DE68918962T2

DE68918962T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Durchführen von Analysen mit Mengmöglichkeit.

Info

Publication number: DE68918962T2
Application number: DE68918962T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Mitsumaki; Fujiya Takahata
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1988-02-19
Filing date: 1989-02-17
Publication date: 1995-03-16
Anticipated expiration: 2009-02-18
Also published as: EP0329183A2; US5104807A; EP0329183A3; EP0329183B1; DE68918962D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Analysegerät zum Messen von Flüssigkeitsproben, sowie auf ein Verfahren zum Analysieren von Proben. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Analysegerät, das das Umrühren von flüssigen, in Behältern enthaltenen Proben durch Bewegen der Behälter ermöglicht, und sie betrifft ein Verfahren zum Analysieren der Proben.
Wenn die Spurenkomponenten einer Körperflüssigkeitsprobe unter Benutzung der Immunreaktion gemessen werden, muß die gegenseitige Kontaminierung (Übertragung) von Proben soweit wie möglich verringert werden. Um das aufeinanderfolgende und stabile Stattfinden der Immunreaktion in einem Reaktionsbehälter herbeizuführen, der eine flüssige Probe und ein Reagenzmittel enthält, ist es für die Mischungslösung der flüssigen Probe und des Reagenzmittels erforderlich, daß sie gerührt wird. Allgemein wird die im Reaktionsbehälter enthaltene Flüssigkeit mit einem Rührstab umgerührt, der in den Reaktionsbehälter gesteckt ist. Bei diesem Verfahren ist aber die Möglichkeit der gegenseitigen Kontaminierung der Proben groß.
Dementsprechend sind Anstrengungen unternommen worden, um die im Reaktionsbehälter enthaltene Flüssigkeit ohne Benutzung eines Rührstabes umzurühren. Beispielsweise offenbart das offengelegte japanische Patent Nr. 57-42325 (das dem britischen Patent Nr. 2 081 118 entspricht) ein Rührverfahren, bei dem eine Gesamtheit einer großen Anzahl von Reaktionsbehältern, die auf einem Drehtisch angeordnet sind, gleichzeitig durch Drehen einer ringförmigen Drehscheibe in Drehung versetzt werden, die innerhalb der in zwei entgegengesetzten Richtungen mit getrennten Antriebsquellen versehenen Kette der Reaktionsbehälter vorgesehen ist.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines Analysegerätes, das fähig ist, Testlösungen wirksam zu analysieren, ohne daß Zeit aufgewendet werden muß, die nur für die Rühroperation erforderlich ist; und Ziel ist ein diesbezügliches Analyseverfahren.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines Analysegerätes, bei dem eine Lichtmessung an einer Testlösung, die in einem der Behälter enthalten ist, durchgeführt werden kann, während gleichzeitig eine in einem anderen Behälter enthaltene Testlösung umgerührt wird; und weiteres Ziel ist ein entsprechendes Analyseverfahren.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines Analysegerätes, das das Umrühren der in einigen der Behälter enthaltenen Lösungen während der Beförderung einer Folge von Containern ermöglicht.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines Analysegerätes, bei dem die Beförderung einer Folge von Behältern sowie das Umrühren der Testlösungen in den Behältern unter Benutzung nur einer einzigen Antriebsvorrichtung durchgeführt werden kann; und Ziel ist ein diesbezügliches Analyseverfahren.
Bei der vorliegenden Erfindung ist eine Folge von Behältern auf einem beweglichen Halter vorgesehen, und die Folge wird derart befördert, daß sie durch einen die Behälter drehenden Bereich und einen die Behälter nicht drehenden Bereich läuft. Die Bewegung der durch eine Antriebsquelle angetriebenen beweglichen Halter wird auf die Behälter, die sich in dem die Behälter drehenden Bereich befinden, als eine Rotationskraft der Behälter um ihre eigene Achse übertragen. In dem die Behälter nicht drehenden Bereich wird ein Lichtstrahl eines Fotometers so ausgebildet, daß die Lichtmessung zum Messen der Testlösungen in den Containern durchgeführt werden kann, die im nicht drehenden Bereich angekommen sind. Der bewegliche Halter bewegt die Behälter kontinuierlich über eine Distanz, die ein Vielfaches des Abstandes zwischen den benachbarten Behältern ist, wobei während dieser Bewegung beides, das Umrühren der Testlösungen und die Lichtmessung der Testlösungen, durchgeführt wird. Genauer gesagt, wird jede der Testlösungen mit Hilfe des Fotometers in einem Bereich von 2 bis 10 s gemessen, nachdem sie mit dem Drehen um ihre eigene Achse aufgehört haben.
Fig. 1 ist eine schematische Ansicht eines Blutprobenanalysegerätes, das eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 zeigt schematisch die Umgebung eines Reaktionstisches der Struktur gemaß Fig. 1;
Fig. 3 ist eine Schnittansicht entlang der Linie III-III der Fig. 2;
Fig. 4 zeigt einen Reaktionsbehälter, der bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform verwendet wird;
Fig. 5 ist ein Diagramm, das die Experimentenergebnisse darstellt, die in Bezug auf die Wirksamkeit der Rühroperation erhalten wurden;
Fig. 6 ist eine schematische Ansicht eines Analysegerätes, das eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und
Fig. 7 zeigt, wie sich bei der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform die Behälter um ihre eigene Achse drehen, die in einem die Behälter drehenden Bereich plaziert sind.
sBei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist ein Analysegerät eine bewegungsübertragende Einrichtung auf, die in Kontakt mit der äußeren Wandoberfläche von Reaktionsbehältern gebracht werden kann, die auf einem Reaktionsdrehtisch angeordnet sind. Die bewegungsübertragende Einrichtung besitzt ein feststehendes Kontaktglied und überträgt die Bewegung der Behälterfolge, die durch den Drehtisch befördert wird, als Reaktionskraft der auf dem Drehtisch befindlichen Reaktionsbehälter um ihre eigene Achse. Während sich der Reaktionsbehälter um seine eigene Achse dreht, wird die in diesem Reaktionsbehälter enthaltene Flüssigkeit umgerührt.
Es sei darauf hingewiesen, daß die äußere Wandoberfläche des Reaktionsbehälters eine Oberfläche der Wand, die den Reaktionsbehälter bildet, eine Oberfläche eines Streifens, der auf der Außenseite des Reaktionsbehälters vorgesehen ist, um ein Rutschen des Reaktionsbehälters zu verhindern, und eine Oberfläche eines Behälterabdeckungselementes aufweist, das integraler Bestandteil des Reaktionsbehälters ist.
Bei einer der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weist ein Drehtisch Löcher auf. Jedes der Löcher ist in vorbestimmten Zwischenabständen in der Umfangsrichtung angebracht. Ein zylindrischer Reaktionsbehälter wird von der inneren Peripherie jedes Loches gehalten. In jedem der Löcher ist ein Lager vorgesehen, so daß jeder im Lager plazierte Behälter leicht um seine eigene Achse gedreht werden kann. Konzentrisch zum Drehtisch ist ein Reibungselement an einer Stelle angebracht, wo es Kontakt mit der Seite des Reaktionsbehälters herbeiführt. Der Reibungskoeffizient zwischen dem Reibungselement und den Behältern ist auf einen geeigneten Wert eingestellt. Die Reaktionsbehälter werden um ihre eigene Achse durch Reibung in Drehung versetzt, die verursacht wird, wenn der Drehtisch gedreht wird und ohne daß dafür eine spezielle Einrichtung zum Drehen der Reaktionsbehälter benötigt wird.
Weiter kann während des Drehens des Drehtisches die Drehung der Reaktionsbehälter um ihre eigene Achse durch Vorsehen von Einschnitten in dem befestigten, in der Umfangsrichtung angebrachten Reibungselement gestoppt werden. Das Reibungselement, das "Reibungsflansch" genannt wird, bzw. die Oberfläche desselben kann aus einem relativ weichen Material hergestellt sein, das einen hohen Hautreibungskoeffizienten besitzt. Beispielsweise ist Silikongummi für das Material geeignet. Das Reibungselement selber besteht im allgemeinen aus einem Kunstharz. Falls in diesem Falle kein ausreichender Grad an Reibkraft zwischen den Reaktionsbehältern und dem Reibungselement erzeugt wird, werden (zahnradartig geformte) Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche des Reibungselementes gebildet, so daß sie in Eingriff mit den auf den Reaktionsbehältern angebrachten Unregelmäßigkeiten gelangen und so die wirksame Übertragung einer Drehkraft ermöglichen. Die Reibung, die zwischen dem Durchtrittsloch und jedem der in dem entsprechenden Durchtrittsloch im Drehtisch gehaltenen Reaktionsbehälter erzeugt wird, ist gering. Dies hindert die Reaktionsbehälter daran bewegt zu werden, wenn der Drehtisch angehalten wird. Dies hindert den Behälter auch daran, verstellt zu werden. Die Durchtrittslöcher im Drehtisch sind passend aus einem Kunstharz gemacht, das einen niedrigeren Mautreibungskoeffizienten als den von Silikongummi besitzt, wie etwa ein Polyäthylenharz, ein Vinylchloridharz, oder ein ABS-Harz.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform, die später beschrieben wird, wiederholen sich abwechselnd ein Umdrehungszustand, bei dem der Drehtisch die Folge von Reaktionsbehältern befördert, und ein stationärer Zustand, bei dem der Drehtisch die Folge von Reaktionsbehältern nicht sbefördert. Wenn die Beförderungsoperation gestoppt wird, endet auch die Umdrehung der Reaktionsbehälter um ihre eigene Achse aufgrund der Reibung zwischen den Durchtrittslöchern im Drehtisch und den Reaktionsbehältern. Nachdem aber die Umdrehung der Reaktionsbehälter gestoppt worden ist, veranlaßt die Schwerkraft die Flüssigkeit in den Reaktionsbehältern, sich eine Zeitlang weiterzudrehen. Falls ein Reibungselement aus Silikongummi verwendet wird, und falls der Drehtisch gestoppt wird, nachdem er eine einzelne Umdrehung gemacht hat, fährt die in den Reaktionsbehältern enthaltene Flüssigkeit für etwa 4 s, nachdem die Drehung in den zylindrischen Reaktionsbehältern aus Glas gestoppt worden ist, fort, sich zu drehen. Die Zeitdauer, während der sich die Flüssigkeit in den Reaktionsbehältern weiterdreht, ist unterschiedlich, je nach der Form der Reaktionsbehälter oder den Eigenschaften der Flüssigkeit. Während sich nur die Flüssigkeit dreht, können die Probe und das Reagenzmittel in der Flüssigkeit gleichmäßiger umgerührt und gemischt werden.
Während der Umdrehung des Drehtisches berühren die auf dem Drehtisch plazierten Reaktionsbehälter das Reibungselement und werden dadurch um ihre eigene Achse gedreht. Mit anderen Worten können die beiden verschiedenen Ziele, d.h. das Positionieren des Drehtisches und die Drehung der Reaktionsbehälter durch die Bereitstellung einer Antriebseinrichtung für den Drehtisch erreicht werden. Weiter berührt das Reibungselement, das in Umfangsrichtung in der Weise angeordnet ist, daß es in Berührung mit den Reaktionsbehältern gelangt, die Reaktionsbehälter nicht an einem Punkt, wo die Drehung der Reaktionsbehälter nicht erforderlich ist, wie etwa an einem Punkt, an dem die Lichtmessung durchgeführt wird, oder an einem Punkt, an dem die Reaktionsbehälter auf den Drehtisch gesetzt oder von ihm abgenommen werden. Das Reibungselement kann mit der Innenseite oder der Außenseite der Folge der Reaktionsbehälter, die in einem kreisförmigen Beförderungspfad angeordnet sind, oder sowohl mit der inneren, als auch mit der äußeren Seite der Reaktionsbehälter in Berührung gebracht werden.
Fig. 1 zeigt schematisch ein Analysegerät als Ausführungsform dieser Erfindung. Ein Reaktionstisch 1 kann auf einer Drehachse 40 im Uhrzeigersinn gedreht werden. Eine Vielzahl, z.B. vierzig, Kuvetten 2 werden auf der Peripherie des Reaktionsdrehtisches gehalten. Ein Probendrehtisch kann auf einer Drehachse 6 vorwärts oder rückwärts gedreht werden.
Die Probeentnahmeoperation wird von einem Verteiler 74 durchgeführt, der eine Probeentnahmesonde 8 und einen Sondenverschieber 78 aufweist. Der Sondenverschieber 78 kann die mit einer Düse an der Spitze versehene Probeentnahmesonde 8 waagrecht von der Entnahmeposition 31 in die Ausstoßpositionen 25 verschieben, und er kann die Sonde 8 außerdem senkrecht in beide Entnahme- und Ausstoßpositionen 31 und 25 verschieben. Der Verteiler 74 trägt weiter eine Spritze 7 zum Entnehmen einer Probe; eine Spritze 9 zum Abgeben der Probe; und ein erstes Gefäß 32 für flüssiges Reagenzmittel.
Ein Reagenzabgeber 76 weist eine Leitungslänge 34, die sich bis zu der Folge von Kuvetten erstreckt, welche vom Reaktionsdrehtisch 1 gehalten werden; eine Spritze 10 zum Zuführen des Reagenzmittels; und ein zweites Gefäß für das flüssige Reagenzmittel auf. Die Zugabe des Reagenzmittels für die Kuvetten auf dem Reaktionsdrehtisch 1 wird durch den Reagenzabgeber 76 durchgeführt. Die Anzahl der zu benutzenden Reagenzabgeber 76 entspricht der Anzahl der Analyseproben, von denen jede für die Analyse zwei Reagenzarten benötigt.
Eine Antriebseinrichtung zum Antreiben des Reaktionsdrehtisches 1 ist sdurch eine in Fig. 1 dargestellte Schnittstelle 22 mit einer Zentraleinheit (CPU) 17 verbunden. Die CPU 17 veranlaßt den Motor 44 zu stoppen, wenn die Anzahl der gelieferten Erfassungssignale eine vorbestimmte Anzahl überschreitet, die größer als die Anzahl der auf der Scheibe 25 befindlichen Perforationen ist, beispielsweise, wenn 41 Erfassungssignale geliefert werden. In diesem Falle macht der Drehtisch 1 mehr als eine Umdrehung.
Das Lichtmeßgerät, das Fotometer 70 in Fig. 1, weist als Lichtquelle eine Lampe 12 und ein Spektrometer 11 auf. Das Fotometer 70 ist in Fig. 2 detaillierter dargestellt. Ein Lichtstrahl 13, der von der Lichtquelle 12 zum Spektrometer 11 läuft, durchquert den Pfad, auf dem die Folge der Kuvetten befördert wird. Der in das Spektrometer 11 geführte Strahl wird durch ein konkaves Gitter 58 in verschiedene Wellenlängenkomponenten unterteilt, und die entsprechenden Komponenten werden durch ein Feld 59 aus Halbleiterfotodetektoren erfaßt, die entsprechend der zu erfassenden Wellenlängen angeordnet sind. Jede der Kuvetten 2, die vom Drehtisch 1 getragen und entlang eines kreisförmigen Pfades befördert werden, durchqueren bei dieser Kreisbewegung den Strahl 13 im Fotometer. Da der Strahl 13 so angeordnet ist, daß er durch die Kuvette 2 und die darin enthaltene Flüssigkeit hindurchtritt, kann die Gesamtabsorption des Lichtes, d.h. die Absorption durch die Kuvette 2 und die Absorption durch die darin enthaltene Flüssigkeit, erfaßt werden. Der Strahlpfad ist so positioniert, daß wenn der Drehtisch 1 steht, der Strahl 13 durch die Mitte der Kuvette 2 hindurchtritt, die beispielsweise die 13. Kuvette sein kann, die von der Auswerfposition 25 her im Uhrzeigersinn gezählt wird.
Die entsprechenden Fotodetektoren 59 sind mit entsprechenden logarithmischen Verstärkern 15 verbunden, von denen jeder an zwei Multiplexer 14 angeschlossen ist. Jeder der beiden Multiplexer 14 entnimmt ein Lichtsignal, das einer einzelnen Wellenlänge entspricht. Zwei der Signale, sdie den beiden Wellenlängen entsprechen, welche von den beiden Multiplexern entnommen wurden, werden durch einen A/D-Umsetzer 16 digitalisiert, und die digitalen Signale werden durch die CPU 17 empfangen.
Eine Abführleitung 26 für Abfallflüssigkeit, sowie eine Versorgungsleitung 27 für eine Reinlgungslösung sind zwischen der Probenausstoßposition und der Kreuzungsposition zwischen dem Lichtstrahl 13 und dem Pfad der Kuvettenfolge vorgesehen. Eine Reinigungsvorrichtung 72 weist eine Abführeinrichtung 28 für Abfallflüssigkeit auf, an die ein Abführrohr 26 angeschlossen ist, und sie weist eine Versorgungseinrichtung 29 für eine Reinigungslösung auf, mit der eine Versorgungsleitung 27 verbunden ist. Die Abführleitung 26 für die Abfallflüssigkeit sowie die Versorgungsleitung 27 für die Reinlgungslösung werden abwärts in die an einer vorbestimmten Position stehenden Kuvetten geschoben, wenn der Drehtisch 1 gestoppt ist. Die CPU 17 in Fig. 1 ist durch eine Busleitung mit der Schnlttstelle 22, dem A/D-Umsetzer 16, einem Nurlesespeicher (oder ROM) 18, einem Direktzugriffsspeicher (oder RAM) 19 einer Betriebstafel 21 und einem Drucker 20 verbunden.
Wenn der Probenbecher 5, der eine Serumprobe enthält, zur Probenentnahmeposition 31 auf dem Probendrehtisch 4 geschickt wird, wird die Spitze der Probenentnahmesonde 8 in die im Probenbecher 5 enthaltene Flüssigkeit getaucht, so daß eine Menge an Serum angesaugt und in der Sonde 8 gehalten wird. Die Sonde wird dann in die Ausstoßposition 25 verschoben und das in der Sonde 8 enthaltene Serum wird in die Kuvette 2 ausgestoßen, die sich in der Ausstoßposition 25 befindet, während die Spritze 9 die spezifizierte Menge des ersten Reaktionsreagenzmittels in die gleiche Kuvette ausstößt.
Die inneren Wandoberflächen der Kuvetten bzw. Reaktionsbehälter 2 sind mit einem speziellen Antikörper bedeckt, der für die Antigen-Antikörper-Reaktion benötigt wird, beispielsweise an die CEA-Antikörper. Ein erstes Reagens, das eine Flüssigkeit ist, die einen enzymmarkierten AntiCEA-Antikörper enthält, ist im ersten Reagenzgefäß 32 untergebracht. Die Immunreaktion wird ausgelöst, wenn die CEA enthaltende Probe und das erste Reagens in den in der Ausstoßposition 25 stehenden Reaktionsbehälter ausgestoßen werden, wodurch die Bildung eines Irnmunkomplexes auf der inneren Wandoberfläche des Reaktionsbehälters eingeleitet wird.
Nach Beendigung der obigen Probeentnahmeoperation beginnt der Reaktionstisch 1 mit der Drehung im Uhrzeigersinn und dreht sich über 369º, was dem Winkel entspricht, um den 41 Kuvetten, d.h. die Kuvetten, deren Anzahl um 1 größer ist als die Anzahl aller auf dem Drehtisch 1 gehaltenen Kuvetten ist, durch die Ausstoßposition 25 laufen.
Nach der obigen Umdrehungsoperation steht die Kuvette 2, die die zugeteilte Probe und das erste Reaktionsreagens enthält, in der um eine Teilung, d.h. um 9º, gegenüber der Ausstoßposition 25 im Uhrzeigersinn vorgerückten Position. Während einer Umdrehung des Drehtisches 1 durchqueren alle Kuvetten 2 auf dem Drehtisch 1 den Lichtstrahl 13. Wenn jede Kuvette 2 den Strahl 13 durchquert, führt daher das Spektrometer 11 eine Absorptionsmessung durch. Die Ausgabe des Spektrometers 11 wird durch den logarithmischen Verstärker 15 an den Multiplexer 14 geliefert, der das Signal mit einer gewünschten Wellenlänge auswählt. Die Ausgabe des Multiplexers 14 wird durch den A/D- Umsetzer 16 an die CPU 17 zum Einspeichern in den RAM 19 geliefert. Diese Operationsfolge wird alle 30 s wiederholt, vorausgesetzt, daß ein Zyklus bestehend aus der Zeitdauer, in der sich der Drehtisch 11 bewegt, und der Zeitdauer, in der er steht, auf 30 s eingestellt ist. in dem Maße wie die Zyklen voranschreiten, rückt eine bestimmte Probe Teilung um Teilung im Uhrzeigersinn vor.
Ein Rohr 34 ist zum Hinzufügen des zweiten Reagenzmittels in die Probe im Bereich der 15. Kuvette, von der Ausstoßposition 25 im Uhrzeigersinn gezählt, plaziert. Demgemäß wird jede besondere Probe, die anfänglich in der Ausstoßposition 25 steht und dort der ersten Reaktion unterzogen wird, das zweite Reagens empfangen, um im 15. Zyklus die zweite Reaktion einzuleiten.
Die obigen Operationen werden durch die Steuerung der entsprechenden Mechanismen durch die CPU 17 über die Schnittstelle 22 gemäß dem im ROM 18 gespeicherten Programm abgewickelt. Die Betriebstafel 21 wird benutzt um Meßbedingungen einzugeben und die Messung einzuleiten und zu beenden. Die Ergebnisse der Messung der Analyseobjekte werden unter Benutzung von Daten berechnet, die erhalten werden, nachdem die zweite Reaktion eingeleitet worden ist, wobei die erhaltenen Ergebnisse durch einen Drucker 20 ausgedruckt werden.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform besteht der Pfad, durch den die Folge von Reaktionsbehältern 2 befördert wird, aus einem Behälterdrehbereich, in welchem die Reaktionsbehälter um ihre eigene Achse gedreht werden, und einem die Behälter nicht drehenden Bereich, in welchem die Umdrehungskraft nicht auf die Reaktionsbehälter übertragen wird. Der Behälterumdrehungsbereich 101 erstreckt sich über mehr als die Hälfte der Gesamtzahl der auf dem Reaktionsdrehtisch 1 befindlichen Reaktionsbehälter. Einen Bereich anderer Art als den Behälterumdrehungsbereich stellt der nichtumdrehende Bereich dar. Ein gebogener Reibungsflansch 120 ist fest im Behälterdrehungsbereich 101 vorgesehen, wie in Fig. 2 dargestellt.
Fig. 2 ist eine zum Teil aufgebrochene Draufsicht auf die Umgebung des Reaktionsdrehtisches 1 des Gerätes der Fig. 1. Es ist zu beachten, daß die Anzahl der in Fig. 2 gezeigten Reaktionsbehälter 2 kleiner als die in Fig. 1 gezeigte Anzahl ist, um die Erläuterung zu vereinfachen.
Ringförmige Lager 171 sind in den 40 Löchern angebracht, die im Reaktionstisch 1 eingebracht sind. Die zwischen jedem der Lager 171 und dem Reaktionsbehälter erzeugte Reibung ist gering. Der Reaktionsdrehtisch 1 besitzt eine obere Platte la und eine untere Platte 1b. Der Innendurchmesser jedes der in der oberen Platte 1a vorgesehenen Lager 171 ist im wesentlichen gleich groß gemacht wie der Außendurchmesser des Reaktionsbehälters 2. Die untere Platte 1b besitzt eine Vielzahl von konkaven Abschnitten 52, die an Stellen entsprechend den in der oberen Platte 1a angebrachten Löchern ausgebildet ist. Die kugeligen Bodenabschnitte der Behälter 2 werden von den konkaven Abschnitten 52 aufgenommen. Auf diese Weise wird eine Verschiebung der Behälter 2 verhindert, und die Behälter können in dem konkaven Abschnitt 52 um ihre eigene Achse gedreht werden, wenn eine relativ starke Kraft auf die Außenwände der Behälter 2 ausgeübt wird.
Die Folge der Reaktionsbehälter wird durch den auf einer Basis 50 montierten Impulsmotor 24 abwechselnd in einem stationären Zustand gestoppt. Der aus Silikongummi bestehende Reibungsflansch 120 ist um die Folge der Reaktionsbehälter herum angeordnet. Die innere periphere Oberfläche des Reibungsflansches 120 steht in Berührung mit den äußeren Wänden aller Reaktionsbehälter, die innerhalb des Behälterumdrehungsbereiches 101 plaziert sind.
Ein Kunststoffstreifen 115 ist auf einem Abschnitt der äußeren Oberfläche jedes aus Glas bestehenden Reaktionsbehälters 2 befestigt, wie Fig. 4 zeigt. Der Kunststoffstreifen 115 ist mit einem zahnradförmigen Abschnitt über eine Oberfläche des Behälters versehen, so daß die die Behälter befördernde Kraft durch den Reibungsflansch 120 als Drehkraft sicher auf den Reaktionsbehälter übertragen werden kann. Falls der Reaktionsbehälter 2 aus einem Kunststoff besteht, ist der Streifen 115 einstückig mit dem Reaktionsbehälter 2 ausgebildet. Der Reaktionsbehälter 2 besitzt weiter eine Vielzahl von flügelartig geformten Rippen 116 auf der inneren Oberfläche des Bodenabschnittes desselben. Diese Rippen 116 ermöglichen es, die im Reaktionsbehälter enthaltene Flüssigkeit wirksam umzurühren, wenn der Reaktionsbehälter um seine eigene Achse gedreht wird. Der Lichtstrahl 13 durchquert den in das Analysegerät eingeführten Reaktionsbehälter an einer Stelle unterhalb des Kunststoffstreifens 115.
Es ist vorteilhaft, wenn die innere periphere Oberfläche des Reibungsflansches 120 mit einem zahnradartigen Abschnitt über eine Oberfläche desselben versehen wird, so daß der Abschnitt mit dem zahnradartig geformten Abschnitt auf dem Streifen 115 des Behälters 2 in Eingriff gelangen kann. In diesem Falle ist es nicht erforderlich, daß der Reibungsflansch aus einem Material mit einem hohen Reibungskoeffizienten hergestellt ist, sondern aus einem allgemein verwendeten Kunststoff besteht.
Da die zwischen dem Reibungsflansch 120 und dem Reaktionsbehälter 2 erzeugte Reibung größer als die zwischen dem Reaktionsbehälter und dem Lager 171 verursachte Reibung ist, bewirkt die Umdrehung des Reaktionsdrehtisches 1, daß die im Umdrehungsbereich 101 plazierten Reaktionsbehälter in der durch einen Pfeil 60 angegebenen Richtung um ihre eigene Achse gedreht werden.
Eine Scheibe 45, die auf dem unteren Abschnitt der Welle 40 des Reaktionsdrehtisches 1 befestigt ist, ist ein Sternrad. Die Antriebskraft des Schrittmotors 44 wird durch ein Übertragungsgetriebe 56 auf die Scheibe 45 übertragen. Der Reibungsflansch 120 ist an einem senkrechten Abschnitt 51 der Basis 50 durch eine Halterung 109 befestigt.
Im nichtdrehenden Bereich, wo kein Reibungsflansch 120 angebracht ist, werden die auf dem Reaktionsdrehtisch 1 befindlichen Reaktionsbehälter 2 in den Lagern 171 nicht in Drehung versetzt. Da andererseits die auf dem Reaktionsdrehtisch 101 befindlichen Reaktionsbehälter 2 in Kontakt mit dem Reibungsflansch 120 zwischen einer Umdrehungsstartposition 117 und einer Umdrehungsendposition 118 gehalten werden, während der Reaktionsdrehtisch im Uhrzeigersinn bewegt wird, drehen sie sich in diesem Bereich weiter um ihre eigene Achse. Nachdem sie die Umdrehungsendposition 118 passiert haben, stehen sie mit dem Reibungsflansch 120 nicht länger in Berührung, so daß die Umdrehung der Behälter gestoppt wird. Die in den Reaktionsbehältern befindliche Flüssigkeit dreht sich jedoch infolge der Trägheit noch eine Zeitlang weiter.
Die Drehung der im Reaktionsbehälter 2 enthaltenen Flüssigkeit muß während der Messung der Flüssigkeit durch den Lichtstrahl 13 weitgehend gestoppt werden. Ein stabiler Meßwert kann nur erhalten werden, wenn die Bewegung der Flüssigkeit im Behälter 1 vollständig aufhört, wenn der Behälter 2 von der Umdrehungsendposition 118 in die Lichtmeßposition 119 der Fig. 1 befördert wird.
Nachdem die Umdrehung des Reaktionsbehälters aufgehört hat, wird die Lichtmeßoperation nur dann ausgelöst, wenn die Drehung der Flüssigkeit im Reaktionsbehälter im wesentlichen zum Stillstand gekommen ist. Andererseits ist es wesentlich, soviel Proben wie möglich innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer zu behandeln. Die Zeit zwischen dem Ende der Drehung des Reaktionsbehälters und dem Anfang der Lichtmessung ist auf 4 bis 5 s eingestellt, falls die verwendete Serumprobe eine normale Reaktionsflüssigkeit ist. Wenn die Viskosität der Reaktionsflüssigkeit hoch ist, kann diese Zeit verkürzt werden, weil die Trägheit die Bewegung der Reaktionsflüssigkeit leicht abstoppt. Dennoch sind mindestens 2 s erforderlich, ehe die Lichtmessung eingeleitet wird. Selbst wenn die Umdrehungsgeschwindigkeit des Reaktionsbehälters groß ist, beispielsweise, selbst wenn sie 1000 U/min beträgt, kommt die Reaktionsflüssigkeit, die sich wegen der Trägheit weiterhin dreht, nachdem die Umdrehung des Behälters abgestoppt worden ist, innerhalb von 7 s zum Stillstand. Dementsprechend ist der Abstand bzw. der Winkel zwischen der Umdrehungsendposition 118 und der Lichtmeßposition 119 in Fig. 2 so eingestellt, daß er eine Zeitdauer von 7 s zwischen dem Beginn der Lichtmessung und dem Ende der Umdrehung der Behälter um ihre Achse gewährleistet. Dieses Zeitintervall ist auf maximal 10 s eingestellt.
Fig. 5 zeigt die Ergebnisse der Experimente, die durchgeführt wurden, um die Wirksamkeit des Umrührens bei der unter Verwendung des in Fig. 1 dargestellten Anaylsegerätes durchgeführten Analyse zu zeigen. Bei den Experimenten wurde die Rührwirkung im Verhältnis zur Rate der Antigen-Antikörper-Reaktion bei der Messung von kartinoembryonalem Antigen (im folgenden als CEA bezeichnet) untersucht. Das CEA ist ein im Blut enthaltenes Mikroprotein und wurde durch die Enzymimmunoassaymethode gemessen (im folgenden als EIA-Methode bezeichnet). Wenn eine Probe, die CEA und einen enzymmarkierten AntiCEA-Antikörper enthält (im folgenden als enzymmarkierter Antikörper bezeichnet) in einen Reaktionsbehälter gespritzt wird, dessen Innenwand mit AntiCEA- Antikörpern bedeckt ist, wird auf der Innenwand des Reaktionsbehälters ein CEA-Komplex (AntiCEA-Antikörper-CEA-enzymmarkierter Antikörper) sgebildet.
Die Rate der Antigen-Antikörper-Reaktion selber ist sehr hoch. Da aber die Konzentration des CEA im Blut extrem niedrig ist - CEA ist darin beispielsweise in einer Menge enthalten, die einige Nanomol bis mehrere 10 Nanomol pro mi beträgt - wenn der die Probe und das Reagens enthaltende Reaktionsbehälter unbewegt gelassen wird, so daß der CEA- Komplex nur durch thermodynamische Diffusion gebildet wird, findet die Reaktion mit einer sehr langsamen Geschwindigkeit statt. Wenn aber das CEA in der Lösung dazu gebracht wird, durch Umrühren der Lösung kräftig gegen die Wandoberfläche des Reaktionsbehälters zu prallen, so daß die Reaktionswahrscheinlichkeit gesteigert wird, steigt die Reaktionsrate an.
Bei den Experimenten wurden die Antigen-Antikörperreaktionen unter zwei Bedingungen durchgeführt, d.h. daß in einem Falle der Reaktionsbehälter unbewegt gelassen wurde, während die Antigen-Antikörperreaktion stattfand, während im anderen Falle die Lösung im Reaktionsbehälter gemäß der vorliegenden Erfindung umgerührt wurde. In beiden Fällen wurde das Reaktionsvermögen in unterschiedlichen Reaktionszeiten erreicht. Nach der Antigen-Antikörperreaktion wurde der Inhalt des Behälters in beiden Fällen in gleicher Weise behandelt. Im einzelnen wurden freie enzymmarkierte Antikörper, die nicht an das Antigen gebunden waren, zuerst durch Reinigen beseitigt. Danach wurden das Stroma und ein färbendes Mittel in den Reaktionsbehälter ausgestoßen, der gereinigt war und auf dem der Immunkomplex verblieb, so daß das Stroma und das färbende Mittel durch das Enzym gefärbt wurde, das in dem am Antigen gebundenen enzymmarkierten Antikörper enthalten war; und der Grad der Färbung wurde unter Verwendung des Spektrofotometers gemessen. Wie aus Fig. 5 hervorgeht, dauerte es im stationären Zustand B etwa 4 Std., um die Reaktion zu Ende zu bringen, während im Rührzustand A, der der vorliegenden Erfindung entspricht, die Reaktion in etwa 2 Std. abgeschlossen war, wobei sich die Reaktionsrate verdoppelte.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Fig. 6 und 7 eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Bei diesem automatischen Blutanalysegerät wird eine Vielzahl von Reaktionsbehältern, die auf einem Gestell gelagert sind, in einer geraden Linie entlang eines Beförderungspfades bewegt. Die transparenten Reaktionsbehälter werden jeweils in einer Vielzahl von Löchern gehalten, die im Gestell 80 angebracht sind. Da die Reibung zwischen jedem der Reaktionsbehälter und dem Gestell gering ist, wird die Bewegung des Gestells, das die Reaktionsbehälter befördert, auf den Behälter übertragen, wenn der Behälter in Berührnng mit einem Kontaktelement kommt und der Behälter daher um seine eigene Achse dreht.
Das Gestell 80 wird von einem Gestellzuführungsabschnitt 61 aus in eine Probenzugabeposition 62 befördert, die auf einem Beförderungspfad 69 liegt, wo eine Blutserumprobe in jeden der auf dem Gestell 80 gelagerten Reaktionsbehälter 82 eingegeben wird, während das Gestell 80 stillsteht. Das Gestell 80 wird dann in eine Reagenszugabeposition 63 befördert, wo eine Reagenzlösung entsprechend der Analyseprobe in jeden der Reaktionsbehälter 82 eingegeben wird, während das Gestell 80 stillsteht. Anschließend wird das Gestell 80 kontinuierlich über den Beförderungspfad 69 durch einen Behälterumdrehungsbereich 64 und einen nicht drehenden Bereich 65 bewegt. Während der Beförderung des Gestells 80 durchquert die in jedem der Reaktionsbehälter 82 enthaltene Reaktionsflüssigkeit den Lichtstrahl 13, wobei die Lichtmessung der Reaktionsflüssigkeit durchgeführt wird. Das Gestell 80 wird dann in seinem Gestellsammelabschnitt 67 aufgenommen.
Während die auf dem Gestell 80 gelagerten Reaktionsbehälter durch den Behälterumdrehungsbereich 64 laufen, werden sie auf dem Gestell 80 um ihre eigene Achse gedreht, so daß die in den Reaktionsbehältern enthaltenen Flüssigkeiten umgerührt werden. Ein Paar von Berührungsplatten 84 bzw. 85 bestehen jeweils aus einer Vielzahl von Kontaktenden 86, 87, 88, 91, 92, 93, die so vorspringen, daß sie mit den Außenwänden der Behälter in Berührung kommen.
Im Behälterumdrehungsbereich 64 werden die Reaktionsbehälter auf dem Gestell 80, wenn das Gestell durch eine Antriebsvorrichtung (nicht dargestellt) in der durch einen Pfeil 99 angegebenen Richtung befördert wird (wie in Fig. 7 dargestellt) nacheinander mit der großen Anzahl der Kontaktenden in Berührung gebracht. Wird die Bewegung des Gestells auf die auf dem Gestell 80 befindlichen Reaktionsbehälter durch Reibung übertragen, werden die Reaktionsbehälter dadurch um ihre eigene Achse gedreht. Da die Kontaktenden 86 bis 88 der Kontaktplatte 84, und die Kontaktenden 91 bis 93 der Kontaktplatte 85 alternierend an den verschiedenen Seiten des Übertragungspfades angeordnet sind, werden die Reaktionsbehälter abwechselnd in entgegengesetzten Richtungen in Drehung versetzt, d.h. im Uhrzeigersinn und im Gegenuhrzeigersinn. Bei dem in Fig. 7 dargestellten Zustand werden die Reaktionsbehälter 82a und 82b, die mit dem Kontaktende 86 in Berührung stehen, im Gegenuhrzeigersinn gedreht, während die Reaktionsbehälter 82c und 82d, die in Berührung mit den Kontaktenden 92 stehen, im Uhrzeigersinn gedreht werden und wobei ein Reaktionsbehälter 82e, der in Berührung mit dem Kontaktende 87 steht, im Gegenuhrzeigersinn umiäuft. Auf diese Weise wird die in jedem der Reaktionsbehälter enthaltene Flüssigkeit wirksam umgerührt.
Wenn die Folge der Reaktionsbehälter in den nichtdrehenden Bereich 65 eintritt, hört die Umdrehung der Reaktionsbehälter um ihre eigene Achse auf. Die durch die Trägheit verursachte Drehbewegung der in den Reaktionsbehältern enthaltenen Reaktionsflüssigkeit endet, ehe der Reaktionsbehälter den Lichtstrahl 13 erreicht.

Claims

1. Analysegerät, aufweisend:

einen beweglichen Halter (1, 80), auf dem eine Vielzahl von Behältern (2) zur Aufnahme einer um:zurührenden Flüssigkeit angeordnet sind, wobei jeder der Behälter (2) eine Drehachse besitzt,

gekennzeichnet durch:

eine Antriebsvorrichtung (44) zum Antreiben des beweglichen Halters (1, 80), derart, daß eine Folge von Behältern (2, 82) einen Behälterumdrehungsbereich (101, 64), in welchem die Behälter um ihre eigene Achse gedreht werden, und einen nichtdrehenden Bereich passiert, in welchem die Behälter (2, 82) nicht gedreht werden;

Übertragungseinrichtungen (120, 84, 85) zum Übertragen der Bewegung des beweglichen Halters (1, 80) als Drehkraft auf die Behälter (2) in der Folge der Behälter (2) auf ihren eigenen Achsen im Behälterdrehbereich (101, 64); und

ein Fotometer (70) zum Bestrahlen der im nichtdrehenden Bereich befindlichen Behälter (2, 82) in der Behälterfolge mit einem Lichtstrahl.

2. Analysegerät nach Anspruch 1, bei dem die Behälter (2, 82) aus einem transparenten Material bestehen, und die äußere Peripherie jedes der Behälter (2, 82) Unregelmäßigkeiten (115) aufweist, die mit den Übertragungseinrichtungen in Berührung gebracht werden.

3. Analysegerät nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Antriebsvorrichtung (44) den beweglichen Halter (1, 80) so antreibt, daß die Folge der Behälter (2) intermittierend bewegt wird.

4. Analysegerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem die Übertragungseinrichtungen (120, 84, 85) ein Kontaktglied aufweisen, das so angeordnet ist, daß es mit der Außenwand des Behälters (2, 82) in Berührung gelangen kann.

5. Analysegerät nach Anspruch 4, bei dem das Kontaktglied fest angebracht ist.

6. Analysegerät nach Anspruch 4, bei dem das Kontaktglied gleichzeitig mit einer Vielzahl von Behältern in der Folge der Behälter (2, 82) in Berührung gebracht wird.

7. Analysegerät nach Anspruch 4, bei dem das Kontaktglied eine Vielzahl von Enden aufweist, die mit den Behältern in der Folge der Behälter (2, 82) in Berührung kommen, und bei dem die Kontaktenden alternierend auf beiden Seiten der Folge der Behälter (2, 82) angeordnet sind.

8. Analysegerät gemäß einem beliebigen vorhergehenden Anspruch, das weiter Einrichtungen zum Steuern des Fotometers zum Beginnen einer Bestrahlung der Behälter im Bereich von 2 bis 10 s, nachdem sie die Drehung um ihre eigene Achse gestoppt haben, aufweist.

9. Analysegerät nach einem beliebigen vorhergehenden Anspruch, bei dem die Behälter flügelartig geformte Rippe auf dem inneren Abschnitt zum Umrühren aufweisen.

10. Analysegerät nach einem beliebigen vorhergehenden Anspruch, bei dem die Antriebsvorrichtung die Vielzahl der Behälter in nur einer einzigen Richtung antreibt.

11. Analysegerät nach Anspruch 10, bei dem die Antriebsvorrichtung ein Impulsmotor ist, der die Halteeinrichtung intermittierend antreibt.

12. Analysegerät nach einem beliebigen vorhergehenden Anspruch, bei dem die Halteeinrichtung eine obere und eine untere Scheibe aufweist, wobei die obere Scheibe Durchtrittslöcher mit Lagern zur Aufnahme der Behälter besitzt, während die Bodenscheibe konkave Abschnitte zum Abstützen eines Bodenabschnittes besitzt, die mit den Durchtrittslöchern ausgefluchtet sind.

13. Analyseverfahren, das folgende Schritte aufweist:

Halten einer Vielzahl von Behältern (2) auf einem beweglichen Halter (1, 80), von denen jeder eine Drehachse besitzt;

abwechselndes Versetzen einer Folge von Behältern (2, 82) in einen bewegten Zustand und einen gestoppten Zustand,

gekennzeichnet durch:

Veranlassen der Behälter in der Folge von Behältern, durch Über-3() tragen der Bewegung des beweglichen Halters als Drehkraft auf die Behälter, während die Behälter beim Transport der Behälter (2, 82) einen Behälterumdrehungsbereich passieren; und

Messen der Flüssigkeit, die in dem in der Folge der Behälter befindlichen Behälter enthalten ist, durch Bestrahlen der Behälter mit einem Lichtstrahl, wenn die Behälter bei der Beförderung der Behälter eine Lichtmeßposition (119) in einem die Behälter nichtdrehenden Bereich passieren.

14. Analyseverfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Probe und/oder ein Reagens in einen Behälter eingegeben wird, der in einer vorbestimmten Position (25) plaziert ist, wobei die Beförderung der Folge von Behältern (2, 82) gestoppt ist.