkt die Verhinderung einer gegenseitigen Kontami­ nation zwischen der Düse des Reagenzmittel-Pipettiermechanismus und den Spa­ teln des Bewegungsmechanismus. Bei der zweiten konventionellen Technologie ist eine Reagenzmittel-Zufuhrpumpe für jede Reagenzmittelzelle vorgesehen, um die gegenseitige Kontamination durch das Reagenzmittel-Zufuhrsystem zu ver­ hindern. Der Bewegungsmechanismus wendet jedoch einen konventionellen Me­ chanismus mit Spateln an, und hat nach wie vor das Problem gegenseitiger Kon­ tamination.

Das nächste Problem, das gelöst werden muß, besteht in der Verringerung der Menge des benutzten reinen Wassers sowie der Vereinfachung der zugeordneten Anlagenteile. Das reine Wasser wird überwiegend als Reinigungsflüssigkeit ver­ wendet, wie dies bei der Erläuterung des zweiten Problems gesagt wurde. Die Verringerung der Menge an Reinigungswasser führt also zu einer signifikanten Verringerung der benutzten Menge reinen Wassers. Bei den konventionellen Technologien muß jedoch eine große Menge an Reinigungsflüssigkeit benutzt werden, um die gegenseitige Kontamination zu verhindern. Vor allem die Düsen des Probennahmemechanismus und des Reagenzmittel-Pipettiermechanismus und der Spatel des Bewegungsmechanismus werden mit einem gesteigerten Zufluß an Reinigungsflüssigkeit gewaschen, um die Reinigungsfähigkeit zu verbessern und dadurch die Waschoperation in kurzer Zeit zu beenden.

Die Notwendigkeit, die darin besteht, die geforderte Analyseleistung sicherzu­ stellen, erlaubt es nicht, die Reinigungsflüssigkeit mengenmäßig zu verringern. Die erforderliche Menge an reinem Wasser beträgt derzeit mehrere zehn Liter pro Stunde. Um diese Forderung zu erfüllen, wird eine Reinwasser-Herstellungsvor­ richtung des Filtertyps getrennt außerhalb des Gerätes installiert und durch Was­ serleitungen an das Gerät angeschlossen. Die Reinwasser-Herstellungs­ vorrichtung und ihre zugehörige Verrohrung erfordert zusätzlichen Raum und kostet den Benutzer zusätzliche Anfangsinvestitionen. Die Wartung der Reinwasser-Herstellungsvorrichtung erfordert eine periodische Auswechselung teurer Fil­ ter, was eine bedeutende Belastung für den Benutzer darstellt.

Des weiteren wird in der nachveröffentlichten DE 198 37 434 A1 eine chemische Analyseeinrichtung offenbart, mit einer Vielzahl von Reaktions­ behältern, einem Reaktionsbehälterhalter zum Halten der Vielzahl von Reaktions­ behältern und zum Zuführen einer Probe und einer Reagenzie an vorbestimmten Stellen, einer Vielzahl von Reagenzienbehältern, einem Reagenzienbehälterhalter, der über dem Reaktionsbehälterhalter vorgesehen ist, Meßmitteln zum Messen physikalischer Eigenschaften der Probe, einem Flüssigkeits-Zufuhrmechanismus, der im unteren Teil eines jeden der Vielzahl von Reagenzienbehältern vorgesehen ist.

In der ebenfalls nachveröffentlichten DE 198 49 591 A1 wird ein automatisches Analysegerät beschrieben, bei dem eine Reagenzzubringvorrichtung zum Einbringen eines Reagens von einem Reagenzbehälter in ein Reaktionsgefäß abnehmbar mit einem Reagenzbehälter verbunden ist, eine Schutztür in dem Reagenzzubringanschluß vorgesehen ist, um den Eintritt von Staub in die Reagenzzubringvorrichtung zu verhindern, und au­ ßerdem der Reagenzbehälter und die Reagenzzubringvorrichtung mit Aufzeich­ nungsmedien versehen sind.

In der DE 195 34 955 A1 wird ein chemischer Analysator mit einem nicht eintauchenden Rührwerk offenbart, wobei der chemische Analysator Drehtische aufweist, die jeweils Reaktionsgefäße, Pro­ benbehälter und Reagenzbehälter tragen, die darauf in Kreislinien angeordnet sind. Ein Probenpipettiermechanismus und ein Reagenzpipettiermechanismus sind vorgesehen, um vorbestimmte Mengen von Probe und Reagenzlösung aus einem Probenbehälter und einem Reagenzbehälter in das Reaktionsgefäß zu trans­ portieren. Die so transportierten Proben und Reagenzlösungen werden im Reakti­ onsgefäß durch ein Rührwerk gemischt, das ein piezoelektrisches Element enthält, das in nicht berührender Relation mit der in dem Reaktionsgefäß befindlichen Probe und Reagenzlösung angeordnet ist und elektrisch betrieben wird, um eine Schallwelle zu erzeugen, die eine Zirkulationsströmung der Reagenzlösung in dem Reaktionsgefäß verursacht, wodurch die Probe und die Reagenzlösung in nicht eintauchender Weise gemischt werden.

Auch die weitere nachveröffentlichte DE 198 42 953 A1 of­ fenbart eine automatische Analysenvorrichtung, bei der die zum Waschen der Reaktionsbehälter verwendete Flüssigkeit in Wiederverwendungsbehältern je nach Verunreinigungsgrad aufbewahrt und mit Ausnahme der nach dem Waschen am stärksten verunreinigten Flüssigkeit wiederverwendet werden. Daher wird die Waschflüssigkeit in den Wiederverwendungsbehältern entsprechend dem Verun­ reinigungsgrad in dem zu waschenden Reaktionsbehälter zum Waschen des Re­ aktionsbehälters gewählt. Bei dieser Anordnung kann der Verbrauch reinen Was­ sers verhindert werden, außerdem wird die Menge von Abfallflüssigkeit abge­ senkt, so daß eine Umweltverschmutzung reduziert werden kann.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein platzsparendes chemisches Analysegerät zu schaffen, welches wenig Betriebswasser (Reinwasser) verbraucht und bei welchem eine gegenseitige Kontamination zwischen Proben und Rea­ genzmittel verhindert wird.

Diese Aufgabe wird durch ein Analysegerät gemäß Anspruch 1 gelöst. Dieses weist auf einen Reaktionszellenhalter zum Halten einer Vielzahl von Reaktions­ zellen an vorbestimmten Positionen, deren Proben und Reagenzmittel zugeführt werden; eine Meßeinrichtung zum Messen der Charakteristika der Proben; eine Vielzahl von Reagenzmittelbehältern; und eine Flüssigkeitszufuhreinrichtung, eine Schallwellen erzeugende Einrichtung und einen Rückgewinnungsbehälter, die alle unter den Reagenzmittelbehältern installiert sind, wobei die Flüssigkeits- Zufuhreinrichtung den individuellen Reagenzmittelbehältern zugeordnet ist, wo­ bei die Schallwellen erzeugende Einrichtung außerhalb der Reaktionszellen in­ stalliert ist, um Schallwellen in Richtung der Reaktionszellen zu erzeugen, und wobei die Wiedergewinnungsbehälter Reinigungsflüssigkeit enthalten, die gemäß dem Reinigungszustand wiedergewonnen wird.

Auf vorteilhafte Weise wird ein chemisches Analysegerätes kleiner Größe ge­ schaffen, das keine zusätzlichen Anlagen außerhalb des Gerätes, wie etwa eine Reinwasser-Herstellungsvorrichtung, oder Platz zum Installieren solcher Anlagen erfordert.

Vorteilhafte Ausführungsformen des Analysegeräts sind in den Unteransprüchen an­ gegeben.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten des Analysegeräts erge­ ben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen im Zu­ sammenhang mit den Zeichnungen, in denen:

Fig. 1 ein schematisches Diagramm ist, das die Konfiguration des chemischen Analysegerätes gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;

Fig. 2 ein schematisches Diagramm ist, das die Konstruktion einer Reagenzmit­ tel-Zufuhreinheit gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 3 ein schematisches Diagramm zeigt, das die Konstruktion einer Mikropum­ pe zeigt;

Fig. 4 ein schematisches Diagramm ist, das die Konstruktion einer Bewegungs­ einheit gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 5 ein schematisches Diagramm ist, das die Konstruktion eines Reaktions­ zellen-Reinigungsmechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 6 ein Diagramm ist, das eine Sequenz von Operationen gemäß der vorlie­ genden Erfindung zeigt;

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht ist, die die Konfiguration einer weiteren Aus­ führungsform des chemischen Analysegerätes zeigt; und

Fig. 8 eine perspektivische Ansicht ist, die die Konfiguration einer weiteren Aus­ führungsform des chemischen Analysegerätes zeigt.

Der Aufbau einer ersten Ausführungsform des chemischen Analysegerätes wird nunmehr unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 5 beschrieben. Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die die Gesamtkonfi­ guration des Gerätes der Erfindung veranschaulicht.

Dieses Analysegerät umfaßt grob gesehen neun Elemente oder Einheiten: eine Reaktionstischeinheit zum Halten und Bewegen der Reaktionszellen; weiterhin sind um die Reaktionstischeinheit, die das Zentrum bildet, angeordnet: eine Pro­ ben-Zufuhreinheit (dargestellt durch die Bezugszeichen 30 ff.); eine erste Rea­ genzmittel-Zufuhreinheit (dargestellt durch die Bezugszeichen 50 ff.); eine zweite Reagenzmittel-Zufuhreinheit; einen Reaktionszellen-Reinigungsmechanismus (dargestellt durch die Bezugszeichen 80 ff.); eine Spektrophotometereinheit (dar­ gestellt durch die Bezugszeichen 70 ff); und eine Steuereinheit zum Anlegen von Steuersignalen an diese Elemente oder Einheiten. Das Gerät enthält auch einen Controller 92 zum Ausgeben von Operationsbefehlen an jede Steuereinheit, und einen zentralen Signalprozessor 93 zum Eingeben von Daten, Ausgeben von Steuersignalen, Berechnen von Signalen, Ausgeben von berechneten Signalen und zum Aufzeichnen.

Die Proben-Zufuhreinheit umfaßt Teströhren 21, die Proben 20 enthalten, und einen Probenhalter 22 zum Halten der Teströhren 21 an ihrem Umfang. In einer vorbestimmten Position an der Seite des Probenhalters 22 befindet sich ein Pro­ benpipettierer 31, der die Proben 20 einsaugt und sie in die Reaktionszellen 42 liefert. Die Menge der vom Probenpipettierer 31 bei dieser Ausführungsform in die Reaktionszellen 42 gelieferten Proben beträgt annähern 1 bis 10 µl.

Der Probenpipettierer 31 besitzt eine Düse 32 zum Einsaugen einer Probe und Halten derselben darin, einen dreidimensionalen Antriebsmechanismus 33 zum Anheben und Drehen der Düse, und eine Spritzenpumpe 34 nach Art einer Spritze zum Einsaugen der Probe in die Düse und Ausgeben der Probe aus der Düse. Die Spritzenpumpe 34 ist durch eine Rohrleitung mit einer Flüssigkeitszufuhrpumpe 35 verbunden, die das Systemwasser liefert. In der Mitte der Rohrleitung befindet sich ein erstes Solenoidventil 36 zum Steuern der Zufuhr des Systemwassers. Die Flüssigkeitszufuhrpumpe 35 ist mit einer weiteren Rohrleitung verbunden, die zu einem Waschtank 38 für die Düse abzweigt. Diese Rohrleitung weist ein zweites Solenoidventil 37 ein Stück weit entfernt entlang ihrer Länge zum Steuern der Rohrleitungsverbindung auf. Der Waschtank 38 ist an einen Abwasserflüssigkeit­ stank 91 über eine Abwasserrohrleitung angeschlossen.

Ein Rotationsantriebsmechanismus 23 dreht den Probenhalter 22, um eine Ziel­ teströhre 21 - die eine Probe an eine Reaktionszelle 42 liefern soll - direkt unter die Düse 32 des Probenpipettierers 31 zu bewegen. Signalleitungen zum Übertra­ gen von Operationssignalen von einer Proben-Zufuhrsteuereinheit 30 sind an den dreidimensionalen Antriebsmechanismus 33, die Spritzenpumpe 34, die ersten und zweiten Solenoidventile 36, 37, die Flüssigkeitszufuhrpumpe 35 und den Ro­ tationsantriebsmechanismus 23 für den Probenhalter 22 angeschlossen.

Als nächstes hält ein Reaktionstisch 41 eine Vielzahl von Reaktionszellen 42 auf seinem Umfang. Ungefähr 100 bis 200 Reaktionszellen 42 sind in den Reakti­ onstisch 41 eingesetzt, doch können es auch weniger sein. Das Volumen jeder Reaktionszelle beträgt etwa 80 µl.

Der Reaktionstisch 41 wird sukzessive durch einen Rotationsantriebsmechanis­ mus 44 so gedreht, daß an der Proben-Zufuhrposition, also die Stelle, in der die Düse 32 des Probenpipettierers 31 abgesenkt wird, mit der mit einer Probe zu be­ liefernde Reaktionszelle 42 ausgefluchtet ist. Der Reaktionstisch 41 ist als ein Konstanttemperaturbad 43 ausgebildet, in welches Wasser mit konstanter Tempe­ ratur fließt, um die Temperatur der Reaktionszellen 42 auf einem vorbestimmten Wert zu halten. Die untere Hälfte der Reaktionszellen wird in das Wasser konstanter Temperatur eingetaucht. Der Rotationsantriebsmechanismus 44 ist an eine Reaktionstisch-Steuereinheit 40 durch eine Signalleitung zum Übertragen von Operationssignalen angeschlossen.

Als nächstes soll der Aufbau der ersten Reagenzmittel-Zufuhreinheit 511 unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3, zusätzlich zu Fig. 1, erläutert werden. Fig. 2 zeigt Einzelheiten des Reagenzmittel-Zufuhrmechanismus, und Fig. 3 zeigt einen Querschnitt einer in Fig. 2 dargestellten Mikropumpe. Eine zweite Reagenzmit­ tel-Zufuhreinheit 512 gleicht im Aufbau der ersten Reagenzmittel-Zufuhreinheit 511, so daß die Erläuterung der Einheit 512 hier entfällt.

Die erste Reagenzmittel-Zufuhreinheit 511 umfaßt Reagenzmittelbehälter 521, einen Reagenzmittelhalter 53, Mikropumpen 54, einen Mikropumpenhalter 56 und einen Reagenzmittelhalter-Rotationsantriebsmechanismus 55. Der Reagenz­ mittelhalter 53 ist so aufgebaut, daß er die Reagenzmittelbehälter auf seinem Um­ fang um die zentrale Achse herum hält. Ein einzelner Reagenzmittelhalter 51 kann 40 bis 50 Reagenzmittelbehälter aufnehmen.

Die gleiche Anzahl von Mikropumpen 54 wie die maximale Anzahl der Reagenzmittelbehälter 521, welche gehalten werden können, ist am Boden des Reagenzmittelhalters 53 durch den Mikropumpenhalter 56 vorgesehen. Der Mi­ kropumpenhalter 56 kann vom Reagenzmittelhalter 53, zusammen mit den Mi­ kropumpen 54, abgenommen werden.

Der Boden jedes Reagenzmittelbehälters 521 ist mit einem Anschlußloch 523 verse­ hen, das angepaßt ist, um an die Mikropumpe 54 durch starkes Pressen gegen den Boden des Reagenzmittelhalters 53 angeschlossen zu werden. Jede der Mikro­ pumpen 54 ist mit einer Zufuhröffnung 548 versehen, die sich vertikal nach unten erstreckt. Demgemäß sind die erste Reagenzmittel-Zufuhreinheit 511 und der Reaktionstisch 41 so angeordnet, daß sie einander auf unterschiedlichen Niveaus überqueren.

Die Seitenoberfläche der Reaktionsbehälter 521 ist mit einer magnetischen Ein­ heit 522 versehen, welche mit Daten beschrieben ist, die die Arten der Reagenzmittel 58 darstellen. An der entsprechenden Umfangsposition des Reagenzmittelhalters 53 ist ein magnetischer Leser 59 zum Ablesen der Daten von der magnetischen Einheit angebracht. Die von dem magnetischen Leser abgehende Signalleitung ist an eine Entscheidungseinheit angeschlossen, welche sich in einer Reagenzmittel- Zufuhrsteuereinheit 50 befindet. Die Reagenzmittel-Zufuhrsteuereinheit 50 treibt die Mikropumpen 54 als Antwort auf ein von dem magnetischen Leser 59, und anderen, geliefertes Signal. Der Reagenzmittelhalter 53 wird durch den Rea­ genzmittelhalter-Rotationsantriebsmechanismus 55 gedreht. Die Reagenzmittel­ behälter sind in einer gekühlten Kammer des Reagenzmittelhalters 53 unterge­ bracht.

Wenngleich bei dieser Ausführungsform die magnetische Einheit an jedem der Reagenzmittelbehälter angebracht ist, ist es auch möglich, die Arten und Serien­ nummern durch Strichcodes aufzuzeichnen, dementsprechend einen Strichcodele­ ser auf dem Reagenzmittelhalter vorzusehen und die Reagenzmittel 58 durch den Controller 92 oder den zentralen Signalprozessor 93 zu verwalten.

Die in Fig. 3 dargestellten Mikropumpen 54 umfassen, gesehen vom Einlaß zum Auslaß, ein Einlaßventil 543, eine Pumpkammer 547, ein Diaphragma 546, eine Vibrationsscheibe 545, ein Auslaßventil 544 und eine Zufuhröffnung 548. Die Vibrationsscheibe 545 ist an die Reagenzmittel-Zufuhrsteuereinheit 50 über eine Treibersignalleitung angeschlossen. Die Reagenzmittel-Zufuhrsteuereinheit 50 liefert ein Wechselspannungssignal an beide Seiten der Vibrationsscheibe 545. Die Vibrationsscheibe 545 wird durch dieses Signal verformt und in Vibration versetzt, wie es durch die dick gezeichneten Pfeile dargestellt ist, um das Dia­ phragma 546, welches an die Vibrationsscheibe 545 bondiert ist, eine erforderli­ che Anzahl von Malen zu vibrieren. Die Vibrationen ändern den Druck in der Pumpkammer. Während des Ansaughubs ist das Einlaßventil offen und das Auslaßventil geschlossen, und während des Zufuhrhubs nehmen diese Ventile einen umgekehrten Zustand an.

Als nächstes wird der Aufbau der Bewegungseinheit unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 4 beschrieben. Fig. 4 zeigt die Einzelheiten einer beispielhaften Struktur des Bewegungsmechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung.

Diese Ausführungsform verwendet Schallwellen zum Ausbilden eines kontakt­ freien Bewegungsmechanismus, der keine Reinigung erfordert. Andere kontakt­ freie Bewegungsmechanismen umfassen auch solche, die die Reaktionszellen sel­ ber in Vibration oder Rotation versetzen.

Schallerzeugende Vibrationsscheiben 61, 62, welche die Hauptelemente der Be­ wegungseinheit bilden, sind jeweils entsprechend am Boden und an den inneren Seitenoberflächen des Konstanttemperaturbades 43 angeordnet, welche sich in den gleichen Positionen in Umfangsrichtung befinden. Diese Vibrationsscheiben 61, 62 sind an die Bewegungssteuereinheit 60 über Signalleitungen angeschlos­ sen, durch welche Treibersignale übertragen werden. Wie in Fig. 1 dargestellt, sind die Vibrationsscheiben 61, 62 unterhalb den Reaktionszellen 42 angeordnet, welche von der ersten Reagenzmittel-Zufuhreinheit 511 und der zweiten Rea­ genzmittel-Zufuhreinheit 512 Reagenzmittel empfangen. Durch Oszillieren dieser Vibrationsscheiben mit Signalen werden Schallwellen erzeugt und auf ein Gebiet leicht oberhalb eines Zwischenabschnitts der Probenflüssigkeit fokussiert, um die Flüssigkeit zu bewegen.

Als nächstes wird der Aufbau der Spektrophotometereinheit unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben.

Die Spektrophotometereinheit ist zwischen der Reaktionszellen- Reinigungsmechanismuseinheit und der Probennahmeposition in Umfangsrich­ tung der Reaktionsscheibe vorgesehen. Innerhalb des Konstanttemperaturbades 43 sind eine Lichtquelle 71 und ein optisches System 72 angebracht, die positi­ onsmäßig so eingestellt sind, daß Licht gegen den Flüssigkeitsabschnitt der Reak­ tionszellen 42 geworfen wird. Außerhalb des Konstanttemperaturbades 43 sind ein optisches System 72 zum Sammeln von Licht, das die Reaktionszellen durch­ quert hat, ein Beugungsgitter 73, das in der Verlängerung des optischen Systems angeordnet ist, und ein optischer Halbleiterdetektor 74 zum Erfassen des Lichtes angebracht, das durch das Beugungsgitter 73 gestreut worden ist.

Zum Steuern der Lichtdetektionszeitgabe und anderer, sowie zum Erfassen eines Detektionssignals, ist eine Spektrophotometer-Steuereinheit 70 an den optischen Halbleiterdetektor 74 durch eine Signalleitung angeschlossen. Die Spektropho­ tometereinheit als Lichtsammelsystem und das Lichtdetektionssystem können natürlich optische Fasern benutzen. Es gibt kein Problem, falls ein lichtemittie­ rendes Halbleiterelement als Lichtquelle benutzt wird. Ebenso ist es möglich, einen Spiralarraysensor und einen Planarraysensor als Detektor zu benutzen.

Als nächstes soll der Aufbau des Reaktionszellen-Reinigungsmechanismus unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 5 erläutert werden. Fig. 5 zeigt die Einzelheiten des Reaktionszellen-Reinigungsmechanismus.

Der Reaktionszellen-Reinigungsmechanismus ist hinter der zweiten Reagenzmit­ tel-Zufuhreinheit 512 angeordnet. Bei dieser Ausführungsform gibt es sechs Waschdüsen, bei denen es sich, im Gegenuhrzeigersinn, um eine Ansaugdüse 81 für konzentrierte Abfallflüssigkeit 12, eine Saugdüse 82 für Reinigungsflüssigkeit 11, drei Reinigungsdüsen 841, 842, 843 und eine Reinigungsflüssigkeit- Zufuhrdüse 83 zum Zuführen einer Reinigungsflüssigkeit 11 (reines Wasser) han­ delt.

Die Saugdüse 81 für konzentrierte Abfallflüssigkeit 12 und die Saugdüse 82 für Reinigungsflüssigkeit 11 sind an eine Saugpumpe 89 für Reaktionsflüssigkeit angeschlossen. Die oberen Enden der drei Reinigungsdüsen sind mit Speicherbehältern 851, 852, 853 verbunden, welche zeitweilig eine Reinigungsflüssigkeit 11 speichern. Eine Reinigungsflüssigkeit-Spritzpumpe 88 zum zeitweiligen Ansau­ gen einer Reinigungsflüssigkeit 11 in die Speicherbehälter sowie zum Ausstoßen der Reinigungsflüssigkeit 11 aus den Behältern ist durch Rohrleitungen mit den jeweiligen Behältern verbunden.

Die Reinigungsflüssigkeit-Spritzpumpe 88 ist einstückig mit dem Mechanismus ausgebildet, so daß sie vom gleichen Mechanismus angetrieben werden kann. Die Reinwasser-Zufuhrdüse 83 schließt sich an eine Reinigungsflüssigkeit- Zufuhrpumpe 87 an, welche eine vorbestimmte Menge an Reinigungsflüssigkeit 11 liefert. Ein Reinigungsdüsen-Bewegungsmechanismus 86 bewegt eine Gruppe von Düsen parallel in vertikaler Richtung 861 und ebenso in Umfangsrichtung der Reaktionsscheibe um zwei Behälterpositionen (siehe 862 in Fig. 5).

Die Reaktionsflüssigkeit-Ansaugpumpe, die Reinigungsflüssigkeit-Spritzpumpe, der Reinigungsdüsen-Bewegungsmechanismus und die Reinigungsflüssigkeits- Zufuhrpumpe sind mit einer Reinigungsmechanismus-Steuereinheit 80 durch Si­ gnalleitungen verbunden. Die Zufuhrseite der Reaktionsflüssigkeits- Ansaugpumpe 89 ist an den Abfallflüssigkeitstank 91 angeschlossen, und die An­ saugseite der Reinigungsflüssigkeits-Zufuhrpumpe 87 ist an den Reinwassertank 90 angeschlossen.

Signalleitungen zum Anlegen von Operationssignalen an die oben beschriebenen Steuereinheiten für die Elemente und Komponenten sind an dem Controller 92 angeschlossen, der seinerseits mit dem zentralen Signalprozessor 93 über Signal­ leitungen verbunden ist, welche Operationssignale zum Ändern der Operationen entsprechend den Substanzen der Bestimmungsanalyse ausgeben.

Als nächstes wird die Betriebsweise der obigen Konstruktion entsprechend der in Fig. 6 dargestellten Operationssequenzen (1) bis (5) erklärt.

• 1. Als erstes wird der Probenhalter-Rotationsmechanismus 23 eingeschaltet, um den Probenhalter 22 in Drehung zu versetzen mit dem Ziel, die Teströhren 21 in eine Position unter dem Probenpipettierer 31 zu bewegen. Dann führt die Spritzenpumpe 34 einen Ansaughub aus, um eine vorbestimmte Menge an Probe 20 aus der Teströhre 21 in die Düse 32 des Probenpipettierers 31 zu saugen. An­ schließend wird die Probe, nachdem die Düse 32 zum Boden der Reaktionszelle 42 mit Hilfe des dreidimensionalen Antriebsmechanismus 33 bewegt worden ist, in die Reaktionszelle ausgestoßen. Der Probenpipettierer 31 bewegt sich dann zum Waschtank 38, und das erste Solenoidventil 36 und das zweite Solenoidventil 37 werden betätigt, um das Innere und Äußere der Düse 32 mit dem Systemwas­ ser zu waschen. Nach beendeter Reinigungsoperation bewegt sich der Probenpi­ pettierer 31 wieder in die Position des Probenhalters 22 und wiederholt die gleiche Operation.
• 2. Die Reaktionszellen 42 werden durch den Reaktionstisch-Rotations­ antriebsmechanismus 44 in eine Position gedreht, in der die erste Reagenzmittel- Zufuhreinheit 511 ein Reagenzmittel 58 ausgibt. In der ersten Reagenzmittel- Zufuhreinheit 511 wird der Reagenzmittelhalter-Rotationsantriebsmechanismus 55 so betätigt, daß er die Zufuhröffnung 548 der Mikropumpe 54 direkt über der Reaktionszelle 42 positioniert. Wenn die Reaktionszelle 42 und die Zufuhröff­ nung 548 ausgefluchtet sind, steuert die Reagenzmittel-Zufuhrsteuereinheit 50 die Mikropumpe 54 derart, daß eine vorbestimmte Menge eines Reagenzmittel 58 in die Reaktionszelle 42 entladen wird.

Die Mikropumpe 54 arbeitet wie folgt. Zuerst legt die Steuereinheit 50 Wechsel­ stromsignale an beide Seiten der Vibrationsscheibe 545 während einer Dauer ent­ sprechend der Anzahl von Malen, in denen die Vibrationsscheibe 545 vibriert werden soll. Als Antwort auf dieses angelegte Signal verbiegt sich die Vibrati­ onsscheibe 545, um das Diaphragma 546 zu vibrieren. Wenn sich das Diaphrag­ ma 546 nach oben verbiegt, wird das Einlaßventil 543 geöffnet und saugt das Reagenzmittel 58 an. Wenn sich anschließend das Diaphragma 546 nach unten verbiegt, wird das Auslaßventil 544 geöffnet und das Reagenzmittel 58 in die Pumpkammer ausgestoßen. Die Ausstoßmenge beträgt etwa 1 bis 5 µl bei jeder Betätigung.

Die Menge an Reagenzmittel 58, die in die Reaktionszelle 42 ausgestoßen wird, ist der Anzahl der Male proportional, in denen die Vibrationsscheibe 545 in Schwingung versetzt wird, und sie kann leicht durch die Anzahl der Schwin­ gungssignale eingestellt werden, welche von der Steuereinheit 50 angelegt wer­ den. Falls die Mikropumpe durch Anwendung der Mikrobearbeitungstechnologie hergestellt wird, kann das innere Volumen der Mikropumpe auf einen Wert von 100 µl oder darunter eingestellt werden. Dies kann die Reagenzmittelmenge auf 100 µl oder darunter verringern, die zur Zeit des Abschaltens des Gerätes unbe­ nutzt übrig bleibt.

Weil die Mikropumpen am Boden der Reagenzmittelbehälter installiert sind, braucht bei dieser Ausführungsform das Reagenzmittel 58 nur nach unten hin be­ fördert zu werden und erfordert keine zusätzliche Fallhöhe, was wiederum die Benutzung einer einfachen Pumpe erlaubt. Weiter können der Reaktionstisch 41 und die Reagenzmittel-Zufuhreinheit so angeordnet werden, daß sie einander auf unterschiedlichen Niveaus überlappen, was eine signifikant größere Raumerspar­ nis bewirkt als im Falle, daß sie zweidimensional angeordnet werden. Weil die Mikropumpe 54 für jede Reaktionszelle 42 vorgesehen ist, tritt zwischen unter­ schiedlichen Reagenzmitteln 58 keine gegenseitige Kontamination auf. Weil weiter jedesmal, wenn das Reagenzmittel 58 entladen wird, kein Waschen erfor­ derlich ist, besteht auch keine Notwendigkeit, zusätzliche Reinigungsmittel vorzu­ sehen. Weil die Reinigungsflüssigkeit 11 entfällt, ist es möglich, die Menge an reinem Wasser um 20 bis 30 Prozent gegenüber derjenigen Menge zu verringern, die von konventionellen Geräten benötigt wird.

• 1. In der gleichen Position, in der das erste Reagenzmittel 58 zugeführt wor­ den ist, werden die Probe und das Reagenzmittel 58 in der Reaktionszelle 42 durch die Bewegungseinheit gemischt, die unter der Reaktionszelle 42 installiert ist. Während oder nach der Zufuhr des Reagenzmittels 58 werden Schallwellen 64, 65 von den Vibrationsscheiben 61, 62 in Richtung auf die Reaktionszelle 42 abgestrahlt. Die Schallwellen 64, 65 durchdringen die Wand der Reaktionszelle 42 und wirken dann auf die darin enthaltene Flüssigkeit ein. Wenn Schall mit einer starken Tendenz zur Ausbreitung in Geradeausrichtung auf die Flüssigkeit einwirkt, wird eine Strömung 63 in der Richtung der Schalleinwirkung in Abhän­ gigkeit vom Schalldruck induziert. Diese Strömung vermischt die Probe 20 und das Reagenzmittel 58 in der Zelle. Weil keine Spatel zum Rühren in die Zelle gebracht werden, findet bei diesem Verfahren keine gegenseitige Kontamination aufgrund von Spateln statt. Weiter besteht keine Notwendigkeit, die Spatel bei jeder Bewegungsoperation zu waschen, so daß die Menge an reinem Wasser auf 60 bis 80 Prozent gegenüber derjenigen Menge verringert werden kann, die bei konventionellen Geräten verwendet wird.
• 2. Nachdem eine Reihe der oben beschriebenen Operationen beendet ist, geht der Prozeß zur Spektrophotometrie über. Die Reaktionsscheibe wird von der obi­ gen Position aus, in der die Probe zuerst eingeführt wurde, um eine einzelne Re­ aktionszelle nach vorn gedreht. Bei der nach vorn gedrehten Reaktionsscheibe wird eine weitere Probe in die nachfolgende Reaktionszelle gegossen, die sich um eine einzelne Zelle hinter der vorhergehenden Zelle befindet, und die gleiche Ope­ ration wird wiederholt. Indem der gesamte Reaktionstisch um einen Umlauf plus eine einzelne Reaktionszelle gedreht wird, rückt die erste Reaktionszellen- Anhalteposition einmal um eine einzelne Reaktionszelle vor. Wenn es erforder­ lich ist, ein zweites Reagenzmittel 58 hinzuzufügen, werden diejenigen Reakti­ onszellen, die einmal um eine einzelne Reaktionszelle vorgerückt sind und die zweite Reagenzmittel-Zufuhrposition erreicht haben, mit einem vorbestimmten Reagenzmittel 58 in einer Weise versorgt, die derjenigen gleicht, in der die erste Reagenzmittel-Zufuhreinheit durchgeführt worden ist.

Das Reagenzmittel 58 für die Reaktion und die Probe 20 beginnen graduell zu reagieren und erzeugen eine Farbe entsprechend der Konzentration der gerade analysierten Komponente. Weil die Stillstandsposition der Reaktionszellen auf einmal um eine einzelne Zelle vorgerückt wird, wie oben beschrieben, und weil auf einmal alle Reaktionszellen die Spektrophotometereinheit bei jeder Drehbe­ wegung durchqueren, ist es möglich, die zeitliche Farbänderung beim Fortschrei­ ten der Reaktion zu messen. Dieses Verfahren wird Raten-Analysemethode ge­ nannt und wird im einzelnen in der ersten konventionellen Technologie offenbart. Der Grad einer erzeugten Farbe oder die Änderungsrate einer Farbe entspricht der Konzentration der gerade analysieren Komponente.

• 1. Nach dem Wiederholen der oben beschriebenen Rotation rücken die Re­ aktionszellen 42 zu der Position des Reaktionszellen-Reinigungsmechanismus vor. Sie werden bei jeder Drehbewegung um eine einzelne Reinigungsdüse vor­ gerückt. Während dieses Drehvorschubs werden die Reaktionszellen durch eine Serie von Düsen gewaschen. Der Reinigungsmechanismus führt das Waschen in der folgenden Weise durch.

Zuerst wird der Reinigungsmechanismus abgesenkt, um seine Düsen in entspre­ chende Reaktionszellen einzuschieben, die unter den Düsen plaziert sind. Dann entlädt die Reinigungsflüssigkeit-Zufuhrdüse 83 die unbenutzte Reinigungsflüs­ sigkeit 11. Gleichzeitig führen auch andere Düsen eine Ausstoßoperation durch. Anschließend wird der Reinigungsmechanismus nach oben bewegt und parallel in Umfangsrichtung und im Gegenuhrzeigersinn zum Reaktionstisch 41 um zwei Zellen weiterbewegt (siehe 862 in der Figur). Gleichzeitig wird der Reaktions­ tisch 41 ebenfalls um eine einzelne Zelle im Gegenuhrzeigersinn gedreht (siehe 421 in der Figur). Als Ergebnis werden die Düsen in die Reaktionszellen abge­ senkt, die sich um eine einzelne Zelle vor den vorherigen Zellen befinden, und alle Düsen, mit Ausnahme der Reinigungsflüssigkeit-Zufuhrdüse 83, führen eine Ansaugoperation durch. Die Düsen werden erneut angehoben und dann parallel um zwei Zellen in Umfangsrichtung und im Uhrzeigersinn bewegt, woraufhin die Reinigungsflüssigkeit-Zufuhrdüse 83 unbenutzte Reinigungsflüssigkeit 11 entlädt und die Reinigungsflüssigkeitsdüsen entladen die benutzte Reinigungsflüssigkeit 11, die zuvor angesaugt worden ist, in die Speicherbehälter 851, 852, 853.

Indem die oben beschriebene Operation wiederholt wird, wird die von der Reini­ gungsflüssigkeit-Zufuhrdüse 83 zugeführte Reinigungsflüssigkeit 11 nacheinan­ der über die stromaufwärts gelegenen Reaktionszellen befördert und schließlich in die Reinigungsflüssigkeit-Ansaugdüse 82 gesaugt und aus dieser entfernt. Die erste Reaktionszelle, die in diesen Reinigungsmechanismus eintritt, weist eine darin verbleibende reagierte Flüssigkeit auf, die bereits einen Meßprozeß durch­ laufen hat. Die Restflüssigkeit in dieser Reaktionszelle wird durch die erste an­ getroffene Düse, d. h. die Saugdüse 81 für konzentrierte Abfallflüssigkeit 12, ab­ gesaugt und entfernt. Es besteht die Möglichkeit, daß der Reinigungspegel durch die Wiederverwendung verbrauchter Reinigungsflüssigkeit 11 zum Waschen un­ günstig verändert wird. Wie aber aus der obigen Operation ersehen werden kann, besteht keine Gefahr für eine weitere Kontamination der Reaktionszellen durch die benutzte Reinigungsflüssigkeit 11, weil die Reinigungsflüssigkeit 11, welche zum Waschen einer weniger kontaminierten Reaktionszelle benutzt worden ist, zum Reinigen einer stärker kontaminierten Reaktionszelle benutzt wird. Wie oben beschrieben können die Reaktionszellen mit einer einzelnen Einspritzung von Reinigungsflüssigkeit 11 mehrere Male gewaschen werden, was die erforder­ liche Menge an reinem Wasser um etwa 10 Prozent gegenüber derjenigen verrin­ gert, die von konventionellen Geräten verbraucht wird.

Wie aus der in Fig. 6 dargestellten Operationssequenz hervorgeht, entsteht im Falle, daß ein Reagenzmittel 58 in die Reaktionszelle 42 eingespeist wird, ehe eine Probe injiziert worden ist, kein Problem in operativer Hinsicht. In diesem Fall braucht nämlich der Prozeß (1) und der Prozeß (3) in Fig. 6 nur ausgetauscht werden.

Bezugnehmend auf die Fig. 7 und 8 soll nun eine weitere Ausführungsform be­ schrieben werden. Fig. 7A zeigt schematisch die Reagenzmittel-Zufuhreinheit, die Bewegungseinheit und den Reaktionstisch gemäß der Konstruktion nach Fig. 1. Der Reaktionstisch ist unterhalb der Reagenzmittel-Zufuhreinheit angeordnet, und die Bewegungseinheit ist unterhalb der Reagenzmittel-Zufuhrdüse der Rea­ genzmittel-Zufuhreinheit oder doch mindestens unter der unteren Oberfläche des Reaktionstisches installiert. Es ist natürlich möglich, die Bewegungseinheit in anderer Weise als unter der Reagenzmittel-Zufuhreinheit anzuordnen, wie in Fig. 7B dargestellt ist. In diesem Fall wird die Bewegung eine kurze Zeit später durchgeführt, nachdem das Reagenzmittel 58 der Probe hinzugefügt worden ist. Temperaturvariationen zwischen den verschiedenen Teilen der Reaktionsflüssig­ keit in der Reaktionszelle tendieren dahin, durch eine erzwungene Konvektion eliminiert zu werden, die durch die Bewegung erzeugt wird, so daß das Reagenz­ mittel 58 in der Reaktionszelle eine vorbestimmte Temperatur schnell erreichen kann.

Die Fig. 8A zeigt eine Ausführungsform, bei der zwei konzentrisch angeordnete Reagenzmittel-Zufuhreinheiten als erste und zweite Reagenzmittel-Zufuhrmecha­ nismen verwendet werden. Die externe Reagenzmittel-Zufuhreinheit kann zwei Reagenzmittel-Zufuhrpunkte aufweisen. Die Größe der Überlappung zwischen dem Reaktionstisch 41 und der Reagenzmittel-Zufuhreinheit nimmt zu, was die Raumverkleinerung verbessert. Hinsichtlich der Reagenzmittel-Zufuhreinheit der obigen Beispiele wurde die Erläuterung hauptsächlich auf die Konstruktion ge­ richtet, in welcher der Reaktionstisch für den positionsmäßigen Transfer von Rea­ genzmittelbehältern gedreht wird. Es ist natürlich möglich, die Reagenzmittel­ zellen zu einer vorbestimmten Position unter Benutzung eines XY-Tisches zu bewegen, wie dies in Fig. 8B dargestellt ist. Auch in diesem Falle können die Reagenzmittel-Zufuhreinheit und der Reaktionstisch so angeordnet werden, daß sie einander auf unterschiedlichen Niveaus überlappen, was somit zu einem ver­ ringerten Raumbedarf beiträgt.

Bei dieser Ausführungsform ist es nicht erforderlich, eine Reihe von Reagenzbe­ hältern auf der gleichen Ebene wie dem geometrischen Ort des Reagenzmittel- Pipettiermechanismus anzuordnen, wie es beim herkömmlichen Gerät der Fall ist. Dies erlaubt das Überlappen der Reagenzmittel-Zufuhreinheit und des Reaktions­ tisches auf unterschiedlichen Niveaus, was eine Verringerung an Raum ergibt. Weil ein dediziertes Reinigungsmittel nicht für die Reagenzmittel-Zufuhreinheit und die Bewegungseinheit erforderlich ist, kann die Anzahl der Bauelemente ver­ ringert werden, was wiederum zu einer kleineren Größe führt.

Weil die Reagenzmittel-Zufuhreinheit nicht die gleiche Zufuhreinrichtung beim Handhaben unterschiedlicher Reagenzmittel 58 benutzt, kann bei dieser Ausfüh­ rungsform weiter die gegenseitige Kontamination zwischen unterschiedlichen Reagenzmitteln 58 weitestgehend verhindert werden. Was die Mischeinheit an­ betrifft, kann eine Kontamination durch die Bewegungseinrichtungen vollständig verhindert werden, weil die Probe und das Reagenzmittel 58 von außerhalb der Reaktionszelle her gemischt werden können, ohne sie zu berühren. Es ist daher möglich, ein chemisches Analysegerät mit geringer gegenseitiger Kontamination zu schaffen. Weiter erfordern bei dieser Ausführungsform die Reagenzmittel- Zufuhreinheit und die Bewegungseinheit überhaupt keine Reinigungsflüssigkeit 11, und der Reaktionszellen-Reinigungsmechanismus kann das Waschen mit einer geringen Menge an Flüssigkeit durchführen, so daß das Gerät als Ganzes die Menge an benutztem reinem Wasser auf etwa ein Zehntel des Wasservolumens verringern kann, das von konventionellen Geräten verbraucht wird. Dies erspart die außerhalb des Gerätes installierte Reinwasser-Herstellungsvorrichtung ebenso wie die zugehörigen Anlagen, wie etwa die Wasserrohrleitungen. Damit bleibt nur die Forderung nach Unterbringung eines Behälters mit reinem Wasser inner­ halb des Gerätes übrig, wie in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben ist. Weiter werden auch die Kosten für das Ersetzen der Filter bei der Reinwasser- Herstellungsvorrichtung vermieden.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Schaffung eines chemischen Analyse­ gerätes geringer Größe und geringen Raumbedarfs.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht in der Fähigkeit der Schaffung eines chemischen Analysegerätes, das eine gegenseitige Kontamination zwischen verschiedenen Reagenzmitteln 58 verhindert.

Ein dritter Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht in der Fähigkeit der Schaf­ fung eines chemischen Analysegerätes, das nur eine geringe Menge an reinem Wasser verbraucht, also keine Reinwasser-Herstellungsvorrichtung mit zugehöri­ gen Anlagen außerhalb des Gerätes erfordert, und es vermeidet, sowohl die Not­ wendigkeit einer periodischen Auswechslung der Filter für die Reinwasser- Herstellungsvorrichtung als auch der zusätzlichen Kosten und des zusätzlichen Installationsraumes, der mit anderen Komponenten als dem Gerät selber verbun­ den ist.

Claims (6)

1. Chemisches Analysegerät, das aufweist:
einen Probenhalter (22) zum Halten einer Vielzahl von Probenbehältern (21); Reaktionszellen (42); einen beweglichen Reaktionszellenhalter (41) zum Halten der Reaktionszellen (42); einen Proben-Zufuhrmechanismus (31) zum Zuführen von Proben (20) aus den Probenbehältern (21) in die Reaktionszellen (42) in einer vorbestimmten Position; einen Reagenzmit­ tel-Zufuhrmechanismus (54) zum Zuführen von Reagenzmitteln (58) in die Reaktionszellen (42), denen die Proben (20) zugeführt worden sind; und eine Meßvorrichtung (71-74) zum Messen der Charakteristika der Proben (20) in den mit den Reagenzmitteln (58) versorgten Reaktionszellen (42);
wobei das chemische Analysegerät umfaßt:
einen Reagenzmittelbehälterhalter (53), der oberhalb des Reaktionszellen­ halters (41) angeordnet ist; eine Vielzahl von Reagenzmittelbehältern (521), die in dem Reagenzmittelbehälterhalter (53) gehalten werden; einen Reagenzmittel-Zufuhrmechanismus (54), der unterhalb jedes der Rea­ genzmittelbehälter (521) angeordnet ist;
einen Ultraschall-Mischmechanismus (61, 62), der außerhalb der Reakti­ onszellen (42) in einer Position stromabwärts derjenigen Position, an der das Reagenzmittel (58) zugeführt wird und stromaufwärts derjenigen Po­ sition, an der die Meßvorrichtung (71-74) installiert ist, angeordnet ist, wobei der Mischmechanismus (61, 62) geeignet ist, an einer Position posi­ tioniert zu werden, wo er die Inhalte in den Reaktionszellen (42) bewegen kann, ohne sie zu berühren; und
einen Reinigungsmechanismus mit einer Vielzahl von Reinigungsflüssig­ keit-Speicherbehältern (851, 852, 853), wobei die Reinigungsflüssigkeit- Speicherbehälter (851, 852, 853) ausgelegt sind, um Flüssigkeit aus den Reaktionszellen (42) nach der Messung zu entladen, die Reaktionszellen (42) zu reinigen und die zum Reinigen der Reaktionszellen (42) benutzte Reinigungsflüssigkeit (11) vorübergehend zu speichern, wobei der Reini­ gungsmechanismus ausgelegt ist, um die in den Speicherbehältern (851, 852, 853) gemäß dem Reinigungszustand gespeicherte Reinigungsflüssig­ keit (11) erneut zu verwenden.

2. Chemisches Analysegerät nach Anspruch 1, bei dem der Reinigungsme­ chanismus ein Reaktionszellen-Reinigungsmechanismus ist, der eine Zu­ fuhreinheit mit einer Vielzahl von Reinigungsflüssigkeit-Speicher­ behältern (851, 852, 853) aufweist, wobei die Reinigungsflüssigkeit- Speicherbehälter Reinigungsflüssigkeit (11) speichern, die zum Reinigen der Reaktionszellen (42) benutzt wird, und wobei die Zufuhreinheit dieje­ nige Reinigungsflüssigkeit (11), die zum Reinigen der Reaktionszellen (42) in einem stromabwärts durchgeführten Reinigungsprozeß benutzt wurde, als Reinigungsflüssigkeit für einen Reinigungsprozeß stromauf­ wärts des stromabwärts durchgeführten Reinigungsprozesses benutzt.

3. Chemisches Analysegerät nach Anspruch 1 oder 2, aufweisend:
eine bewegliche Reaktionszellenhalter-Antriebseinheit (44) zum Bewegen des Reaktionszellenhalters (41); und
eine Reagenzmittelbehälterhalter-Antriebseinheit (55) zum Halten und Bewegen der Vielzahl der Reagenzmittelbehälter (521);
wobei ein geometrischer Bewegungsort des Reagenzmittel-Zufuhr­ mechanismus (54), der sich gemäß der Bewegung der Reagenzmittelbe­ hälter (521) bewegt, und ein geometrischer Bewegungsort der Vielzahl der Reaktionszellen (42) einander kreuzend angeordnet sind.

4. Chemisches Analysegerät nach Anspruch 3, bei dem mindestens zwei der Reagenzmittelbehälterhalter-Antriebseinheiten (55) für jede der Reaktion­ zellenhalter-Antriebseinheiten (44) vorgesehen sind.

5. Chemisches Analysegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der Reagenzmittel-Zufuhrmechanismus (54) eine Mikropumpe umfaßt, die in jedem Zufuhrprozeß etwa 1 bis 5 µl Reagenzmittel (58) in die Reaktions­ zellen (42) liefert.

6. Chemisches Analysegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Vielzahl von Reinigungsflüssigkeit-Speicherbehältern (851, 852, 853) auf der oberen Seite des Analysegeräts über den Reaktionszellen (42) positio­ niert ist.