DE3226063C2

DE3226063C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Durchflußanalyse

Info

Publication number: DE3226063C2
Application number: DE3226063A
Authority: DE
Inventors: Tadafumi Kuroishi; Hideo Katsuta Uchiki
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1981-07-13
Filing date: 1982-07-12
Publication date: 1985-07-11
Also published as: DE3226063A1; DK312382A; JPS639616B2; JPS5810632A; US4582687A

Abstract

Eine Proben- und eine Reagenslösung werden in einen Trägerflüssigkeitsstrom eingeführt, wodurch eine Reaktion zwischen der Probe und der Reagenslösung während ihrer Förderung durch eine Leitung (17) abläuft. Wenn eine Zone der Reaktionslösung nacheinander durch zwei in Reihe vorgesehene Durchflußzellen (42, 46) strömt, wird die Lichtextinktion auf Basis der Reaktionslösung in jeder Durchflußzelle (42, 46) gemessen, und eine Geschwindigkeitsauswertung erfolgt, aufgrund des Unterschiedes zwischen den Lichtextinktionen. Die Zeitdauer zur Beobachtung einer bestimmten Probe kann geändert werden, indem man die Länge eines Reaktionsrohres (44) ändert, das eine Durchflußzelle (42) an der Stromaufseite mit einer Durchflußzelle (46) an der Stromabseite verbindet.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchflußanalyse, wie sie im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. des Patentanspruchs 3 angegeben sind.

Ein solches Verfahren bzw. eine entsprechende Vorrichtung sind aus der US-PS 38 04 593 bekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung werden zwei Trägerflüssigkeitsströme, von denen der eine eine Probe und der andere ein zum Zusammenwirken mit dieser Probe bestimmtes Reagens enthält, zunächst in einer gemeinsamen Leitung zusammengefaßt und sodann durch ein Reaktionsrohr bestimmter Länge hindurchgeführt. Anschließend an das Reaktionsrohr wird der Trägerflüssigkeitsstrom mit Probe und Reagens in eine Durchflußzelle eingeleitet, die außerdem im Wege von Meßlicht zwisehen einer Lichtquelle und einem Lichtdetektor in einem Photometer liegt Die mit Hilfe dieses Photometers gemessene Extinktion des die Durchflußzelle durchstrahlenden Lichtes liefert dann Daten für eine optische und insbesondere eine kolometrische Analyse der Probe.

Mit Hilfe der bekannten Vorrichtung lassen sich jedoch bei kontinuierlichem Betrieb nur jeweils Momentaufnahmen gewinnen, die eine Aussage nur über einen augenblicklichen Zustand gestatten. Eine Verfolgung zeitlicher Reaktionsabläufe in der Art einer Geschwindigkeitsauswertung ist dagegen mit der bekannten Vorrichtung nicht möglich.

Für die zeitliche Verfolgung von Reaktionsabläufen anhand zeitlicher Änderungen in der Lichtextinktion besteht bisher nur die Möglichkeit eines diskontinuierlichen Betriebs, in dem mit einer stationären Probe gearbeitet wird. Eine für derartige Messungen geeignete Vorrichtung ist bekannt aus der US-PS 40 35 087, in der eine Meßprobe in einer stationären Küvette dem Meßlichtstrom über längere Zeit hinweg ohne Strömungsbewegung ausgesetzt wd.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen, wie sich bei kontinuierlichem Betrieb, also im Rahmen einer echten Durchflußanalyse, Aussagen nicht nur über einen Momentanzustand, sondern auch über zeitliche Reaktionsabläufe anhand von Extinktionsmessungen gewinnen lassen.

Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. bei einer Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 3 durch die kennzeichnenden Merkmale dieser Patentansprüche gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich sowohl für das Verfahren als auch für die Vorrichtung jeweils aus den Unteransprüchen.

Mit Hilfe der Erfindung wird es möglich, bei kontinuierlichem Betrieb Aussagen über Reaktionsgeschwindigkeiten für eine gegebene analytische Einzelheit anhand der Unterschiede zwischen aufeinanderfolgenden Lichtextinktionsmessungen zu machen. Zur Anpassung an unterschiedlichen Proben werden als Verbindung zwischen den Durchflußzellen Reaktionsrohre unterschiedlicher Länge bereitgestellt, und man wählt jeweils ein Reaktionsrohr mit einer geeigneten Länge unter Berücksichtigung der erforderlichen Zeit für die Beobachtung aus.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele näher erläutert; darin zeigt

F i g. 1 einen Flußplan zur Veranschaulichung einer Vorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

F i g. 2 eine schematische Darstellung eines Photometers und der davon betroffenen Teile nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung;

F i g. 3 eine andere schematische Darstellung eines

Photometers und der davon betroffenen Teile gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung; und F i g. 4 ein Diagramm zur Darstellung von i^leßergebnissen.

Gemäß Fig. 1 wird eine Trägerflüssigkeit, die destilliertes Wasser ist, in einem Behälter 10 untergebracht, durch Saugen in ein Saugrohr 11 gezogen und durch

eine Förderpumpe 12, die eine peristaltische Pumpe ist, in Strömungsleitungen 13 und 14 eingeführt Die Trägerflüssigkeiten, die durch die Leitungen 13 und 14 geströmt sind, werden miteinander in der Leitung 17 vereint und durch eine Durchflußzelle 42, ein Reaktionsrohr 44, eine Durchflußzelle 46 und eine Leitung 48 gefördert, wonach sie abgeleitet werden. Die Leitungswiderstände 15 und 16 der Leitungen 13 und 14 werden je nach einem Strömungsgeschwindigkeitsverhältnis der Leitung 13 zur Leitung 14 eingestellt

Die Leitung 13 erstreckt sich durch eine Dosierbohrung 40 eines Drehschaltvemils 34. Eine Probenehmereinheit 30 ist zum Einführen eines bestimmten Volumens einer Probe in den Trägerflüssigkeitsstrom in der Leitung 13 vorgesehen. Eine Mehrzahl von Probenbe- is ehern 31, deren jeder eine Probe enthält, ist auf einem Drehtisch 32 vorgesehen. Wenn ein gegebener Probenbecher 31 an einem Saugpunkt positioniert ist wird ein Saugrohr 33 in den Probenbecher eingeführt und eine Probe wird in das Drehschaltventil 34 durch Saugen 2Q eingezogen, das durch Betrieb einer Förderpumpe 36 über ein Rohr 35 erzeugt wird. Wenn die Probe die Dosierbohrung 40 des Drehschaltventils 34 füllt wird der Betrieb der Förderpumpe 36 unterbrochen. Das Drehschaltventil 34 besteht aus festen Teilen 37 und 38 und einem drehbaren Bauteil 39. Das drehbare Bauteil 39 hat eine große Zahl von Dosierbohrungen 40, deren jede ein Volumen von 10 μΐ hat Wenn sich das drehbare Bauteil 39 um die Welle 41 um einen Schritt dreht, kommt die nächste Dosierbohrung mit dem Saugrohr 33 in Verbindung. Der Drehtisch 32 rückt um einen Schritt vor, und eine andere Probe im nächsten Probenbecher 31 wird in die Dosierbohrung eingeführt die dadurch mit dem Saugrohr 33 verbunden ist. Wenn die Dosierbohrung 40, die die Probe enthält mit der Leitung 13 verbunden ist, wird die Probe vom Trägerflüssigkeitsstrom mitgenommen.

Andererseits erstreckt sich die Leitung 14 durch ein 6-Wegschaln intil 25. Wenn eine Förderpumpe 24 arbeitet, wird eine Reagenslösung zum Pressen der GOT (Glutamatoxalattransaminase) im Behälter 20 durch eine Leitung 21 und ein Dosierrohr 22 in eine Leitung 23 gezogen. Wenn die Reagenslösung das Dosierrohr 22 mit einer Kapazität von 200 μΐ füllt, wird der Betrieb der Förderpumpe 24 unterbrochen. Dam. wird das 6-Wegschaltventil 25 geschaltet wie in F i g. 1 durch gestrichelte Linien angedeutet ist und die Trägerflüssigkeit drückt die Reagenslösung vom Dosierrohr 22 in die Leitungen 14 und 17.

Eine Zone der Probe, die zwischen den Trägerflüssig- so keiten von (!er Leitung 13 eingefaßt oder abgesperrt ist, und eine Zone der Reagenslösung, die zwischen den Trägerflüssigkeiten von der Leitung 14 eingefaßt oder abgesperrt ist, werden miteinander in der Leitung 17 zur Bildung einer Zone einer Reaktionslösung vereinigt. Die Reaktionslösung macht allmählich eine Reaktion durch, während sie durch die Leitung 17 strömt.

Die Durchflußzellen 42 und 46 haben den gleichen Aufbau, wie er in F i g. 2 gezeigt ist. Die Durchflußzellen 42 und 46 in F i g. 1 sind innerhalb eines Photometers 50 und in Reihe zum Lichtweg 58 angeordnet. Weißes Licht von einer Lichtquelle 51 bestrahlt die Durchflußzelle 42, und das durch die Durchflußzelle 42 hindurchgegangene Licht bestrahlt die Durchflußzelle 46. Das durch die Durchflußzelle 46 hindurchgegangene Licht 6J gelangt in ein Spektrometer 52, in dem ein konkaves Brechungsgitter 53 und eine große Zahl photoelektrischer Detektoren 54 und 55 vorgesehen sind. Der Detektor 54 ist an einer Stelle angeordnet die der Lage einer von einem gegebenen analytischen Stoff absorbierten Wellenlänge entspricht und der Detektor 55 ist an einer Stelle angeordnet, die der Lage einer vom analytischen Stoff nicht absorbierten Wellenlänge entspricht und so wird eine Lichtmessung zweifacher Wellenlänge durchgeführt, indem man zwei Wellenlängensignale durch eine Computereinheit 56 vergleicht und auswertet. Ein in der Computereinheit 56 vorgesehener Mikrocomputer steuert den Betrieb der Förderpumpen, des Drehtisches 32, des Drehschaltventils 34, des 6-Wegschaltventils 25 und eines Multiplexers der Abnahme von Lichtsignalen zweifacher Wellenlänge. Auswertungsergebnisse werden in einer Anzeigeeinheit 57 mit einer Kathodenstrahlröhre und einem Drucker angezeigt

In F i g. 1 ist das Spektrometer 52 des Photometers 50 nach der Gruppe von Durchflußzellen angeordnet doch kann es auch vor den Durchflußzellep. wie das in F i g. 2 gezeigte Photometer 60 angeordnet »sin. Gemäß Aufbau nach F i g. 2 ist ein Streukörper im Spektrometer 60 vorgesehen, wo monochromatisches Licht einer einzelnen Wellenlänge oder zweifacher Wellenlänge Curchflußzellen bestrahlt Die Durchflußzellen 42 und 46 haben den gleichen Aufbau. Lichtdurchlaßfenster 65, 66, 75 und 76 aus Quarz sind an beiden Enden der Durchflußzellenkörper 62 und 72 vorgesehen. Der Einlaß 63 der Durchflußzelle 42 ist mit der Leitung 17 verbunden, und der Auslaß 74 der Durchflußzelle 46 ist mit der Leitung 48 verbunden. Die Endteile des Reaktionsrohres 44 bestehen aus Fluorharzrohr mit geringer Elastizität Ein Ende des Reaktionsrohres 44 ist an den Auslaß 64 der Durchflußzelle 42 angeschlossen, und sein anderes Ende ist an den Einlaß 73 der Durchflußzelle 46 angeschlossen. Die Enden des Reaktionsrohres 44 sind mit Hilfe von lösbaren Befestigungsmitteln abnehmbar. Das durch die Durchflußzellen hindurchgegangene monochromatische Licht wird vom Detektor 61 erfaßt.

Während die in der Leitung 17 von F i g. 1 gebildete Reaktionslösungszone in der Durchflußzelle 42 steht, wird eine erste auf der Reaktionslösung basierende Lichtextinktion gemessen. Dann fließt die Reaktionslösungszone durch das Reaktionsrohr 44 und gelangt in die Durchflußzelle 46. Während diesel Überführung läuft die Reaktion zwischen der Probe und dem Reagens weiter ab. Während die Reaktionslösungszone in der Durchflußzelle 46 steht, wird eine zweite auf der Reaktionslösung basierende Lichtextinktion gemessen. Zonen weiterer Reaktionslösungen können nacheinander in und durch die Leitungsbahn gefördert werden, indem man die Funktionen der Probenehmereinheit 3C und des 6-Wegschaliventils 25 synchronisiert.

in Fig.4 sind Meßergebnisse gezeigt, wobei zwei Proben nacheinander durch einen Trägerfüssigkcitsstrom zur Messung von Lichtextinktionen gefördert wurden. Ein Spitzenwert 86 zeigt ein Ergebnis einer ersten Messung einer ersten Probe, ein Spitzenwert 87 ein Ergebnis der zv eiten Messung der ersten Probe, ein Spitzenwert 91 ein Ergebnis einer ersten Messung einer zweiten Probe und ein Spitzenwert 92 ein Ergebnis der zweiten Messung der zweiten Probe. Der Unterschied zwischen den Spitzenwerten 86 und 87 bzw. der zwischen den Spitzenwerten 91 und 92 beruht jeweils auf Änderungen infolge <l°s Fortschritts der Reaktion. Da die Reaktionslösung oder flüssige Mischung in die Trägerflüssigkeit diffundiert während die Reaktiomslösung oder flüssige Mischung durch das Reaktionsrohr 44 gefördert wird, ist die Reaktionslösungszone bei der zwei-

ten Messung weiter ausgedehnt. Dabei kann die Änderung durch Bestimmung der fläche jedes Spitzenwertes korrigiert werden.

Durchflußzellen 42 und 46 weisen jeweils einen Innendurchmesser von 0,8 mm und eine Durchflußlänge 5 von 10 mm auf, und das Reaktionsrohr 44 hat einen Innendurchmesser von 0,5 mm und eine Länge von 200 cm.

Bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1 und F i g. 2 führt man die Leitung 21 in einen anderen Rea- in gensbehälter ein. wenn die GOT-Messung einer Gruppe von Proben auf dem Drehtisch 32 abgeschlossen ist. Dann wird ein Reagens /.. B. für GPTGlutamatpyruvattransaminase) als eine weitere Reagenslösung vorbereitet. Gleichzeitig wird das Reaktionsrohr 44 durch ein π anderes Reaktionsrohr mit unterschiedlicher Länge ersetzt, wodurch ein geeignetes Zeitintervall zwischen einer ersten Messung und einer zweiten für die GPT-Beobachiung gewählt werden kann.

Beim Ausführungsbeispiel nach F ι g. 3 ist ein Spek- .-. trometer 60 nach einer Gruppe von Durchflußzellen 42, 46 vorgesehen, und außerdem weist die Vorrichtung hier einen Mechanismus zur Auswahl der Länge des Reaktionsrohres zwischen dem Auslaß der Durchfhißzelle 42 an der Siromaufseite und dem Einlaß der Durchflußzelle 46 an der Stromabseite auf. I ind zwar ist eine Leitung 81. die an einem Ende mit dem Auslaß der Durchflußzelle 42 verbunden ist. am anderen Ende mn einem Umschaltventil 80 verbunden. Eine Leitun.e 84. die an einem Encu nil dem Einlaß der Durchfiulizeiie 46 y verbunden ist. ist am anderen Ende mit einem langen Reaktionsrohr 82 und einem kurzen Reaktionsroh- 83 verbunden, die an das Umschaltventil 80 angeschlossen sind. Man kann auch drei oder mehr Reaktionsrohre verwenden.

Gemäß dem Aufbau nach F i g. 3 kann man ein Zeitintervall zwischen einer ersten Messung der LichtextinK-tion und einer zweiten Messung der Lichtextinktion für die Beobachtung ohne weiteres je nach der Probenart oder dem Unterschied der analytischen Einzelheiten auswählen, zu welchem Zweck jeweils das Umschaltventil 80 auf das Reaktionsrohr mit der geeigneten Länge eingestellt wird.

Bei den vorstehenden Ausführungsbeispielen sind lediglich zwei Durchflußzellen vorgesehen, doch kann man auch drei oder mehr Durchflußzellen in Reihe im gleichen Lichtweg eines Photometers anordnen. Dabei wird die Zahl der Beobachtungen entsprechend der Zahl der Durchflußzellen gesteigert.

50

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

60

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Durchflußanalyse, bei dem eine bestimmte Menge einer Probe und eine bestimmte Menge eines Reagens in einem Trägerflüssigkeitsstrom zunächst durch eine Reaktionszone und sodann in einen Lichtsirahlengang zwischen einer Lichtquelle und einem Lichtdetektor geführt werden und die dadurch erhaltene Lichtextinktion gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß man die Probe und das Reagens noch weitere aufeinanderfolgende Reaktionszonen durchlaufen und anschließend an jede Reaktionszone zu erneuter Extinktionsmessung wiederum in den Lichtstrahiengang eintreten läßt

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Reaktionszonen zwischen aufeinanderfolgenden Kreuzungen des Lichtstrahlengasges in Abhängigkeit von der jeweiligen Probe gewählt wird.

3. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 mit einer Einrichtung zum Erzeugen eines Trägerflüssigkeitsstromes und zum Einführen einer bestimmten Menge einer Probe und einer bestimmten Menge eines Reagens in den Trägerflüssigkeitsstrom, mit einem von Probe und Reagens in dem Trägerflüssigkeitsstrom gemeinsam durchlaufenen Reaktionsrohr bestimmter Länge und mit einem Photometer mit einer Lichtquelle und einem Lichtdetektor, zwischen denen ein Lichtstrahlengang verläuft, der den \"eg des Trägerflüssigkeitsstromes in einer ar das Reaktionsrohr anschließenden Durchflußzelle kreu. , dadurch gekennzeichnet, daß in den Weg des Trägerflüssigkeitsstromes mit Probe und Reagens nacheinander noch weitere Reaktionsrohre (17. 44, 82, 83) eingefügt sind, auf deren jedes eine weitere im Lichtstrahlengang (58) zwischen der Lichtquelle (51) und dem Lichtdetektor (54, 55; 61) liegende Durchflußzelle (42, 46) folgt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionsrohre (17, 44) auswechselbar mit den Durchflußzellen (42, 46) verbunden sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen wenigstens zwei aufeinanderfolgenden Durchflußzellen (42 und 46) mehrere parallel zueinanderliegende Reaklionsrohre (82, 83) unterschiedlicher Länge im Wege des Flüssigkeitsstromes angeordnet sind, von denen über ein Umschaltventil (80) jeweils eines in den Flüssigkeitsstromweg eingeschaltet werden kann.