DE2319465C3 - Analysesystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein auf das Differentialbzw, die Änderungsgeschwindigkeit eines Parameters eines zu analysierenden Reaktionsgemisches ansprechendes Analysesystem mit einer Probenzelle, einer auf den zu überwachenden Parameter ansprechenden Detektorvorrichiung zur Erzeugung eines dem jeweiligen Wert des Parameters einer Reaktionskomponente in der Probenzelle proportionalen elektrischen Probensignals, sowie mit einer elektrischen DifTerenziervorrichtung zur Differentiation des elektrischen Probensignals zur Erzeugung eines Differential- bzw. Ändsrungsgcschwindigkeitssignals.

In verschiedenen Systemen dient die Differential- bzw. Änderungsgcschwindigkeits-Anaiyse von Reaktionen zur Bestimmung der Werte interessierender Parameter Beispielsweise wird bei einer Form der Analyse von Blut- oder Uringlukose in der Weise vorgegangen, daß man zu Glukoseoxydase Blut- oder Urinproben zusetzt und die Lösung umrührt, derart, daß eine Reaktion abläuft, und zwar in Gegenwart eines Detektors zur Erzeugung eines elektrischen Signals, das in linearer Abhängigkeit zur Sauerstoffkonzentration steht. Diese elektrische Größe wird sodann in ein der zeitlichen Änderungsgeschwindigkeii der Sauerstoffkonzentration proportionales Signal umgewandelt und dieses Signal wird aufgezeichnet. Der Maximalwert des aufgezeichneten Signals dient zur Bestimmung der anfangs vorhandenen Glukosemenge.

Bei anderen Arten von Enzymanalysen werden Proben von gepufferten Enzymen einem im Überschuß vorliegenden Substrat zugefügt, und zwar wiederum in Gegenwart eines auf eine Konzentration ansprechenden Meßfühlers. Die elektrische Ausgangsgröße des Meßfühlers wird wiederum direkt in ein der zeitlichen Änderungsgeschwindigkeit entsprechendes Signal umgewandelt und dieses Signal aufgezeichnet, wobei der aufgezeichnete Maximalwert der Änderungsgeschwindigkeii proportional der Enzymaktivität ist.

Bei bestimmten Arten von photometrischen Enzym-Änderungsgeschwindigkcitsanalysen wird die Lichtabsorption einer Enzymreaktion in der Zelle bei einer vorgegebenen Lichtwellenlänge laufend überwacht und die elektrische Ausgangsgröße des Photomultipliers oder anderseitigen Photodetektors zur Gewinnung eines Differential- oder Änderungsgeschwindigkeitssignals differenziert. Untersucht man den konstanten Bereich des Differential- bzw. Änderungsgeschwindigkeitssignals, so spiegelt dieser die Konzentralion der Enzyme in der Probe, oder die Konzentration von mit den Enzymen reagierenden Stoffen, wieder.

Bei diesen sämtlichen erwähnten Arten von Analyscn ist es möglich, daß das elektrische Differenlial- bzw. Änderungsgcschwindigkeitssignal Schwankungen und Diskontinuitäten aufweist, wenn die Reaktion nicht wie erwartet abgelaufen ist oder das Zellen-

. j nicht linear ist. Die Messung und Wiedergabe '•nes mit derartigen Schwankungen und Diskontinuitäten behafteten Differential- bzw. Änderungsgechwindigkeitssignals kann zu falschen Ergebnissen führen- Beispielsweise können falsche Ergebnisse treten, wenn die Messung durchführt wird, bcf^u jj_e Reaktion sich auf eine konstante Reaktionsgeschwindigkeit stabilisiert hat. Außerdem kann, je

ch dem Typ der Reaktion, die Reaktionsgesch.vin-Üvkeit zunächst anfänglich einem linearen Verlauf foleen und jedoch sodann vom linearen Verlauf abweichen Schließlich ist es möglich, daß das von einer linearen Reaktion abgeleitete Zeliensignal außerhalb

ines empirisch bestimmten annehmbaren oder zulässigen Pegelbereichs fällt, indem es entweder zu hoch oder zu niedrig ist, oder indem es eine größere Gesamtänderung je Zeiteinheit aufweist, als zu-

Aneesichts der vorstehend erwähnten Probleme besteht daher ein Bedürfnis nach einer Möglichkeit, feststellen zu können, wann eine gegebene Reaktion linear ist, und das Differential- bzw. Änderungsgeschwindigkeitssignal einer derartigen Reaktion nur dann zu messen und wiederzugeben, wenn das Signal konstant ist. Es besteht auch ein Bedürfnis nach einer Möglichkeit, feststellen zu können, wann falsche Signale in dem zu analysierenden Signal auftreten, derart, daß nur brauchbare Signale angezeigt bzw. wiedergegeben werden.

Die Erfindung betrifft somit ein auf die Änderungseeschwindigkeit eines Parameters einer zu analysierenden Reaktionsgemischprobe ansprechendes Analysesystem, mit einer elektrischen Differenzierschaltung, welcher ein den jeweiligen Wert des betreffenden Parameters in der zu analysierenden Probe wiedergebendes elektrisches Signal zugeführt wird und welche in Abhängigkeit hiervon ein dem Differential bzw der Änderungsgeschwindigkeit des Parameters entsprechendes elektrisches Differential- bzw. Änderunesgeschwindigkeitssignal erzeugt, sowie mit einer der elektrischen Differenzierschaltung zugeordneten Anzeige- bzw. Wiedergabevorrichtung zur wahlweisen Anzeige bzw. Wiedergabe eines dem Differential- bzw. Änderungsgeschwindigkeitssignal proportionaler Erfindung liegt als Aufgabe die Schaffung eines Systems der vorgenannten Art zugrunde, bei dem zuverlässig gewährleistet ist, daß die Messung des Differential- bzw. Änderungsgeschwindigkeitssignals nur im linearen Bereich des Reaktionsverlaufes stattfindet und die Anzeige und Wiedergabe des Anderungsgcschwindigkeitssignals nur dann erfolgt, wenn dieses Signal einen konstanten Wert angenommen hat, als Hinweis darauf, daß die Reaktion sich stabilisiert hat und die Messung im linearen Bereich erfolgt.

Zu diesem Zweck ist gemäß der Erfindung bei einem System der vorstehend genannten Art vorgesehen, daß mit der ersten elektrischen Differenzierschaltung eine zweite elektrische Differenzierschaltung zur Erzeugung eines der Ableitung des Differential- bzw. Anderungsgcschwindigkeitssignals proportionalen Signals verbunden ist und daß eine auf die Ausgangsgröße der zweiten Differenzierschaltung ansprechende Logikschaltung vorgesehen ist welche die Anzeige bzw. Wiedergabe des ersten Differential bzw Änderungsgeschwindigkeitssignals nur zulaßt, solange das von der zweiten Differenzierschaltung erzeugte, der Ableitung des ersten Differential- bzw.

Änderungsgeschwindigkeitssigniils entsprechende Signal betragsmäßig innerhalb vorgegebener Grenzen liegt.

llCgl.

Die Erzeugung des zweiten Diilerentialquotienten eines Meßsignals ist bei Analyse-verfahren bereits aus der US-PS 2 378 106 bekannt'. Bei dem dort beschriebenen automatischen Titrationsverfahren wird die Titration beendet, wenn der zweite Differentialquotient zu Null wird.

ίο Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das System eine Probenzelle und eine direkte Vorrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Proben- oder Zellensignals auf, das proportional einem Parameter einer in der Probenzelle reagierenden Substanz ist. Es ist eine elektrische Differenziervorrichtung zur Differentiation des Probensignals und Erzeugung eines Diilerential- bzw. Änderungsgeschwindigkeitssignals vorgesehen, sowie eine Vorrichtung zur Messung und Anzeige bzw. Wiedergabe ίο dieses Ärsderungsgeschwinciigkcitssignals. Erfindungsgemäß ist eine Konstant-Anderungsgeschwindigkeits-Nachweisschaltung vorgesehen, welche eine elektrische Vorrichtung zur Bildung der Ableitung des Diilerential- bzw. Anderungsgeschwindigkeitssignals sowie eine Komparatorvorrichtung aufweist, mittels welcher festgestellt werden kann, wann die Ableitung des Anderungsgeschwindigkeitssignals sich innerhalb einer voigegebenen Schwelle dem Wert Null nähert. Die Ausgangsgröße der Konstant-Änderungsgeschwindigkeits-Nachweisschaltung wird einer Logikschaltung zugeführt, welche einen Meß- und Wiedergabezyklus von vorgegebener Dauer einleitet und steuert.

Mittels der erfindungsgemäß vorgesehenen Konstant-Ändcrungsgeschwindigkeits-Nachweisschahung wird somit festgestellt, wann die Ableitung des Anderungsgeschwindigkeitssignals sich Null nähert, als Anzeige dafür, daß das Änderungsgeschwindigkeitssignal dann konstant (und damit die Reaktion linear) ist. Die auf die Konstant-Änderungsgeschwindigkeits-Nachweisschaltung ansprechenden Schaltungen, insbesondere Logikschaltungen, welche in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Konstant-Änderungsgcschwindigkeits-Nachweisschaltung einen Meß- und 45 Anzeigezyklus, in welchem die das Anderungsgeschwindigkeitssignal wiedergebenden Daten gesammelt und gegebenenfalls nach Mitteilung wiedergegeben werden, auslösen, gewährleisten, daß die Messung und/oder Anzeige bzw. Wiedergabe nur für 50 einen konstanten Wert des Änderungsgeschwindigkeitssignais, und damit zuverlässig im linearen Bereich des Rcaktionsverlaufes erfolgen.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben; in dieser

35 zeigt

F i g. 1 das Blockschaltbild eines Teiles eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 2 das Blockschaltbild eines anderen Teiles des bevorzugten Ausführungsbeispiels aus Fig. 1, 60 F i g. 3 mehrere graphische Darstellungen zur Veranschaulicliung verschiedener Welleni'ormen, wie sie für bestimmte Enzymreaktionen in der Probenzelle des beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung auftreten können,

65 F i g. 4 eine Tabelle, in welcher ein Satz von Signalgrenzen zusammengestellt ist, wie sie bei der Differential- bzw. Änderungsgcschwindigkeitsanalyse von Enzymreaktionen in dem bevorzugten Ausführungs-

Beispiel des erfindungsgemäßen Systems verwendet werden.

Die nachfolgend beschriebene bevorzugte Ausführungsform der Erfindung weist ein speziell zur Überwachung von Enzymreaktionen zur Bestimmung der Enzymaktivität ausgebildetes Differential· bzw. Änderungsgeschwindigkeits-Analyseinstrumentsystem auf. Im besonderen ist die bevorzugte Ausführungsform zur Messung eines elektrischen Signals und zur Durchführung einer Differential- bzw. Änderungsgeschwindigkeitsanalyse auf der Grundlage dieses elektrischen Signals ausgebildet, das proportional der Lichtabsorption einer Enzymreaktion in einer Probenzelle als Anzeige für die Aktivität von Enzymen, und zwar insbesondere der Enzyme LDH, SGOT, SGPT, HBDH, CPH und AP ist. Es sei jedoch betont, daß die nachstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsform in dieser Hinsicht nur Beispielscharakter besitzt und daß die Erfindung nicht auf die Differential- bzw. Änderungsgeschwindigkeitsanalyse dieser Enzyme oder überhaupt auf die Differentialanalyse von Enzymen allgemein beschränkt ist. Vielmehr eignet sich die Erfindung zur Anwendung bei jedem Differential- bzw. Änderungsgeschwindigkeits-Analysesystem, bei welchem die Feststellung, wann ein Ändcrungsgeschwindigkeits- oder Differentialsignal konstant wird, von Nutzen ist. Ein derartiges System braucht nicht notwendigerweise Vorrichtungen zur Messung von Lichtabsorptioncn aufzuweisen. Vielmehr kann in Verbindung mit der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung jede beliebige andere Fühl- bzw. Meßvorrichtung verwendet werden, die ein zu analysierendes elektrisches Signal erzeugt.

In F i g. 3 ist eine Anzahl von Wcllenformen veranschaulicht, welche das Verständnis der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erleichtern. Die graphischen Darstellungen A, C und E betreffen eine Reaktion, bei welcher ein Enzym, wie beispielsweise das Enzym LPH, eine Rolle spielt, und zeigen die Überwachung über eine vorgegebene Reaktionsdauer wie angedeutet. Im einzelnen veranschaulicht die graphische Darstellung A das Absorptionssignal in mV in Abhängigkeit von der Rcaktionsdaucr. Wie ersichtlich, ist das Absorptionssignal ein elektrisches Analogsignal, das vom Beginn der Reaktion an linear ansteigt und über die gesamte beobachtete oder überwachte Reaktionsdauer hin linear bleibt. Weiter ist ersichtlich, daß das Absorptionssignal am Ende der Überwachungsdauer einen bestimmten mV-Pcgcl erreicht, wobei das Signal während der Überwachungsdauer eine Gesamtänderung AA erfährt, wie in der graphischen Darstellung A angedeutet.

Die graphische Darstellung C veranschaulicht die erste Ableitung des Absorptionssignals, d. h. das Differential- oder Änderungsgcschwindigkeitssignai für eine entsprechende Zeitdauer der gleichen Reaktion. Wie ersichtlich, weist das Änderungs- bzw. Differentialsignal eine vorübergehende Instabilität am Beginn der Reaktion infolge von Mischungs-Schwankungen auf und sinkt dann auf einen konstanten Pegel ab. Dieses Verhalten ist zu erwarten, da das Absorptionssignal linear ist.

Die graphische Darstellung E veranschaulicht die Ableitung des Differential- oder Änderungsgeschwindigkeitssignals, d. h. die zweite Ableitung des Absorptionssignals. Wie ersichtlich, fällt diese Ableitung des Differentialsignals, nach der vorübergehenden Instabilität zu Beginn dcrRcakl'on. gegen Null ab, wobei sie bald nach der als »Verzögerung« bezeichneten Zeitlinie einen Schwellwert unterscheidet. Auch dieses Verhalten steht wiederum zu erwarten, da, wenn das Differential- oder Änderungsgeschwindigkeitssignal konslant ist, die Ableitung dieses DifferentialsignalsNull ist. In den graphischen Darstellungen B, D und F sind die charakteristischen Eigenschaften einer CPK-Reaktion veranschaulicht. In der graphischen Darstellung B ist das von der Reaktion abgeleitete Absorptionssignal ίο voll ausgezogen dargestellt. Wie ersichtlich, ist der Signalverlauf während einer erheblichen Zeitdauer nach dem Beginn der Reaktion konstant oder nahezu konstant und beginnt sodann während eines mittleren Bereichs des Reaktionsverlaufes zuzunehmen, bevor er sich in einer linearen Phase stabilisiert.

Das entsprechende Differential- oder Änderungsgeschwindigkeitssignal ist in der graphischen Darstellung D veranschaulicht; man ersieht, daß, nach der vorübergehenden Instabilität zu Beginn der Reaktion, das Differential- oder Änderungsgeschwindigkeitssignal erheblich unter seinen späteren endgültigen Wert absinkt und sodann auf einen höheren konstanten Wert der Änderungsgeschwindigkeit während des linearen Bereichs der Reaktion ansteigt. In ähnlicher Weise beginnt, wie aus der graphischen Darstellung F ersichtlich, die Ableitung des Differential- oder Änderungsgeschwindigkeitssignals mit einer vorübergehenden Instabilität zu Beginn der Reaktion, nimmt sodann auf Null ab, worauf sie beträchtlich über den Schwellwert ansteigt, bevor sie schließlich auf Null zurückkehrt, sobald das Differential- oder Änderungsgeschwindigkeitssignal konstant wird.

Die Änderungen, welche die in den graphischen Darstellungen der Fig. 3 veranschaulichten charakteristischen Wellenformen zeigen, werden erfindungsgemäß zur Steuerung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgenutzt, um Differential- bzw. Änderungsgeschwindigkeitssignale, welche von abnormen Reaktionstypen abgeleitet sind oder solchen Reaktionstypen entsprechen, zu identifizieren und von der Aufzeichnung bzw. Wiedergabe auszuschließen.

So stellt beispielsweise in der graphischen Darstellung A die mit A_mnx bezeichnete gestrichelte Linie das maximal zulässige Absorptionssignal einer normalen Reaktion dar, während der mit der geschwungenen Klammer umfaßte und mit AA „_mit bezeichnete Teil der Kurve die maximal zulässige Änderung des Absorptionssignals innerhalb der überwachten Reaktionszeit wiedergibt. Falls der Verlauf der Reaktionskurve während der überwachten Zeitdauer aus einer dieser Grenzen herausfällt, so wird das entsprechende Differential- oder Änderungsgeschwindigkeitssignal nicht wiedergegeben. Außerdem kann die in der graphischen Darstellung A betrachtete Reaktionskennlinic einen zulässigen Wert der Änderung je Zeiteinheit zeigen, was ebenfalls festgestellt wird und gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dazu dient, die Wiedergabe des Differential· signals zu verhindern.

Entsprechend kann die in der graphischen Dar stellung B wiedergegebene CPK-Reaktionskurve zi einem Absorptionssignal führen, das über die über wachte Reaktionsdauer hin einen unzulässigen hohei 6.5 Pegel annimmt. Ferner kann das CPK-Signal cinei unzulässigen Wert der Änderung je Zeiteinheit zei gen. Falls einer dieser Zustände auftritt, werden si erfindungsgemäß festgestellt und dazu ausgenutzt, di

d
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d;
is
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Wiedergabe des Differential- bzw. Änderungsgeschwindigkeitssignals zu verhindern.

Die in F i g. 3 veranschaulichten Kurvenverläufe sind exemplarisch für die allgemeinen charakteristischen Verläufe von Reaktionen mit den Enzymen LDH und CPH sowie mit den anderen, weiter oben genannten Enzymen. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß bestimmte andere Enzyme unterschiedliche charakteristische Eigenschaften und Verläufe zeigen können. Beispielsweise nimmt für bestimmte Enzyme das Absorptionssignal mit einer linearen Geschwindigkeit ab statt zu. Ferner können andere Enzyme in der »Verzögerungsphase« (lag phase) einen nach unten gerichteten Verlauf der Signale sowie auch einer Verlangsamungsphase entsprechende Signale aufweisen.

Außerdem zeigen die normalen Kennlinienverläufe der verschiedenen in Verbindung mit der bevorzugten Ausführungsform behandelten Enzyme nicht sämtlich die gleichen Reaktionsgeschwindigkeiten. Dementsprechend wurden die zulässigen Grenzen oder Kennwerte einer normalen Reaktion für jede der sechs obengenannten Enzyme nach empirischen und anderen Verfahren bestimmt. F i g. 4 veranschaulicht die zulässigen Werte für die Parameter, wie sie bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zur Identifikation der von abnormen Reaktionen stammenden Differential- bzw. Änderungsgeschwindigkeitssignale und zum Anschluß dieser Signale von der Wiedergabe verwendet werden. Die Art und Weise, in welcher dies erfolgt, wird nachfolgend im einzelnen an Hand der Schaltung der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erläutert. Es sei jedoch betont, daß das System nach der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in Verbindung mit anderen als den genannten Enzymen verwendet werden kann und daß es sich auch zur Verwendung in Verbindung mit Differential- bzw. Anderungsgcschwindigkeitsanalysen eignet, die sich auf nicht enzymische Reaktionen beziehen.

Im folgenden wird nun an Hand der F i g. 1 und 2 eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Analysesystems beschrieben. Dieses System weist einen Analysator 10 mit einer Probenzelle 12 zur Aufnahme einer Probe einer die zu analysierenden Enzyme enthaltenden reaktiven Lösung auf. Des weiteren weist der Analysator eine monochromatische Lichtquelle 14 zur Erzeugung eines die Probenzelle durchsetzenden Lichtbündels, sowie eine Photomultiplierröhre oder eine anderweitige Deteklcsranordnung 16 zur Messung des durch die Zelle hindurchgehenden Lichts auf. Diese Teile dienen als Beispiel für ein Einstrahl-Absorptionsanalysegerät herkömmlicher Art. Es sei jedoch betont, daß selbstverständlich auch ein Zweistrahlsystem verwendet werden könnte, ohne daß hierdurch der Rahmen der Erfindung verlassen wird. Der Analysator umfaßt ferner einen Vorverstärker 18, welchem die Ausgangsgröße der Photomultiplierröhre zugeführt wird, sowie einen logarithmischen Verstärker 20, dem die Ausgangsgröße des Vorverstärkers 18 zugeführt wird. Die Ausgangsgröße des Analysator tritt an der Ausgangsklemme 31 auf und stellt ein elektrisches Signal dar, das proportional der Lichtabsorption der Probe ist. Es wird ein logarithmisches Signal verwendet, da das Ausgangssignal des Photomultiplicrs der Lichtdurchlässigkeit der Probe entspricht und das Absorptionsvermögen mit dem Logarithmus des Durchlaß vermögens in Beziehung steht. Das an der Ausgangsklemme 31 auftretende resultierende Signal besitzt alle Eigenschaften des Lichtabsorptionsvermögens der Probe, einschließlich der linearen Änderung mit der Zeit für in der Zelle 12 ablaufende einfache chemische Reaktionen erster Ordnung.

Das erfindungsgemäße System weist ferner eine Differenzierschaltung 34 auf, welche das von dem Analysator zugeführte Absorptionssignal differenziert.

ίο Die Ausgangsgröße der Differenzierschaltung 34 besitzt entweder positive oder negative Polarität. Daher ist ein Gleichrichter 35 vorgesehen, welcher das ihm zugeführte bipolare Differentialsignal gleichrichtet. Die Differenzierschaltung und der Gleichrichter sind herkömmliche Schaltungen. Die Ausgangsgröße des Gleichrichters 35 wird einem Anschluß 36 zugeführt und stellt ein Differential- oder Änderungsgeschwindigkeitssignal dar, das proportional der zeitlichen Änderungsgeschwindigkeit der Lichtabsorption der Probe ist. Dieses Differential- oder Änderungsgeschwindigkeitssignal wird über eine Leitung 37 der zugeordneten Schaltung nach Fig. 2 zugeführt, die weiter unten noch beschrieben wird.

In F i g. 1 ist auch eine Schaltung zum Nachweis einer konstanten Änderungsgeschwindigkeit »Konstantänderungsgcschwindigkeits - Nachweisschaltung« dargestellt. Diese weist eine Differenzierschaltung 60 auf, welcher das Differential- oder Änderungsgeschwindigkeitssignal von der Anschlußklemme 36 über eine Leitung 38 zugeführt wird. Die Differenzierschaltung 60 ist herkömmlicher Art und erzeugt eine Ausgangsgröße, welche die Ableitung des Differentialbzw. Änderungsgeschwindigkeitssignals wiedergibt, d. h. die zweite Ableitung des Absorptionssignals.

Des weiteren ist eine Beruhigungszeit-Steuerschaltung 86 vorgesehen, welcher aus einer (nicht dargestellten) Programmiervorrichtung des Geräts ein Enzym-Schalter-Eingangssignal über eine Leitung 84 zugeführt wird. Dieses Enzym-Schaltsignal ist vorrugsweise ein digitaler Spannungspegel mit einer vorgegebenen Amplitude und steht in Beziehung zu einem bestimmten vorgewählten Enzym. In Abhängigkeit von diesem Enzym-Schaltcrsignal erzeugt die Beruhigungszeit-Stcucrschaltung eine Ausgangsgröße, die über eine Leitung 88 der Differenzierschaltung 60 zugeführt wird. Dieses Beruhigungszeit-Ausgangssignal steuert die »Abfallzeit« der Differenncrschaltung zur Bestimmung der Geschwindigkeit, mit welcher die Ableitung- oder Differentialausgcingsgröße sich ihrem endgültigen Wert annähert, F.s ist notwendig, diese Abfallzeit der Schaltung 60 um unterschiedliche Beträge kurzzeitig zu vergrößern, um den Reaktionen je nach den verschiedenen daran beteiligten Enzymen eine vorgegebene Beruhiigungszeil zur Erreichung eines stabilen Reaktionszustandes ζυ gewähren. So benötigen beispielsweise von den ir F i g. 4 aufgeführten Enzymen das Enzym LHD eine kurze Beruhigungszeit. die Enzyme SGOT und SGPl mittlere Beruhigungszeiten. Das Enzymschaltsignal wird ferner auch direkt über eine Leitung 85 logischen Schaltungen in Fi g. 2 zugeführt.

Die Ausgangsgröße der Differenzierschaltung 61 wird einem Gleichrichter zugeführt und in dieserr das Ableitungssignal gleichgerichtet. Das gleichge·

richtete Ableitsignal wird zur Ausfilterung sämtlichei Frequenzkomponenten bis auf die niederfrequenter Komponenten einem Tiefpaßfilter 64 zugeführt.
Des weiteren ist ein herkömmlicher Komparatoi

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66 mit negativen und positiven Eingangsklemmen übereinstimmt. Die Ausgangsgröße der Probenvorgesehen. Der Ausgang des Filters 64 ist mit dem nähme- und Halteschaltung wird als die eine Einnegativen Eingang des Komparator verbunden. An gangsgröße einem Differentialverstärker 112 zugeseinem positiven oder Bezugseingang wird dem Korn- führt. An seinem anderen Eingang erhält der Diffeparator ein von dem Anschluß 36 abgeleitetes Signal 5 rentialverstärker über Leitungen i 03 und 105 das zugeführt, dessen Betrag durch die Impedanz eines Absorptionssignal von der Anschlußklemme 31 Eingangswiderstand 67 bestimmt wird. Der Korn- direkt. Somit erzeugt der Differentialverstärker ein para'tor66 weist ferner auch ein dem positiven oder Ausgangssignal auf einer Leitung 115, das propor-Bezugseingang zugeordnetes inneres Bezugssignal, tional der gesamten Änderung des Pegels des Abbeispielsweise die Ausgangsgrüße einer Zener-Diode ίο sorptionssignals während der durch die innere Verauf. In dem Komparator 66 wird die Ausgangsgröße zögerung der Schaltung 110 definierten Periode ist. des Tiefpaßfilters 64 mit einer Bezugs- oder Schwell- Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erspannung verglichen, welche die Summe der Zener- findung ist die innere Zeitverzögerung der Schaltung Spannung und der Eingangsspannung von dem 110 aus Gründen, die weiter unten noch erläutert Widerstand 67 ist. Der Komparator erzeugt eine hohe 15 werden, auf einen Wert von etwas weniger als 13 Se-Ausgangsgröße, wenn das der zweiten Ableitung ent- künden eingestellt.

sprechende Eingangssignal kleiner oder gleich dem Über eine Leitung 82 wird aus der Programmier-

durch den Bezugseingang definierten Schwellwert ist. verrichtung ferner auch ein »one-shol«-Signal zuge-Falls das die zweite Ableitung darstellende Signal führt und letztlich der Konstant-Änderungsgeschwingrößer als der Bezugswert ist, erzeugt der Kompa- ao digkeits-Logikschaltung und der Bereichsüberschreirator eine niedrige Ausgangsgröße. Der Schwellwert tungs-Logikschaltung für weiter unten noch zu erist in den graphischen Darstellungen E und F in läuternde Zeitgeber- und Steuerzwecke zugeführt. Fig. 3 wiedergegeben; wie ersichtlich liegt der In Fig. 1 sind ferner mehrere herkömmliche Kom-

Schwellwert geringfügig über Null. Es sei darauf hin- paratorschaltungen 91, 92, 94 und 95 dargestellt, gewiesen, daß der Schwellwert sich etwas ändern »5 Diese Komparatoren sind herkömmlicher Art; sie kann infolge der veränderlichen Änderungsgeschwin- können ein positives und ein negatives Eingangssignal digkeitssignale für die verschiedenen Enzyme, wie sie zugeführt erhalten und erzeugen nur für geeignete über den Eingangswiderstand 67 zugeführt werden. Amplituden der Eingangssignale eine Ausgangsgröße Die Ausgangsgröße des Komparators 66 wird als ein mit hohem Pegel. Der Komparator 91 erhält ein Endpunktsignal bezeichnet und über eine Leitung 68 30 Differential- oder Änderungsgeschwindigkeits-Eineiner in Fig.2 dargestellten Konstant-Änderungs- gangssignal vom Anschluß 36 über die Leitung 101. geschwindigkeits-Logikschaltung zugeführt, wie Außerdem erhält der Komparator an seinem negaweiter unten noch erläutert wird. tiven Eingang eine Vollskala-Eingangsspannung von

In Fig. 1 ist auch eine Schallung zum Nachweis einer (nicht dargestellten) einstellbaren Spannungs- bzw. zur Feststellung einer Bereichsüberschrei- 35 quelle. Diese Vollausschlagsgröße ist so gewählt, daß tung (»Bereichsüberschreitungs-Nachweisschaltung«) sie den vollen Skalenausschlag einer in Fig. 2 ent-(»overrange detection circuit«) veranschaulicht, die haltenen Wiedergabeschaltung darstellt. Eine Ausdurch ein »Start-Lese«-Signal betätigt wird. Das gangsgröße hohen Pegels von dem Komparator 91 »Start-Lese«-Signal wird über eine Leitung 71, eben- wird als U-AUS-Signal bezeichnet und über eine Leifalls von der Programmiervorrichtung des Instru- 40 tung 96 den Logikschaltungen von Fi g. 2 zugeführt, mems zugeführt. Die Leitungg 71 ist mit dem einen Eine 10 Volt-Eingangsspannung am Bezugseingang Eingang eines Steuer-Flip-Flops 74 verbunden, dem des Komparators 91 stellt einen vollen Skalenausferner auch von der Programmiervorrichlung in schlag von 2000 mlU für das Änderungsgeschwindigeinem geeigneten Intervall über eine Leitung 72 ein keitssignal dar.

Zeitgebersignal (»clock Set Signal«) zugeführt wird. « Die Komparatoren 92 und 94 erhalten jeweils über Das Flip-Flop erzeugt beim Anliegen großer Zeit- die Leitungen 103, 105 und 107 das Absorptionsgeber- und Start-Lese-Signale eine Ausgangsgröße signal vom Anschluß 31 zugeführt. Außerdem erhält mit hohem Pegel Das Start-Lese-Signal wird auch der Komparator 92 an seinem anderen Eingang eine über eine Leitung 76 einer Zeitvcrzögerungsschaltung veränderliche Eingangsspannung A_min. Dieses A „,-,„■ 78 zugeführt. Die Zeitverzögerumgsschaltung 78 bc- 5° Signal stellt annähernd einen Mindestpcgel (in mV] wirkt eine Verzögerung des ihr zugeführten Start- für ein noch zulässiges Absorptionssignal von eineir Lese-Signals und erzeugt als Ausgangsgröße ein Zeit- fcnzym mit einem abfallenden Verlauf des Absorp-Verzögerungssignal auf einer Leitung 80, die schließ- lionssignals dar. Derartige abfallende Verläufe zeiger Hch mit einer Konstant-Änderungsgeschwindigkeits- die Enzyme SCOT, SGPT und HBDH. wie au; Logikschaltung und einer Bereichsüberschrcitungs- 55 Fig.4 ersichtlich ist, in weicher die jeweiligen ver Logikschaltung in F i g. 2 verbunden ist. gleichbbaren A_min-Werte für diese Enzyme ange

Die Bereichsüberschreilungs-Nachweisschaltung geben sind. Der Komparator 92 erzeuet auf der Lei weist ferner eine Probennahme- und Halteschaltung tung 97 eine Ausgangsgröße mit großem Pegel, so 110 auf, welcher das Absorptionssignal von der An- bald das Absorptions-Einganessienal des Kompara schlußklcmme 31 über eine Leitung 103 zugeführt 60 tors einen Wert gleich oder^kleiner der /4„_/n'-Ein wird. Die Schaltung 110 erhält ferner auch über die gangsgröße erreicht. Zu allen anderen Zeiten besitz Leitung 75 ein Steuersignal von dem Flip-Flop 74. die Ausgangsgröße des Komparators 92 einen nied Die Probennahme- und Halteschaltung ist herkömm- rigen Pegel.

licher Art und erzeugt, in einem vorgegebenen, durch Demgegenüber wird dem Komparator 94 an sei

innere Zeitverzögerung bewirkten Zcitabsland nach 65 nem negativen Eingang eine veränderliche Bezuesein der Zufuhr des Steuersignals vom Flip-Flop 74, ein gangsspannung^„,„_r zugeführt, weiche annäherni Ausgangssignal, dessen Amplitude mit der Amplitude dem maximal zulässigen Pegel (in mV) eines zu des vom Anschluß 31 zugeführten Eingangssignals lässigen Absorptionssignals von einem Enzym mi

ansteigender Charakteristik entspricht. Derartige ansteigende Verläufe treten für Reaktionen mit den Enzymen LDH, CPK und AP auf, wie wiederum aus der Tabelle in F i g. 4 ersichtlich, in welcher die entsprechenden vergleichbaren /l_mai-Werle für diese Enzyme angegeben sind. Die Anordnung ist so getroffen, daß der Komparator 94 dann und nur dann eine Ausgangsgröße mit hohem Pegel erzeugt, wenn das Absörptionssignal gleich oder größer als die /!„,„^-Eingangsgröße ist. Zu allen sonstigen Zeiten besitzt der Komparator eine Ausgangsgröße mit niedrigem Pegel. Die Ausgangsgröße des Komparators 94 wird über eine Leitung 98 den Logikschaltungen in F i g. 2 zugeführt.

Der Komparator 95 erhält die Ausgangsgröße des Verstärkers 112 als eine Probeneingangsgröße zugeführt. Dem Bezugs- oder positiven Eingang des Komparators 95 wird ein _t1/4_nmJ,-Signal zugeführt, das die Gesamtänderung (in mV) eines noch zulässigen Absorptionssignals gleichgültig ob mit abfallendem oder ao ansteigendem Verlauf darstellt. Der Wert von AA_Umit ist für die Enzyme SGPT, SGOT und HBDH auf 0,65 festgesetzt; für die Enzyme LDH, CPH und AP ist der AA,_imit-Wcn auf 1,3 festgesetzt, wie aus der Tabelle gemäß Fig.4 ersichtlich. Die Anordnung ist so getroffen, daß der Komparator 95 dann und nur dann eine Ausgangsgröße mit hohem Pegel erzeugt, wenn die tatsächliche Änderung der Absorption die durch den Wert von AA_UAil wiedergegebene Bezugsoder maximal zulässige Änderung übersteigt. Die Ausgangsgröße des Komparators 95 wird über eine Leitung 99 den Logikschaltungen in F i g. 2 zugeführt. Im beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Anordnung so getroffen, daß zwischen den Bezugseingangsspannungen der Komparatoren und den Λ mm; A max- ^unt* J^,_imirWerten die Beziehung 5 V - 2 A besteht.

Im folgenden werden nun die Schaltungsieile in F i g. 2 beschrieben. Das Differential- oder Änderungsgeschwindigkeitssignal wird von der Anschlußklemme 36 über die Leitung 37 dem Eingang eines Analog-Digital-Umsetzers 40 zugeführt. Der Analog-Digital-Umsetzer 40 ist herkömmlicher Art und erzeugt nach Maßgabe des ihm zugeführten Differential- bzw. Anderungsgeschwindigkeitssignals eine entsprechende Digitalimpuls-Ausgangsgröße. Der Umsetzer weist einen ihn steuernden inneren Zeilgeber 43 auf, welcher die Digitalausgangsiinpulse während eines vorgegebenen Meßzyklus von 13 Sekunden durchläßt und danach die Ausgangsivnpulsc unterbricht. Der Zeitgeber wird durch ein GO-Signal in Gang gesetzt, das von der Konstant-Anderungsgeschwindigkeits-Logikschaltung 42 in weiter unten noch erläuterter Weise zugeführt wird. Am Ende des Meßzykius von 13 Sekunden erzeugt der Zeitgeber ein END-Signal, das der Logikschaltung 42 zugeführt wird. Die Logikschaltung erzeugt in Abhängigkeit von dem UND-Impuls ein SET-Signal zur Rückstellung des Zeitgebers. Eine Meßzyklusdauer von 13 Sekunden hat sich als geeignete Periode zur Mit- So telwcrtbildung des Differential- bzw. Änderungsgeschwindigkeitssignals für die in der Anmeldung beschriebenen Enzymreaktionen ergeben. Indem man die Ausgangsgröße des Umsetzers über einen gegebenen Meßzyklus hin mittelt, werden Schwankungen der Ausgangsgröße infolge von Rauschen und anderen Faktoren weitgehend verringert. Es sei betont, daß in Verbindung mit der beschriebenen Schaltung auch andere Meßzyklusdauern verwendet werden können, ohne daß hierdurch der Rahmen der Erfindung verlassen wird.

Die Ausgangsimpulse des Analog-Digital-Umsetzers 40 weiden einem Akkumulatorregister 45 zugeführt. Der Akkumulator 45 erhält ferner jeweils zu Beginn eines Meßzyklus einen Löschimpuls (»CLEAR«) vom Zeitgeber 43 sowie am Ende jedes Meßzyklus einen Stelliinpuls (»SET«) von der Schaltung 42 zugeführt.

Die Digital-Ausgangsgröße des Analog-Digital-Umsetzer wird einem Akkumulator 45 zugeführt, der mehrere zur Sammlung bzw. Speicherung der Ausgangsimpulsc dienende Register aufweist. Der Akkumulator ist von herkömmlicher Art und erzeugt binär codierte Ausgangsgrößen an mehreren BCD-Ausgangsklemmen. Die binär codierten Dezimal-Ausgangssignale werden in Abhängigkeit von dem Stellimpuls (»SET«) einer Anzeige- bzw. Wiedergabevorrichtung 48 zugeführt. Die Anzeige weist vorzugsweise eine Leuchtziffern-Anzeigevorrichtung mit mehreren Sieben-Segment-Ausleseröhren auf, wobei jede Röhre von einem verschiedenen BCD-Ausgangssignal beaufschlagt wird. Es sei jedoch betont, daß auch andere Anzeige- bzw. Wiedergabearten Anwendung finden könnten oder die Wiedergabe des Differential- bzw. Änderungsgeschwindigkeits- Ausgangssignals gegebenenfalls auch mittels eines Druckers oder mit einer Registriervorrichtung erfolgen kann.

Der Anzeige- bzw. Wiedergabevorrichtung 48 können Löschsignale von einer Bereichsüber^chreitungs-Logiksehaltung SO zugeführt werden, wodurch die Anzeige- bzw Wiedergabevorrichtung unwirksam gemacht wird. Außerdem leuchtet beim Auftreten eines Löschsignals eine Bereichsüberschreitungs-Anzcigeleuchte 52 an der Anzeigevorrichtung auf.

Die Konstant-Änderungsgeschwindigkeits-Logikschaltung 42 weist ein UND-Gatter 161 mit drei Eingängen auf, weichem an einem Eingang über die Leitung 68 das UND-Signal und an einem anderen Eingang über eine Leitung 80 als Aktivierungs- oder Ficigabesignal das Zcitverzögerungssignal zugeführt werden. Außerdem wird dem UND-Gatter 161 an seinem weiteren Eingang über die Leitung 82 das »One-Shot«-Signal zugeführt. Die Ausgangsgröße des UND-Gatters 161 wird über eine Leitung 164 dem einen Eingang eines UND-Gatters 171 mit zwei Eingängen zugeführt. Als andere Eingangsgröße wird dem UND-Gatter 171 über eine Leitung 173 da? END-Signal vom Zeitgeber 43 zugeführt. Die Ausgangsgröße des Gatters 171 stellt das Stcll-Signa (»SET«) dar, das über eine Leitung 174 dem Zeit geber 43 und über die Leitungen 174, 176 den Akkumulatorregisier 45 zugeführt wird. Die Aus gangsgröße des UND-Gatters 161 stellt das GO Signal dar, das über eine Leitung 178 dem Zeitgebe 43 zugeführt wird. Das Freimach-Löschsigna (»CLEAR«) wird dem Akkumulator 45 vom Zeit geber 43 über eine Leitung 180 zugeführt. Die An Ordnung ist jeweils so getroffen, daß sämtliche UND Gatter jeweils nur beim Anliegen von Eingangssigna len mit hohen Pegeln Ausgangsgrößen mit hohe Pegeln erzeugen.

Die BereLhsübcrschreilungs-Logikschaltung 5 weist ein ODiiR-Gatter 201 mit drei Eingängen au dem als erstes Eingangssignal über eine Leitung 9 das U-AUS-Signal vom Komparator 91 zugefüh wird. Als zweite Eingangsgröße erhält das Gatter 20

über eine Leitung 99 das J/l ,^„-Signal vom Ausgang des Komparators 95. Die dritte Eingangsgröße für das Gatter 201 ist ein über eine Leitung 209 zugeführtes Signal von einem UND-Gatter 210 mit zwei Eingängen oder einem UND-Gatter 211 mi*, zwei 5 Eingängen. Das Gatter 211 erhält das /!„,,„-Signal vom Komparator 92 über eine Leitung 97 zugeführt. Das Gatter 210 erhält das y4_majt-Signal vom Komparator 94 über eine Leitung 98. Eine Freigabe- oder Aktivierungsschaltung für die beiden Gatter 210, 211 weist zwei invertierende Verstärker 214, 220 auf. Der Inversionsverstärker 214 erhält das Enzym-Wählschalter-Signal über eine Leitung 85 zugeführt und invertiert es. Somit erzeugt ein Enzymwählsignal niedrigen Pegels eine hohe Ausgangsgröße des Verstärkers 214, welche das UND-Gatter 211 freigibt bzw. aktiviert. Die Ausgangsgröße des Verstärkers 214 wird jedoch als Eingangsgröße dem Inversionsverstärker 220 zugeführt und dessen Ausgangsgröße als Freigabe- bzw. Aktivierungseingangsgröße dem UND-Gatter 210. Somit wird ein Enzym-Wählschaltersignal von hohem Pegel durch den Verstärker 214 invertiert und durch den Verstärker 220 nochmals invertiert, wodurch ein Freigabe- bzw. Aktivierungssignal von hohem Pegel dem UND-Gatter 210 züge- führt wird.

Des weiteren ist ein UND-Gatter 230 mit drei Eingängen vorgesehen, das an einem seiner Eingänge Signale von dem ODER-Gatter 201 über eine Leitung 227 und einem seiner anderen Eingänge Signale über eine Leitung 80 mit dem Zeitverzögerungssignal zugeführt erhält. Das andere Freigabe- oder Aktivierungs-Eingangssignal für das Gatter 230 ist das über die Leitung 82 zugeführte »One-Shot«-Signal. Die Ausgangsgröße des UND-Gatters 230 bildet das Bereichsüberschreitungssignal und wird über eine Leitung 240 dem Akkumulator 45 zugeführt. Die Ausgangsgröße des Gatters 230 wird ferner auch als Löschsignal und Bereichsüberschreitungs-Anzeigeleuchtsignal verwendet, die über Leitungen 241 bzw. 242 der Anzeige- bzw. Wiedergabevorrichtung 48 zugeführt werden.

Im folgenden wird nun die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems beschrieben. Dabei wird davon ausgegangen, daß geeignete Steuerungen und Steuersignale, die als solche nicht Teil der Erf.ndung sind, vorgesehen sind, um die Probenzufuhr und'oder die Einführung der Probenzelle zwischen die Lichtquelle und die Photomultiplierröhre in Gang zu setzen und die anderweitigen, zur Ingangsetzung der Probenuntersuchung erforderlichen Programmierungsschritte auszulösen. Nachdem die Probenuntersuchungsvorgänge eingeleitet sind, wird vom logarithmischen Verstärker 20 ein Ausgangssignal geliefert, das ein der Lichtabsorption des Materials in der Probenzelle proportionales Analogsignal darstellt. An diesem elektrischen Signal wird in der Schaltung 34 eine Differentiation vorgenommen; das so erhaltene Differential- bzw. Änderungsgeschwindigkeitssignal wird als Ausgangsgröße dem Analog-Digital-Umsetzer 40 zugeführt.

Das erfindungsgemäße System hat die Aufgabe, einen diesem Differential- bzw. Änderungsgeschwindigkeitssignal proportionalen numerischen Wert anmzeigen bzw. wiederzugeben. Zu diesem Zweck wird die Ausgangsgröße des Analog-Digital-Umsetzers dem Akkumulator 45 und danach der Anzeige- bzw. Wiedergabevorrichtung 48 zugeführt. Es soll jedoch nur der Mittelwert eines Differential- bzw. Änderungsgeschwindigkeitssignals wiedergegeben werden, der über ein vorgegebenes Meßintervall verhältnismäßig konstant geblieben ist, da ein konstantes Differential- bzw. Änderungsgeschwindigkeitssignal eine Anzeige dafür darstellt, daß das Absorptionssignal linear ist. Es wurde festgestellt, daß Messungen, die mit einem linearen Absorptionssignal vorgenommen wurden, vorzuziehen sind, da sie eine Anzeige dafür darstellen, daß die zu untersuchende Reaktion eine lineare Reaktionsgeschwindigkeit angenommen hat.

Das elektrische Differential- bzw. Änderungsgeschwindigkeitssignal enthält einige Rauschkomponenten; um eine genaue Messung des Änderungsgeschwindigkeitssignals zu gewährleisten, ist es erwünscht, das Änderungsgeschwindigkeitssignal über ein vorgegebenes Zeitintervall zu mitteln. Im beschriebenen Ausfiihrungsbeispiel wird das Differential- bzw. Änderungsgeschwindigkeitssignal über ein durch den Zeitgeber bestimmtes Meßintervall von 13 Sekunden Dauer hin gemessen oder gemittelt. Falls den anderen in das System eingebauten Begrenzungen genügt ist, werden die von dem Analog-Digital-Umsetzer während des 13-Sekunden-Intervalls dem Akkumulator zugeführten Daten sodann an die Anzeige- bzw. Wiedergabevorrichtung 48 durchgelassen, wo sie numerisch dargestellt werden. Die Konstant-Änderungsgeschwindigkeits-Nachweisschaltung und zugehörigen Logikschaltungen gewährleisten dabei, daß das Differential- bzw. Änderungsgeschwindigkeitssignal einen konstanten Wert angenommen hat, bevor der Meßzyklus ausgelöst wurde. Das Differential- bzw. Änderungsgeschwindigkeitssignal wird daher der zweiten Ableitungs- bzw. Differenzierschaltung 60 zugeführt, welche eine Differentiation an dem Differential- bzw. Änderungsgeschwindigkeitssignal vornimmt und eine Ausgangsgröße liefert, die proportional der zweiten Ableitung des Absorptionssignals ist. Der Betrag dieses zweiten Diffcrentialsignals wird als Anzeige dafür überwacht, wann das erste Differential- bzw. Änderungsgeschwindigkeitssignal konstant wird, d. h. sobald die erste Ableitung einen konstanten Wert annimmt, wird das zweite Ableitungssignal Null.

Die Ausgangsgröße des Komparators 66 besitzt einen niedrigen Wert, bis die Ableitung des Differential- oder Änderungsgeschwindigkeitssignals gleich oder kleiner als die Schwell- oder Bezugsspannung wird. Dann nimmt die Ausgangsgröße des Komparators 66 einen großen Wert an, der dem UND-Gatter 161 zugeführt wird. Die Ausgangsgröße des Komparators 66 bleibt so lange groß, als das END-Signal innerhalb des Null-Schwellwertes bleibt.

Das von der Programmiervorrichtung zugeführte Starl-Lese-Signal wird der Zeitverzögerungsschaltung 78 zugeführt. Die Schaltung 78 verzögert das Start-Lese-Signal um eine geeignete bestimmte Zeitdauer und liefert sodann als Ausgangsgröße ein Zeitverzögerungssignal, das als die zweite Eingangsgröße dem UND-Gatter 161 zugeführt wird und dieses aktiviert. Das Zeitverzögerungs-Signal soll verhindern, daß die Konstant-Änderungsgeschwindigkeits-Logikschaltung während einer vorgegebenen Zeitdauei nach der Ingangsetzung der Reaktion, wie sie durch die Verzögerungslinie in der graphischen Darstellung C in F i g. 3 angedeutet ist, ein positives Ausgangssignal erzeugt.

Das von der Programmiervorrichtung zugeführte »One-Shot«-Signal bildet eine weitere Freigabe- oder Aktivierungseingangsgröße für das UND-Gatter 161. Somit bewirkt das VorlLgen eines Endpunktsignals von hohem Pegel, eines Zeitverzögerungssignals von hohem Pegel und eines One-Shot-Signals von hohem Pegel, daß die Logikschaltung 42 ein GO-Signal von hohem Pegel erzeugt und dem Zeitgeber 43 zuführt. Das GO-Signal verbleibt so lange auf einem hohen Pegel, wie alle drei vorerwähnten Signale auf einem hohen Pegelwert verbleiben. Das GO-Signal leitet den 13-Sekunden-Meßzyklus des Zeitgebers ein, dieser gibt ein Freimach-Löschsignal an den Akkumulator, um sämtliche von dem vorhergehenden Meßvorgang in diesem enthaltenen Daten zu löschen. Falls während des 13-Sekunden-Iniervalls das GO-Signal am Zeitgeber verschwindet, wird der Meßzyklus unterbrochen. Falls jedoch der Meßzyklus von 13-Sekunden vollständig bis zu Ende abläuft, erzeugt der Zeitgeber ein END-Signal, das dem UND-Gatter 171 zugeführt wird. Da das One-Shot-Signal und das GO-Signal beide vorliegen und das Gatter 171 aktivieren, erzeugt dieses das Setz-Signal (»SET«) für den Zeitgeber und für den Akkumulator 45. Dies signalisiert die Beendigung des Meßzyklus und gleichzeitig wird der Zeitgeber rückgestellt. Gleichzeitig werden die im Akkumulator gesammelten Daten vom Akkumulator an die Anzeige- und Wiedergabevorrichtung abgegeben. Aus dem vorstehenden ergibt sich, daß die Konstant-Anderungsgeschwindigkcits-Nachweisschaltung und zugehörige Logikschaltung gewährleistet, daß das Differential- bzw. Änderungsgeschwindigkeitssignal dann und nur dann gemessen und wiedergegeben wird, wenn es konstant ist.

Im Falle einer abnormalen Reaktion, welche zu einem Differential- bzw. Anderungsgeschwindigkeitssignal führt, das eine zulässige Änderung je Zeitdauer, d. h. den vollen Skalenwert übersteigt, erzeugt der Komparator 91 das U-AUS-Signal, das dem ODER-Gatter 201 der Bereichsüberschreitungs-Logikschaltung zugeführt wird. Das ODER-Gatter 201 erzeugt in Abhängigkeit hiervon eine hohe Ausgangsgröße, welche dem UND-Gatter 230 zugeführt wird. Das Zeitverzögerungssignal und das One-Shot-Signal aktivieren das UND-Gatter 230. Somit nimmt, wenn das U-AUS-Signal zu irgendeinem Zeitpunkt nach der Zeitverzögerungsperiode auftritt, das UND-Gatter 230 einen hohen Ausgangswert hat, der als Bereichsüberschreitungssignal dem Akkumulator 45 zugeführt wird. Außerdem wird die Ausgangsgröße des Gatters 230 als Lösch- oder Leertastsignal für die Anzeigevorrichtung 48 zur Löschung der Anzeige sowie als Bercichsüberschreitungs-Leuchtsignal zur Beaufschlagung der Anzeigeleuchte 52 an der Anzeigevorrichtung verwendet.

In ähnlicher Weise wird das crfindungsgcmäße System das Auftreten eines Absoiptionssignals, das die jeweils vorgewählten zulässigen A_1111n- oder A,„„_r Werte für das jeweilige betreffende Enzym übersteigt, festgestellt und durch das ODER-Gatter 201 durchgelassen, wodurch das Bereichsüberschreitungs-Signal und das Löschsignal an den Akkumulator- bzw. die Anzeige- und Wiedergabevorrichtung geliefert werden.

Die Probennahme- und Halteschaltung 110 und der Verstärker 112 dienen zur Erzeugung einer Eingangsgröße für den Komparator 95, die proportional der gesamten Änderung des Absorptionssignals innerhalb einer durch die eingebauten Zeitverzögerungscharakteristiken der Schaltung 110 bestimmten Zeitperiode ist. Der jeweils für ein bestimmtes Enzym zulässige f/!,,„,,,-Wert wird automatisch durch einen Enzymschalter an der Frontplatte vorgewählt und eine entsprechende Spannung am positiven Eingang des Komparator 95 entsprechend dem vorgewählten . \A _/;,.„:,-Wert zugeführt. Somit erzeugt der Komparator eine Ausgangsgröße mit hohem Pegel, wenn die tatsächliche Änderung der Absorption den zulässigen Grenzwert übersteigt. In diesem Falle wird die hohe Ausgangsgröße des Komparators 95 dem ODER-Gatter 201 zugeführt, worauf in der vorstehend erläuterten Weise dem Akkumulator bzw. der Wiedergabevorrichtung ein Bereichüberschreitungs- bzw. ein Leer-Tast-Löschsignal zugeführt werden.

Falls keine der Ausgangsgrößen der Komparatoren 91, 92, 94 und 95 während der Meßperiode entsprechende Pegelwenc annehmen, wird der Ausgang des Akkumulators am Ende des Meßzyklus zur Betätigung der Anzeige- bzw. Wiedergabevorrichtung 48 zugeführt, wodurch das Differential-bzw. Änderungsgeschwindigkeitssignal angezeigt oder wiedergegeben wird.

Die Sichtanzeige in der Wiedergabevorrichtung 48 kann eine numerische Anzeige proportional dem mV-Pegel des Differential- bzw. Änderungsgeschwinö'gkeilssignals sein. Es ist jedoch auch möglich, die Anzeige unmittelbar in den tatsächlichen Konzentrationen der jeweils untersuchten Enzyme oder in der Konzentration anderer Verbindungen, die mit den Enzymen oder anderweitigen Verbindungen reagieren, zu eichen.

Aus der vorliegenden Beschreibung ist ersichtlich, daß durch die Erfindung ein Differential- bzw. Anderungsgeschwindigkeits-Analysesystem geschaffen wird, das die Messung des Differential- bzw. Änderungsgcschwindigkcitssignals in einem Zeitpunkt gestattet, wo es konstant ist. Das erfindungsgemäße System ist zuverlässig und gewährleistet einen erheblichen Schutz gegen die Anzeige falscher Signale in einem automatischen System.

Die vorliegende Beschreibung eines Ausführungsbeispicls zeigt ferner, daß durch die Erfindung eine Bereichsüberschreitungs-Nachweisschaltung geschaffen wird, welche die Anzeige von in der genannten Weise durch Bereichsüberschreitungen falschen Signalen verhindert. Das erfindungsgemäße System hat den weiteren Vorteil, daß es zur Verwendung für die Analyse von Reaktionen mit anderen als den obengenannten Enzymen angepaßt werden kann und auch zur Verwendung bei der Differential- bzw. Änderungsgeschwindigkcitsanalyse anderer Arten von elektrischen Signalen, ohne daß hierdurch der Rahmen der Erfindung verlassen wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Auf die Änderungsgeschwindigkeit eines Pas.imeters einer zu analysierenden Reaktionsgemischsprobe ansprechendes Analysesystem, mit einer elektrischen Differenzierschaltung, welcher ein den jeweiligen Wert des betreffenden Parameters in der zu analysierenden Probe wiedergebendes elektrisches Signal zugeführt wird und welche in Abhängigkeit hiervon ein dem Differential bzw. der Änderungsgeschwindigkeit des Parameters entsprechendes elektrisches Differentialbzw. Änderungsgeschwindigkeitssignal erzeugt, sowie mit einer der elektrischen Differenzierschaltung zugeordneten Anzeige- bzw. Wiedergabevorrichtung zur wahhveisen Anzeige b2w. Wiedergabe eines dem Differential- bzw. Änderungsgeschwindigkeitssignal proportionalen Wertes, dadurch gekennzeichnet, daß mit der ersten elektrischen Differenzierschaltung (34) eine zweite elektrische Differenzierschaltung (60) tür Erzeugung eines der Ableitung des Differential- bzw. Änderungsgeschwindigkeitssignals proportionalen Signals verbunden ist und daß eine auf die Ausgangsgröße der zweiten Differenzierschaltung (60) ansprechende Logikschaltung (42) vorgesehen ist, welche die Anzeige bzw. Wiedergabe des ersten Differential- bzw. Änderungsgeschwindigkcitssignals nur zuläßt, solange das von der zweiten Differenzierschaltung (60) erzeugte, der Ableitung des ersten Differential- bzw. Änderungsgeschwindigkeitssignals entsprechende Signal betragsmäßig innerhalb vorgegebener Grenzen liegt.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Logikschaltung einen Komparator (66) (Fig. 1) aufweist, dessen einem Eingang (bei 65) die Ausgangsgröße der zweiten Differenzierschaltung (60) und dessen anderem Eingang (bei 67) eine Schwellspannung zugeführt wird, mit der Maßgabe, daß der Komparator eine signifikante Ausgangsgröße nur dann erzeugt, wenn die Ausgangsgröße der zweiten Differenzierschaltung (60) (die Ableitung des ersten Differential- bzw. Änderungsgeschwindigkeitssignals) gleich oder kleiner als die Schwellwert-Eingangsgröße ist.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellwcrteingangsspannung des Komparators (66) auf einen vorgegebenen veränderbaren Wert einstellbar ist.

4. System nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Logikschallung (42) wenigstens ein UND-Gatter (161, Fig. 2) aufweist, das durch ein von eiaer Programmiervorrichtung zugeführtes Zeitverzögerungssignal (80) aktivierbar ist, derart, daß es die Ausgangsgröße (68) des Komparators (66) nur in einem vorgegebenen zeitlichen Verzögerungsabstand nach dem Beginn des ersten Differential- bzw. Anderungsgeschwindigkcitssignals durchläßt.

5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein auf das erste Differential- bzw. Ändcrungsgeschwindigkeitssignal (37) ansprechender Signalumsetzer (40) mit Zeitgeber (43) vorgesehen ist, der in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des UND-Gatters (1.61) ein vorgegebenes Meßintervall auslöst, daß das erste Differential- bzw. Anderungsgeschwindigkeitssignal über diese vorgegebene Meßzyklusdauer hin gemittelt wird (45) und der gemittelte Wert sodann der Anzeige- bzw. Wiedergabevorrichtung (48) zugeführt wird.