DE2142915C3 - Verfahren zur quantitativen Analyse einer Probe und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Ue Messungen mehl^immer bei optimalen Bedingun- standard bestimmt wurde. Dadurch können ganze

jen vorgenommen werden können, wie sie im An- Enzymbestimmungsreihen wertlos werden Selbst

^f^U^rSfSlT⁸^'r^h™^ndi!*^eitsk™eü wenn man von den möglichen Fehlerquellen absieht,

auftreten Bei längerem Verlauf der Reaktionen kön- ist ein derartiges Vorgehen äußerst aufwendig.

_aen nämlich Substotohibitionen "orkommen, die 5 Darüber hinaus sind die bekannten Verfahren und

foe gewünschte Enzym-Substrat^orwartsreaktion Vorrichtungen nicht besonders flexibel, so daß der

hemmen, so daß verfälschte Ergebnisse auftreten. Wechsel von der Bestimmung eines Enzyms zu der

Aus deer wissenschaftlichen Zeitschrift^ der TH für Bestimmung eines anderen Enzyms nät Schwierigkei-

Chemie, Leuna-Merseburg, Band VI (1964), Heft 2, ten verbunden ist

S. 190 bis 197 ist es bekannt, durch Bestimmung der io Der Erfindung liegt db Aufgabe zugrunde, durch Konzentration des mde' Zeiteinheit ausgeschiedenen Bestimmen der Reaktionsgeschwindigkeit eine Reihe Reaktionsprodukts die Reaktionsgeschwindigkeit zu von kontinuierlich strömenden Proben ohne großen messen und aus der gemessenen Reaktionsgeschwin- Aufwand und unter Ausschaltung von möglichen digkeit auf die Konzentration des Katalysators zu Fehlerquellen fortlaufend vollkommen automatisch schließen. Die Konzentration des in der Zeiteinheit 15 und äußerst genau quantitativ zu analysieren,
ausgeschiedenen Reaktionsprodukts oder die dazu in Zur Lösung dieser Aufgabe ist das eingangs beeinun funktionellen Zusammenhang stehende Ex- schriebene Verfahren nach der Erfindung dadurch tinktion laßt sich als Funktion der Zeit iressen, wenn gekennzeichnet, daß durch Ändern des Durchflusses die Konzentration des Katalysators vorgegeben ist. des die Inkubationseinrichtung durchsetzenden Pro-Die auf diese Weise erhaltenen Meßkurven dienen 20 ben-Reaktionspartner-Gemischs unterschiedlich zur Eichung. lange Reaktionszeiten für verschiedene Gemischan-

Dieses bekannte Verfahren wird manuell durchge- teile der Probe eingestellt werden und daß durch führt und läßt sich nicht ohne weiteres zur Analyse Feststellen des Grads, bis zu dem die Geschwindigvon mehreren aufeinanderfolgenden Proben nach keitsreaktion in den verschiedenen Anteilen des Prodem kontinuierlichen Durchflußprinzip anwenden. *5 ben-Reaktionspartner-Gemischs fortgeschritten ist. Zumindest treten bei einem derartigen Versuch die eine differentielle Kennwertveränderung des Geeingangs erwähnten Schwierigkeiten auf. mischs gewonnen wird, die ein Maß für die Reak-

Femer sind bereits verschiedenartige Verfahren tionsgeschwindigkeit ist. Dabei ist die Kennwertver- und Vorrichtungen zur quantitativen Analyse von änderung ihrerseits eine Funktion der Verweilzeit der Proben, beispielsweise von Blutproben bezüglich 30 verschiedenen Gemischanteile in der Inkubationseineiner oder mehrerer Enzymarten bekannt. Hierzu richtung.

wird beispielsweise auf die Literaturstelle »Diagno- Die eingangs beschriebene Vorrichtung zur Durch-

stic Enzymology«, veröffentlicht von Dade Reagents führung des Verfahrens ist nach der Erfindung da-

Inc, Miami, Florida, 1966, und die Literaturstelle durch gekennzeichnet, daß an die Dosierpumpe eine

»The Theory of Enzyme Tests«, veröffentlicht von 35 auf die Pumpgeschwindigkeit einwirkende Steuerein-

Boehringer Mannheim Corporation, New York, New richtung angeschlossen ist.

York, ohne Datum, verwiesen. Es ist aber weder ein Eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ar-

Verfahren noch eine Vorrichtung bekannt, die in der beitende Vorrichtung kommt mit einer einzigen

Lage sind, mehrere Blutproben im Hinblick auf eine Durchflußküvette aus und bietet den Vorteil, daß die

oder mehrere Enzymarten unter Anwendung eines 40 Reaktionszeiten für die verschiedenen Anteile einer

kontinuierlichen Strömungsverfahrens vollkommen zu analysierenden Probe äußerst einfach und flexibel

automatisch und hochgenau quantitativ zu analysie- verändert werden können. Ferner benötigt man zur

i.n. Bestimmung der Reaktionsgeschwindigkeit keinen

Die bekannten Verfahren und Vorrichtungen ar- Bezugsstandard. Darüber hinaus ist die Vorrichtung

beiten nämlich vollständig oder teilweist manuell, so 45 äußerst flexibel und kann zur Bestimmung eines gro-

daß, hervorgerufen durch menschliche Fehler und ßen Reaktionsgeschwindigkeitsbereiches eingesetzt

Irrtümer, sehr leicht falsche Analysenergebnisse auf- werden. Außerdem ist es möglich, vor der Durchmi-

treten können. Darüber hinaus benötigt man zur En- schung die Probentemperatur und die Reaktionspart-

zymbestimmung ein äußerst zuverlässiges und gut ge- nertemperatur auf etwa den gleichen Wert zu brin-

schultes Personal. Daher ist es nicht möglich, das 50 gen.

kontinuierliche Strömungsprinzip ohne weiteres zur Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich ins-Enzymbestimmung heranzuziehen. Dem steht auch besondere zur automatischen quantitativen Analyse entgegen, daß bei vielen herkömmlichen Verfahren einer Reihe von Blutproben in bezug auf die Bestim- und Vorrichtungen zur Enzymbestimmung die Pro- mung einer oder mehrerer Enzymarten. Dazu wird ben- und Substrattemperatur vor der Durchmischung 55 die zu analysierende Blutprobe mit dem Reaktionsauf den gleichen Wert gebracht werden müssen. Dies partner gemischt, der in Form eines Substrats zugeist bei einer automatisch arbeitenden Vorrichtung geben wird, um eine Geschwindigkeitsreaktion ausnicht ohne besondere Maßnahmen möglich. zulösen. Die Konzentration des fraglichen Enzyms in

Darüber hinaus ist es bei vielen bekannten Verfah- der Probe erhält man dadurch, daß die Geschwindigren und Vorrichtungen zur Bestimmung der En- 6° keit bestimmt wird, mit der das Enzym die Reaktion zym-Substrat-Reaktionsgeschwindigkeit erforderlich, katalysiert. Die Konzentration des Enzyms wird daeinen Bezugsstandard zu verwenden, bei dem es sich durch bestimmt, daß die katalytische Wirkung des um ein in einem Serum gelösten Enzym handelt und Enzyms bezüglich eines besonderen Substrats festgedessen Bezugswert anfangs durch ein klassisch ablau- stellt wird. Zu diesem Zweck wird die Menge des in fendes Reaktionsverfahren bestimmt wird. Dies hat 65 einer vorgegebenen Zeitdauer durch die Reaktion erden Nachteil, daß die Genauigkeit und Richtigkeit zeugten Reaktionsprodukts bestimmt. Die einzelnen der weiteren Enzymbestimmungen davon abhängen, Gemischanteile der Probe sind durch Luftschübe mit welcher Genauigkeit und Sorgfalt der Bezugs- voneinander getrennt.

Zur Änderung der Inkubationszeiten der verschie- Sie enthält einen Drehtisch 34, auf dem in einem

denen Gemischanteile ist es zweckmäßig, während Kreis eine Reihe von Blutprobenbehältern 36 gehal-

des Strömens der Gemischanteile durch die Inkuba- tert sind. Eine Probenentnahmeeinrichtung 38 ent-

tionseinrichtong den Durchfluß des Proben-Reak- hält einen Probennehmer 40 und eine Antriebsein-

tionspartner-Gemisches nach einer hyperbolischen 5 richtung 42 für den Probennehmer 40. Neben dem

Funktion oder schrittartig zu ändern. Drehtisch 34 ist ein Waschflüssigkeitsbehälter 44 an-

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung geordnet. Ein Antriebsmotor 46 treibt unter der

werden an Hand von Figuren beschrieben. Steuerung eines Taktgebers 48 in synchroner Weise

F i g. 1 zeigt den schematischen Aufbau und den den Drehtisch 34 und die Antriebseinrichtung 42 für

Flußplan einer nach der Erfindung ausgebildeten io den Probennehmer 40 an. Der Taktgeber 48 ist über

und betriebenen Vorrichtung. eine Leitung 50 mit dem Antriebsmotot 46 verbun-

F i g. 2 zeigt den schematischen Aufbau und den den.

Flußplan eines Teils der in der F i g. 1 dargestellten Eine Dosierpumpe 52 kann beispielsweise in der

Vorrichtung mit einer weiteren Reaktionseinrichtung. gleichen Weise aufgebaut sein, wie die in der US-PS

F i g. 3 zeigt den Fluidstrom, der durch die Misch- 15 3 227 091 beschriebene Schlauchquetschpumpe. Die

und Inkubationsschlange der in der F i g. 1 darge- Dosierpumpe 52 enthält zusammenquetschbare Pum-

stellten Vorrichtung strömt. penschläuche 54, 56 und 58, die in der Darstel-

F i g. 4 zeigt in einer grafischen Darstellung die lung nach der F i g. 1 von links nach rechts fort-

Pumpenausgangsleistung und Strömungsgeschwindig- schreitend von nicht dargestellten Pumpenwalzen zu-

keit in der Misch- und Inkubationsschlange der in 20 sammengequetscht werden, um durch die Schläuche

den F i g. 1 und 2 dargestellten Vorrichtung in Ab- 45, 56, 58 Fluide zu pumpen. Die Pumpe 52 wird von

hängigkeit von der Echtzeit, wobei der Durchfluß der einem mit Gleichspannung betriebenen Pumpenan-

Pumpe und die Strömungsgeschwindigkeit hyperbo- triebsmotor 60 angetrieben, wobei der Durchfluß

lisch geändert werden. durch jeden der zusammenquetschbaren Pumpen-

F i g. 5 zeigt an Hand einer grafischen Darstellung, 25 schläuche 54, 56 und 58 von dem Innendurchmesser die von dem Schreiber der in der Fig. 1 dargestellten der betreffenden Schläuche 54, 56, 58 und der GeVorrichtung aufgezeichnet ist, die Abhängigkeit der schwindigkeit abhängt, mit der die Pumpe 52 von durch die Enzym-Substrat-Reaktion bewirkten opti- dem Gleichspannungsmotor 60 angetrieben wird, sehen Dichte der Proben-Substrat-Gemischanteile in Das Austrittsende des Probennehmers 40 ist an das Abhängigkeit von der Inkubationszeit der betreffen- 30 Eintrittsende des Pumpenschlauchs 54 angeschlosden Gemischanteile. sen. Das Eintrittsende des Pumpenschlauchs 56 er-

F i g. 6 zeigt an Hand einer grafischen Darstellung streckt sich in einen mit Substrat gefüllten Behälter

die stufenweise Änderung der Pumpenausgangslei- 62, um aus diesem Substrat abzusaugen. Das Ein-

stung und der Strömungsgeschwindigkeit in der trittsende des Pumpenschlauchs 58 ist zur Atmo-

Misch- und Inkubationsschlange der in den F i g. 1 35 Sphäre hin offen, um Luft anzusaugen,

und 2 dargestellten Vorrichtung in Abhängigkeit von Die Steuereinrichtung 24 enthält einen Operations-

der Echtzeit. verstärker 64. Der Operationsverstärker 64 ist in an

F i g. 7 zeigt an Hand einer grafischen Darstellung sich bekannter Weise über eine Leitung 67 mit einem

die Proben-Substrat-Inkubationszeit in Abhängigkeit Rückführwiderstand 66 überbrückt. An den Eingang

von der Echtzeit. 4° des Operationsverstärkers 64 ist über eine Leitung 70

F i g. 8 zeigt an Hand einer grafischen Darstellung ein Potentiometer 68 mit einem veränderbaren die auf Grund der Reaktion bewirkten optischen Widerstandswert RV angeschlossen. Der Operations-Dichte der Proben-Substrat-Gemischanteile in Ab- verstärker 64 speist überfeine Leitung 71 den Gleichhängigkeit von der Inkubationszeit der betreffenden spannungsmotor 60. Wie es durch eine gestrichelte Gemischanteile. 45 Linie angedeutet ist, nimmt der Taktgeber 48 Ein-

Fi g. 9 zeigt an Hand einer grafischen Darstellung, fluß auf die Stellung des Potentiometers 68, um den die von dem Schreiber der in der Fig. 1 dargestellten veränderbaren Widerstand RV und damit die drehvorrichtung aufgezeichnet ist, die Abhängigkeit der zahl des Gleichspannungsmotors 60 während jedes durch die Reaktion bewirkten optischen Dichte der von dem Taktgeber 48 bestimmten Zeitpunkts genau Proben-Substrat-Gemischanteile in Abhängigkeit von 50 einzustellen. Insbesondere wird die Drehzahl des der Echtzeit Pumpenantriebsmotors 60 in jedem Zeitpumkt derart

In der Fi g. 1 ist eine nach der Erfindung ausgebil- eingestellt, daß sie der folgenden Gleichung (1) ge-

dete Vorrichtung 20 dargestellt, die vollautomatisch nügt:
und äußerst genau eine Reihe von kontinuierlich

strömenden Fluidproben bezüglich ihres Gehalts an 55 y_m = k · E

einer oder mehreren Enzymarten quantitativ unter- RV
sucht. Die Analysiervorrichtung 29 enthält eine

Fluidproben- und Substratzufuhreinrichtung 22. eine Dabei ist Vm die Drehzahl des Pumpenantriebs-Steuereinrichiung 24 zum Verändern der Zufuhrge- motors 60, k eine Konstante, E die dem Potentiomeschwindigkeit der Fluidproben und des Substrats. 60 ter 68 zugeführte Eingangsspannung, RF der Widereine Misch- und Behandlungseinrichtung 26 für die standswert des Rückführwiderstands 66 und RV der Fluidproben und das Substrat, eine Nachweiseinrich- Widerstandswert des Potentiometers 68.
tung 30 für die Reaktionsgeschwindigkeit und eine Die Drehzahl des Pumpenantriebsmotors 60 und Aufzeichnungseinrichtung 32 für die von der Reak- damit die von der Pumpe 52 bewirkte Proben- und tionsgeschwindigkeit abhängigen Analysenergebnisse. 65 Substratfördergeschwindigkert werden von dem

Die Zufuhreinrichtung 22 kann beispielsweise in Taktgeber 48 genau bestimmt und eingestellt

T^_n ⁸J* ^^V"^!"* ⁵^ ™ ^{die in der Die Misch}" ^md Behandlungseinrichtung 26 ent-

Ub-Fb 3 134 263 beschriebene Zufuhreinrichtung. hält eine das Substrat vorerwännende Vorinkuba-

(ο

7 8

tionsschlange 72, deren Umgebungstemperatur gere- keit von einem Wechselstrommotor 86 angetrieben, gelt ist und die zu diesem Zweck beispielsweise in ein Die Pumpe 84 enthält zusammenquetschbare Pumtemperaturgeregeltes Bad 74 eingesetzt ist, das die penschläuche 86, 88 und 90, die von nicht dargestell-Temperatur der Schlange 72 praktisch auf einem ge- ten Pumpenwalzen bei der Darstellung nach der wünschten Sollwert hält. Die beiden Eintrittsenden 5 F i g. 2 fortschreitend von links nach rechts zusameines Verzweigungsstücks 76 sind an die Pumpen- mengequetscht werden, um in dieser Richtung Fluide schläuche 56 und 58 angeschlossen. Das Austritts- durch die Schläuche 86, 88, 90 zu pumpen,
ende des Verzweigungsstücks 76 ist über eine Lei- Das Eintrittsende eines Abzweigstücks 98 ist mit

tung77 mit dem Eintrittsende der Substratvorinku- dem Austrittsende der Leitung 96 verbunden, um bationsschlange 72 verbunden. io dem Abzweigstück 98 den Proben-Substrat-Gemisch-

Eine Inkubationsschlange 78 für das Substrat-Pro- strom zuzuführen. Das eine Austrittsende des Abben-Gemisch ist ebenfalls in dem temperaturgeregel- zweigstücks 98 führt zum Abfluß, während das anten Bad 74 angeordnet, das auch die Temperatur die- dere Austrittsende an das Eintrittsende des Pumpenser Inkubationsschlange auf dem gewünschten Soll- schlauchs 86 angeschlossen ist. Das Eintrittsende des wert hält, wie es für die Vorinkubationsschlange 72 15 zusammenquetschbarcn Pumpenschlauchs 88 führt der Fall ist. Ein Verzweigungsstück 82 ist ebenfalls zu einem Behälter 92, der mit einem farberzeugennahezu vollständig in dem temperaturgeregelten Bad den Reagenz gefüllt ist. Das Eintrittsende des zusam-74 angeordnet. Das Austrittsende des Pumpen- menquetschbaren Pumpenschlauchs 90 ist gegenüber schlauchs 54 und das Austrittsende der Substratvor- der Atmosphäre offen.

inkubationsschlange 72 sind an die beiden Eintrits- 20 An die beiden Eintriitsenden eines Verzweigungsenden des Verbindungsstücks 82 angeschlossen. Das Stücks 104 sind die Austrittsenden der Pumpen-Austrittsende des Verbindungsstücks 82 ist mit dem schläuche 88 und 90 angeschlossen, um in dem Ver-Eintrittsende der Mischschlange 78 verbunden. Durch zweigungsstück 104 den Reagenzstrom mit Luftsegdie beschriebene Anordnung wird erreicht, daß sich menten zu unterteilen. In einem weiteren Verzweidie Proben und das Substrat vor ihrer Vereinigung in 25 gungsstück 106 wird der luftsegmentierte Reagenzdem Verbindungsstück 82 etwa auf der gleichen strom mit dem von dem Pumpenschlauch 86 kom-Temperatur befinden. menden Proben-Substrat-Strom zusammengeführt.

Die Nachweiseinrichtung 30 für die Reaktionsge- Das Austrittsende des Verzweigungstücks 106 ist

schwindigkeit enthält ein Kolorimeter 124 mit einer an das Eintrittsende einer Mischspule 108 angenicht dargestellten Durchflußzelle und einer vor der 30 schlossen. Die Umgebung der Mischspule 108 ist Durchflußzelle angeordneten Entgasungseinrichtung, ebenfalls tempe;aturgeregelt. Zu diesem Zweck kann um irgendwelche in dem Fluidstrom enthaltenen die Mischspule 108 in ein temperaturgeregeltes Bad Gas- und Luftsegmente zu entfernen. Eine I eitung HO eingesetzt sein, um die Temperatur der Misch-96 verbindet das Austrittsende der Inkubations- spule 108 auf einem gewünschten Sollwert zu halten, schlange 78 mit dem Eintrittsende des Kolorimeter 35 Vom Au? trittsende der Mischspule 108 führt eine 124, um darin in an sich bekannter Weise die opti- Ixhung 109 zum Eintrittsende des Kolorimeter 124, sehe Dichte der Fluidproben zu bestimmen und da- um den gemischten, luftsegmenticrten Proben-Subdurch die Enzymreaktionsgeschwindigkeit nachzu- strat-Reagenz-Strom der Analyse zu unterziehen. Soweisen. Das Austrittsende 128 des Kolorimeter 124 fern es notwendig ist, kann die sekundäre Einrichleitet den Fluidstrom zum Abfluß. 4° rung 28 einen Dialysator (nicht gezeigt) enthalten.

Die die Reaktionsgeschwindigkeit angebenden Im folgenden wird die Betriebsweise der beispiels-

Analysenergebnisse werden von der Aufzeiclinungs- weise beschriebenen Vorrichtungen erläutert. Zur einrichtung 32 aufgezeichnet, die einen nach der quantitativen Analyse einer Reihe von kontinuierlich Nullabgleichmethode arbeitenden, gleichspannungs- strömenden Proben bezüglich einer in ihnen enthaltebetriebenen Streifenbldttschreiber 130 mit einem 45 nen Substanz wird jede Probe mit einem passenden Streifenflatt 132 enthält, dessen Transportrichtung in Reaktionspartner gemischt, um eine Substanz-Reakder Fig. 1 durch einen Pfeil angedeutet ist und auf tionspartner-Reaktion auszulösen, die in der sich erdessen Oberfläche ein Aufzeichnungsstift 134 einen gebenden Proben-Reaktionspartner-Mischung eine Kurvenzug 136 aufzeichnet, der dauerhaft und leicht Veränderung einer nachweisbaren Eigenschaft herreproduzierbar die Analysenergebnisse in Form der so vorruft. Das Ausmaß der Reaktion oder das Fort Enzymreaktionsgeschwindigkeit wiedergibt. schreiten des Reaktionsablaufs wird für verschieden«

FaIk bei der in der F i g. 1 dargestellten Vorrich- Anteile des ProbenrReaktionspartner-Gemischs be tung 20 die Enzym-Substrat-Reaktionsgeschwindig- einflußt, um in dem Gemisch ein nachweisbares Dif keit keine hinreichend nachweisbare Änderung in der ferential zu erzeugen, das die Reaktionsgeschwindig optischen Dichte des Proben-Substrat-Gemischs her- 55 keit und damit die Menge der Substanz anzeigt. Zi vorruft, so daß eine kolorimetrische Analyse des Ge- diesem Zweck wird das als Unterscheidungsmerkma mischs nicht möglich ist, wird die in der F i g. 2 dar- dienende charakteristische Differential bestimmt,
gestellte abgeänderte Vorrichtung 97 benutzt, die im So kann man beispielsweise durch quantitativ

Vergleich zu der in der F i g. 1 dargestellten Vorrich- Analyse einer Reihe von Blutproben den Gehal tung 20 eine sekundäre Zufuhr-, Misch- und Behänd- 60 einer Enzymart, beispielsweise alkalische Phospha lungseinrichtung 28 für das Proben-Substrat-Ge- tase_T in jeder der Blutproben bestimmen. Zu dieser misch und ein farberzeugendes Reagenz enthält und Zweck wird jede Blutprobe mit einem geeignete die zwischen der Inkubationsschlange 78 und dem Reaktionspartner zur Reaktion gebracht. Bei der Kalorimeter 124 angeordnet ist Reaktionspartner kann es sich um ein Substrat hai.

Die sekundäre Einrichtung 28 we ibt eine Dosier- 65 dein, beispielsweise ein synthetisches Substrat in de pumpe 84 auf, bei der es sich wie bei der Pumpe 52 Form von Para-Nitrophenylphosphat. Dabei wird ei um eine Schlauchquetschpumpe handeln kann. Die Gemisch aus dem Enzym und dem Substrat gebilde Dosierpumpe 84 .wird mit konstanter Geschwindig- Während der Reaktion wird bei einer großen Anzal

von verschiedenen Inkubationszeiten die Reaktions- 72 zugeführt. Der luftsegmentierte Substratstrom geschwindigkeit gemessen. Zu diesem Zweck wird je- strömt durch die Vorinkubationsschlange 72 und der der Probenbehälter 36 auf dem Drehtisch 34 mit wird dabei vorinkubiert, wobei das gewünschte Auseiner Blutserumprobe von einem anderen Patienten maß der Vorinkubation von der Schlangentemperagefüllt. Der Substratbehälter 62 wird mit dem er- 5 tür, der Strömungsgeschwindigkeit des Substrats wähnten synthetischen Substrat gefüllt. Zur quantita- durch die Vorinkubationsschlange 72 und die Länge tiven Analyse von Blutproben bezüglich alkalischer der Schlange 72 bestimmt wird. Der luftsegmentierte Phosphatase wird die sekundäre Zufuhr-, Misch- und und vorinkubierte Substratstrom strömt zu dem an-Behandlungseinrichtung 28 nicht benötigt. Das tem- deren Eintrittsende des Verzweigungsstücks 82, inperaturgeregelte Bad 74 wird derart eingestellt, daß io dem er mit dem über den zusammenquetschbaren die Substratvorinkubationsschlange 72 und die Sub- Pumpenschlauch 54 zugeführten Probenstrom zustrat-Proben-Gemischinkubationsschlange 78 eine sammentrifft.

Temperatur von etwa 37° C annehmen. Der Taktge- Zur besseren Erläuterung ist in der F i g. 3 die Inber 48 und das Potentiometer 68 werden derart ein- kubationsschlange 78 als eine geradlinige Leitung gestellt, daß die Drehzahl Vm des gleichspannungs- J5 dargestellt. Wie man sieht, entsteht infolge des Zubetätigten Pumpenantriebsmotors 60 kontinuierliche sammenführens der beiden Ströme ein Proben-SubZyklen durchläuft, wobei für jedes Proben-Sub- strat-Gemischstrom S, der aus auteinanderfolgenden, strat-Gemisch entsprechend einer hyperbolischen mit dem Substrat gemischten Blutserumproben beFunktion von einer ersten schnellen Geschwindigkeit steht, die jeweils durch eine abwechselnde Folge von V2 zu einer zweiten langsamen Geschwindigkeit Vl 20 Luft- und Waschflüssigkeitsschüben voneinander geübergegangen wird, trennt sind. Dieser Strom wird über das Verzwei-

Dies wird noch im einzelnen beschrieben. gungsstück 82 der Inkubationsschlange 78 zugeführt.

Der Drehtisch 34 der Vorrichtung 20 wird schritt- Wenn man annimmt, daß jedes Proben-Substratweise gedreht, um die Behälter 36 mit den Blutse- Gemisch durch dazwischengeschaltete Luftschübe in rumproben der Reihe nach dem Probennehmer 40 25 zehn Proben-Substrat-Gemischschübe unterteilt ist darzubieten. Der Probennehmer 40 wird ebenfalls in- und das Gesamtvolumen eines auf diese Weise lufttermittierend betätigt. Zunächst wird das Einlaßende segmentierten Proben-Substrat-Gemischs etwa 25 °/o des Probennehmer 40 für eine vorgegebene Zeit- größer als das Gesamtvolumen der Inkubationsspanne in einen Probenbehälter 36 getaucht, um über schlange 78 ist, dann ist die Darstellung nach der den Pumpenschlauch 54 ein vorgegebenes Volumen 30 F i g. 3 beispielsweise für die Vorrichtung 20 einem der in dem betreffenden Behälter enthaltenen Blutse- Zeitpunkt zugeordnet, bei dem das erste Proben-Subrumprobe anzusaugen. Im Anschluß daran wird das strat-Gemischsegment ES I der Probe 3 gerade die Einlaßende des Probennehmers 40 durch die Umge- Inkubationsschlange 78 verlassen hat.
bungsluft zum Waschflüssigkeitsbehälter 44 ge- Wie bereits erwähnt, ist der Taktgeber 48 derart schwenkt und dort in die Waschflüssigkeit einge- 35 angeordnet und ausgebildet, daß er fortlaufend den taucht, um zunächst während einer vorgegebenen Widerstandswert RV des Potentiometers 68 während Zeitspanne ein vorgegebenes Luftvolumen und an- jedes Blutprobenanalysenzyklus zwischen einer obeschließend für eine vorgegebene Zeitspanne ein vor- ren und unteren Grenze' bzw zwischen den Gegegebenes Waschfiüssigkeitsvolumen anzusaugen. schwindigkeiten V 2 und Vl ändert um die Dreh-Der Luftschub und der Waschflüssigkeitsschub die- 40 zahl des Gleichspannungsmotors 60 hyperbolisch zu nen zum Trennen der einzelnen Proben und zum ändern und damit in entsprechender Weise über die Reinigen des Leitungssystems. Vom Waschflüssig- Dosierpumpe 52 die Pumpengeschwindigkeit in den keitsbehälter 44 wird das Eingangsende des Proben- zusammenquetschbaren Pumpen schläuchen 54, 56 nehmers 40 wiederum durch die Umgebungsluft zu und 58.

dem nächsten Probenbehälter 36 bewegt, der durch 45 Wenn man zur automatischen, aufeinanderfolgeneine Drehung des Drehtischs 34 m der Zwischenzeit den kolorimetrischen Analyse von mehreren Blutproden Platz des vorhergehenden Behalters 36 einge- ben bezüglich des Gehalts von alkalischer Phosphanommen hat. Auf diese Weise wird em weiteres vor- tase in jeder der Blutproben das synthetische Subgegebenes Umgebungsvolumen und im Anschluß strat Para-Nitrophenylphosphat verwendet, wird der daran das vorgegebene Volumen der nächsten Blut- 50 Pumpenantriebsmotor 60 unt-r Bezugnahme auf die «erumprobe angesaugt Darstellung in der Fig. 3 so lange mit der hohen

Auf diese Weise erhalt man einen Fluidstrom. der Drehzahl bzw. schnellen Geschwindigkeit V 2 betrieaus aufeinanderfolgenden vorgegebenen Volumen ben, bis das erste Proben-Substrat-Gemischsegment der Blutserumproben besteht, die jeweils durch einen ESl der Probe3 begonnen hat, durch die Inkuba-Luftschub, einen Waschflüssigkeitsschub und einen ₃₅ tionsschlange 78 zu strömen. Danach wird die Drehweiteren Luftschub voneinander getrennt sind^ Die- zahl de. Pumpenantriebsmotors hyperbolisch angeser von dem Probennehmer 40 bereitgestellte Strom senkt, um die niedrige Drehzahl te»· geringe Ge- *ϊ? ^Üu^eL^dI^a »«««n«^««^««· f "·"!*"- schwindigke-t Vl zu erreichen, gerade wenn alle schlauch 54 dem einen Emtnttsende des Vcrzwe,- Proben-Substrat-Gcmischsegmente E Sl bis ESlO gungsstucks 82 zugeführt. 6o der Probe 3 die Schlange 78 durchströmt haben. So-

Gleichzeitig wird aus dem Substrathalter 62 bald dies der Fall ist, wird der Pumpenantriebsmotor

fcber den zusammenquetschbaren Pumpensch auch 60 momentan auf die hohe Drehzahl bzw. schnelle

S6 em Substratstrom und über den Pumpenschlauch Geschwind.gkeit V 2 zurückgestellt, die eine gewisse

SS ein Umgebungsluftstrorn angesaugt. Im Verzwe«- Zeit aufrechterhalten wird, um die Ansaugzeiten für

gungsstück 76 werden diese beiden Ströme zusam- 65 die nachfolgenden Blutproben WaschflüTsigkeits-

menge^hrt, so daß ein durch Luftsegmente unteiteil- schübe und Luftsegmentschübe so klein wie möglich

ler Substratstrom entsteht D.eser Strom w,rcI über zu halten. Sobald die Vorderkante des ersten Pro-

die Leitung 77 der Substratvormkubat.onsschlange ben-Substrat-Gemischschubs ESl der Probe 4 am

11 12

Eintriüsende der Inkubationsschlange 78 ankommt Schüben und Waschflüssigkeitsschüben befindlichen und durch die Schlange zu fließen beginnt, wird wie- Luftschübe A entfernt. Der von den Luftschüben A der begonnen, die Pumpengeschwindigkeit hyperbo- befreite Strom strömt als nächstes durch die Durchlisch auf die geringe Geschwindigkeit Vl abzusen- flußzelle, um die kolorimetrische Analyse vorzunehken. 5 men. Von dort gelangt der Strom über das Austritts-Auf Grund der hyperbolischen Änderung der ende 128 des Kolorimeters zum Abfluß. Gleichspannungsmotordrehzahl und der entsprechen- Die F i g. 5 zeigt einen Kurvenzug 136, der auf den Änderung des Durchflusses der Proben-Sub- Grund der hyperbolischen Arbeitsweise der beschriestrat-Gemischschübe der Probe 3 durch die Inkuba- benen Vorrichtung 20 auf dem Streifenblatt 132 des tionsschlange 78 weist der erste Proben-Substrat-Ge- io Schreibers 130 aufgezeichnet wird. Der Kurvenvermischschub £51 der Probe 3 die kürzeste Strö- lauf 136 gibt im vorliegenden Fall direkt die optische mungszeitdauer durch die Inkubationsschlange 78 Dichte der einzelnen Proben-Substrat-Gemischanauf. Der letzte Proben-Substrat-Gemischschub ES 10 teile an. Die optische Dichte ist das Ergebnis der der Probe 3 verweilt hingegen am längsten in der In- Probenenzym-Substrat-Reaktion. Dabei ist in der kubationsschlange 78. Die dazwischenliegenden Pro- 15 F i g. 5 die optische Dichte in Abhängigkeit von der ben-Substrat-Gemischschübe ES 2 bis ES 9 der Probeninkubationszeit TI dargestellt. Die Steigung Probe 3 haben in der genannten Reihenfolge eine zu- M des Kurvenverlaufs 136 kann man ohne Umwandnehmend größer werdende Strömungszeitdauer durch lung direkt verwenden, um das gewünschte Ergebnis die Inkubationsschlange 78. Auf diese Weise ver- in internationalen Millieinheiten Enzym pro Milliliter bringt jeder der Proben-Substrat-Gemischanteile »o Blutprobe zu erhalten.

E 51 bis ESlO in der genannten Reihenfolge eine Ii- Die tatsächliche quantitative Bestimmung des Ge-

near zunehmende Zeitdauer in der Inkubations- halts des interessierenden Enzyms in der Blutprobe 3

schlange 78. Infolgedessen nimmt das Ausmaß, mit erfolgt mit der folgenden Gleichung (3): dem die En/ym-Substrat-Reaktion in dieser Inkubai

tionsschlange 78 für die einzelnen Schübe fortschrei- 25 ^m^^u — μ . \q* . ^L . } tet, ebenfalls praktisch linear zu, so daß eine Zu- _m/ $V e nähme der optischen Dichte in jedem der Proben-Substrat-Gemischschübe ESl bis ESlO zu verzeich- Dabei bedeutet mlulml internationale Millicinheinen ist, und zwar als Folge des unterschiedlichen ten von Enzym pro Milliliter Blutprobe, Aidie Stei-Ablaufs der Enzym-Substrat-Reaktion in den einzel- 3° gung der in der F i g. 5 dargestellten und von dem nen Schüben. Auf diese Weise wird ein optisches Schreiber 130 aufgezeichneten Kurve 136, TV das Dichtedifferential erzeugt, das man benutzen kann, gesamte Proben- und Substratvolumen, SV das Proum den Gehalt des interessierenden Enzyms in den benvolumen, dessen Teilung durch TV den Verdün-Proben zu bestimmen. nungsfaktor ergibt, und e der für die Vorrichtung 20

Die Wirkung der hyperbolischen Geschwindig- 35 bestimmte molare Extinktionsfaktor, keitssteuerung auf den Proben-Substrat-Gemisch- Die gesamte Zykluszeit für eine einzige Blutprodurchfluß wird im einzelnen an Hand der F i g. 4 er- benanalyse beträgt etwa 3 Minuten. Dabei stehen läutert Der Kurvenverlauf 154 stellt die Pumpenaus- für die Mischung und Inkubation der Blutprobe und gangsgeschwindigkeit bzw. Strömungsgeschwindig- des Substrats etwa 160 Sekunden zur Verfugung. Die keit durch die Misch- und Inkubationsschlange 78 in 4° restlichen 20 Sekunden werden zum Ansaugen der Abhängigkeit von der Echtzeit TR dar. Wie man Blutprobe, der Waschflüssigkeit und der Luft versieht, entspricht die Strömung· geschwindigkeit beim wendet. Dabei wird der Pumpenantriebsmotor 60 für Ansaugen der Blutprobe, der Waschflüssigkeit und etwa 20 Sekunden mit der hohen Geschwindigkeit der Luft zunächst der hohen Geschwindigkeit V 2 Vl betrieben, um während einer Periode von etwa des Pumpenantriebsmotors 60. Sobald der erste Pro- 45 20 Sekunden das Ansaugen der Blutprobe, der ben-Substrat-Gemischschub ESl in die Inkubations- Waschflüssigkeit und der Luft vorzunehmen. Die schlange 78 eintritt, beginnt die hyperbolische Ge- ma-iitnale Inkubationszeit für den Gemischanteil schwindigkeilsänderung. Diese hyperbolische Ande- ES 10 kann 160 Sekunden betragen. Das Verhältnis rung wird bis zum Erreichen der niedrigen Ge- rüschen den Geschwindigkeiten V 2 und Vl des schwindigkeit Vl des Pumpenantriebsmotors 60 30 Pumpenantriebsmotors 60 beträgt vorzugsweise 6 : 1. fortgesetzt. Dies fällt mit demjenigen Zeitpunkt zu- Für die beschriebene Analyse der Blutproben bezügsammen, bei dem die gesamte Probe3 gerade voll- lieh des Enzyms alkalischer Phosphatase bei Verständig durch die Inkubationsschlange 78 geströmt wending des synthetischen Substrats Para-Nitropheist. Sobald der letzte Proben-Substrat-Gemischachub nylphosphat können die Innendurchmesser der zu-ES10 der Probe 3 diese Schlange verlassen hat, wird 55 samnienquetschbaren Pumpenschläuche 54 und Si die Geschwindigkeit augenblicklich von dem Wert derart gev'ihlt sein, daß sich ein Substrat-Enzym- Vl auf die hohe Geschwindigkeit V 2 angehoben. Verhältnis von etwa 20:1 einstellt. Dadurch wird das nachfolgende Ansaugen der nach- Wenn man die beschriebene Vorrichtung zui sten Blutprobe, der Waschflüssigkeit und der Luft- quantitativen Analyse von mehreren Blutproben he Schübe so schnell wie möglich vorgenommen. Sobald 60 züglich eines Enzyms in der Form von Creatin-Phos die Probe4 durch die Misch- und Inkubations- phokinase verwendet und dabei als Reaktionspartne schlange 78 zu strömen beginnt, setzt wieder die cm Si bstrat in eier Form von Creatin-Pbosphat be hyperbolische Geschwindigkeitsabsenkung ein. nutzt, ist ej notwendig, die in der Fig. 2 dargestellt

Nach dem Verlassen der Inkubationsschlange 78 Vorrichtung 97 mit der sekundären Zufuhr-, Miscl

strömt der Proben-Substrat-Strom S durch die Lei 65 und Behandlungseinrichtung 28 zu verwenden, ur

tung 96 zu dem Kolorimeter 124. Sofern das Kolori- dem inkubierten und reagierten Proben-Substrat-Ge

meter 124 eine Entgasungseinrichtung enthält, wer- misch ein geeignetes farberzeugendes Reagenz hinzu

den von dieser die zwischen den einzelnen Proben- zufügen, damit optische Dichteänderungen leich

nachgewiesen werden können. Dabei treibt der Pum- Fig.3 gerade derjenige Zeitpunkt beim Betriebspenantriebsmotor 86 die Dosierpumpe 84 mit einer ablauf der Vorrichtung 20 dargestellt, bei dem der konstanten Geschwindigkeit an. Wenn man den Ge- erste Proben-Substrat-Gemischschub £51 der halt von Creatin-Phosphokinase bestimmen will, Probe 3 die Inkubationsschlange 78 gerade verlassen wird der Reagenzbehälter 92 mit einem passenden S hat Dabei hat der erste Gemischschub £51 die farberzeugenden Reagenz gefüllt, beispielsweise Dia- Misch- und Inkubationsschlange 78 mit einem cetylorcinoL Durchfluß bzw. einer Strömungsgeschwindigkeit

Beim Betrieb der Vorrichtung 97 arbeiten die Zu- durchströmt, die der niedrigen Geschwindigkeit V1 rühreinrichtung 22, die Steuereinrichtung 24, die des Pumpenantriebsmotors 68 entspricht. Wenn der Misch- und Behandlungseinrichtung 26, die Nach- io erste Proben-Substrat-Gemischschub £51 die dargeweiseinrichrung 30 und die Aufzeichnungseinrich- ' steüte Lage erreicht hat, schaltet der Taktgeber 48 tung 32 grundsätzlich in der bereits oben beschriebe- den veränderbaren Widerstandswert RV des Potennen Weise. Dies gilt zumindest für den Betriebs- tiometers 68 augenblicklich derart um, daß der Pumablauf bis zum Auslrittsende der Inkubations- penantriebsmotor 60 jetzt mit der hohen Geschwinschlange 78. Wenn nun der inkubierte Proben-Sub- 15 digkeit Vl arbeitet Damit wird auch der Durchfluß strat-Gemischstrom5 über die Leitung 96 zu dem des Proben-Substrat-Gemxschstroms5 durch die In-Verzweigungsstück 98 strömt, wird dieser Strom kubationsschlnnge 78 augenblicklich in entsprechendurch den relevanten Auslaß des Verzweigungsstücks der Weise erhöht. Die erhöhte Geschwindigkeit V 2 und den zusammenquetschbaren Pumpenschlauch 86 des Pumpenantriebsmotors 60 bleibt auch für die praktisch mit einem konstanten Durchfluß »abgeta- ao Dauer bestehea, während der alle übrigen Probenstet«. Der überschüssige Teil des Stroms wird über Substrat-Gemi.xhschübe £52 bis £510 der Probe 3 den anderen Auslaß des Verzweigungsstücks 98 zum durch die Inkubationsschlange 78 strömen. Diese Abfluß geleitet. Der konstante Durchfluß durch den Änderung in der Pumpengeschwindigkeit '>zw. Strözusammenquetschbaren Pumpenschlauch 86 wird mungsgeschwindigkeit durch die Misch- und Inkubadurch geeignete Wahl des Innendurchmessers des »5 tionsschlange 78 ist in der F i g. 6 dargestellt. Der ge-Pumpenschlauchs 86 und der Pumpengeschwindig- zeigte Kurvenverlauf 148 zeigt die Geschwindigkeit keit derart eingestellt, daß dieser Durchfluß unter al- bzw. den Durchfluß durch die Schlange 78 in Ablen Bedingungen geringer ist als der Durchfluß durch hängigkeit von der Echtzeit TR für die Prboen 3 die Leitung 96. und 4.

Gleichzeitig wird das farberzeugende Reagenz aus 30 Infolge der absatzweisen Änderung der Drehzahl dem Behälter 92 mit konstantem Durchfluß abge- des Pumpenantriebsmotors 60 und der entsprechensaugt und in dem Verzweigungsstück 104 durch über den Änderung des Durchflusses der Proben-Subden Pumpenschlauch 90 angesaugte Luftsegmente strat-Gemischschübe der Probe 3 durch die Inkubagetrennt. Der luftsegmentierte Reagenzstrom wird in tionsschlange 78 strömt der erste Proben-Substratdem Verzweigungsstück 106 mit dem Proben-Sub- 35 Gemischschub ES 1 der Probe 3 mit einem der gerinstrat-Gemischstrom 5 zusammengeführt. Der sich er- gen Motorgeschwindigkeit V1 entsprechenden Strögebende Proben-Substrat-Reagenz-Gemischstrom mungsgeschwindigkeit durch die gesamte Inkubawird zum Mischen und Erhitzen und bzw. oder ledig- tionsschlange 78. Der letzte Proben-Substrat-Gelich zum Einschalten einer Zeitverzögerung, was von mischschub ES 10 der Probe 3 strömt hingegen mit der Art der gewünschten Reaktion abhängt, durch *o einer der hohen Motorgeschwindigkeit V 2 entspredie Schlange 108 geleitet. chenden Strömungsgeschwindigkeit durch die ge-

Nach dem Austritt aus der Schlange 108 wird der samte Inkubationsschlange 78. Die dazwischenlieinkubierte und reagierte Proben-Substrat-Reagenz- genden Proben-Substrat-Gemischschübe £52 bis Gemischstrom über die Leitung 109 der Durchfluß- £5 9 der Probe 3 verbringen infolge des Umschaltens zelle des Kolorimeters 124 zugeführt, um dort ^ine 45 von der geringen Geschwindigkeit Vl auf die hohe automatische, aufeinanderfolgende kolorimetrische Geschwindigkeit V 2 eine zunehmend geringer wer-Analyse der Blutproben vorzunehmen und auf dem dende Zeit in der Inkubationsschlange 78. Die Pro-Streifenblatt 134 des Schreibers 130 den bereits er- ben-Substrat-Gemischschübe E51 bis E 510 haben läuterten Kurvenzug 136 aufzuzeichnen. daher in der genannten Reihenfolge eine linear ab-

Den in der Fig. 1 dargestellten Aufbau der Vor- 50 nehmende Inkubationszeit in der Misch- und Inkurichtung zum Bestimmen des Enzymgehalts in Blut- bationsschlange 78. Das Ausmaß, mit dem die Enproben kann man auch verwenden, um an Stelle einer zym-Substrat-Reaktion bezüglich der einzelnen hyperpolischen Geschwindigkeitsänderung eine stu- Schübe £51 bis £510 in der Inkubationsschlange fenweise Änderung des Durchflusses jedes Proben- fortschreitet, nimmt daher ebenfalls linear ab, so daß Substrat-Gemischs in der Inkubationsschlange 78 55 auch die auf Grund der Reaktion hervorgerufene opvorzunehmen. Dabei arbeitet die Proben- und Sub- tische Dichteänderung in den Gemischschüben abstratzufuhreinrichtung 22 in der beschriebenen nimmt. Auf diese Weise entsteht ein optisches Dich-Weise, um wiederum einen Proben-Substrat-Ge- tedifferential, das man in der bereits beschriebenen mischstrom herzustellen. Weise ausnutzen kann, um den Gehalt des irtcressie-

Dieser Strom wird, wie bereits beschrieben, der In- 60 renden Enzyms zu bestimmen.

kubationsschlange 78 zugeführt, die in der F i g. 3 als Dieses Differential ist für die Inkubationszeit Γ/

geradlinige Leitung dargestellt ist. der Proben-Substrat-Gemischschübe £51 bis ESlO

Wenn man beispielsweise annimmt, daß jedes Pro- in Abhängigkeit von der Echtzeit TR in der F i g. 7 ben-Substrat-Gemisch in zehn luftsegmentierte Pro- durch den Kurvenverlauf 150 dargestellt. Die Steiben-Substrat-Gemischschübe unterteilt ist und das 65 gung des Kurvenverlaufs 150 entspricht 1-V2IV 1.
Gesamtvolumen des luftsegrnentierten Proben-Sub- Von der Inkubationsschlange 78 strömt der Pro-

strat-Gemischs etwa 25 % größer ist als das Gesamt- ben-Substrat-Strom 5 über die Leitung 96 zu dem volumen der Inkubationsschlange 78, dann ist in der Kolorimeter 124. Dort wird der Strom von den Luft-

21 15 16

Segmenten mit Hilfe der Entgasungseinrichtung be- Inkubationsschlange 78 sprungartig herabgesetzt So-Ereit und strömt dann durch die Durchflußzelle, um bald der erste Proben-Substrat-Gemischschub ESl durch kolorimetrische Analyse die Veränderung in der Probe 4 die Misch- und Inkubationsschlange 78 der optischen Dichte der einzelnen Schübe zu be- durchströmt hat, wird der Pumpenantriebsmotor wiestimmen, die Gemischanteile bilden. Das Analysen- 5 der augenblicklich mit der hohen Geschwindigkeit ergebnis wird von dem Schreiber 130 in Form eines V 2 betrieben.

leicht interpretierbaren und reproduzierbaren Kur- Die Vorrichtung 20 arbeitet vollkommen automavenverlaufs auf dem Streifenblatt 132 aufgezeichnet. tisch, wobei der Pumpenantriebsmotor 60 auf die ge-Das sich ergebende optische Dichtedifferential der ringe Geschwindigkeit umgeschaltet wird, gerade bebetreffenden Proben-Substrat-Gemischanteile ESlO xo vor der erste Proben-Substrat-Gemischschub ESl bis ESl ist in Abhängigkeit von der Inkubationszeit der Blutproben in die Inkubationsschlange 78 ein- TI in der Fig. 8 dargestellt. Dabei ist der lineare tritt, und zur schnellen Geschwindigkeit V2 zurück-Kurvenzug 152 für einen linearen Verlauf der Reak- geschaltet wird, gerade wenn der erste Proben-Subtionsgeschwindigkeit charakteristisch. Die Stei- strat-Gemischschub ESl die Inkubationsschlange gungM des Kurvenzugs 152 der Fig. 8 stellt in be- 15 durchströmt hat.

zug auf die Konzentration der fraglichen Enzymart Wenn die gesamte Zykluszeit der Vorrichtung zur in der Blutprobe 3 den interessierenden Wert dar. Analyse einer Blutprobe etwa 3 Minuten beträgt, Die Fig.9 zeigt die tatsächliche Kurve 136', die von denen 160 Sekunden zum Mischen und Inkubieder Streifenblattschreiber 130 für die Probe 3 liefert. ren der Blutprobe und des Substrats verwendet wer-Der Kurvenzug 136' ist zwar auch linear, hat jedoch ao den und während der übrigen 20 Sekunden die nachan Stelle der Steigung M der Kurve 152 der F i g. 8 folgende Blutprobe, die Waschflüssigkeit und die eine SteigungS, da in der Fig. 9 die optische Dichte Luftsegmente angesaugt werden, läuft der Gleichin Abhängigkeit von der Echtzeit TR dargestellt ist. spannungsmotor 60 für etwa 160 Sekunden mit der Zwischen der SteigungS der Kurve 136' der Fig.9 niedrigen Geschwindigkeit Vl, um eine maximale und der interessierenden Steigung M der Kurve 152 25 Proben-Substrat-Inkubationszeit von 160 Sekunden der F i g. 8 besteht eine Beziehung, die durch die fol- vorzusehen, und für etwa 20 Sekunden mit der hohen gende Gleichung (2) gegeben ist: Geschwindigkeit V 2, um für etwa 20 Sekunden die

nachfolgende Blutprobe, die Waschflüssigkeit und

_M _ S die Luftsegmente anzusaugen. Das Verhältnis zwi-

^M ~~ ^T₂" 30 sehen den Geschwindigkeiten V 2 und Vl des Pum-

1 penantriebsmotors 60 beträgt ebenfalls vorzugsweise

^l 6:1. Zur Analyse der Blutproben bezüglich des Enzyms alkalische Phosphatase unter Verwendung des

Zur Interpretation des Kurvenverlaufs 136' auf synthetischen Substrats Para-Nitrophenylphosphat

dem Streifenblatt ist es somit zunächst erforderlich, 35 werden die Innendurchmesser der zusammenquetsch-

die Steigung S des Kurvenverlaufs 136' zu bestimmen baren Pumpenschläuche 54 und 56 derart gewählt,

und anschließend diese Steigung unter Verwendung daß sich ein Substrat-Enzym-Verhältnis von etwa

der Gleichung (2) umzuformen. Die tatsächliche 20:1 einstellt.

quantitative Bestimmung des interessierenden En- Wenn man nach dem gerade beschriebenen absatz-

zymgehalts in der Blutprobe 3 kann man dann mit 40 weisen Umschaltverfahren mehrere Blutproben

der bereits erwähnten Gleichung (3) vornehmen: quantitativ in bezug auf ein Enzym in der Form von

Creatin-Phosphokinase unter Verwendung eines Sub-

mlu_ _ _β TV 1 _strats i_n Form v<- Creatin-Phosphat analysiert, wird

_ml ' SV e ^{die in der} F · g·² dargestellte Vorrichtung 97 ver-

45 wendet, die die sekundäre Zufuhr-, Misch- und Beim folgenden wird noch einmal auf die Betriebs- handlungseinrichtung 28 enthält, um ein passendes drehzahl des gleichspannungsbetriebenen Pumpenan- farberzeugendes Reagenz dem inkubierten und reatriebsmotors 60 und somit auf den Proben-Enzym- gierten Proben-Substrat-Gemisch hinzuzufügen, so Gemischdurchfluß durch die Misch- und Inkuba- daß eine Veränderung in der optischen Dichte des tionsschlange 78 sowie den in der F i g. 6 dargestell- 50 Gemischs leicht nachgewiesen werden kann. Auch ten Kurvenverlauf 148 Bezug genommen. Wie man hier wird der Pumpenantriebsmotor 86 derart betäsieht, wird die hohe Geschwindigkeit V 2 beibehal- tigt, daß er die Dosierpumpe 84 mit konstanter Geten, auch nachdem der letzte Schub einer Probe die schwindigkeit antreibt. Zur quantitativen Analyse Schlange 78 durchströmt hat, um die Zeit zum An- des Enzyms Creatin-Phosphokinase wird der Behälsaugen der nachfolgenden Blutproben, der Wasch- 55 ter 92 mit einem geeigneten farberzeugenden Reaflüssigkeit und der Luftsegmente so gering wie mög- genz gefüllt, beispielsweise mit Diacetylorcinol. Trot; lieh zu halten. Die hohe Geschwindigkeit wird daher der Tatsache, daß im vorliegenden Fall der Durch beibehalten, bis der erste Proben-Substrat-Gemisch- fluß durch die Inkubationsschlange 78 absatzweisi schub ESl der nachfolgenden Blutprobe 4 das Ein- geändert wird, wird die Vorrichtung 97 in der glei trittsende der Inkubationsschlange 78 erreicht hat. 60 chen Weise betrieben, wie es bereits beschrieben ist Sobald dies der Fall ist, betätigt der Taktgeber 48 Obwohl die beschriebenen Ausführungsbeispie! augenblicklich das Potentiometer 68, um den ver- die kolorimetrische quantitative Analyse einer Reih änderbaren Widerstand RV momentan zu verändern, von Blutscrumproben in bezug auf den Gehalt eine und zwar derart, daß der Gleichspannungsmotor 60 besonderen Enzyms betreffen, ist das erfindungsge mit der niedrigen Geschwindigkeit Vl arbeitet. 65 mäße Verfahren und die entsprechend ausgebildet Gleichzeitig damit wird der Durchfluß bzw. die Strö- Vorrichtung auch zur Enzymbestimmung in andere mungsgeschwindigkeit der Proben-Substrat-Gemisch- Fluidproben als Blutserumproben verwendbar. Da schübe der Blutprobe 4 zu und durch die Misch- und über hinaus kann man die Erfindung zur Bestin

mung der Reaktionsgeschwindigkeit zwischen anderen Substanzen als Enzymen und Substraten verwenden. Dabei braucht es sich nicht um Blutproben zu handeln.

Darüber hinaus kann man die beschriebene hyperbolische Geschwindigkeitsänderung auch in umgekehrter Richtung vornehmen, d. h., man kann hyperbolisch von einer niedrigen aut eine hohe Geschwindigkeit übergehen. In gleicher Weise kann die absatzweise Änderung in umgekehrter Richtung vorgenommen werden.

Ferner kann es sich bei der Vorrichtung an Stelle des beschriebenen Ein-Kanal-Geräts um ein Mehr-Kanal-Gerät handeln, um die Anzahl der in einer Stunde ausgeführten Analysen zu erhöhen. Der Drehtisch 3d kann beispielsweise vier konzentrische kreisförmige Reihen mit Probenbehältern aufweisen und mit vier gleichzeitig arbeitenden Probenentnahmeeinrichtungen 38 ausgerüstet sein, die dann mit entsprechend zugeordneten zusammenquetschbaren Pumpenschläuchen, Vorinkubationsschlangen, Misch- und Inkubationsschlangen, kolorimetrischen Durchflußzellen und Streifenblattschreibern zusammenarbeiten, um gleichzeitig während eines Zyklus der Vorrichtung vier Blutproben auf ihren Enzymgehalt zu untersuchen. Abweichend davon kann man auch jede von mehreren Blutproben in bezug auf vier verschiedene Enzymarten untersuchen. Dazu kann man eine angesaugte Blutprobe in vier Teilproben aufteilen, die dann in verschiedenen Einrichtungen gleichzeitig gemischt, inkubiert und kolorimetrisch auf verschiedene Enzyme analysiert werden.

Die Art des Ablaufs einer besonderen Reaktion kann es weiterhin erforderlich machen, daß an Stelle der beschriebenen Nachweiseinrichtung 30 in Form einer kolorimetrischen Analysiereinrichtung beispielsweise ein Fluorometer benutzt wird. Darüber hinaus ist es möglich, an Stelle des beschriebenen Gleichspannungsmotors 60 einen Wechselstrommotor zu verwenden.

Die Luftsegmente, insbesondere die zwischen den Proben-Substrat-Gemischen eingefügten Luftsegmente, dienen zur Reinigung und können in manchen Fällen weggelassen werden. Die Ausdrücke »Schub« und »Anteil« sind nicht auf verschiedene Teile eines Proben-Substrat-Gemischs beschränkt, die durch ein trennendes Fluid, beispielsweise Luftsegmente, voneinander getrennt sind, sondern beziehen sich lediglich aut verschiedene Teile eines Proben-Substrat-Gemischs. Die Aufzeichnungseinrichtung 32 kann mit digitalen Lese- und bzw. oder Druckeinrichtungen ausgerüstet sein, die gleichzeitig mit dem Streifenblattschreiber 130 betrieben werden können. Zu diesem Zweck können geeignete Schaltungsanordnungen und Schalteinrichtungen vorhanden sein, beispielsweise die durchschnittliche Steigung nachweisende Einrichtungen, die die von dem Kolorimeter 124 über eire Leitung 131 kommenden Analogsignale in Digitalsignale umwandeln, die dann einem Digitalleäer und bzw. oder Digitaldrucker zugeführt werden.

Das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung können insbesondere in Verbindung mit automatischen Blutprobenanalysiergeräten verwendet werden, wie sie beispielsweise in den US-PS 3 134 263 und 3 241432 beschrieben sind.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

8. Vorrichtung nach Ansprucno oder7, da- Patentansprüche: durch gekennzeichnet, daß hinter der Inkuba tionseinrichtung (26) eine Zusatzeinrichtung (28)

1. Verfahren zur quantitativen Analyse einer angeordnet ist, mit der den Proben-Reaktions-Probe in bezug auf den Gehalt einer in der Probe 5 partner-Gemischanteilen ein farberzeugendes enthaltenen Substanz, bei dem die Probe mit Reagenz zusetzbar ist.

einem Reaktionspaitner durchmischt, das Proben-Reaktionspartner-Gemisch zum Bewirken

einer Substanz-Reaktionspartner-Geschwindig- —

keitsreaktiqn durch eine Inkubationseinrichtung i°
geleitet, durch die Substanz-Reaktionspartner-Geschwindigkeitsreaktion hervorgerufene unter- Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur schiedliche Änderungen in einem Kennwert des quantitativen Analyse einer Probe in bezug auf den resultierenden Proben-Reaktionspartner-Ge- Gehalt einer in der Probe enthaltenen Substanz, bei misciis erzeugt und nachgewiesen und aus den 15 dem die Probe mit einem Reaktionspartner durchunterschiedlichen Kennwertänderungen auf die mischt, das Proben-Reaktionspartner-Gemisch zum Geschwindigkeit der Substanz-Reaktion und da- Bewirken einer Substanz-Reaktionspartner-Gemit den Gehalt der Substanz in der Probe ge- schwindigkeitsreaktion durch eine Inkubationseinschlossen wird, dadurch gekennzeich- richtung geleitet, durch die Substanz-Reaktionspartnet, daß durch Ändern des Durchflusses des 20 ner-Geschwindigkeitsreaktion hervorgerufene unterdie Inkubationseinrichtung durchsetzenden Pro- schiedliche Änderungen in einem Kennwert des reben-Reaktionspartner-Gemischs unterschiedlich sultierenden Proben-Reaktionspartner-Gemischs erlange Reaktionszeiten für verschiedene Gemisch- zeugt und nachgewiesen und aus den unterschiedlianteile der Probe eingestellt werden und daß chen Kennwertänderungen auf die Geschwindigkeit durch Feststellen des Grads bis zu dem die Ge- 25 der Substanz-Reaktion und damit den Gehalt der schwindigkeitsreaktion in den verschiedenen An- Substanz in der Probe geschlossen wird. Ferner beteilen des Proben-Reaktionspartner-Gemischs faßt sich die Erfindung mit einer Vorrichtung zur fortgeschritten ist, eine differentielle Kennwert- Durchführung des Verfahrens mit mindestens einer veränderung des Gemischs gewonnen wird, die einen Proben- und Reaktionspartnerstrom zuführenein Maß für die Reaktionsgeschwindigkeit ist. 30 den Einrichtung, einer die Zufuhr der Ströme dosie-

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- renden Pumpe, einer den Proben- und Reaktionskennzeichnet, daß die Inkubationszeiten der Ge- partnerstrom zusammenführenden Mischeinrichtung, mischanteile linear geändert werden. einer von dem gemischten Strom durchsetzten Inku-

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch ge- bationseinrichtung, einer den inkubierten Strom anakennzeichnet, daß zur Änderung der Inkuba- 35 lysierenden Meßeinrichtung sowie einem die vorgetionszeiten der Durchfluß des Gemischs durch nannten Einrichtungen verbindenden Leitungssydie Inkubp'.onseinrichtung nach einer hyperboli- stem.

sehen Funktion geändert wird. Derartige Verfahren und Vorrichtungen finden

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch ge- beispielsweise zur vollkommen automatisch ausgekennzeichnet, daß zur Änderung der Inkuba- 40 führten quantitativen Analyse einer Reihe von Protionszeiten der Durchfluß des Proben-Reakü'ons- ben Anwendung, die kontinuierlich zugeführt, behanpartner-Gemischs durch die Inkubationseinrich- delt und verarbeitet werden. Dabei handelt es sich tung schrittartig geändert wird. insbesondere um Blutproben, die in bezug auf eine

5. Verfahren nach einem der vorstehenden An- oder mehrere Enzymarten analysiert werden sollen,
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß den Pro- 45 Aus der Literaturstelle »Methoden der Enzymatiben-Reaktionspartner-Gemischanteilen zum Be- sehen Analyse«, herausgegeben von Hans Ulrich wirken einer sekundären Reaktion ein Reagenz Bergmeyer, 2. Auflage, 1970, Band I, Seiten 106 und zugegeben wird. 107 sowie 195 bis 200, sind ein Verfahren und eine

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfah- Vorrichtung der beschriebenen Art bekannt, bei derens nach einem der vorstehenden Ansprüche, 5° nen zur Bestimmung von Enzymaktivitäten die Mesmit mindestens einer einen Proben- und Reak- sung der Extinktion der gemischten und inkubierten tionspannerstrom zuführenden Einrichtung, einer Probe in zwei räumlich getrennten Durchflußküvetdie Zufuhr der Ströme dosierenden Pumpe, einer ten mit einer bestimmten Zeitdifferenz erfolgt. Aus iien Proben- und Reaktionspartnerstrom zusam- der ermittelten Extinktionsdifferenz und der vorgegemenführenden Mischeinrichtung, einer von dem 55 benen Zeitdifferenz kann anschließend die Aktivität gemischten Strom durchsetzten Inkubationsein- berechnet werden.

richtung, einer den inkubierten Strom analysie- Abgesehen von dem hohen Aufwand bezüglich der

renden Meßeinrichtung sowie einem die vorge- Meß- und Auswerttechnik besteht bei dieser bekannnannten Einrichtungen verbindenden Leitungssy- ten Anordnung die Schwierigkeit darin, daß die Enstem, dadurch gekennzeichnet, daß an die Do- 60 zymbestimmung lediglich durch Messen und Eichen sierpumpe (52, 60) eine auf die Pumpgeschwin- von zwei Punkten der relevanten Enzymreaktionsgedigkeit einwirkende Steuereinrichtung (24) ange- schwindigkeitskurve vorgenommen wird. Dies setzt •chlossen ist. die nicht immer zutreffende Annahme voraus, daß

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge- die Ergebnisse der Enzymreaktion zwischen diesen kennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (24) mit 65 beiden Punkten linear verlaufen. Die Messung von einem Taktgeber (48) in Verbindung steht, der mehr als zwei Extinktionswerten würde einen noch auch auf die Arbeitsweise der Probenzufuhrein- größeren gerätetechnischen Aufwand bedeuten. Ferrichtung (22) einwirkt. ner könnte sich der Nachteil bemerkbar machen, daß