DE4013166A1 - Automatisches analysiergeraet - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein automatisches Analysiergerät zum
automatischen Analysieren biochemischer Proben, z.B. Blut und
Urin, durch Messen bzw. Bestimmen von in einer Testflüssig
keit, d.h. in einem Gemisch aus der Probe und einem Reagens
enthaltenen verschiedenen Stoffarten.
Es werden zum Analysieren solcher Proben zwei Arten von auto
matischen Analysiergeräten vorgeschlagen. Das eine ist ein
Einweg-Gerät, bei dem Reaktionsgefäße nach jeder Untersuchung
einer Testflüssigkeit aus der Reaktionslinie herausgenommen
und entsorgt und durch neue Reaktionsgefäße ersetzt werden.
Bei dem anderen Gerätetyp handelt es sich um ein "wiederver
wendbares" bzw. Mehrweg-Gerät, bei dem die an der Reaktions
linie angeordneten Reaktionsgefäße dadurch mehrmals verwend
bar sind, daß sie nach jeder Untersuchung einer Testflüssig
keit gereinigt werden.
Wird eine Bestimmung unter Anwendung der Immunisierungs-
Agglutinations-Reaktion vorgenommen (nachfolgend als "Immuni
sierungs-Bestimmung" bezeichnet), wird bei der Analyse eine
Turbidimetrie der Testflüssigkeit vorgenommen, die durch den
in ihr gebildeten Antikörper-Antigen-Komplex eine Trübung
erfährt. Der agglutinierte Antigen-Antikörper-Komplex in der
Testflüssigkeit kann auch nach guter Spülung des Reaktionsge
fäßes in letzterem zurückbleiben. Bei der Turbidimetrie der
den Antigen-Antikörper-Komplex enthaltenden Testflüssigkeit
ist außerdem das Signal-Rausch-Verhältnis eines aus der Mes
sung abgeleiteten elektrischen Signals so klein, daß der im
Reaktionsgefäß zurückgebliebene agglutinierte Antigen-Anti
körper-Komplex eine darauffolgende Analyse in beträchtlichem
Maße beeinflußt. Deshalb wird das Einweg-Analysiergerät ins
besondere für Immunisierungs-Bestimmungen benutzt.
Beim Mehrweg-Analysiergerät dagegen werden die Reaktionsge
fäße mehrmals verwendet, indem sie nach jeder Analyse gespült
werden. Es ist daher sehr schwierig, die Übertragung der
Testflüssigkeiten in die Reaktionsgefäße vollkommen zu ver
hindern. Um eine Übertragung der Testflüssigkeit zu verhin
dern, ist es notwendig, im Gerät viele Reaktionsgefäß-Reini
gungsstationen vorzusehen und/oder zum Spülen der Reaktions
gefäße ein Reinigungsmittel zu verwenden. Dies kann somit die
Abmessungen des Gerätes vergrößern und die Analysekosten er
höhen.
Werden die Bestimmungen nach dem Kolorimetrie-Verfahren aus
geführt (nachfolgend als allgemeine Bestimmungen bezeichnet),
tritt in der Testflüssigkeit keine Agglutination ein; sie
kann daher nach dem Spülen der Reaktionsgefäße nicht auf
Reaktionsgefäße übertragen werden. Außerdem ist das Signal-
Rausch-Verhältnis des bei der Bestimmung des Absorptionsver
mögens der Testflüssigkeit gewonnenen Signals vergleichsweise
so groß, daß eine Übertragung der Testflüssigkeit den Rausch
abstand des Signals nicht so sehr beeinflußt, auch dann
nicht, wenn Testflüssigkeit in den Reaktionsgefäßen zurück
geblieben ist. Wird das Einweg-Analysiergerät für allgemeine
Bestimmungen benutzt, steigen die Kosten für die Reaktions
gefäße relativ stark an und die Analyse-Betriebskosten er
höhen sich somit als Ganzes. Es sei auch darauf hingewiesen,
daß das für allgemeine Bestimmungen benutzte Reagens ver
gleichsweise billig ist, und somit wird der Anteil der Reak
tionsgefäße an den gesamten Analysekosten groß. Aus diesem
Grunde wird das Analysiergerät des Mehrweg-Typs insbesondere
für die allgemeinen Bestimmungen eingesetzt.
Bisher wurden diese Einweg- und Mehrweg-Analysiergeräte vom
Hersteller getrennt gefertigt und von den Anwendern unabhän
gig voneinander benutzt. Angenommen, die Anwender hätten die
se beiden Geräte-Typen getrennt zu beschaffen, so erhöhen
sich die Analysekosten und zum Aufstellen der beiden Geräte
ist viel Platz notwendig. Auch bei Zusammenfassung einer
Einweg-Analysiereinheit und einer Mehrweg-Analysiereinheit in
einem einzigen Analysiergerät ist das Gerät von komplexem
Aufbau und teuer, weil zum Betreiben der beiden Reaktions
linien in den Einheiten zwei unabhängige Antriebssysteme
notwendig sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein automatisches
Analysiergerät zu schaffen, das eine Mehrweg-Reaktionslinie
für die allgemeinen Bestimmungen und eine Einweg-Reaktions
linie für die Immunisierungs-Bestimmungen umfaßt, wobei die
Reaktionslinien von einem Antriebssystem angetrieben werden
und nach Bedarf entsprechend dem Zweck der Analyse benutzt
werden können. Dabei sollen die Analysekosten gesenkt und die
Übertragung der Testflüssigkeiten verhindert werden können.
Ferner soll das Analysiergerät trotz der Ausstattung mit zwei
Reaktionslinien von einfachem Aufbau und kleinen Abmessungen
sein.
Ein diese Aufgabe lösendes automatisches Analysiergerät
zeichnet sich erfindungsgemäß aus durch
- - eine erste Reaktionslinie, an der eine Vielzahl von Einweg-Reaktionsgefäßen wegnehmbar angeordnet ist,
- - eine zweite Reaktionslinie, an der eine Vielzahl von wiederverwendbaren Reaktionsgefäßen angeordnet ist,
- - eine Transportvorrichtung zum Verbringen der an der ersten und der zweiten Reaktionslinie angeordneten Reaktionsgefäße in eine Reaktionsgefäß-Zuführstation, eine Proben-Abgabestation, eine Reagens-Abgabestation, eine Photometrie-Station, eine Reaktionsgefäß-Reini gungsstation und eine Reaktionsgefäß-Entsorgungsstation,
- - eine Vorrichtung zum Zuführen von Reaktionsgefäßen zur ersten Reaktionslinie in der Reaktionsgefäß-Zuführsta tion,
- - eine Proben-Abgabevorrichtung zum Abgeben einer Probe in wenigstens ein an wenigstens einer der beiden Reaktions linien angeordnetes Reaktionsgefäß in der Proben-Abgabe station entsprechend wenigstens einer an der zugehörigen Probe vorzunehmenden Bestimmung,
- - eine Reagens-Abgabevorrichtung zum Abgeben von Reagentien in die an den beiden Reaktionslinien angeordneten Reakti onsgefäße in der Reagens-Abgabestation entsprechend den vorzunehmenden Bestimmungen,
- - eine Photometrie-Vorrichtung zum Ermitteln bestimmter Stoffe, die in Testflüssigkeiten enthalten sind, welche in den Reaktionsgefäßen an den beiden Reaktionslinien enthalten sind, in der photometrie-Station, wobei jede dieser Testflüssigkeiten ein Gemisch aus einer Probe und einem Reagens ist,
- - eine Reinigungsvorrichtung für die an der zweiten Reakti onslinie angeordneten Reaktionsgefäße in der Reaktions gefäß-Reinigungsstation, und
- - eine Reaktionsgefäß-Entsorgungsvorrichtung zum Beseitigen der an der ersten Reaktionslinie angeordneten Reaktions gefäße in der Reaktionsgefäß-Entsorgungsstation.
Beim erfindungsgemäßen automatischen Analysiergerät sind also
die erste und die zweite Reaktionslinie in einem einzigen
Analysiergerät angeordnet, und eine von ihnen wird als Ein
weg-, die andere als Mehrweg-Reaktionslinie benutzt. Es ist
daher eine ordnungsgemäße Benutzung der beiden Reaktionsli
nien entsprechend dem Analysezweck möglich, beispielsweise
der Einweg-Reaktionslinie für Immunisierungs-Bestimmungen und
die Mehrweg-Reaktionslinie für allgemeine Bestimmungen. Weil
ferner die an diesen Reaktionslinien angeordneten Reaktions
gefäße von der gemeinsamen Transportvorrichtung an diesen
Reaktionslinien entlangbewegt werden, können die Abmessungen
des automatischen Analysiergerätes klein und der Aufbau ins
gesamt einfach gehalten werden, auch sowohl bei der Einweg-
wie bei der Mehrweg-Reaktionslinie.
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgen
den anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es
zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform des
automatischen Analysiergerätes,
Fig. 2 eine Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform des
automatischen Analysiergerätes,
Fig. 3 Einzelheiten des Aufbaus der Reaktionsgefäß-Reini
gungsvorrichtung für das automatische Analysier
gerät, und
Fig. 4 eine Photometrie-Vorrichtung für das automatische
Analysiergerät.
Gemäß Fig. 1 weist das Gerät einen Drehtisch 1 auf, in dessen
Umfangsrand eine Vielzahl von Vertiefungen 2 a eingearbeitet
ist. Der Drehtisch 1 ist in der von einem Pfeil A angegebenen
Richtung intermittierend drehantreibbar. In die Vertiefungen
2 a sind einmal zu benutzende Reaktionsgefäße 5 wegnehmbar
eingesetzt, derart, daß eine Einweg-Reaktionslinie 2 (erste
Reaktionslinie) gebildet ist. Die Reaktionslinie 2 wird für
Bestimmungen benutzt, die durch Turbidimetrie der Testflüs
sigkeit, in der sich ein Antigen-Antikörper-Komplex gebildet
hat, oder durch Feststellen einer Agglutinationsreaktion ei
ner festen Antigen- oder Antikörper-Trägerphase durchgeführt
werden.
Auf dem Drehtisch 1 ist auf einem konzentrischen Kreis in
etwas Abstand nach innen vom Umfangsrand des Drehtischs 1
eine "wiederverwendbares" bzw. Mehrweg-Reaktionslinie 3 (zwei
te Reaktionslinie) angeordnet. Auch sie weist eine Vielzahl
von Reaktionsgefäßen 6 auf, die jedoch fest installiert sind.
Die Zahl der Reaktionsgefäße 6 in der zweiten Reaktionslinie
5 ist gleich mit der der Reaktionsgefäße 5 in der ersten Re
aktionslinie 2. Die Mehrweg-Reaktionslinie 3 wird benutzt für
allgemeine biochemische Bestimmungen nach dem Kolorimetrie-
Verfahren.
Eine Analyse in der Einweg-Reaktionslinie 2 und der Mehrweg-
Reaktionslinie 3 wird folgendermaßen durchgeführt. Der Dreh
tisch 1 ist in der Pfeilrichtung A intermittierend drehan
treibbar; um ihn herum sind mehrere Funktionsstationen ange
ordnet, z.B. eine Reaktionsgefäß-Zuführstation b, eine Pro
ben-Abgabestation c, eine Reagens-Abgabestation d, eine Pho
tometrie-Station e, und eine Reaktionsgefäß-Reinigungsstation
f. In der Station b der ersten Reaktionslinie 2 werden einmal
zu verwendende Reaktionsgefäße 5 nacheinander in die Vertie
fungen 2 a der Reaktionslinie 2 auf dem Drehtisch 1 durch eine
Reaktionsgefäß-Zuführvorrichtung 4 eingebracht. In der näch
sten Station c der beiden Reaktionslinien 2 und 3 werden Pro
ben, z.B. Blut und Urin, in die einmal zu verwendenden Reak
tionsgefäße 5 der Reaktionslinie 2 und in die weiederverwend
baren Reaktionsgefäße 6 der Reaktionslinie 3 von einer Pro
ben-Abgabevorrichtung 7 abgegeben. Es ist ferner eine Proben-
Transportvorrichtung 8 vorgesehen. In der nächsten Station d
wird entsprechend den vorzunehmenden Bestimmungen ein notwen
diges Reagens in die Reaktionsgefäße 5 und 6 abgegeben. Dar
nach wird in einer Vielzahl von Photometrie-Stationen e die
Trübung der Testflüssigkeit, d.h. des Gemischs aus der Probe
und dem Reagens, die in den Reaktionsgefäßen 5 und 6 zur Re
aktion gebracht worden sind, von einer Photometrie-Vorrich
tung 10 gemessen. Nach dem Messen werden die Mehrweg-Reakti
onsgefäße 6 der Reaktionslinie 3 in Reinigungsstationen f 1
bis f 5 mittels der Reaktionsgefäß-Reinigungsvorrichtung 11
gespült. Nach dem Spülen der Reaktionsgefäße 6 der Reaktions
linie 3 werden die Reaktionsgefäße 5 und 6 zur letzten Funk
tionsstation g transportiert, wo die Einweg-Reaktionsgefäße 5
mittels einer Entsorgungsvorrichtung 12 an dieser Station g
beseitigt werden.
An der ersten Reaktionslinie 2 werden also neue Reaktionsge
fäße 5 durch die Reaktionsgefäß-Zuführvorrichtung 4 in leere
Vertiefungen 2 a eingebracht. Daher wird an der Reaktionslinie
2 das Übertragen der Testflüssigkeit vollständig verhindert.
An der zweiten Reaktionslinie 3 werden die Reaktionsgefäße 6
durch die Reaktionsgefäß-Reinigungsvorrichtung 11 nach jeder
photometrischen Bestimmung des Absorptionsvermögens der Test
flüssigkeit gereinigt, so daß sie wiederholt bzw. mehrmals
verwendbar sind. An der zweiten Reaktionslinie 3 können daher
die Kosten für Reaktionsgefäße eingespart werden.
Beim gezeigten Analysiergerät werden die Proben und Reagenti
en in die Reaktionsgefäße 5 und 6 der beiden Reaktionslinien
2 und 3 durch die Proben-Abgabevorrichtung 7 und die Reagens-
Abgabevorrichtung 9 abgegeben, die für beide Reaktionslinien
2 und 3 gemeinsam verwendet werden, und der Drehtisch 1 dient
dem gemeinsamen Transport der Reaktionsgefäße 5 und 6 der
beiden Reaktionslinien 2 und 3. Daher sind die Abmessungen
des Analysiergerätes klein gehalten, wenngleich es zwei Reak
tionslinien aufweist.
Bei der in Fig. 2 dargestellten zweiten Ausführungsform weist
das Analysiergerät an der ersten Einweg-Reaktionslinie 2 eine
zusätzliche Reaktionsgefäß-Reinigungsvorrichtung 13 von glei
cher Ausbildung wie die Reinigungsvorrichtung 11 auf, derart,
daß die erste Reaktionslinie 2 bei Bedarf als Einweg- oder
Mehrweg-Reaktionslinie benutzbar ist. Der übrige Aufbau des
Analysiergerätes ist derselbe wie bei der zunächst beschrie
benen Ausführungsform.
Fig. 3 zeigt Einzelheiten des Aufbaus der Reaktionsgefäß-Rei
nigungsvorrichtung 11. Nach der Photometrie wird das Reakti
onsgefäß 6 in der in Fig. 1 und 2 mit einem Pfeil A angegebe
nen Richtung schrittweise transportiert und nacheinander in
den Stationen f 1 bis f 5 angehalten. Es sind angeordnet: in
der Station f 1 eine Saugdüse 21; in der Station f 2 eine Saug
düse 22, eine Flüssigkeits-Abgabedüse 23 und eine Überlauf
düse 24; in der Station f 3 eine Saugdüse 25, eine Flüssig
keits-Abgabedüse 26 und eine Überlaufdüse 27; in der Station
f 4 eine Flüssigkeits-Abgabedüse 28 und eine Überlaufdüse 29;
in der Station f 5 eine Saugdüse 30. Die Düsen 21 bis 30 sind
mit einem Halter 16 verbunden, der entsprechend einem Pfeil B
in Fig. 3 höhenverstellbar ist. Somit ist eine Auf- und Abbe
wegung der Düsen 21 bis 30 in Verbindung mit der Bewegung der
Reaktionsgefäße 6 steuerbar. Die Saugdüsen 21, 22, 25 und 30
und die Überlaufdüsen 24, 27 und 29 sind an eine Vakuumpumpe
32 über eine Flasche 31 angeschlossen, in welche die von den
Düsen angesaugte Flüssigkeit abgeleitet wird. Die Flüssig
keits-Abgabedüsen 23, 26 und 28 sind über zugehörige Flüssig
keits-Förderpumpen 33, 34 und 35 an einen Spülflüssigkeits
tank 36 angeschlossen.
Nachdem das Reaktionsgefäß 6 in der Station f 1 zum Still
stand gekommen ist, bewegt sich der Halter 16 nach unten und
die Saugdüse 21 saugt die Testflüssigkeit im Reaktionsgefäß 6
ab. In der Station f 2 gibt die Flüssigkeits-Abgabedüse 23 die
Spülflüssigkeit in das Reaktionsgefäß 6, aus dem dann die
Spülflüssigkeit von der Saugdüse 22 und der Überlaufdüse 24
abgesaugt wird. Auch in der Station f 3 wird von der Flüssig
keits-Abgabedüse 24 Spülflüssigkeit abgegeben, die dann von
der Saugdüse 25 und der Überlaufdüse 27 abgesaugt wird. Da
nach wird das Reaktionsgefäß 6 in der Station f 4 mittels der
Flüssigkeits-Abgabedüse 28 und der Überlaufdüse 29 mit der
Spülflüssigkeit gefüllt, die dann in der Station f 5 von der
Saugdüse 30 zum Abschluß des Reinigungsprozesses abgesaugt
wird.
Bei der in Fig. 4 dargestellten Photometrie-Vorrichtung 10
für das automatische Analysiergerät wird von einer Lichtquel
le 41 ausgesandtes weißes Licht mittels einer Linse 42 durch
einen Spalt 43 hindurchgeschickt. Im Strahlengang des aus dem
Spalt 43 austretenden Lichts ist ein Filterring 44 drehbar
angeordnet, der eine Vielzahl von Interferenzfiltern 45 auf
weist. Durch Drehen des Filterrings 44 wird das richtige In
terferenzfilter 45 angewählt, welches Licht mit der zum Ana
lysieren der Testflüssigkeit in den Reaktinsgefäßen 5 und 6
richtigen Wellenlänge durchläßt. Der Lichtstrahl mit der zum
Analysieren richtigen Wellenlänge wird in ein optisches Fa
serbündel 46 eingeleitet, welches sich in mehrere optische
Fasern verzweigt. Die Austrittsenden 46 a der optischen Fasern
sind jeweils paarweise zu jeder photometrie-Station e ge
führt, wo die Lichtstrahlen in zwischen den Reaktionsgefäßen
5 und 6 angeordnete Prismen 47, 47 eingeleitet werden, in
denen sie reflektiert und dann auf die Reaktionsgefäße 5 und
6 gerichtet werden. Jeder Lichtstrahl, der durch die Reakti
onsgefäße 5 und 6 hindurchgetreten ist, wird zur Bestimmung
des Absorptionsvermögens der Testflüssigkeiten von Lichtemp
fängern 48, 48 aufgefangen. Nach der photoelektrischen Umwand
lung werden die Ausgänge der Lichtempfänger 48, 48 über Ver
stärker 49, 49 einem nicht dargestellten Rechner zugeleitet,
der die Absorption der Testflüssigkeiten errechnet.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wird der
Drehtisch 1 als Mittel zum Transportieren der an den Reak
tionslininen 2 und 3 angeordneten Reaktionsgefäße 5 und 6
benutzt; es kann jedoch hierzu eine beliebige Transportvor
richtung benutzt werden, die endlose Reaktionslinien auf
weist.
Bei der zuerst beschriebenen Ausführungsform werden die Immu
nisierungs-Bestimmungen an der ersten Reaktionslinie 2 und
die allgemeinen biochemischen Bestimmungen an der zweiten Re
aktionslinie 3 vorgenommen. Wenn jedoch durch das Übertragen
von Testflüssigkeiten das Analyseergebnis der allgemeinen Be
stimmungen in schwerwiegender Weise beeinflußt wird, besteht
die Möglichkeit, diese Bestimmungen an der ersten (Einweg-)
Reaktionslinie 2 durchzuführen. Mit anderen Worten, das Ana
lysiergerät ermöglicht es, die richtige Reaktionslinie danach
auszuwählen, ob Tastflüssigkeiten übertragen werden.
Claims (4)
1. Automatisches Analysiergerät,
gekennzeichnet durch
- - eine erste Reaktionslinie (2), an der eine Vielzahl von Einweg-Reaktionsgefäßen (5) wegnehmbar angeordnet ist,
- - eine zweite Reaktionslinie (3), an der eine Vielzahl von wiederverwendbaren Reaktionsgefäßen (6) angeordnet ist,
- - eine Transportvorrichtung (1) zum Verbringen der an der ersten und der zweiten Reaktionslinie (2, 3) angeordneten Reaktionsgefäße (5, 6) in eine Reaktionsgefäß-Zuführsta tion (b), eine Proben-Abgabestation (c), eine Reagens- Abgabestation (d), eine Photometrie-Station (e), eine Reaktionsgefäß-Reinigungsstation (f) und eine Reaktions gefäß-Entsorgungsstation (g),
- - eine Vorrichtung (4) zum Zuführen von Reaktionsgefäßen (5) zur ersten Reaktionslinie (2) in der Reaktionsgefäß- Zuführstation (b),
- - eine Proben-Abgabevorrichtung (7) zum Abgeben einer Probe in wenigstens ein an wenigstens einer der beiden Reakti onslinien (2, 3) angeordnetes Reaktionsgefäß (5 oder 6) in der Proben-Abgabestation (c) entsprechend wenigstens einer an der zugehörigen Probe vorzunehmenden Bestimmung,
- - eine Reagens-Abgabevorrichtung (9) zum Abgeben von Rea gentien in die an den beiden Reaktionslinien (2, 3) ange ordneten Reaktionsgefäße (5, 6) in der Reagens-Abgabe station (d) entsprechend den vorzunehmenden Bestimmungen,
- - eine Photometrie-Vorrichtung (10) zum Ermitteln bestimm ter Stoffe, die in Testflüssigkeiten enthalten sind, wel che in den Reaktionsgefäßen (5, 6) an den beiden Reakti onslinien (2, 3) enthalten sind, in der Photometrie-Sta tion (e), wobei jede dieser Testflüssigkeiten ein Gemisch aus einer Probe und einem Reagens ist,
- - eine erste Reinigungsvorrichtung (11) für die an der zweiten Reaktionslinie (3) angeordneten Reaktionsgefäße (6) in der Reaktionsgefäß-Reinigungsstation (f 1 bis f 5), und
- - eine Reaktionsgefäß-Entsorgungsvorrichtung (12) zum Be seitigen der an der ersten Reaktionslinie (2) angeordne ten Reaktionsgefäße (5) in der Reaktionsgefäß-Entsor gungsstation (g).
2. Analysiergerät nach Anspruch 1,
ferner gekennzeichnet durch
eine zweite Reaktionsgefäß-Reinigungsvorrichtung (13) zum
Reinigen der an der ersten Reaktionslinie (2) angeordneten
Reaktionsgefäße (5), die zwischen der Photometrie-Station (e)
und der Reaktionsgefäß-Entsorgungsstation (g) angeordnet ist.
3. Analysiergerät nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Transportvorrichtung einen Drehtisch (1) umfaßt, in dem
die erste Reaktionslinie (2) und die zweite Reaktionslinie
(3) konzentrisch angeordnet sind.
4. Analysiergerät nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
- - die erste Reaktionslinie (2) eine Vielzahl von Vertiefun gen (2 a) aufweist, die in einem Umfangsrand des Dreh tisches (1) ausgebildet sind, und
- - die Reaktionsgefäße (5) in die Vertiefungen (2 a) wegnehm bar eingesetzt sind.
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