DE2238479B2 - CHEMICAL ANALYSIS DEVICE - Google Patents

Description

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55 Die Erfindung betrifft eine chemische Analysevorrichtung zur Bestimmung der Konzentration eines Bestandteils in einer Probe, bei welcher d.e Probe nach Einbringung in Lösung mit einem Reagenz mit diesem reaeiert wobei Ausmaß und Geschwindigkeit dieser Reaktion ein Maß für die Konzentration des Bestandteils in der Probe darstellen; insbesondere, wenngleich nicht ausschließlich, betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung enzymatischer Analysen, die auf der Reaktion nachzuweisender Substanzen mit bestimmten Enzymen berunen und zur quantitativen Bestimmung der Konzentration der betreffenden Substanzen dienen können, 55 The invention relates to a chemical analysis device for determining the concentration of the extent and rate of this reaction constitute a component in a sample, wherein de sample after introduction into solution reaeiert with a reagent with this a measure of the concentration of the constituent in the sample; In particular, although not exclusively, the invention relates to a device for carrying out enzymatic analyzes which are based on the reaction of substances to be detected with certain enzymes and which can be used for the quantitative determination of the concentration of the substances in question,

Derartige Analyseverfahren finden insbesondere Anwendung bei der Analyse biologischer Substanzen zur Bestimmung deren chemischer Zusammensetzung. Beispielsweise ist es üblich, die Konzentration von Glukose im Blut oder Urin zu bestimmen, da die Konzentration der Glukose in diesen Körperflüssigkeiten eine Anzeige für die Tätigkeit verschiedener grundlegender Körperfunktionen ist. Ein anderes übliches Verfahren ist die Bestimmung der Konzentration von Harnstoff im Blutserum, da die Konzentration von Harnstoff in dieser Körperflüssigkeit eine Anzeige für die Nierenfunktion ist.Analysis methods of this type are used in particular in the analysis of biological substances to determine their chemical composition. For example, it is common to increase the concentration of Determine glucose in the blood or urine, given the concentration of glucose in these body fluids is an indicator of the activity of various basic body functions. Another Common method is to determine the concentration of urea in the blood serum, given the concentration urea in this body fluid is an indicator of kidney function.

Die meisten heute verfügbaren Analysesysteme zur Bestimmung der chemischen Zusammensetzung biologischer Substanzen beruhen auf kolorimetrischer Analyse. Beispielsweise beruht ein bekanntes Verfahren für die enzymatische Bestimmung der Glukose im Blut und Urin auf der Oxydation der Glukose im Blut mit dem Enzym Glukose-Oxydase unter Bildung von Wasserstoffsuperoxyd und Glukonsäure. Ein derzeit verfügbarer chemischer Analysator beiuht auf der spektralphotometrischen Messung der Farbreaktion zwischen Wasserstoffsuperoxyd, Peroxydase und einem Chromogen. Ein weiteres Beispiel wäre die Bestimmung von Harnstoff im Blut durch Reaktion des Harnstoffs mit dem Enzym Urease unter Bildung von Ammoniumcarbonat, unter Verwendung von kolorimetrischen Verfahren zur Bestimmung der Intensität des Reaktionsprodukts. Most of the analytical systems available today for determining the chemical composition of biological Substances are based on colorimetric analysis. For example, there is a known method for the enzymatic determination of glucose in the blood and urine based on the oxidation of glucose in the blood the enzyme glucose oxidase with the formation of hydrogen peroxide and gluconic acid. One currently available chemical analyzer based on the spectrophotometric measurement of the color reaction between hydrogen peroxide, peroxidase and a chromogen. Another example would be determination of urea in the blood through reaction of urea with the enzyme urease to form ammonium carbonate, using colorimetric methods to determine the intensity of the reaction product.

Wenngleich derartige kolorimetrische Analyseverfahren genaue Anzeigen der Konzentration eines Bestandteils in einer Probe zu liefern vermögen, sind mit diesen Verfahren verschiedene Probleme verbunden. Zum einen unterliegen die meisten kolorimetrischen Verfahren erheblichen Störungen und Einflüssen, welche die Anzeigegenauigkeit ganz erheblich beeinträchtigen können. Beispielsweise kann bei der enzymatischen Analyse von Glukose im Blut und Urin durch Oxydation von Glukose mit Glukose-Oxydase das starke Oxydationsmittel Wasserstoffsuperoxyd mit anderen reduzierbaren Substanzen reagieren, und andere Unreinheiten überlagern sich der Peroxyd-Peroxydase-Reaktion, was eine entsprechende Einbuße an Selektivität und Genauigkeit bedingt. Außerdem ist bei den verfügbaren kolorimetrischen Analysesystemen eine Messung der Farbintensität des Produkts nach Abschluß der Reaktion erforderlich. Die Analyse ist daher zeitraubend. Außerdem kann die Analyse häufig nicht ohne vorherige Entproteihisierung der BlutprobenAlthough such colorimetric analysis methods give accurate indications of the concentration of a Ability to deliver constituent in a sample, there are several problems associated with these methods. On the one hand, most colorimetric methods are subject to considerable disturbances and influences, which can significantly affect the accuracy of the display. For example, in the case of the enzymatic Analysis of glucose in the blood and urine by the oxidation of glucose with glucose oxidase the strong oxidizing agents hydrogen peroxide react with other reducible substances, and other impurities are superimposed on the peroxide-peroxidase reaction, which causes a corresponding loss of selectivity and accuracy. In addition, is at a measurement of the color intensity of the product according to the available colorimetric analysis systems Completion of the reaction required. The analysis is therefore time consuming. In addition, the analysis can be frequent not without prior deproteinization of the blood samples

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oder Vorreinigung der Urinproben durchgeführt werden. or pre-cleaning of the urine samples can be carried out.

Für einige enzymatische Reaktionen wurde die Verwendung von Leitfähigkeitsmessungen zur Bestimmung der Konzentration eines Bestandteiles in einer Probe vorgeschlagen. Näherhin tritt in bestimmten enzymatischen Reaktionen eine Änderung von einer nichtionischen in eine ionische Stoffart auf. In derartigen Fällen dient die Wechselstromleitfähigkeit des Mediums als ein direktes Maß für das Ausmaß der Reaktion, und die Änderungsgeschwindigkeit der Wechselstromleitfähigkeit mißt die Reaktionsgeschwindigkeit. Da die Reaktionsgeschwindigkeit direkt proportional den Konzentrationen bestimmter Reaktionsteilnehmer, wie beispielsweise des Enzyms und des Substrats, ist, können die Konzentrationen dieser Bestandteile durch Messung der Änderungsgeschwindigkeit der Wechselstromleitfähigkeit überwacht und festgestellt werden.For some enzymatic reactions, the use of conductivity measurements for determination has been made the concentration of a constituent in a sample is proposed. Closer occurs in certain enzymatic reactions result in a change from a non-ionic to an ionic type of substance. In In such cases the AC conductivity of the medium serves as a direct measure of the extent of the Reaction, and the rate of change in AC conductivity measures the rate of reaction. Since the rate of reaction is directly proportional to the concentrations of certain reactants, such as the enzyme and the Substrate, the concentrations of these constituents can be determined by measuring the rate of change the AC conductivity can be monitored and determined.

Ein Beispiel für diesen Reaktionstyp ist die beim Mischen von Harnstoff enthaltendem Blut mit dem Enzym Urease stattfindende Reaktion. Der nichtionische Harnstoff in dem Serum reagiert mit dem Enzym Urease unter Bildung von ionischem Ammoniumcarbonat. Ausmaß und Geschwindigkeit der Ammoniumcarbonatbildung sind proportional der Harnstoffmenge in der Serumprobe. Da Ammoniumcarbonat ionisch ist, ändert sich die Wechselstromleitfähigkeit der Lösung mit einer der vorliegenden Harnstoffmenge proportionalen Geschwindigkeit.An example of this type of reaction is that when blood containing urea is mixed with the Enzyme urease reaction taking place. The nonionic urea in the serum reacts with the enzyme Urease with the formation of ionic ammonium carbonate. Extent and rate of ammonium carbonate formation are proportional to the amount of urea in the serum sample. Since ammonium carbonate is ionic, the AC conductivity of the solution changes with an amount proportional to the amount of urea present Speed.

In der US-Patentschrift 34 21 982 ist ein System zur Messung dieser Änderung der Wechselstromleitfähigkeit für Zwecke der enzymatischen Analyse vorgeschlagen. Bei diesem System werden herkömmliche Leitfähigkeitselektroden sowie bisher übliche Urease-Pegel zur Erzielung einer konstanten Änderungsgeschwindigkeit der Konzentration mit der Zeit verwendet. In der genannten Patentschrift ist angegeben, daß die Umwandlung des Substrats einige Minuten lang vor sich geht, daß jedoch die Änderungsgeschwindigkeit der Leitfähigkeit in der ersten Minute im wesentlichen linear ist. Diese Bedingungen sind erforderlich, um ein kinetisches Zweipunkt-Verfahren sinnvoll anwenden zu können, mit einer ausreichenden Annäherung an die zu bestimmende Reaktionsgeschwindigkeit durch Messung der über ein festes Zettintervall innerhalb des linearen Bereichs der Reaktion auftretenden endlichen Leitfähigkeitsänderung. Mathematisch stellt dies eine Messung des Differenzenquotienten _|( dar, worin Δ C die Änderung der Leitfähigkeit während des festen Zeitintervalls At ist, das etwa eine Minute betiägt. Dieses bekannte System ist daher umständlich, zeitraubend und unterliegt Ungenauigkeiten.US Pat. No. 3,421,982 proposes a system for measuring this change in AC conductivity for the purposes of enzymatic analysis. In this system, conventional conductivity electrodes and urease levels are used to achieve a constant rate of change in concentration over time. In the cited patent it is stated that the transformation of the substrate takes a few minutes, but that the rate of change in conductivity is essentially linear in the first minute. These conditions are necessary in order to be able to use a kinetic two-point method in a meaningful way, with a sufficient approximation of the reaction rate to be determined by measuring the finite change in conductivity that occurs over a fixed interval within the linear range of the reaction. Mathematically, this represents a measurement of the difference quotient _{| (} where Δ C is the change in conductivity during the fixed time interval At , which is approximately one minute. This known system is therefore cumbersome, time-consuming and subject to inaccuracies.

Aus der DT-OS 20 54 012 ist bereits ein Analysesystem bekannt, das nicht nur die den bekannten kolorimetrischen Analysesystemen anhaftenden Probleme vermeidet, sondern auch die vorstehend erwähnten Probleme des auf Leitfähigkeitsmessung beruhenden Systems nach der US-Patentschrift 34 21 982 löst. Dieses bekannte System nach der DT-OS 20 54 012 gibt ein verhältnismäßig einfaches Verfahren zur raschen Gewinnung quantitativer Information über eine Reihe chemischer und insbesondere biologischer Proben anhand. Mit diesem Analysator läßt sich die Konzentration von mit Enzymen reagierenden Substanzen rasch und genau und unter Verwendung kleiner Probenmencen bestimmen. Die bekannte Analysevorrichtung beruht auf der Messung der wahren momentanen Reaktionsgeschwindigkeit in sehr frühen Stadien der Reaktion, bevor ein größerer Anteil der Reaktanten verbraucht ist. Das aufgezeichnete Geschwindigkeitesignal weist eine scharf definierte Scheiteispitze auf, welche der (scheinbaren) Maximumgeschwindigkeit entspricht und direkt proportional der Anfangskonzentration ist. Das (scheinbare) Maximum der Reaktionsgeschwindigkeit wird in einem verhältnismäßig kurzenAn analysis system is already known from DT-OS 20 54 012, which not only includes the known problems inherent in colorimetric analysis systems, but also those mentioned above Problems of the system based on conductivity measurement according to US Pat. No. 3,421,982 solves. This known system according to DT-OS 20 54 012 is a relatively simple method for rapid Obtaining quantitative information on a number of chemical and especially biological samples based. With this analyzer, the concentration of substances reacting with enzymes can be determined quickly and determine it precisely and using small amounts of sample. The well-known analysis device is based on the measurement of the true instantaneous reaction speed in the very early stages of the Reaction before a larger proportion of the reactants is consumed. The recorded speed signal has a sharply defined billet tip, which is the (apparent) maximum speed and is directly proportional to the initial concentration. The (apparent) maximum of the reaction speed will be in a relatively short

ίο Zeitintervall erhalten, wodurch Analysezeit gespart wird und mehr Proben in einem gegebenen Zeitintervall vermessen werden können. Bei entsprechender Anwendung eines derartigen Systems zur direkten Bestimmung des Sauerstoffverbrauchs in einer Glukose-Oxy-5 dase-Glukose-Reaktion wäre bei diesem System keine vorherige Reinigung oder Entproteinisierung der Blutoder Urinproben erforderlich; das System liefert sehr genaue Ergebnisse auf absoluter Basis und ist für viele Unreinheiten, die bekanntermaßen viele anderweitige Analyseverfahren störend beeinträchtigen, unempfindlich. ίο Maintain time interval, which saves analysis time and more samples can be measured in a given time interval. When used appropriately such a system for the direct determination of the oxygen consumption in a glucose-oxy-5 In this system, the glucose reaction would not require prior purification or deproteinization of the blood or blood cells Urine samples required; the system gives very accurate results on an absolute basis and is common to many Impurities, which are known to have a detrimental effect on many other analytical methods, are insensitive.

Während somit diese bekannte Analysevorrichtung nach der DT-OS 20 54 012 die bei den bekannten zuvor diskutierten Systemen auftretenden Probleme löst, hat sich jedoch ergeben, daß auch diese Analysevorrichtung für viele Enzymreaktionen nicht ideal geeignet ist. Beispielsweise ergeben sich bei der Bestimmung der Konzentration von Harnstoff in Blutserum mittels der Reaktion des Serums mit Urease unter Bildung von Ammoniumcarbonat und Überwachung dieser Reaktion mittels eines Leitfähigkeits-Meßfühlers zur Messung der Leitfähigkeitsänderung der Lösung Probleme im Zusammenhang mit der Messung des Maximum-Werts der Zeitableitung der Ausgangsgröße des Meßfühlers.While this known analysis device according to DT-OS 20 54 012 is the one in the known previously discussed systems solves occurring problems, however, it has been found that this analysis device is not ideally suited for many enzyme reactions. For example, when determining the Concentration of urea in blood serum by means of the reaction of the serum with urease with the formation of Ammonium carbonate and monitoring this reaction by means of a conductivity probe for measurement the change in conductivity of the solution Problems related to the measurement of the maximum value the time derivative of the output of the sensor.

Die Schwierigkeiten beruhen darin, daß das Blutserum selbst leitend ist und daher eine große Leitfähigkeitsänderung in der Lösung bei der Zugabe des Serums zu dem Reagenz auftritt. Dieser augenblickliche sprunghafte Anstieg der Leitfähigkeit der Lösung führt zum Auftreten eines gegen Unendlich gehenden Maximum-Werts der zeitlichen Änderungsgeschwindigkeit der Leitfähigkeit, dem jedoch keine Signifikanz für die eigentlich interessierende Meßgröße, nämlich die Leitfähigkeitsänderung infolge der Bildung des durch die Enzymreaktion erzeugten ionischen Ammoniumcarbonats, zukommt, so daß keine sinnvolle, auswertbare Ausgangsgröße erhalten werden kann. Weitere Schwierigkeiten für die Gewinnung einer signifikanten und für den zu analysierenden Sachverhalt wirklich repräsentativen Ausgangsgröße in einem frühen Stadium der Nachweisreaktion können sich aus anfänglichen Inhomogenitäten des Probenkammerinhalts nach Zugabe der Probe sowie aus Übergangs- und Einschwingvorgängen der elektrischen Schaltungen der Meßapparatur ergeben.The difficulties are that the blood serum itself is conductive and therefore a large change in conductivity occurs in the solution when the serum is added to the reagent. This instantaneous erratic An increase in the conductivity of the solution leads to the occurrence of a maximum value approaching infinity the rate of change of the conductivity over time, which however has no significance for the actually interesting measured variable, namely the change in conductivity as a result of the formation of the the enzyme reaction generated ionic ammonium carbonate, so that no meaningful, evaluable Output size can be obtained. Further difficulties for attracting a significant and for the facts to be analyzed are really representative output variable at an early stage of the Detection reactions can result from initial inhomogeneities in the sample chamber contents after addition of the sample as well as from transition and transient processes of the electrical circuits of the measuring apparatus result.

Die Erfindung betrifft somit eine chemische Analysevorrichtung zur Bestimmung aer Konzentration eines Bestandteils in einer Probe, bei welcher die Probe nach Einbringung in Lösung mit einem Reagenz mit diesem reagiert, wobei Ausmaß und Geschwindigkeit dieser Reaktion ein Maß für die Konzentration des Bestandteils in der Probe darstellen, mit einem Meßfühler zur Überwachung einer charakteristischen Eigenschaft der Lösung oder eines Reaktionsteilnehmers oder Reaktionsprodukts der genannten Reaktion und zur Erzeugung eines dieser charakteristischen Eigenschaft proportionalen ersten elektrischen Signals sowie mit einer Differenzierschaltung zur Erzeugung eines der Zeitab-The invention thus relates to a chemical analysis device for determining the concentration of a Component in a sample, in which the sample after introduction into solution with a reagent with this reacts, the extent and speed of this reaction being a measure of the concentration of the constituent represent in the sample, with a probe for monitoring a characteristic property of the Solution or a reactant or reaction product of said reaction and for the production one of this characteristic property proportional first electrical signal and with a Differentiating circuit for generating one of the time

leitung des ersten Signals proportionalen zweiten elektrischen Signals, das ein Maß für die Konzentration des interessierenden Bestandteils in der Probe darstellt, und mit einer Meßvorrichtung zur Messung des Betrages des zweiten oder Zeitableitungssignals.conduction of the first signal proportional to the second electrical signal, which is a measure of the concentration represents the constituent of interest in the sample, and with a measuring device for measuring the Magnitude of the second or time derivative signal.

Der Erfindung liegt als Aufgabe die Schaffung einer chemischen Analysevorrichtung der vorstehend genannten Art, d. h. mit direkter Messung der zeitlichen Änderungsgeschwindigkeit der physikalischen Meßgröße, zugrunde, bei dem eine Beeinträchtigung der Meßergebnisse infolge einer Beeinflussung der Meßgröße zuverlässig vermieden wird, wie sie beispielsweise durch sprunghafte Änderungen bei Zugabe des Reagenz oder der Probe infolge einer Eigenleitfähigkeit des Reagenz oder einer von der nachzuweisenden Substanz verschiedenen Komponente der Probe, etwa des Blutserums bei Messungen der Konzentration biologischer Substanzen in Serum, hervorgerufen werden kann, welche die eigentlich signifikante Änderung des von der nachzuweisenden Substanz ausgehenden Anteils der physikalischen Meßgröße überlagern können. Desgleichen soll die Beeinträchtigung der Meßergebnisse durch anfängliche Inhomogenitäten des Probenkammerinhalts nach der Zugabe des Reagenz bzw. der Probe sowie infolge von Übergangs- und Einschwingvorgängen elektrischer Schaltungsteile zuverlässig ausgeschlossen werden. Durch die Erfindung soll einerseits gewährleistet werden, daß die vorstehend aufgeführten und unmittelbar nach der Probenzugabe denkbaren anderweitigen Störursachen die Meßergebnisse nicht verfälschen können; andererseits soll die möglichst frühzeitige Gewinnung signifikanter Meßergebnisse für jede Probe nach der jeweiligen Probenzugabe gewährleistet werden, da die direkt gemessene Änderungsgeschwindigkeit der betreffenden physikalischen Größe gerade in einem frühen Stadium das Erfordernis der Proportionalität zur Konzentration der nachzuweisenden Substanz gut erfüllt und da außerdem möglichst kurze Analysendauern und die Anwendbarkeit möglichst geringer Probenvolumina angestrebt werden. Insgesamt soll durch die Erfindung eine möglichst weitgehend automatisierte, wenig zeitaufwendige Analysenvorrichtung geschaffen werden, welche ohne qualifiziertes Personal die rasche Analyse einer großen Anzahl von Proben in kurzer Zeit ermöglicht, entsprechend den heutigen Bedürfnissen für klinische und Forschungszwecke.It is an object of the invention to provide a chemical analyzer as mentioned above Kind, d. H. with direct measurement of the rate of change of the physical measured variable over time, in which an impairment of the measurement results as a result of an influence on the measured variable reliably avoided, for example, by sudden changes when adding the reagent or the sample as a result of intrinsic conductivity of the reagent or one of the substance to be detected different components of the sample, such as the blood serum when measuring the concentration of biological Substances in serum, which can actually cause a significant change in the superimpose the portion of the physical measured variable emanating from the substance to be detected can. Likewise, the impairment of the measurement results by initial inhomogeneities of the Sample chamber contents after the addition of the reagent or the sample and as a result of transition and Settling processes of electrical circuit parts can be reliably excluded. Through the invention on the one hand it should be ensured that the above-mentioned and immediately after the sample addition other conceivable causes of interference cannot falsify the measurement results; on the other hand should the Obtaining significant measurement results as early as possible for each sample after each sample has been added can be guaranteed, since the directly measured rate of change of the relevant physical Especially at an early stage, the requirement of proportionality to the concentration of the size The substance to be detected is well met and, in addition, the analysis times and applicability are as short as possible The aim is to keep the sample volume as small as possible. Overall, the invention is intended to be a As far as possible automated, little time-consuming analysis device are created, which the rapid analysis of a large number of samples in a short time without qualified personnel enables, according to today's needs for clinical and research purposes.

Zu diesem Zweck ist bei einer Analysevorrichtung der vorstehend genannten Art gemäß der Erfindung vorgesehen, daß die Meßvorrichtung zur Messung des zweiten oder Zeitableitungssignals eine auf eine sprunghafte Änderung des ersten Signals ansprechende Zeitverzögerungseinrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Steuer- oder Sperr-Signals, dessen Charakteristik sich nach einem vorgegebenen, festen Zeitintervall ändert, sowie eine auf das zweite oder Zeitableitungssignal und auf die Änderung der Charakteristik des elektrischen Steuer- bzw. Sperrsignals ansprechende Vorrichtung zur Bestimmung des jeweiligen Momentanwerts des zweiten oder Zeltableitungssignals aufweist. For this purpose it is provided in an analysis device of the aforementioned type according to the invention that the measuring device for measuring the second or time derivative signal has a time delay device responsive to a sudden change in the first signal for generating an electrical control or blocking signal, the characteristics of which are based on a predetermined, fixed time interval, as well as having a device responsive to the second or time derivative signal and to the change in the characteristic of the electrical control or blocking signal for determining the respective instantaneous value of the second or time derivative signal.

Durch die Erfindung wird die genaue Messung der wahren momentanen Änderungsgeschwindigkeit der physikalischen Meßgröße in einem sehr frühen Stadium der Reaktion vor dem Verbrauch der Reaktanten gewährleistet; selbst bei gasförmigen Reaktanten können die Reaktionen an der offenen Atmosphäre ablaufen, da die für die Anzeige wesentlichen Daten gewonnen werden, bevor eine Rückdiffusion von Gas in die Lösung die Ergebnisse beeinflussen kann. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die Einbringung der Probe in die Lösung mit dem Reagenz eine The invention ensures the precise measurement of the true instantaneous rate of change of the physical measured variable at a very early stage of the reaction before the reactants are consumed; Even with gaseous reactants, the reactions can take place in the open atmosphere, since the data essential for the display are obtained before any back diffusion of gas into the solution can affect the results. The invention is based on the knowledge that the introduction of the sample into the solution with the reagent a

momentane Änderung der der Analyse zugrunde gelegten physikalischen Meßgröße hervorrufen kann, die ihrerseits ohne besondere Abhilfemaßnahmen eine Verfälschung der Meßergebnisse verursachen kann. Demgemäß wird nach dem Grundgedanken dercan cause a momentary change in the physical measured variable on which the analysis is based, which in turn can cause a falsification of the measurement results without special remedial measures. Accordingly, according to the basic idea of

ίο vorliegenden Erfindung die Messung des die Änderungsgeschwindigkeit der physikalischen Meßgröße, beispielsweise der Leitfähigkeit, darstellenden Signals während einem mit der Einbringung der Probe in das Reagenz beginnenden vorgegebenen festen Zeitintervall automatisch gesperrt, wobei dieses Zeitintervall hinreichend groß gewählt wird, um die Auswirkung der erwähnten momentanen Änderung in der Lösung zu eliminieren sowie eine gründliche Durchmischung der Probe mit dem Reagenz zu gewährleisten. Unmittelbar nach Ablauf des fest vorgegebenen Zeitintervalls wird erfindungsgemäß sodann automatisch der Betrag der Änderungsgeschwindigkeit der Reaktion gemessen. Auf diese Weise eignet sich das erfindungsgemäße System zur analytischen Vermessung eines Reaktionsablaufs, inίο present invention the measurement of the rate of change the physical measured variable, for example the conductivity, representing the signal during a predetermined fixed time interval beginning with the introduction of the sample into the reagent automatically blocked, this time interval being selected to be sufficiently large to prevent the to eliminate the momentary change in the solution mentioned above, as well as a thorough mixing of the Ensure sample with the reagent. Immediately after the fixed predetermined time interval has elapsed according to the invention, the amount of the rate of change of the reaction is then automatically measured. on In this way, the system according to the invention is suitable for the analytical measurement of a reaction sequence, in

welchem auf eine große momentane Änderung in der Lösung, die für den Meßvorgang ohne Interesse ist, eine kleinere und langsamere Änderung folgt, die Signifikanz als Anzeige für die Konzentration des interessierenden Bestandteils besitzt.which is based on a large momentary change in the solution which is of no interest to the measurement process smaller and slower change follows the significance as an indication of the concentration of the interest Component owns.

Durch die Erfindung wird somit eine Vorrichtung zur chemischen Analyse und näherhin zur quantitativen Bestimmung der Konzentration von Substanzen, die mit Enzymen reagieren, geschaffen. Die Erfindung gestattet die weitgehend automatisierte Bestimmung der Konzentration einer mit einem Enzym reagierenden Substanz durch Messung des Betrags der Reaktionsgeschwindigkeit nach einem vorgegebenen festen Zeitintervall nach der Einbringung der Substanz in das Enzym. Die Erfindung ermöglicht dabei eine rasche und genaue Messung enzymatischer Reaktionen mit geringen Probenvolumina.The invention thus provides a device for chemical analysis and more specifically for quantitative analysis Determination of the concentration of substances that react with enzymes, created. The invention allows the largely automated determination of the concentration of a reacting with an enzyme Substance by measuring the amount of the reaction rate after a predetermined fixed time interval after the substance has been introduced into the enzyme. The invention enables a quick and accurate Measurement of enzymatic reactions with small sample volumes.

Die Erfindung eignet sich insbesondere zu enzymatischen Analysen unter Heranziehung der elektrischen Leitfähigkeit als physikalische Meßgröße, insbesondere beispielsweise auf die enzymatische Analyse der Konzentration von Harnstoff im Blutserum. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diesen Fall beschränkt, sondern eignet sich für einen weiten Bereich von Enzymreaktionen und anderweitigen analytischen Re-The invention is particularly suitable for enzymatic analyzes using electrical Conductivity as a physical measured variable, in particular, for example, on the enzymatic analysis of the Concentration of urea in the blood serum. However, the invention is not limited to this case, but is suitable for a wide range of enzyme reactions and other analytical re-

aktionen.Actions.

Die erfindungsgemäß vorgesehene Zeitverzögerung wird durch die sprunghafte Änderung der überwachten physikalischen Meßgröße bzw. des dieser entsprechenden ersten Ausgangssignals ausgelöst; zu diesem Zweck The time delay provided according to the invention is triggered by the sudden change in the monitored physical measured variable or the first output signal corresponding to it; to this end

ss ist nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß eine mit dem ersten Ausgangssignal beaufschlagte und auf dessen Betrag ansprechende Fühlschaltung, welche in Abhängigkeit von der sprunghaften Änderung des ersten Ausgangssignals beiss is according to a preferred embodiment of the invention provided that one acted upon by the first output signal and responding to its amount Sensing circuit, which depends on the sudden change in the first output signal at

Zugabe der Probe zu dem Reagenz ein die Zeitverzögerungsvorrichtung auslösendes Ausgangssignal erzeugt. Das von der Zeitverzögerungsvorrichtung erzeugte Steuer- oder Sperrsignal kann entweder der Differenzierschaltung oder der auf das ZeitableitungssignalAdding the sample to the reagent generates an output signal which triggers the time delay device. The control or blocking signal generated by the time delay device can either be from the differentiating circuit or from the time derivative signal

6j ansprechenden und deren Momentanwert bestimmenden Vorrichtung zugeführt werden, derart, daß entweder die Erzeugung des zweiten oder Zeltableitungssignals durch die Differenzlerschaltung selbst, oder die6j responsive and their instantaneous value determining device are supplied, such that either the generation of the second or cell derivative signal by the differentiator itself, or the

Bestimmung des jeweiligen Momentanwerts dieses zweiten oder Ableitsignals während des vorgegebenen festen Zeitintervalls gesperrt bzw. unterdrückt wird. Im letzteren Fall, d. h. bei Zufuhr des elektrischen Steueroder Sperrsignals an die Vorrichtung zur Bestimmung des jeweiligen Momentanwerts des zweiten oder Ableitsignals kann gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, daß die Zeitverzögerungsvorrichtung ein weiteres Steuer- bzw. Sperrsignal erzeugt, dessen Charakteristik sich zu einem ι ο innerhalb des vorgegebenen festen Zeitintervalls gelegenen Zeitpunkt ändert, und daß dieses weitere Steuer- bzw. Sperrsignal der Differenzierschaltung zur Sperrung bzw. Unterdrückung der Erzeugung des zweiten oder Zeitableitungssignals während eines ersten Teils des vorgegebenen festen Zeitintervalls zugeführt ist.Determination of the respective instantaneous value of this second or derivative signal during the specified locked or suppressed at a fixed time interval. In the latter case, i. H. when the electrical control or Lock signal to the device for determining the respective instantaneous value of the second or Deriving signal can be provided according to an advantageous embodiment of the invention that the Time delay device generates a further control or locking signal, the characteristics of which become a ι ο within the predetermined fixed time interval changes, and that this further Control or blocking signal of the differentiating circuit for blocking or suppressing the generation of the second or time derivative signal during a first portion of the predetermined fixed time interval is fed.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben. In dieser zeigt In the following, exemplary embodiments of the invention are described with reference to the drawing. In this shows

F i g. 1 eine graphische Darstellung der Sauerstoff-) Konzentration als Funktion der Zeit (t) in einer Glukoseoxydase-Glukose-Reaktion,F i g. 1 shows a graph of the oxygen concentration as a function of time (t) in a glucose oxidase-glucose reaction,

Fig.2 eine graphische Darstellung der zeitlichenFig.2 is a graphical representation of the time

Ableitung der Sauerstoffkonzentration ^² für dieDerivation of the oxygen concentration ^ ² for the

Reaktion gemäß F i g. 1,Reaction according to FIG. 1,

Fig.3 eine graphische Darstellung der Wechselstromleitfähigkeit (C) als Funktion der Zeit (t) für bestimmte Enzym-Reaktionen, wie beispielsweise eine Harnstoff-Urease-Reaktion,3 shows a graph of the AC conductivity (C) as a function of time (t) for certain enzyme reactions, such as a urea-urease reaction,

F i g. 4 bis 6 graphische Darstellungen der Änderungsgeschwindigkeit der Wechselstromleitfähigkeit j₍ in Abhängigkeit von der Zeit (t) für den Fall der graphischen Darstellung aus Fig.3, und zwar zur Veranschaulichung dreier alternativer Verfahren zur Messung der Größe des Änderungsgeschwindigkeitssignals nach einem vorgegebenen festen Zeitintervall nach der Einbringung der Probe in das Reagenz,F i g. 4 to 6 graphical representations of the rate of change of the alternating current conductivity j ₍ as a function of time (t) for the case of the graph from FIG Introducing the sample into the reagent,

F i g. 7 ein vereinfachtes Blockschema einer Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,F i g. 7 shows a simplified block diagram of a device according to an embodiment of the invention,

Fig.8 ein Teilblockschema zur Veranschaulichung einer Modifikation der Vorrichtung aus F i g. 7.8 shows a partial block diagram for illustration a modification of the device from FIG. 7th

Die Erfindung ermöglicht ein einfaches und bequemes Verfahren zur schnellen Bestimmung der Konzentration von mit Enzymen reagierenden Substanzen durch Messung der wahren augenblicklichen Reaktionsgeschwindigkeit in sehr frühen Stadien der Reaktion. Beispielsweise wird zur Bestimmung des Glukoscgehalts im Blut oder im Urin mit dem erfindungsgemäßen Analysator eine Messung der Oxydationsgeschwindigkeit von Glukose mit Glukose-Oxydase unter Bildung von Wasserstoffsuperoxyd und Glukonsäure ins Auge gefaßt. Die Messung erfolgt durch Anbringung eines Sauerstoff-Meßfühlers In einem Probenbehälter und Messung der Änderungsgeschwindigkeit der Sauerstoffkonzentration. The invention enables a simple and convenient method for the rapid determination of the concentration of substances which react with enzymes by measuring the true instantaneous reaction rate at very early stages of the reaction. For example, to determine the glucose content in the blood or in the urine with the analyzer according to the invention, a measurement of the rate of oxidation of glucose with glucose oxidase with the formation of hydrogen peroxide and gluconic acid is envisaged. The measurement is carried out by placing an oxygen sensor in a sample container and measuring the rate of change in the oxygen concentration.

In F i g. 1 der Zeichnung habe Im Zeltpunkt to vor der Einbringung der glukosehaltigen Probe In die sauer· fio stofrhaltige Glukose-Oxydase der O₂-Pegel einen Betrag von Oj₁. Nach der Einbringung der Probe im Zeitpunkt ti folgt der Sauerstoff-Pegel einer Kurve 10, die asymptotisch abnimmt. Wird die Ausgangsgröße des Sauerstoff-Meßfühlers einer Differenzierschaltung zugeführt, so läßt sich ein elektrisches Signal gewinnen, das die zeitliche Ableitung des Sauerstoff-Konzentrationssignals und damit proportional zur zeitlichen Änderungsgeschwindigkeit der Sauerstoffkonzentration ist. In Fig.2 stellen die Kurven ti, 12 und 13 drei mögliche Ausgangsgrößen einer derartigen Differenzierschaltung dar. Im einzelnen steigt die durch Differentiation der Ausgangsgröße des Sauerstoff-Meßfühlers erhaltene Zeitableitung zunächst auf ein Maximum an und nimmt sodann mit abnehmender Reaktionsgeschwindigkeit ab. Der Betrag des Maximums des die zeitliche Änderungsgeschwindigkeit darstellenden Ausgangssignals ist direkt proportional der anfänglichen Konzentration der Glukose und stellt ein einfaches, rasches und genaues Ausgangssignal dar. In Fig. 1 of the drawing, _{the O 2} level has an amount of Oj ₁ at the point of time to before the introduction of the glucose-containing sample into the acidic glucose oxidase. After the sample has been introduced at time ti, the oxygen level follows a curve 10 which decreases asymptotically. If the output variable of the oxygen measuring sensor is fed to a differentiating circuit, an electrical signal can be obtained which is the time derivative of the oxygen concentration signal and is thus proportional to the rate of change of the oxygen concentration over time. In FIG. 2, the curves ti, 12 and 13 represent three possible output variables of such a differentiating circuit. Specifically, the time derivative obtained by differentiating the output variable of the oxygen sensor initially increases to a maximum and then decreases as the reaction rate decreases. The magnitude of the maximum of the output signal representing the rate of change with time is directly proportional to the initial concentration of glucose and provides a simple, quick and accurate output signal.

Viele andere weitere enzymatische Reaktionen sind solcher Art, daß die Einbringung der Probe in Lösung mit dem Reagenz keine momentane Änderung der für die Messung zugrunde gelegten Eigenschaft der Lösung bewirkt, derart, daß dieses Verfahren ohne Komplikation anwendbar ist. Andererseits bewirkt in manchen enzymatischen Reaktionen die Einbringung der Probe in Lösung mit dem Reagenz eine momentane, augenblickliche Änderung der charakteristischen Eigenschaft der Lösung, die gemessen werden soll. Beispielsweise kann man die Harnstoffkonzentration in Blutserum dadurch bestimmen, daß man das Serum mit der Enzym-Urease unter Bildung von Ammoniumcarbonat zur Reaktion bringt. Die Geschwindigkeit der Ammoniumcarbonatbildung ist proportional der Harnstoffmenge in der Serumprobe. Da das Serum anfänglich nichtionisch ist und da Ammoniumcarbonat ionischen Charakter hat, ändert sich die Wechselstrom-Leitfähigkeit der Lösung mit einer der vorliegenden Harnstoffmenge proportionalen Geschwindigkeit. Jedoch treten bei der Messung des Maximumwerte der Ausgangsgröße eines Wechselstrom-Leitfähigkeitmeßfühlers Probleme auf, da das Blutserum selbst leitfähig ist und daher eine große Leitfähigkeitsänderung in der Lösung bei der Zugabe des Serums zu dem Reagenz auftritt.Many other other enzymatic reactions are such that the sample is brought into solution with the reagent there is no momentary change in the property of the solution on which the measurement is based causes this method to be applicable without complication. On the other hand, causes in some enzymatic reactions the introduction of the sample in solution with the reagent a momentary, instantaneous change in the characteristic of the solution to be measured. For example you can determine the urea concentration in blood serum by having the serum with the Reacts enzyme urease to form ammonium carbonate. The rate of ammonium carbonate formation is proportional to the amount of urea in the serum sample. Because the serum is initially non-ionic and because ammonium carbonate is ionic Has character, the alternating current conductivity of the solution changes with the amount of urea present proportional speed. However, when measuring the maximum values of the output quantity occur an AC conductivity probe has problems because the blood serum itself is conductive and therefore a large change in conductivity occurs in the solution when the serum is added to the reagent.

In F i g. 3 veranschaulicht die Kurve 15 die Änderung der Wechselstromleitfähigkeit mit der Zeit, bei Messung mit einem in einem Probenbehälter eingebrachten Leitfähigkeits-Meßfühler. Im Zeitpunkt t_u, bei leerem Behälter, hat die Wechselstromleitfähigkeit einen Wert Co-O. Im Zeitpunkt fi, in welchem der Probenbehälter mit der Er.zym-Urease gefüllt wird, springt die Wechselstromleitfähigkeit infolge der Leitfähigkeit des Reagenz auf einen Wert Q. Im Zeitpunkt h der Einbringung des Serums in den Probenbehälter tritt infolge der Leitfähigkeit des Blutserums ein Sprung der Leitfähigkeit auf einen Wert Ci auf. Danach steigt die Leitfähigkeit asymptotisch auf einen Maximumwert Cj an, wobei die Leitfähigkeitsänderung von C₂ auf Cj durch die Ammoniumcarbonat-Blldung verursacht wird. In Fig. 3, curve 15 illustrates the change in AC conductivity with time, when measured with a conductivity sensor placed in a sample container. At time t _u , when the container is empty, the AC conductivity has a value Co-O. At the time, fi in which the sample container is filled with the Er.zym urease, the AC conductivity jumps due to the conductivity of the reagent to a value Q. In the time of the transfer h of the serum in the sample container occurs due to the conductivity of the blood serum, a jump of Conductivity to a value Ci . The conductivity then rises asymptotically to a maximum value Cj, the change in conductivity from C ₂ to Cj being caused by the ammonium carbonate formation.

Wie in F i g. 4 ersichtlich, steigt infolge des momentanen Sprungs der Lösungsleitfähigkeit Im Zeitpunkt h dieAs in Fig. 4, as a result of the instantaneous jump in the solution conductivity at time h, the Änderungsgeschwindigkeit -jj* der Wechselstromleitfähigkeit anfänglich sprunghaft auf Unendlich an, wie durch die gestrichelte Kurve 16 angedeutet ist NachRate of change -jj * of the AC conductivity initially jumped to infinity, like indicated by the dashed curve 16 is after

dem Zeitpunkt h nimmt -jrj asymptotisch längs derthe point in time h takes -jrj asymptotically along the gestrichelten Kurve 17 ab. FUr den Fachmann ist klar daß dieser momentane Sprung In der Lösungsleitfähigkeit im Zeitpunkt (3 ein scheinbares Maximum vordashed curve 17. For the expert it is clear that this momentary jump in the solution conductivity at time (3 an apparent maximum before

- j- gegen Unendlich erzeugt, derart, daß ein System, da;- j- generated towards infinity, in such a way that a system, da; auf der Messung des Maximumwerts der zeitlicher Änderungsgeschwindigkeit der Meßfühlerausgangsgröon the measurement of the maximum value of the rate of change of the sensor output with time

709 633/431709 633/431

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ße beruht, kein brauchbares Ausgangssignal zu liefern vermag.ße is based on not delivering a usable output signal able.

Fig.7 ist ein vereinfachtes Blockschaltbild einer AusfUhrungsform einer erfindungsgemäßen Analyse-Vorrichtung zur chemischen Analyse, mit welcher auch unter diesen erschwerten Bedingungen zuverlässige Ergebnisse nach dem Verfahren der Direktmessung der Änderungsgeschwindigkeit der Meßgröße (hier der Leitfähigkeit) erhalten werden können. Die als Ganzes mit 20 bezeichnete Apparatur weist einen Probenbehälter 21 auf, in welchem die Enzym-Reaktion stattfindet. Der Probenbehälter 21 kann eine beliebige unter vielen bekannten Konfigurationen besitzen, er weist eine Vorrichtung zur Zufuhr des Reagenz und der Probe sowie auch Mittel für eine gründliche Durchmischung der Lösung auf.7 is a simplified block diagram of an embodiment of an analysis device according to the invention for chemical analysis, with which reliable even under these difficult conditions Results according to the method of direct measurement of the rate of change of the measured variable (here the Conductivity) can be obtained. The apparatus designated as a whole by 20 has a sample container 21, in which the enzyme reaction takes place. The sample container 21 can be any of many have known configurations, it has a device for supplying the reagent and the sample as well as means for thorough mixing of the solution.

In den Probenbehälter 21 erstreckt sich ein MeßfühlerA probe extends into the sample container 21

22 zur Überwachung einer charakteristischen Eigenschaft der Lösung oder eines Reaktionspartners oder -Produktes; der Meßfühler 22 erzeugt auf einer Leitung22 for monitoring a characteristic property of the solution or a reaction partner or Product; the sensor 22 generates on a line

23 ein dieser charakteristischen Eigenschaft proportionales erstes elektrisches Ausgangssignal. Als Meßfühler 22 kommt jeder beliebige derartige Meßfühler in Betracht, beispielsweise der Sauerstoff-Meßfühler bei der zuvor genannten Glukose-Bestimmung oder ein spektrahlphotometrischer Meßfühler oder ein Leitfä higkeits-Meßfühler mit in Abständen voneinander angeordneten ersten und zweiten Elektroden zur Messung der Wechselstromleitfähigkeit der Lösung in dem Probenbehälter 21.23 a first electrical output signal proportional to this characteristic property. Any such sensor can be used as sensor 22, for example the oxygen sensor for the aforementioned glucose determination or a spectra-photometric sensor or a conductivity sensor with spaced apart first and second electrodes for measuring the AC conductivity of the solution in the Sample container 21.

Aus einem Oszillator 24 wird der einen Elektrode des Meßfühlers 22 eine Wechselspannung konstanter Amplitude zugeführt. Die Ausgangsgröße des Oszillators 24 kann eine symmetrische Schwingung von beliebiger Wellenform, d. h. eine Sinus-, Rechteck-, Dreieck- usw. -Schwingung von jeweils gewünschter Frequenz, in Abhängigkeit von den Schaltungsparamctern, sein, wie weiter unten noch im einzelnen beschrieben wird. Die Änderung der Wechselstromleitfähigkeit der Lösung ruft eine Änderung des Stroms in der mit der anderen Elektrode des Meßfühlers 22 verbundenen Leitung 23 hervor; dieser Strom tritt als eine Amplitudenmodulation des von dem Oszillator 24 gelieferten Grundfrequenzsignals auf.From an oscillator 24, one electrode of the measuring sensor 22 becomes an alternating voltage which is more constant Amplitude supplied. The output of the oscillator 24 can be a symmetrical oscillation of any waveform, i. H. a sine, square, triangle, etc. oscillation of each desired Frequency, depending on the circuit parameters, as detailed below is described. The change in the AC conductivity of the solution causes a change in the current in the lead 23 connected to the other electrode of the probe 22; this stream occurs as an amplitude modulation of the fundamental frequency signal supplied by the oscillator 24.

Das von dem Meßfühler 22 gelieferte amplitudcnmodulierte Signal wird einem Demodulator 25 zugeführt, der eine der Wechselstromleitfähigkeit der Lösung in dem Behälter 21 proportionale Gleichspannung auf der Leitung 26 erzeugt. Die Leitumg 26 ist mit einem Festkontakt 27 eines Schalters 28 verbunden, der einen beweglichen Schalterkontakt 29 aufweist. Der bewegliche Kontakt 29 ist mit einer Anzeige- bzw. Wiedergabevorrichtung 30, beispielsweise einem digitalen Voltmeter, verbunden. Daher kann durch Schließen des beweglichen Kontakts 29 des Schalters 28 mit dem Pestkontakt 27 die der Wechselstromleitfähigkeit der Lösung proportionale Oleichspannung direkt an der Anzeige· bzw. Wiedergabevorrichtung 30 ausgelesen werden. Dieses Signal würde als Kurve IS in Fig.3 auftreten. Diese Maßnahme gestattet eine Überwachung der jeweiligen tatsächlichen Wechselstrom-Leitfähigkeit der Lösung in dem Probenbehälter 21, zur Bestimmung der Werte von Co, Ci, G und Ci. The amplitude-modulated signal supplied by the measuring sensor 22 is fed to a demodulator 25 which generates a direct voltage on the line 26 proportional to the alternating current conductivity of the solution in the container 21. The Leitumg 26 is connected to a fixed contact 27 of a switch 28, which has a movable switch contact 29. The movable contact 29 is connected to a display or reproduction device 30, for example a digital voltmeter . Therefore, by closing the movable contact 29 of the switch 28 with the plague contact 27, the DC voltage proportional to the AC conductivity of the solution can be read out directly on the display or reproduction device 30. This signal would appear as curve IS in FIG. This measure allows the respective actual AC conductivity of the solution in the sample container 21 to be monitored in order to determine the values of Co, Ci, G and Ci.

Die der Wechselstromleitfähigkeit proportionale Olelohspannung auf der Leitung 26 wird ferner auch einer Differenzierschaltung 31 zugeführt, die an einer Leitung 32 ein der Zeitableitung des auf der Leitung 26 zugeführten Wechselstrom-Leitfähigkeitssignals proportionales elektrisches Ausgangssignal erzeugt. Das elektrische Signal auf der Leitung 32 ist somit proportional der zeitlichen Änderungsgeschwindigkeit der Wechselstromleitfähigkeit der Lösung in dem Probenbehälter 21 und damit direkt proportional der Konzentration der Reaktionsteilnehmer in dem Probenbehälter 21. The AC conductivity proportional to the AC conductivity on line 26 is also fed to a differentiating circuit 31 which generates a proportional electrical output signal on a line 32 of the time derivative of the AC conductivity signal fed to line 26. The electrical signal on the line 32 is thus proportional to the rate of change of the alternating current conductivity of the solution in the sample container 21 over time and thus directly proportional to the concentration of the reactants in the sample container 21.

Man erkennt, daß die Apparatur 20 die Überwachung einer großen Klasse von enzymatischen ReaktionenIt will be seen that the apparatus 20 is capable of monitoring a wide range of enzymatic reactions

ίο gestattet, beispielsweise solcher Reaktionen, bei denen eine Änderung von einem nichtionischen Stoff in eine ionische Stoffart oder umgekehrt auftritt. Eine derartige Reaktion findet beispielsweise statt, wenn harnstoffhaltiges Blutserum mit der Enzym-Urease unter Bildung von Ammoniumcarbonat zur Reaktion gebracht wird. Da der Harnstoff anfänglich nichtionisch ist und da Ammoniumcarbonat ionisch ist, ändert sich, wie weiter oben beschrieben, die Wechselstromleitfähigkeit der Lösung, und zwar mit einer der anfänglichen Harnstoffkonzentration proportionalen Geschwindigkeit.ίο permitted, for example those reactions in which a change from a non-ionic substance to an ionic substance type or vice versa occurs. Such a one Reaction takes place, for example, when blood serum containing urea is formed with the enzyme urease is made to react by ammonium carbonate. Since the urea is initially non-ionic and there Ammonium carbonate is ionic, the alternating current conductivity of the changes, as described above Solution at a rate proportional to the initial urea concentration.

Wiederum an Hand der F i g. 3 und 4 veranschaulicht die Kurve 15 die Ausgangsgröße des Demodulators 25 auf der Leitung 26 in Abhängigkeit von der Zeit. Im Zeitpunkt ίο, bei leerem Probenbehälter 21, besitzt die Leitfähigkeit den Wert Cb = O. Im Zeitpunkt ti wird ein das Enzym Urease enthaltendes abgemessenes Reagenzvolumen in den Probenbehälter 21 eingebracht, wobei es den Meßfühler 22 vollständig bedeckt. Sobald dies der Fall ist, steigt das Wechselstromleitfähigkrits-Again with reference to FIG. 3 and 4, curve 15 illustrates the output variable of demodulator 25 on line 26 as a function of time. At time ίο, when the sample container 21 is empty, the conductivity has the value Cb = O. At time ti , a measured volume of reagent containing the enzyme urease is introduced into the sample container 21, completely covering the sensor 22. As soon as this is the case, the AC conductivity increases

signal auf der Leitung 26 infolge der Leitfähigkeit des Reagenz sprungartig auf einen Wert Ci an. Line genauere Diskussion des Reagenz folgt weiter unten. Sodann wird ein sehr kleines Volumen des Probeserums in den Probenbehälter 21 im Zeitpunkt t< eingebrachtsignal on the line 26 suddenly to a value Ci due to the conductivity of the reagent. A more detailed discussion of the reagent follows below. A very small volume of the sample serum is then introduced into the sample container 21 at time t <

und mit dem Reagenz gemischt. Dementsprechend tritt, wie in Fig.3 dargestellt, im Zeitpunkt h inlolgc der Leitfähigkeit des Blutserums ein momentaner sprunghafter Anstiei; der Leitfähigkeit auf einen Wert C₂ auf. Außerdem reagiert der nichtionischc Harnstoff mit derand mixed with the reagent. Accordingly, occurs as shown in Figure 3, the blood serum h at the time of the conductivity inlolgc an instantaneous sudden Anstiei; the conductivity to a value of C ₂ . In addition, the nonionic urea reacts with the

•to Urease unter Bildung von Ammoniumcarbonat, und zwar mit einer Geschwindigkeit, die proportional dem Harnstoffgehalt in der Probe ist. Dementsprechend steigt die Leitfähigkeit weiter bis zum Erreichen eines Maximuiiiwertes C\ an.• to urease with the formation of ammonium carbonate at a rate that is proportional to the urea content in the sample. The conductivity increases accordingly until a maximum value C \ is reached.

„ Die Differen/iervorriclitung 31 liefert eine der Anderungsgeschwindigkeit der Wechsclslromlcitfähigkeit proportionale Ausgangsspannung. Infolge des augenblicklichen sprunghaften Anstiegs der Lösungsleitfähigkeit im Zeitpunkt t₇ steigt die Änderungsgc· The differentiating device 31 supplies an output voltage proportional to the rate of change of the alternating current capacity. As a result of the instantaneous sudden increase in the solution conductivity at time t ₇ , the change gc increases

v> sehwindigkcit der Leitfähigkeit anfänglich sprungartig gegen Unendlich an (gestrichelte Linie 16), wodurch eine Messung des Maximumwertes der zeitlichen Anderungsgcsuhwindigkcit verhindert wird. Gemäß der Erfindung wird jedoch die Ausgangsgröße auf der The v> visual speed of the conductivity initially abruptly towards infinity (dashed line 16), as a result of which a measurement of the maximum value of the speed of change over time is prevented. According to the invention, however, the output is based on the

M Ausgangsleiiung 26 des Demodulators 25 einer Anderungs I umschaltung 35 zugeführt, welche die sprunghafte Änderung der Leitfähigkeit bei Zugabe der Serumprobe feststellt und in Abhängigkeit hiervon ein elektrisches Signal auf einer Leitung 36 als Anzeige für M output line 26 of the demodulator 25 is fed to a change I switch 35, which detects the sudden change in conductivity when the serum sample is added and, as a function of this, an electrical signal on a line 36 as an indicator for

(.ο diese sprunghafte Änderung erzeugt. Alternativ kann die Ausgangsgröße auf der Leitung 26 des Demodula· S™ 25 einer (nicht dargestellten) Leitfähigkeitspegel· Fühlschaltung zugeführt werden, welche die sprunghaf· te Änderung der Leitfähigkeit bei Einbringung der(.ο generates this sudden change. Alternatively, the output variable on the line 26 of the Demodula · S ™ 25 of a conductivity level (not shown) Sensing circuit are supplied, which the jump te change in conductivity when the

fts Probe fühlt und ebenfalls ein elektrisches Signal als Anzeige einer derartigen sprunghaften Änderung erzeugt. In jedem Falle wird das Signal auf der Leitung 36 einer Zeltverzöeerjngeschaltung 37 zugeführt, diefts probe and also an electrical signal as Display of such a sudden change generated. In either case, the signal is on the line 36 fed to a tent delay circuit 37 which

auf einer Leitung 38 ein elektrisches Steuer- bzw. Regelsignal erzeugt, wobei sich eine charakteristische Größe dieses Signals nach einem vorgegebenen festen Zeitintervall ändert. Die Länge dieses festen Zeitintervalls wird auf der Grundlage mehrerer Überlegungen gewählt. Zum einen wird das Zeitintervall so gewählt, daß es genügend lang ist, um zu gewährleisten, daß die durch den Leitfähigkeitssprung bedingten Sprung- bzw. Übergangsvorgänge hinreichend abklingen können, um eine genaue Messung der Leitfähigkeitsänderungsgeschwindigkeit zu ermöglichen. Das Zeitintervall wird ferner auch so gewählt, daß anderweitige Übergangsund Einschwingvorgänge, wie beispielsweise ein Temperaturstau u. dgl., eliminiert werden können. Schließlich wird das feste Zeitintervall hinreichend lang gewählt, um eine gründliche Durchmischung des Probeserums mit dem Reagenz zu gewährleisten. In einer weiter unten beschriebenen bevorzugten Ausführungsform ist die Anordnung so getroffen, daß die Änderung der charakteristischen Eigenschaft der Ausgangsgröße der Zeitverzögerungsvorrichtung 32 etwa 12 Sekunden nach der Probeneinbringung erfolgt.an electrical control signal is generated on a line 38, with a characteristic The size of this signal changes after a predetermined fixed time interval. The length of this fixed time interval is chosen based on several considerations. On the one hand, the time interval is chosen so that it is long enough to ensure that the jump or change caused by the change in conductivity Transition processes can decay sufficiently for an accurate measurement of the rate of change in conductivity to enable. The time interval is also chosen so that other transition and Transient processes, such as, for example, a temperature build-up and the like, can be eliminated. In the end the fixed time interval is chosen to be long enough to ensure thorough mixing of the Ensure sample serum with the reagent. In a preferred embodiment described below the arrangement is made so that the change in the characteristic property of the Output of time delay device 32 occurs approximately 12 seconds after sample introduction.

In jedem Fall wird gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung die Ausgangsgröße der Zeitverzögerungsvorrichtung 37 auf der Leitung 38 der Differenziervorrichtung 3t zugeführt, um deren Funktion bis zum Ende des Zeitintervalls im Zeitpunkt fj zu sperren. Im Zeitpunkt h, d.h. nach Beendigung des Zeitintervalls, steigt — wie in Fig.4 gezeigt — die Ausgangsgröße 41 der Differenziervorrichtung 31 auf der Leitung 32 auf den jeweiligen tatsächlichen Signalpegel (gestrichelte Kurve 17) an und fällt dann mit der Reaktionsgeschwindigkeit ab. Hierbei wird eine Signalspitze 42 beobachtet, die proportional dem Betrag des Änderungsgeschwindigkeitssignals nach einem vorgegebenen, festen Zeitintervall nach der Einbringung der Probe in das Reagenz und damit proportional der Harnstoffkonzentration in der Probe ist. Diese auf der Leitung 32 auftretende Ausgangsgröße der Differenziervorrichtung 31 wird einer Geschwindigkcitsmeßschaltung 40 zugeführt, welche in dieser speziellen Ausführungsfo;m den Spitzenwert 42 feststellt und speichert und diesen Wert über eine Leitung 43 einem zweiten Festkontakt 44 des Schalters 28 zuführt. Durch Umlegen des beweglichen Schaltcrarms <\$ 29 des Schalters 28 auf den Kontakt 44 kann daher das Spiizensignal der Differenziervorrichtung 31 an der Wiedergabe bzw Anzeigevorrichtung 30 abgelesen werden.In any case, according to a first embodiment of the invention, the output variable of the time delay device 37 is fed to the line 38 of the differentiating device 3t in order to block its function until the end of the time interval at time fj. At time h, ie after the end of the time interval, the output 41 of the differentiating device 31 on the line 32 rises to the respective actual signal level (dashed curve 17) and then falls with the reaction speed, as shown in FIG. A signal peak 42 is observed here which is proportional to the magnitude of the rate of change signal after a predetermined, fixed time interval after the sample has been introduced into the reagent and is thus proportional to the urea concentration in the sample. This output variable of the differentiating device 31 occurring on the line 32 is fed to a speed measuring circuit 40 which, in this special embodiment, detects and stores the peak value 42 and feeds this value to a second fixed contact 44 of the switch 28 via a line 43. By moving the movable switch arm <\ $ 29 of the switch 28 to the contact 44, the spy signal of the differentiating device 31 can therefore be read on the display or display device 30.

Für den Fnchmnnn ist klar, daß die Wirkungsweise der Zeitverzögerungsvorrichtung 37, der Diffcrcnzicr- vorrlchtung 31 und der Geschwindigkeitsmeuschahung 40, wie vorstehend beschrieben, nur eine spezielle Ausführung des Grundgedankens der vorliegenden Erfindung darstellt, nämlich der Messung des Betrages der Ausgangsgröße der Differenziervorrichtung 31 nach Ablauf eines vorgegebenen festen Zeltintervalls nach der Einbringung der Probe In das Reagenz. Bei der In den PI g. 4 und 7 veranschaulichten Ausführungsform dient die Ausgangsgröße der Zeltvorzögerungsvorrich- go tung 37 auf der Leitung 38 zur Sperrung der Differenzlerschaltung 31 bis zum Zeitpunkt h, wonach die Geschwindigkeitsmeßschaltung 40 den Maximumwert des Signals auf der Leitung 32 unmittelbar darauffolgend mißt. Offensichtlich sind auch andere »5 Verfahrensweisen möglich. Beispielsweise könnte, unter Bezugnahme auf die Pl g. 3 und 8, die Geschwindigkeit*- meßschaltung 40 in Form einer Sample-Abfrage- und Halteschaltung ausgebildet sein, und die Ausgangsgröße der Zeitverzögerungsvorrichtung 37 auf der Leitung 38 könnte der Geschwindigkeitsmeßschaltung 40 zur Auswahl des Zeitpunkts oder der Zeitpunkte für die Sample-Abfrage der Ausgansgrößc der Differenziervorrichtung 31 zugeführt werden. Im einzelnen könnte die Zeitverzögerungsvorrichtung 37 eine zweite Ausgangsgröße auf einer Leitung 48 erzeugen, deren charakteristische Eigenschaft sich in einem Zeitpunkt U nach dem Zeitpunkt ti jedoch vor dem Zeitpunkt h ändert. Wie in F i g. 5 dargestellt, würde diese Ausgangsgröße auf der Leitung 48 die Differenziervorrichiung 31 vom Zeitpunkt h bis zum Zeitpunkt i₃ sperren, um eine Störung der Differenziervorrichtung 31 durch den großen Leitfähigkeitssprung im Zeitpunkt h zu vermeiden Sobald dieser Sprung bzw. Einschwingvorgang abgeklungen ist, gestattet die Ausgangsgröße auf der Leitung 48 den Beginn der Funktion der Differenziervorrichtung 31, derart, daß deren Ausgangsgröße gemäß der Kurve 49 bis zum Erreichen des jeweiligen tatsächlichen Signalpegels (gestrichtelte Linie 17) ansteigt und sodann mit der Reaktionsgeschwindigkeit abfällt. Wenngleich die Differenziervorrichtung 31 im Zeitpunkt U zu funktionieren beginnen darf, ist es jedoch nach wie vor erwünscht, mit der Messung der Ausgangsgröße der Differnziervorrichtung 31 bis zum Zeitpunkt /3 zu warten, um eine hinreichende Zeitdauer zur Ausschaltung der obenerwähnten Störeffekte zu gewährleisten. Demgemäß wird die Ausgangsgröße der Zeitverzögerungsvorrichtung 37 auf der Leitung 38 der Geschwindigkcitsmeßschaltung 40 zugeführt, die somit erst im Zeitpunkt fj aktiviert wird. Die Geschwindigkeitsmeßschaltung 40 mißt den Momentanwert 50 der Ausgangsgröße der Differenzierschaltung 31 im Zeitpunkt fj; dieses Signal wird über den Schalter 28 der Anzeige- bzw. Wiedergabevorrichtung 30 zugeführt. Gemäß einer anderen, in F i g. 6, veranschaulichten Ausführungsform der Erfindung bewirkt die Geschwindigkeitsmeßschaltung 40 eine Sample-Abfrage des Werts 51 des Signals auf der Leitung 32 in einem Zeitpunkt l·» um den Betrag des Signals auf der Leitung 32 in einem vorgegebenen Zeitpunkt H zu erhalten, der nicht notwendigerweise mit der scheinbaren Geschwindigkeitsspitze 50 zusammenzufallen braucht.For the person it is clear that the mode of operation of the time delay device 37, the differential device 31 and the speed measuring device 40, as described above, represents only a special embodiment of the basic idea of the present invention, namely the measurement of the amount of the output variable of the differentiating device 31 after expiry a predetermined fixed time interval after the introduction of the sample into the reagent. At the In den PI g. 4 and 7, the output variable of the tent delay device 37 on the line 38 is used to block the differentiating circuit 31 until time h, after which the speed measuring circuit 40 measures the maximum value of the signal on the line 32 immediately thereafter. Obviously, other procedures are also possible. For example, with reference to Pl g. 3 and 8, the speed * - measuring circuit 40 in the form of a sample interrogation and hold circuit , and the output variable of the time delay device 37 on the line 38 could be the speed measuring circuit 40 to select the time or times for the sample request the output size the differentiating device 31 are supplied. In detail, the time delay device 37 could generate a second output variable on a line 48, the characteristic property of which changes at a point in time U after the point in time ti but before the point in time h . As in Fig. 5, this output variable on line 48 would block differentiating device 31 from time h to time i _{3 in} order to avoid disruption of differentiating device 31 due to the large change in conductivity at time h on the line 48 the beginning of the function of the differentiating device 31, such that its output value increases according to the curve 49 until the respective actual signal level (dashed line 17) is reached and then decreases with the reaction speed. Although the differentiating device 31 may begin to function at the time U , it is still desirable to wait until the time / 3 to measure the output variable of the differentiating device 31 in order to ensure a sufficient period of time to eliminate the above-mentioned interference effects. Accordingly, the output variable of the time delay device 37 is fed to the line 38 of the speed measuring circuit 40, which is thus only activated at the point in time fj. The speed measuring circuit 40 measures the instantaneous value 50 of the output variable of the differentiating circuit 31 at the time fj; this signal is fed to the display or playback device 30 via the switch 28. According to another, shown in FIG. 6, the embodiment of the invention illustrated, the speed measuring circuit 40 effects a sample request of the value 51 of the signal on the line 32 at a time l · »in order to obtain the magnitude of the signal on the line 32 at a predetermined time H , which does not necessarily coincide with the apparent speed peak 50 needs to coincide.

Die vorliegende Erfindung gibt eine einfache und bequeme Vorrichtung zur raschen Ermittlung quantitativer Information über biologische Proben an Hand. Der vorliegende Analysator beruht auf der Messung wahrer Momentanwerte der Reaktionsgeschwindigkeit in einem sehr frühen Stadium der Reaktion, bevor ein wesentlicher Anteil der Rcaktanten verbraucht ist Indem man diese Geschwindigkeitsmessung in einerr verhältnismäßig kurzen Zeitintervall erhält, wird Analy· sezeit eingespart, derart, daß mehr Proben in einen¹ gegebenen Zeltintervall vermessen werden können. DU für die Messung verwertbare Reaktion ist ein« annähernd exponentiell Leitfähigkeitsänderung, wie it den Pig. 1 und 3 ersichtlich, mit einer typischet Zeltkonstante von 20 Sekunden. Dies steht in diametra lern Gegensatz zu dem System nach der US Patent schrift 34 21 982, bei dem eine so geringe Reagenzmen ge verwendet wird, daß die Reaktion sehr langsan verläuft und als annähernd linear angesehen werdei kann. The present invention provides a simple and convenient apparatus for the rapid determination of quantitative information about biological samples. The present analyzer based on the measurement of true instantaneous values of the reaction rate at a very early stage of the reaction before a substantial portion of the Rcaktanten is consumed By obtaining this velocity measurement in einerr relatively short time interval, Analy · is sezeit saved, such that more samples in a ¹ given tent interval can be measured. The reaction that can be used for measurement is an “almost exponential change in conductivity, like the Pig. 1 and 3 can be seen, with a typical time constant of 20 seconds. This is diametrically opposed to the system according to US Pat. No. 3,421,982, in which such a small amount of reagent is used that the reaction is very slow and can be viewed as approximately linear.

Für dip Durchführung einer Leitfähigkeltsmcssuni nach dem erfindungsgemäßen System muß noch el weiterer Faktor berücksichtigt werden. Allgemein winFor dip implementation of a conductivity degree university according to the system according to the invention, a further factor must be taken into account. General win

bei Enzym-Reaktionen das Reagenz üblicherweise mit hochleitfähigen Salzen gepuffert, derart, daß der pH-Wert der Lösung im Verlauf der fortschreitenden Reaktion verhältnismäßig konstant bleibt. Bei diesem Verfahren kann man die Reaktion mit ihrer maximalen möglichen Geschwindigkeit ablaufen lassen. Bei dem der Erfindung zugrunde liegenden Meßverfahren wäre dies offensichtlich nachteilig, da es hierbei erwünscht ist, daß die Leitfähigkeit der Lösung sich ändern kann, wobei diese Änderung und ihre Geschwindigkeit zur Bestimmung der Konzentration eines der Reaktionsteilnehmer gemessen wird. Demgemäß ist nach der vorliegenden Erfindung vorgesehen, mit im wesentlichen reiner Urease, in Wasser aufgelöst, zu beginnen, einer verdünnten Salzlösung mit einer verhältnismäßig niedrigen Anfangsleitfähigkeit. Typischerweise beträgt vor der Proben-Einbringung die Leitfähigkeit C₁, wie aus F i g. 3 ersichtlich, etwa 20 bis 25% der endgültigen Leitfähigkeit C* Wie bereits erwähnt, wird für die Zwecke der Erfindung die Konzentration das Enzymreagenz relativ bezogen auf die übliche Konzentration des Enzyms verhältnismäßig hoch gewählt. Sobald die Probe im Zeitpunkt f₂ eingebracht wird, springt die Leitfähigkeit auf C₂, d. h. auf einen Wert in der Nähe von etwa 80% der späteren endgültigen Leitfähigkeit C₃. Selbstverständlich kann die Anfangsleitfähigkeit Q des Reagenz einen Wert innerhalb eines weiten Bereichs besitzen, da während der Ammoniumcarbonatbildung immer noch eine Leitfähigkeitsänderung stattfindet. Infolge der inhärenten Schwierigkeit der Messung einer kleinen Änderung in einem großen Signal ist es jedoch erwünscht, die anfängliche Konzentration so klein wie möglich zu halten.in enzyme reactions, the reagent is usually buffered with highly conductive salts in such a way that the pH of the solution remains relatively constant as the reaction proceeds. In this procedure, the reaction can be allowed to proceed at its maximum possible rate. In the measuring method on which the invention is based, this would obviously be disadvantageous, since it is desirable here that the conductivity of the solution can change, this change and its rate being measured in order to determine the concentration of one of the reactants. Accordingly, the present invention contemplates starting with substantially pure urease dissolved in water, a dilute saline solution having a relatively low initial conductivity. Typically, before the sample is introduced, the conductivity is C ₁ , as shown in FIG. 3 can be seen, about 20 to 25% of the final conductivity C * As already mentioned, for the purposes of the invention the concentration of the enzyme reagent is selected to be relatively high relative to the usual concentration of the enzyme. As soon as the sample is introduced at time f ₂ , the conductivity jumps to C ₂ , ie to a value in the vicinity of about 80% of the later final conductivity C ₃ . Of course, the initial conductivity Q of the reagent can have a value within a wide range, since a change in conductivity still takes place during the formation of ammonium carbonate. However, because of the inherent difficulty in measuring a small change in a large signal, it is desirable to keep the initial concentration as small as possible.

Durch die vorliegende Erfindung wird daher somit insgesamt eine Vorrichtung zur chemischen Analyse geschaffen, bei welcher nicht nur die bei dem Meßverfahren nach der DT-OS 20 54 012 gelösten Probleme der bekannten Systeme ebenfalls gelöst werden, sondern die darüber hinaus auf eine breitere Vielfalt von Enzym-Reaktionen anwendbar ist. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung gestattet die rasche Bestimmung der Konzentration eines Bestandteils in einer Probe, wie beispielsweise die Konzentration von Bestandteilen in biologischen Flüssigkeiten. Die durch das Blockschaltbild 20 wiedergegebene Vorrichtung kann rasch aufgebaut und einsatzbereit gemacht werden, um quantitative Bestimmungen der wahrenThe present invention therefore provides an apparatus for chemical analysis overall created, in which not only those solved in the measuring method according to DT-OS 20 54 012 Problems of the known systems are also solved, but in addition to a broader one Variety of enzyme reactions is applicable. The device according to the invention allows the rapid Determination of the concentration of a component in a sample, such as the concentration of Components in biological fluids. The apparatus represented by the block diagram 20 can be quickly set up and made ready to use quantitative determinations of the true

ίο Konzentration rasch und genau unter Verwendung kleiner Probenmengen durchzuführen.ίο Concentration quickly and accurately using to carry out small sample quantities.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung beruht wie die Vorrichtung gemäß der DT-OS 20 54 012 auf der Messung wahrer Momentanwerte der Reaktionsgeschwindigkeit in einem sehr frühen Stadium der Reaktion, bevor der Reaktant verbraucht ist, und während eines nichtlinearen Bereichs des Reaktionsverlaufs. Darüber beruht die vorliegende Erfindung gegenüber der DT-OS 20 54 012 auf der Erkenntnis, daßThe device according to the invention is based on, like the device according to DT-OS 20 54 012 Measurement of real instantaneous values of the reaction speed at a very early stage of the Reaction before the reactant is consumed and during a non-linear portion of the course of the reaction. In addition, the present invention is based on the DT-OS 20 54 012 on the knowledge that

die Einbringung einer Probe in Lösung mit einem Reagenz eine momentane Änderung der der Messung zugrunde gelegen charakteristischen Eigenschaft der Lösung verursachen kann. Demgemäß wird bei dem erfindungsgemäßen System die Messung des Änderungsgeschwindigkeitssignals während eines vorgegebenen, festen Zeitintervalls, beginnend mit der Einbringung der Probe in das Reagenz, gesperrt; das vorgegebene Zeitintervall ist hinreichend groß gewählt, um die Auswirkung der momentanen Änderung der Lösung zu eliminieren und gleichzeitig eine gründliche Durchmischung der Probe mit dem Reagenz zu gewährleisten. Unmittelbar nach der Beendigung des festen Zeitintervalls erfolgt erfindungsgemäß die Messung eines Werts der Änderungsgeschwindigkeit der Reaktion. Für die apparative und schaltungsmäßige Verwirklichung dieses Grundgedankens sind verschiedene spezielle Ausführungsformen möglich, von denen einige spezielle beschrieben wurden.The introduction of a sample in solution with a reagent causes an instantaneous change in the measurement underlying characteristic property of the solution. Accordingly, the system according to the invention, the measurement of the rate of change signal during a given, fixed time interval, starting with the introduction of the sample into the reagent, locked; the predetermined time interval is chosen to be sufficiently large to take the effect of the momentary change in Eliminate solution while thoroughly mixing the sample with the reagent guarantee. Immediately after the end of the fixed time interval, according to the invention, the Measure a value of the rate of change of the response. For the apparatus and circuitry Various specific embodiments are possible for realizing this basic idea, of which some specific ones have been described.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims (5)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Chemische Analysevorrichtung zur Bestimmung der Konzentration eines Bestandteiles in einer Probe, bei welcher die Probe nach Einbringung in I ösung mit einem Reagenz mit diesem reagiert, wobei Ausmaß und Geschwindigkeit dieser Reaktion ein Maß für die Konzentration des Bestandteiles in der Probe darstellen, mit einem Meßfühler zur Überwachung einer charakteristischen Eigenschaft der Lösung oder eines Reaküonsteilnehmers oder Reaktionsprodukts der genannten Reaktion und zur Erzeugung eines dieser charakteristischen Eigenschaft proportionalen ersten elektrischen Signals sowie mit einer Differenzierschaltung zur Erzeugung eines der Zeitableitung des ersten Signals proportionalen zweiten elektrischen Signals, das ein Maß für die Konzentration des interessierenden Bestandteils in der Probe darstellt, und mit einer Meßvorrichtung zur Messung des Betrages des zweiten oder Zeitableitungssignals, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßvorrichtung zur Messung des zweiten oder Zeitableitungssignals (32) eine auf eine sprunghafte Änderung des ersten Signals (26) ansprechende Zeitverzögerungseinrichtung (37) zur Erzeugung eines elektrischen Steueroder Sperr-Signals (38), dessen Charakteristik sich nach einem vorgegebenen, festen Zeitintervall (ti - ft) ändert, sowie eine auf das zweite oder Zeitableitungssignal (32) und auf die Änderung der Charakteristik des elektrischen Steuer- bzw. Sperrsignals (38) ansprechende Vorrichtung (40) zur Bestimmung des jeweiligen Momentanwerts des zweiten uJer Zcitablei'ungssignals (32) aufweist.1. Chemical analysis device for determining the concentration of a constituent in a sample, in which the sample reacts with a reagent after introduction into I ösung with this, the extent and speed of this reaction represent a measure of the concentration of the constituent in the sample, with a Sensor for monitoring a characteristic property of the solution or a reaction participant or reaction product of said reaction and for generating a first electrical signal proportional to this characteristic property and with a differentiating circuit for generating a second electrical signal proportional to the time derivative of the first signal, which is a measure of the concentration represents the constituent of interest in the sample, and with a measuring device for measuring the amount of the second or time derivative signal, characterized in that the measuring device for measuring the second or time derivative signal s (32) a time delay device (37) which responds to a sudden change in the first signal (26) for generating an electrical control or blocking signal (38), the characteristic of which changes after a predetermined, fixed time interval (ti - ft), as well as a to the second or time derivative signal (32) and to the change in the characteristic of the electrical control or blocking signal (38) responsive device (40) for determining the respective instantaneous value of the second input signal (32). 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine mit dem ersten Ausgangssignal (26) beaufschlagte und auf dessen Betrag ansprechende Fühlschaltung (35), welche in Abhängigkeit von der sprunghaften Änderung des ersten Ausgangssignals (26) bei Zugabe der Probe zu dem Reagenz ein die Zeitverzögerungsvorrichtung (37) auslösendes Ausgangssignal erzeugt.2. Apparatus according to claim 1, characterized by one with the first output signal (26) acted upon and responsive to its amount sensing circuit (35), which depends on the sudden change in the first output signal (26) when the sample is added to the reagent Time delay device (37) triggering output signal generated. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Steuer- oder Sperrsignal (38) der Differenzierschaltung (31) zur Sperrung bzw. Unterdrückung der Erzeugung des zweiten oder Zeitableitungssignals (32) während des vorgegebenen festen Zeitintervalls (ti- ft) zugeführt ist.3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the electrical control or blocking signal (38) of the differentiating circuit (31) for blocking or suppressing the generation of the second or time derivative signal (32) during the predetermined fixed time interval (ti- ft ) is supplied. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Steuer- oder Sperrsignal (38) der auf das zweite oder Zeitableitungssignai (32) ansprechenden Vorrichtung (40) zur Sperrung bzw. Unterdrückung der Bestimmung des jeweiligen Momentanwertes des zweiten oder Ableitsignals (32) während des vorgegebenen festen Zeitintervalls (h-ft) zugeführt ist.4. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the electrical control or blocking signal (38) of the device (40) responding to the second or Zeitableitungssignai (32) for blocking or suppressing the determination of the respective instantaneous value of the second or derivative signal (32) is supplied during the predetermined fixed time interval (h- ft). 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitverzögerungsvorrichtung (37) fto ein weiteres Steuer- bzw. Sperrsignal (48, Fig.8) erzeugt, dessen Charakteristik sich zu einem innerhalb des vorgegebenen festen Zeitintervalls Oi-ti) gelegenen Zeiitpunkt (U) ändert, und daß dieses weitere Steuer- bzw. Sperrsignal (48) der Differenzierschaltung (31) zur Sperrung bzw. Unterdrückung der Erzeugung des zweiten oder Zeitableitungssignals (32) während eines ersten Teils (U - ft) des vorgegebenen festen Zeitintervalls
zugeführt ist.5. The device according to claim 4, characterized in that the time delay device (37) fto another control or disable signal (48, Figure 8) is generated, whose characteristic to a lying within the predetermined fixed time interval Oi-ti) Zeiitpunkt ( U) changes, and that this further control or blocking signal (48) of the differentiating circuit (31) for blocking or suppressing the generation of the second or time derivative signal (32) during a first part (U - ft) of the predetermined fixed time interval
is fed.