DE2260292A1 - PHOTOMETRIC ANALYZER - Google Patents

Description

Translated fromGerman

United States Atomic Energy Commission, Washington, D.C, U.S.A.United States Atomic Energy Commission, Washington, D.C, U.S.A.

Fotometrischer Analysator.Photometric analyzer.

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Fotometer und insbeson7 dere auf einen Rotor für einen mehrere Stationen aufweisendenfotometrischen Analysator, der ohne Unterstützung des SchwerefeldesFlüssigkeiten transportieren und zurückbehalten kann.The invention relates generally to photometers and in particular to a rotor for a multiple stationphotometric analyzer that does not support the gravity fieldCan transport and retain liquids.

Bemannte Raumflüge von ausgedehnter Dauer erfordern analytische Systeme, die schnell verschiedene biochemische Analysen vonFlüssigkeiten eines Astronauten bei Flugbedingungen ausführen können. Derartige Analysen sind erforderlich, um über den Zustandder Gesundheit des Astronauten Angaben zu haben, so daß- wenn notwendig - Heilmaßnahmen ergriffen werden können. Von besonderem Interesse sind Blutuntersuchungen einschließlichder Untersuchung auf Glukose, LDH, SGOT, SGPT, BUN, Gesamtprotein, im alkalischem Milieu wirksame Phosphatase, Bilirubin,Kalzium, Chlorid, Natrium, Kalium und Magnesium. Derartige Versuche oder Tests werden normalerweise am Blutplasmadurchgeführt und machen zur Entfernung derManned space flights of extended duration require analytical systems that can quickly perform various biochemical analyzes ofAn astronaut's fluids can run in flight conditions. Such analyzes are needed to keep track of the conditionto have information on the health of the astronaut so that- if necessary - therapeutic measures can be taken. Blood tests including are of particular interesttesting for glucose, LDH, SGOT, SGPT, BUN, total protein, phosphatase active in an alkaline environment, bilirubin,Calcium, chloride, sodium, potassium and magnesium. Such attempts or tests are usually performed on blood plasmacarried out and make for removal of the

309824/0942309824/0942

roten Blutkörperchen die vorherige Zehtrifugation der Blutprobenerforderlich. ■.'...·red blood cells the previous toe centrifugation of the blood samplesnecessary. ■ .'... ·

US Patent 3 586 484 betrifft eine Vorrichtung zur schnellenDurchführung einer Vielzahl gleichzeitiger biochemischer Analysen.Gemäß diesem Patent ist ein analytisches Fotometer vorgesehen, bei welchem Ausscheidungen aus einer Vielzahl von Proben durchZentrifugation entfernt werden, und zwar vor dem Transport der Proben zu den entsprechenden Küvetten in einem drehbaren Küvettensystemfür fotometrische Messung. Dabei ist eine zentrale Transportscheibe mit Kammern vorgesehen, die durch die SchwerkraftProben- und Reaktionsflüssigkeiten im Rohzustand hält, während diese Flüssigkeiten bei Rotation zu entsprechenden Abscheidungskammernfreigegeben werden. Nach der Abscheidung oder dem Niederschlag wird die Transportscheibe in ihre Ruhestellung gebracht,und der oben schwimmende Stoff wird durch Schwerefluß in eine dritteReihe von Kammern gebracht. Sodann kann der oben schwimmende Stoff durch Zentrifugalkraft zu den entsprechenden Küvetten ineinem die Scheibe umgebenden Drehküvettensystem gebracht werden. Eine Lichtquelle und ein Detektor sind mit durchsichtigen Fensternin den Küvetten ausgerichtet, um die chemischen Probenkonzentrationen durch die Lichtabsorption in den in den Küvetten enthaltenenProben zu bestimmen. Dabei sind ferner Mittel vorgesehen, um die Ausgangsgröße des Detektors aufzunehmen, und die Fotodurchlässigkeitder Proben innerhalb der Küvetten einzeln anzuzeigen.US Patent 3,586,484 relates to a device for rapidCarrying out a large number of simultaneous biochemical analyzes.According to this patent, an analytical photometer is provided in which precipitates from a large number of samples are passed throughCentrifugation must be removed before the samples are transported to the corresponding cuvettes in a rotatable cuvette systemfor photometric measurement. A central transport disk with chambers is provided, which is caused by gravityMaintains sample and reaction liquids in their raw state, while these liquids are rotated to appropriate separation chambersbe released. After the separation or precipitation, the transport disk is brought into its rest position,and the matter floating above is turned into a third by gravity flowBrought series of chambers. The substance floating above can then be moved to the corresponding cuvettes inbe brought to a rotating cuvette system surrounding the disc. A light source and a detector are with clear windowsAligned in the cuvettes to the chemical sample concentrations by the light absorption in the contained in the cuvettesTo determine samples. Means are also provided to record the output variable of the detector and the photo transmittanceof the samples within the cuvettes individually.

Dieses analytische Fotometer und ähnliche Vorrichtungen, die mehrere Stationen aufweisende Rotor-Küvettensysteine verwenden,werden in zahlreichen Laboratorien verwendet, weil sie schnell und genau große Probenzahlen analysieren; diese Vorrichtungensind jedoch nicht für Raumanwendungen geeignet, weil sie die Schwerkraft benötigen, um an irgendeinem Punkt in ihrem Lade-Messungs-ArbeitszyklusFlüssigkeiten zu halten oder zu übertragen. Obwohl Raumfahrzeuge im Erdumlauf oder bei Mondflügen der Schwerkraftanziehung ausgesetzt sind, wie alle anderen Gegenstände imUniversum, erfahren sie doch den als Gewichtslosigkeit bekanntenThis analytical photometer and similar devices using multiple station rotor cuvette systemsare used in many laboratories because they analyze large numbers of samples quickly and accurately; these deviceshowever, are not suitable for space applications because they require gravity to move at some point in their charge-measure duty cycleTo hold or transfer liquids. Although spacecraft orbiting the earth or flying around the moon are heavylike all other objects in theUniverse, experience what is known as weightlessness

309824/0942309824/0942

Zustand, da sie stets (Ausnahme: Während Motorbetrieb oder währenddes Wiedereintritts) frei fallen, und zwar mit einer Beschleunigung,die durch die Netto-Gravitationskraft bestimmt ist, der sieausgesetzt sind. Unter solchen Umständen kann die Gravitationskraft nicht zum Transport oder zur Zurückhaltung von Flüssigkeitenbenutzt werden.State because they are always (exception: during engine operation or duringre-entry) fall freely, with an accelerationwhich is determined by the net gravitational force of themare exposed. Under such circumstances, gravitational force cannot be used to transport or retain liquidsto be used.

Allgemein beweckt die Erfindung einen Rotor für einen mehrere Stationen aufweisenden fotometrischen Analysator vorzusehen, derauch ohne Unterstützung der Gravitationskraft Flüssigkeiten transportieren und zurückhalten kann. Weitere Vorteile ergeben sichaber auch aus der folgenden Beschreibung und auch aus den Ansprüchen.In general, the invention aims to provide a rotor for a multi-station photometric analyzer whichcan transport and hold back liquids even without the support of gravitational force. There are further advantagesbut also from the following description and also from the claims.

Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, daß der Rotor für einen meh- " "rere Stationen aufweisenden fotometrischen Analysator ein geschichtetaufgebautes scheibenförmiges Glied mit einer zentralen undurchsichtigen Scheibe aufweist, die* sandwichartig zwischenäußeren transparenten Scheiben angeordnet ist. Die zentrale oder Mittelscheibe ist mit einer Kreisanordnung von sich axial erstreckendenöffnungen versehen, welche Probeanalyseküvetten bilden, wenn die Scheibe sandwichartig zwischen den äußeren durchsichtigenScheiben angeordnet ist. Mittig angeordnete Beladekanäle erstrecken sich durch jede der äußeren durchsichtigenScheiben, und zwar in Ausrichtung mit entsprechenden Verteilungskammern, die in entgegengesetzt liegenden Endflächen der zentralenScheibe ausgebildet sind. Kanäle erstrecken sich ferner von jeder Verteilungskammer zu jeder Probeanalyseküvette, um Proben-und Reaktionsflüssigkeiten den Küvetten hinzuzufügen. Ferner sindgemäß der Erfindung auch Mittel vorgesehen, um die Probe- und Reagenzflüssigkeiten gleichmäßig auf die Probeanalyseküvetten zuverteilen, wenn sich der Rotor in Betrieb befindet. Weitere bevorzugteAusgestaltungen der Erfindung ergeben sich insbesondere auch aus den Unteransprüchen.According to the invention it is provided that the rotor for a multiple ""A layered photometric analyzer having rere stationsconstructed disc-shaped member with a central opaque disc sandwiched betweenouter transparent panes is arranged. The central or middle disk is provided with a circular arrangement of axially extendingprovided openings which form sample analysis cuvettes when the disc sandwiched between the outer clearDisks is arranged. Centrally located loading channels extend through each of the outer clear onesDiscs, in alignment with respective distribution chambers in opposite end faces of the centralDisc are formed. Channels also extend from each distribution chamber to each sample analysis cuvette to collect sampleand add reaction liquids to the cuvettes. Furthermore areAccording to the invention, means are also provided for uniformly supplying the sample and reagent liquids to the sample analysis cuvettesdistribute when the rotor is in operation. More preferredRefinements of the invention also emerge in particular from the subclaims.

Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergebensich aus der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels an Hand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:Further advantages, objects and details of the invention resultfrom the description of a preferred embodiment with reference to the drawing; in the drawing shows:

309824/0942309824/0942

226Ü292226Ü292

Fig. 1 einen Vertikalschnitt, der schematisch einen den erfindungsgemäßenRotor verwendenden fotometrischen Analysator darstellt;Fig. 1 is a vertical section schematically showing one of the inventionFigure 3 illustrates photometric analyzer using rotor;

Fig. 2 eine Draufsicht auf den fotometrischen Analysator der Fig.1;Figure 2 is a plan view of the photometric analyzer of Figure 1;

Fig. 3 eine Ansicht der Probenbeladungsseite des erfindungsgemäßenRotors;3 is a view of the sample loading side of the inventionRotor;

Fig. 4 eine perspektivische,teilweise geschnittene und zum Teilweggebrochene Ansicht der Probenladeseite des erfindungsgemäßen Rotors;Fig. 4 is a perspective, partially sectioned and partiallybroken away view of the sample loading side of the rotor according to the invention;

Fig. 5 eine Draufsicht auf die Reagenz-Ladeseite des erfindungsgemäßenRotors;Fig. 5 is a plan view of the reagent loading side of the inventionRotor;

Fig. 6 eine perspektivische, geschnittene und teilweise weggebrocheneAnsicht der Reagenz-Ladeseite des erfindungsgemäßen Rotors.Fig. 6 is a perspective, sectioned and partially broken awayView of the reagent loading side of the rotor according to the invention.

In der Zeichnung - vergleiche dazu zunächst Fig. 1 und Fig. 2 istein fotometrischer Analysator der Drehbauart dargestellt, der einen gemäß der Erfindung ausgebildeten und in vereinfachter Weiseschematisch dargestellten Rotor 1 aufweist. Wie gezeigt, weist ein motorgetriebenes Rotortraggehäuse 2 einen im allgemeinenzylindrischen in einem kreisförmigen ebenen Plattenteil 4 endenden Körperteil 3 auf. Ein ringförmiger, nach oben stehender Rand 5ist zur Bildung eines Stückes am ebenen Plattenteil 4 befestigt und bildet die seitliche Begrenzung für den Rotor 1. Nicht gezeigteMittel, wie beispielsweise ein Keil und Magnet, werden benutzt, um eine Relativdrehung zwischen dem Rotor 1 und der Plattform2 zu verhindern, und um den Rotor an der Plattform unter den Bedingungen des gewichtslosen Fluges zu befestigen, währendandererseits eine relativ mühelose Entfernung des Rotors von Hand dann, wenn dies gewünscht wird, möglich ist.In the drawing - compare FIG. 1 and FIG. 2 firsta photometric analyzer of the rotary type is shown, the one formed in accordance with the invention and in a simplified mannerhas rotor 1 shown schematically. As shown, a motor-driven rotor support housing 2 has a generallycylindrical body part 3 ending in a circular flat plate part 4. A ring-shaped, upstanding edge 5is attached to form a piece on the flat plate part 4 and forms the lateral boundary for the rotor 1. Not shownMeans such as a wedge and magnet are used to allow relative rotation between the rotor 1 and the platform2, and to attach the rotor to the platform under the conditions of weightless flight whileon the other hand, a relatively easy removal of the rotor by hand, if this is desired, is possible.

Eine fotometrische Lichtquelle 6 liefert einen Lichtstrahl konstanterIntensität, der den Rotor 1 an einem Punkt durchsetzt, der den Radialstellungen der Probeanalyseküvetten 7 entspricht.Ferner sind öffnungen 8 in dem flachen Plattenteil 4 des GehäusesA photometric light source 6 supplies a light beam more constantIntensity which penetrates the rotor 1 at a point which corresponds to the radial positions of the sample analysis cuvettes 7.There are also openings 8 in the flat plate part 4 of the housing

3098 2 4/09423098 2 4/0942

in axialer Ausrichtung mit den Probeanalyseküvetten 7 vorgesehen. Der durch eine gestrichelte Linie "in Fig. 1 angedeutete Lichtstrahlder Quelle 6 ist derart ausgerichtet, daß er durch jedeÖffnung 8 und Küvette 7 hindurchläuft, wenn sie durch den Strahlhindurchlaufen.provided in axial alignment with the sample analysis cuvettes 7. The light beam indicated by a dashed line ″ in FIG. 1the source 6 is oriented so that it through eachOpening 8 and cuvette 7 passes through it when passing through the beamwalk through.

Unterhalb des Rotors 1 und des ebenen Plattenteils 4 des Gehäuses 2 sind elektronische Fotodetektormittel 9 so angeordnetund ausgerichtet, daß sie das durch die Probeanalyseküvetten während der Drehung durchgelassene Licht aufnehmen. Die Fotodetektormittel9weisen eine Fotovervielfacherröhre auf und liefern eine elektrische Ausgangsgröße, die proportional derIntensität des von den Küvetten durchgelassenen Lichtes ist.Below the rotor 1 and the flat plate part 4 of the housing 2, electronic photodetector means 9 are arranged and oriented in such a way that they receive the light transmitted through the sample analysis cuvettes during the rotation. The photodetector means9 have a photomultiplier tube and supply an electrical output which is proportional to the intensity of the light transmitted by the cuvettes.

Zwischen den Fotodetektormitteln 9 und dem ebenen Plattenteil 4 des Gehäuses 2 ist ein einstellbarer Filterwähler 11 angeordnet,der eine Vielzahl von Lichtfiltern 12 mit unterschiedlichenLichtdurchlässigkeitseigenschaften aufweist. Eine federbelastete Rastvorrichtung 13 kommt mit in geeignetem Abstand angeordnetenAusnehmungen im einstellbaren Filterwähler 11 in Eingriff undlegt irgendeinen der Lichtfilter 12 in axialer Ausrichtung mit der Lichtquelle 6 und den Fotodetektormitteln 9 fest.An adjustable filter selector 11 is arranged between the photodetector means 9 and the flat plate part 4 of the housing 2,of a variety of light filters 12 with differentHas light transmission properties. A spring-loaded locking device 13 comes with arranged at a suitable distanceRecesses in the adjustable filter selector 11 in engagement andsets any one of the light filters 12 in axial alignment with the light source 6 and the photodetector means 9.

Ferner ist - wie gezeigt - eine elektromagnetische Scheibenbremsanordnung14 für die schnelle Bremsung des drehbaren Gehäuses 2 vorgesehen, was durch Eingriff mit dem radial am weitestenaußen liegenden Teil des flachen Plattenteils 4 geschieht.Ein Aufnahmekopf-Rotorstellungsanzeiger 15 erzeugt Impulsemittels Fotodioden, die durch das Gehäuse 2 durchsetzende Öffnungen 16 beleuchtet werden. Die Impulse werden durch eine geeigneteSchaltung zur Erzeugung der RotordrehzahlSteuerung undzur Korrelation der durch die Probeanalyseküvetten übertragenen Lichtimpulse mit der Rotorstellung verwendet.Also, as shown, is an electromagnetic disc brake assembly14 provided for the rapid braking of the rotatable housing 2, which by engagement with the radially furthestoutside part of the flat plate part 4 happens.A take-up head rotor position indicator 15 generates pulsesby means of photodiodes which are illuminated through openings 16 passing through the housing 2. The impulses are given by a suitableCircuit for generating the rotor speed control andused to correlate the light pulses transmitted through the sample analysis cells with the rotor position.

In den Figuren 3 und 4 ist eine Draufsicht bzw. eine perspektivischeAnsicht der Probenladesexte des Rotors 1 dargestellt.In Figures 3 and 4 is a plan view and a perspective view, respectivelyView of the sample loading texts of the rotor 1 shown.

309 8 2 4/0942309 8 2 4/0942

Der Rotor besitzt einen Schichtaufbau, wobei eine mittlere,vorzugsweise undurchsichtige Kunststoffscheibe 17 sandwichartig zwischen äußeren durchsichtigen Kunststoffscheiben 18 und 19 angeordnetist. Durch die Scheibe 17 erstrecken sich in Axialrichtung als Probeanalyseküvetten 7 dienende öffnungen und bilden einekreisförmige Anordnung. Die Scheibe 17 ist - wie gezeigt - mit einer Reihe von im allgemeinen radial orientierten Vertiefungenversehen, die sich von jeder Küvette 7 aus zu einer zentralen Probenverteilungskammer 20 hin erstrecken. Ein mittig angeordneter,sich verjüngender Probenladekanal 21 erstreckt sich durch die Scheibe 17 in Ausrichtung mit der ProbenverteilungskanunerThe rotor has a layer structure, with a middle,preferably opaque plastic disk 17 sandwiched between outer transparent plastic disks 18 and 19is. Openings serving as sample analysis cuvettes 7 extend through the disk 17 in the axial direction and form onecircular arrangement. The disk 17 is - as shown - with a series of generally radially oriented depressionswhich extend from each cuvette 7 to a central sample distribution chamber 20. A centrally arranged,tapered sample loading channel 21 extends through disc 17 in alignment with the sample distribution channel

Radial verlaufende Probenverteilungskanäle 22 - einer für jede Probeanalyseküvette 7 - schneiden an der Peripherie der Probenverteilungskanuner20, um eine Sägezahn- oder gezahnte Kantenwirkung zu erzeugen, die eine im wesentlichen gleichmäßige Verteilungder Probenflüssigkeit in die Kanäle 22 bewirkt, wenn sich der Rotor 1 dreht und Probenflüssigkeit durch Ladekanal21 eingespritzt wird. Über lauf kanäle 23 und tiberlauf sammelhohlräume24 können zur Begrenzung des in jedem Kanal 22 zurückgehaltenen Flüssigkeitsvolumens vorgesehen sein, wobei ferner diegleichmäßige Verteilung der Probenflüssigkeit in diesen Kanälen gewährleistet wird. Die Kanäle 22 haben Kapillargröße, damitwährend der Gewichtslosigkeit und dann, wenn der Rotor nicht umläuft, Probenflüssigkeitsverluste vermieden werden.Radially extending sample distribution channels 22 - one for each sample analysis cuvette 7 - intersect at the periphery of the sample distribution channels20 to create a sawtooth or serrated edge effect that has a substantially even distributionof the sample liquid in the channels 22 caused when the rotor 1 rotates and sample liquid through the loading channel21 is injected. Overflow channels 23 and overflow collecting cavities24 can be provided to limit the volume of liquid retained in each channel 22, furthermore theuniform distribution of the sample liquid in these channels is guaranteed. The channels 22 are capillary in size, soloss of sample liquid can be avoided during weightlessness and when the rotor is not rotating.

Ein Verbindungskanal 25 erstreckt sich von einem Punkt aus, der nahe, doch mit Abstand gegenüber dem radial äußersten Ende jedesKanals 22 angeordnet ist; der Verbindungskanal 25 endet an der entsprechenden Probeanalyseküvette. Jeder Kanal 25 ist "gefaltet"(d.h. hin- und hergehend ausgebildet), so daß er von seinem Schnittpunkt mit dem Kanal 22 aus (zunächst) radial nach innenund dann radial nach außen zu einer Küvette verläuft. Die "gefaltete" Ausbildung verhindert den direkten Durchgang einesProbenströmungsmittels zu den Küvetten 7 nach der Verteilung an die Kanäle 22, da der durch die Beschleunigung hervorgerufeneDruck der Probenflüssigkeit in jedem Kanal 22 sich in Gleichge-A connecting channel 25 extends from a point close to, but spaced from, the radially outermost end of eachChannel 22 is arranged; the connecting channel 25 ends at the corresponding sample analysis cuvette. Each channel 25 is "folded"(i.e. designed to reciprocate) so that it (initially) radially inward from its intersection with channel 22and then extends radially outward to a cuvette. The "folded" training prevents the direct passage of aSample fluid to the cuvettes 7 after distribution to the channels 22, since the acceleration causedPressure of the sample liquid in each channel 22 equals

309824/0942309824/0942

wicht mit- dem Druck der Flüssigkeit in dem sich nach innen erstreckendenSchenkel 26 jedes entsprechenden Kanals 25 befindet. Jeder Kanal 25 schneidet, wie bereits oben erwähnt, einen entsprechendenKanal 22 an einem mit Abstand gegenüber dessen Radialende angeordneten Punkt. Auf diese Weise wird eine Falle erzeugt,in der Teilchen in der 'Probenflüssigkeit zentrifugal zusammengepacktwerden können und zurückbehalten werden, so daß nur derrein flüssige Bestandteil der Probe_N zu den Pröbenanalyseküvettenweitergeleitet wird. "weight with the pressure of the liquid in the inwardly extending leg 26 of each respective channel 25. As already mentioned above, each channel 25 intersects a corresponding channel 22 at a point arranged at a distance from its radial end. In this way a trap is created in which particles in the sample liquid can be centrifugally packed together and retained so that only the purely liquid component of the sample_{N is passed} on to the sample analysis cuvettes. "

In den Fig. 5 und 6 ist eine Draufsicht und eine perspektivischeAnsicht der Reagenzladeseite des Rotors 1 dargestellt. EineReagenzverteilungskammer 27 steht mit Küvetten 7 durch sich radial erstreckende Reagenz Verteilungskanäle 28 in Verbindung,, dieKapillargröße aufweisen, um die Flüssigkeiten in den Küvetten . dann zurückzuhalten, wenn der Rotor nicht umläuft und wenn derZustand der Gewichtslosigkeit herrscht. Die Reagenzverteilungskammer 27 ist mit einer Sägezahn- oder gezähnter Kante-Wirkungversehen, und zwar durch das Schneiden der Kanäle 28 in der gleichen Weise wie bei der Probenverteilungskammer 2O^ Ein Reagenzladekanal29 erstreckt sich durch Scheibe 19 in Ausrichtung mit der Reagenzverteilungskammer 27.5 and 6 are a plan view and a perspective viewView of the reagent loading side of the rotor 1 shown. OneReagent distribution chamber 27 communicates with cuvettes 7 through radially extending reagent distribution channels 28 in connection, theCapillary size to accommodate the liquids in the cuvettes. hold back when the rotor is not rotating and when theState of weightlessness prevails. The reagent distribution chamber 27 is with a sawtooth or serrated edge effectby cutting the channels 28 in the same manner as the sample distribution chamber 20 ^ a reagent loading channel29 extends through disk 19 in alignment with reagent distribution chamber 27.

Im Betrieb kann ein einziges Reagenz durch den Reagenzladekanalin den umlaufenden Rotor in der Form einer Lösung eingespritzt werden. Wenn es sich einmal in den Probeanalyseküvetten befindet,hält die Kapillarwirkung die Reagenzflüssigkeit auch unter Bedingungender Gewichtslosigkeit und der Nichtdrehung zurück. Die Verwendung eines einzigen Reagenz würde jedoch das System auf dieAnalyse von sich wiederholenden gleichen Analyseproben auf einen Bestandteil beschränken.In operation, a single reagent can pass through the reagent loading channelbe injected into the rotating rotor in the form of a solution. Once in the sample analysis cells,the capillary action keeps the reagent liquid even under conditionsback to weightlessness and non-rotation. However, the use of a single reagent would affect the systemRestrict the analysis of repeated, identical analysis samples to one component.

Gemäß einer bevorzugten Arbeitsweise werden verschiedene Reagenzien in die Küvetten vorgeladen und lyophilisiert (gefr.getr.)Wenn eine fotometrische Analyse ausgeführt werden soll, werdendie lyophilisierten Reagenzien dadurch gelöst, daß man Wasser oder ein Puffermittel in den umlaufenden Rotor in der oben beschriebenenWeise einspritzt. Eine derartige Arbeitsweise erlaubtAccording to a preferred mode of operation, various reagents are preloaded into the cuvettes and lyophilized (frozen-gtr.)If a photometric analysis is to be performedthe lyophilized reagents are dissolved by adding water or a buffering agent to the rotating rotor in the above-describedWay injects. Such a way of working is permitted

chemische Mehrfachanalysen an einer einzigen Blutprobe.multiple chemical analyzes on a single blood sample.

Als nächstes wird die Probenflüssigkeit, wie beispielsweise Blut, in den umlaufenden Rotor durch irgendwelche geeignetenMittel eingespritzt, beispielsweise durch eine hypodermische Spritze, die durch den Probenladungskanal 21 eingeführt ist, umso in die Probenverteilungskammer 20 entleert zu werden. Die Probe fließt radial nach außen durch die Probeverteilungskanäle 22,bis sie das Ende der Kanäle erreicht und anfüllt und in Oberlaufkanäle 23 und Sammenhohlräume 24 überfließt. Die Rotordrehungwird mit einer hinreichenden Drehzahl fortgesetzt, um - im Falle einer Blutprobe - die roten Blutkörperchen zu trennen und siein den äußersten Enden der Kanäle 22 aufzufangen. Sodann wird Luftdruck durch den Probeladekanal 21 angelegt, um das Plasma,welches nach der zentrifugalen Entfernung und dem Einfangen der roten Blutkörperchen verbleibt, durch die Kanäle 25 in die Probeanalyseküvetten7 zu drücken. Alternativ kann auch zur Verschiebung des Plasmas eine Flüssigkeit, wie beispielsweise Wasser,oder eine Salzlösung eingespritzt werden. Wenn es sich in den Küvetten befindet, mischen sich Plasma und die Reaktionsmittel,so daß die fotometrische Analyse durchgeführt werden kann.Next, the sample liquid, such as blood, is introduced into the rotating rotor through any suitableAgent injected, for example, by a hypodermic syringe inserted through the sample loading channel 21 toso to be emptied into the sample distribution chamber 20. The sample flows radially outward through the sample distribution channels 22,until it reaches the end of the channels and fills and overflows into overflow channels 23 and joint cavities 24. The rotor rotationcontinues at a speed sufficient to - in the case of a blood sample - separate the red blood cells and remove themin the outermost ends of the channels 22 to collect. Air pressure is then applied through the sample charging channel 21 in order to transfer the plasma,which remains after the centrifugal removal and capture of the red blood cells, through the channels 25 into the sample analysis cuvettes7 to press. Alternatively, a liquid, such as water, can also be used to shift the plasmaor a saline solution can be injected. When it is in the cuvettes, the plasma and the reactants mix,so that the photometric analysis can be performed.

Nach der fotometrischen Analyse kann der gesamte Rotor weggeworfenwerden, und es wird sodann ein neuer Rotor in das Traggehäuse für Mehrfachtests an einer weiteren Probe eingesetzt. Wie gewünscht,bleibt die Probe und das Reagenzmaterial in dem weggeworfenen Rotor wegen der Kapillarwirkung der Kanäle 22 und 28,und zwar auch unter Bedingungen der Gewichtslosigkeit. Die Ladekanäle können dauerhaft zugestopft werden, so daß ein zusätzlicherEinschluß erzeugt wird; andernfalls kann der Rotor auch in einer leckdichten Kunststofftasche untergebracht werden.After the photometric analysis, the entire rotor can be thrown awayand a new rotor is then inserted into the support housing for multiple tests on another sample. As required,the sample and reagent material remains in the discarded rotor because of the capillary action of channels 22 and 28,even under weightless conditions. The charging channels can be permanently plugged, so that an additionalInclusion is created; otherwise the rotor can also be housed in a leak-tight plastic bag.

BEISPIEL:EXAMPLE:

Gemäß der Erfindung ausgebildete Rotoren wurden zur Verwendung bei Blutanalyse hergestellt und können sowohl unter Raumflugbedingungender Gewichtslosigkeit oder auf Erde ohne Flüssigkeitsüberlauf verwendet werden. Die Rotoren hatten im wesentlichen denRotors formed in accordance with the invention have been manufactured for use in blood analysis and can operate under both space flight conditionsof weightlessness or to be used on earth without liquid overflow. The rotors essentially had that

3 0 9 :KU / 0 9U 23 0 9: KU / 0 9U 2

in den Zeichnungen dargestellten und beschriebenen Aufbau und bestanden aus Kunststoffscheiben mit Gesamtdurchmessern im Bereichvon 2,25 Zoll (2,25 χ 2_f54 cm) bis 3,5 Zoll (3,5 χ 2,54 cm);jede Mittelscheibe 17 hatte eine Stärke von 0,2 Zoll (0,2 χ 2,54 cm) und die Außenscheiben 18 und 19 hatten eine Stärke von0,125 Zoll (0,125 χ 2,54 cm).in the drawings illustrated and described structure and consisted of plastic discs with overall diameters in the range of 2.25 inch (2.25 χ 2_f 54 cm) to 3.5 inches (3.5 cm χ 2.54); each center disk 17 was 0.2 "(0.2 2.54 cm) thick and the outer disks 18 and 19 were 0.125" (0.125 χ 2.54 cm) thick.

Zur Bildung der Reagenzladeseite jedes Rotors war die Mittelscheibe17 auf der einen Seite bearbeitet, um eine Reagenzverteilungskammer 27 zu bilden, wobei zwischen den radial am weitesteninnen liegenden, durch die sich schneidenden Kanäle 28 gebildeten Punkten ein Abstand "A" von 13/32 Zoll (13/32 χ2,54 cm) auftrat. Bei den kleineren 2,25 Zoll (2,25 χ 2,54 cm)Durchmesser-Rotoren wurden durch jede Mittelscheibe 17 acht mit gleichem Abstand angeordnete öffnungen gebohrt, und zwar nahedem Umfang der Scheibe 17 und auf einem gemeinsamen Kreis, der einen Durchmesser von 1 3/4 Zoll (1 3/4 χ 2,54 cm) aufwies. Dieseöffnungen bestimmten das Volumen der Küvetten (0,006 Kubikzoll oder 0,1 Kubikzentimeter). Die Kapillarkanäle für den Flüssigkeitstransportauf der Reagenzladeseite wurden durch Herausarbeitung von Nuten in der Mitte der Scheibe mit einer Tiefe undBreite "B" von 1/32 Zoll (1/32 χ 2,54 cm) ausgebildet.The center disk was used to form the reagent loading side of each rotor17 machined on one side to form a reagent distribution chamber 27, with the radially farthest between theminternal points formed by the intersecting channels 28 a distance "A" of 13/32 inches (13/32 χ2.54 cm) occurred. The smaller 2.25 inches (2.25 χ 2.54 cm)Diameter rotors were drilled through each central disk 17 eight equally spaced openings, namely closethe circumference of disk 17 and on a common circle that was 1 3/4 inches (1 3/4 χ 2.54 cm) in diameter. TheseOpenings determined the volume of the cuvettes (0.006 cubic inches or 0.1 cubic centimeters). The capillary channels for liquid transporton the reagent loading side were made by carving out grooves in the center of the disk with a depth andWidth "B" of 1/32 inch (1/32 χ 2.54 cm) formed.

Zur Bildung der Probenladeseite des Rotors wurde die entgegengesetzteSeite der Scheibe 17 bearbeitet, um eine Replik der Verteilungskammerauf der Reagenzladeseite zu bilden. Die Kanäle wurden bis auf eine Tiefe von 1/16 Zoll (1/16 χ 2,5.4 cm) undeine Breite¹¹C" von 3/32 Zoll (3/32 χ 2,54 cm) bearbeitet. Die"gefalteten" Verbindungskanäle 25 wurden zur Erzeugung eines Kapillareffekts mit einer Breite "D" von 1/32 Zoll (1/32 χ 2,54cm)und 1/32 (1/32 a 2,54 cm) Zoll Tiefe ausgebildet und schneiden die Kanäle 22 an einem Abstand "E" von 1/8 Zoll (1/8 χ 2,54 cm)von ihren radialen Enden.To form the sample loading side of the rotor, the opposite side of disk 17 was machined to form a replica of the distribution chamber on the reagent loading side. The channels were up to a depth of 1/16 inch (1/16 χ 2,5.4 cm) and a width of¹¹ C "edited by 3/32 inch (3/32 χ 2.54 cm). The" folded "connecting channels 25 were formed to produce a capillary effect with a width "D" of 1/32 "(1/32 χ 2.54 cm) and 1/32 (1/32 by 2.54 cm) inch deep and intersect the channels 22 at one Distance "E" 1/8 inch (1/8 χ 2.54 cm) from their radial ends.

Die durchsichtigen Scheiben wurden mit der undurchsichtigenScheibe verbunden (verklebt), um die darin ausgebildeten offenenKanäle und öffnungen abzudecken, und um ein geschlossenes SystemThe clear panes were matched with the opaqueDisc connected (glued) to the open formed thereinCovering channels and openings and creating a closed system

824/0942824/0942

von Proben- und Reagenz-Verteilungskanälen und Probeanalyseküvettenzu bilden. Auf die herausgearbeiteten Kanäle und öffnungen wurden Wachsüberzüge aufgebracht, damit das Klebemittelnicht in diese Stellen hineinfließen kann.of sample and reagent distribution channels and sample analysis cuvettesto build. Wax coatings were applied to the carved out channels and openings so that the adhesive could be usedcannot flow into these places.

Rotore mit 3 1/2 Zoll (3 1/2 χ 2,54 cm) Durchmesser und 17 Küvettenwurden in ähnlicher Weise hergestellt wie dies oben unter Bezugnahme auf die 2,25 Zoll Durchmesser-Rotoren beschriebenwurde. Die Abmessungen der Küvetten, die Verteilung der Kammern und die Rotordicke waren identisch zum kleineren Rotor. Die Längeder verschiedenen Kanäle wurde vergrößert, um den größeren Radius des 3 1/2 Zoll-Rotors zu berücksichtigen.3 1/2 in. (3 1/2 χ 2.54 cm) diameter rotors with 17 cuvetteswere fabricated in a manner similar to that described above with reference to the 2.25 inch diameter rotorsbecame. The dimensions of the cuvettes, the distribution of the chambers and the rotor thickness were identical to the smaller rotor. The lengththe various channels have been enlarged to accommodate the larger radius of the 3 1/2 inch rotor.

Die Tatsache, daß oben nur ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben wurde, darf nicht in einem beschränkenden Sinn verstandenwerden. Beispielsweise kann die Rotorscheibe mehr oder weniger als die gezeigten acht Küvetten besitzen, und sie kannaus verschiedenen Werkstoffen unter Verwendung unterschiedlicher Herstellungsverfahren, wie beispielsweise Druckformung, erzeugtwerden.The fact that only one embodiment of the invention has been described above must not be understood in a limiting sensewill. For example, the rotor disk can have more or less than the eight cuvettes shown, and it canfrom different materials using different manufacturing processes, such as pressure formingwill.

Die einleitend gebrauchten Abkürzungen lassen sich wie folgt erläutern:The abbreviations used in the introduction can be explained as follows:

LDH ist Milchsäure_dehydrogenase; SGOT ist Serumglutamat-Oxaloazetat-Transaminase;SGPT ist Serumglutamat-Pyruvat-Transaminase; BUN ist der Stickstoff des Blutharnstoffs.LDH is lactic acid dehydrogenase; SGOT is serum glutamate oxaloacetate transaminase;SGPT is serum glutamate pyruvate transaminase; BUN is the nitrogen of blood urea.

309824/0942309824/0942

Claims (10)

Translated fromGerman

PatentansprücheClaims· 22802322280232Fotometrischer" Lösungsanalysator mit einem scheibenförmigenRotor, der eine kreisförmige Anordnung von zur Aufnahme flüssiger Proben und Reagenzien dienenden Probeanalyseküvetten aufweist,wobei der Rotor benachbart zu den Probeanalyseküvetten durchsichtige, Licht hindurchlassende Wände aufweist» dadurchgekennzeichnet, daßPhotometric "solution analyzer with a disk-shapedRotor, which has a circular arrangement of sample analysis cuvettes for holding liquid samples and reagents,the rotor having clear, light transmitting walls adjacent to the sample analysis cuvettes »therebymarked thatder Rotor ferner erste und zweite axial versetzte,mittig angeordneteVerteilungskammern (20, 27) aufweist, und daß erste und zweite Verteilungskanäle eine Verbindung zwischen denersten und zweiten Verteilungskammern und den Probeanalyseküvetten herstellen, wobei jeweils einer der ersten und zweitenVerteilungskanäle mit jeder der Probeanalyseküvetten in Verbindung steht, und daß schließlich erste und zweite Einlaßkanäle(21, 29) zwischen der ersten bzw. zweiten Verteilungskammer (20, 27) und entgegengesetztliegenden axialen Endflächen desscheibönförmigen·Gliedes angeordnet sind.the rotor also has first and second axially offset, centrally arrangedDistribution chambers (20, 27), and that first and second distribution channels connect between theEstablish first and second distribution chambers and sample analysis cuvettes, one of each of the first and secondDistribution channels communicating with each of the sample analysis cuvettes, and that finally first and second inlet channels(21, 29) between the first and second distribution chambers (20, 27) and opposite axial end faces of theDisc-shaped · member are arranged.2. Analysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daßmindestens ein Teil jedes der ersten und zweiten Verteilungskanäle (22, 28) von solcher Größe ist, daß es als Kapillarrohrwirkt.2. Analyzer according to claim 1, characterized in thatat least a portion of each of the first and second distribution channels (22, 28) is sized to act as a capillary tubeworks.3. Analysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß3. Analyzer according to claim 1, characterized in thatdie ersten Verteilungskanäle (22) jeweils einen ersten, im allgemeinenradial nach außen sich erstreckenden Kanalteil aufweisen, der mit der ersten Verteilungskammer (20) in Verbindungsteht, und daß jeder der ersten Verteilungskanäle einen zweiten Verbindungskanalteil von Kapillargröße besitzt, der dieVerbindung zwischen dem ersten Teil und einer entsprechenden Probeanalyseküvette herstellt, wobei der zweite Teil denersten Teil an einem Punkt schneidet, der radial nach innen gegenüber dem radial äußersten Ende des ersteh Teils liegt,wobei der zweite Teil sich von seinem Schnittpunkt mit dem ersten Teil im allgemeinen radial nach innen und dann im allgemeinenradial nach außen zu der Probeanalyseküvette erstreckt.the first distribution channels (22) each have a first, generally onehave radially outwardly extending channel portion which is in communication with the first distribution chamber (20)stands, and that each of the first distribution channels has a second connection channel portion of capillary size, which theEstablishes connection between the first part and a corresponding sample analysis cuvette, the second part theintersects the first part at a point radially inward from the radially outermost end of the first part,the second part extending generally radially inward from its intersection with the first part and then generallyextends radially outwardly to the sample analysis cuvette.30⁰R?4/094230⁰ R? 4/0942Ü226029?Ü 226029?4. Analysator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß4. Analyzer according to claim 3, characterized in thatein überlaufkanal den ersten Teil jedes der ersten Verteilungskanäle an einem Punkt schneidet, der radial nach innen gegenüberdem radialen äußeren Ende des ersten Teils angeordnet ist.an overflow channel intersects the first portion of each of the first distribution channels at a point that is radially inwardly oppositethe radially outer end of the first part is arranged.5. Analysator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Sammelhohlräume in dem scheibenförmigen Glied am Ende jedesÜberlaufkanals vorgesehen sind.5. Analyzer according to claim 4, characterized in that collecting cavities in the disc-shaped member at the end of eachOverflow channel are provided.6. Analysator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der überlaufkanal den ersten Teil an einem Punkt schneidet,der radial nach innen gegenüber dem Punkt liegt, wo der zweite Teil den ersten Teil schneidet.6. Analyzer according to claim 4, characterized in that the overflow channel intersects the first part at a pointwhich is radially inward from the point where the second part intersects the first part.7. Analysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß7. Analyzer according to claim 1, characterized in thatjeder der ersten Verteilungskanäle sich mit benachbarten ersten Verteilungskanälen unter einem spitzen Winkel schneidet, sodaß ein gezahnter Umfang um die erste Verteilungskammer ausgebildet wird.each of the first distribution channels intersects with adjacent first distribution channels at an acute angle, sothat a serrated circumference is formed around the first distribution chamber.8. Analysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß8. Analyzer according to claim 1, characterized in thatjeder der zweiten Verteilungskanäle sich mit benachbarten zweiten Verteilungskanälen unter einem spitzen Winkel derautschneidet, daß ein gezahnter Umfang um die zweite Verteilungskammer herum ausgebildet wird.each of the second distribution channels diverges from adjacent second distribution channels at an acute angleintersects that a serrated circumference is formed around the second distribution chamber.9. Analysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß9. Analyzer according to claim 1, characterized in thatder Rotor geschichtet aufgebaut ist, wobei eine undurchsichtige Mittelscheibe sandwichartig zwischen durchsichtigen Scheibenangeordnet ist.the rotor is layered with an opaque central disk sandwiched between transparent disksis arranged.10. Analysator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Probeanalyseküvetten axiale öffnungen sind, welche durchdie undurchsichtige Mittelscheibe hindurchgehen.10. Analyzer according to claim 9, characterized in that the sample analysis cuvettes are axial openings which throughpass through the opaque center pane.3 0 'V'k I0 9U 23 0 'V'k I 0 9U 2