DE69530563T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Chemilumineszenz - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum quantitativen Messen von Lumineszenz wie Biolumineszenz oder Chemilumineszenz, wie sie hervorgerufen wird, wenn eine Probenlösung und ein Leuchtreagens gemischt werden.
• Wenn ein Leuchtreagens mit einer Probenlösung gemischt wird, die organische Zellen oder chemische Substanzen enthält, kann die Lösung durch Messen der Lumineszenz quantitativ analysiert werden. Im Allgemeinen kann, wenn die Lumineszenzdauer lang ist, das Leuchtreagens außerhalb der Chemilumineszenz-Messvorrichtung mit der Probenlösung gemischt werden, bevor die Lösung in der Vorrichtung platziert wird. Wenn jedoch die Lumineszenz nur von kurzer Dauer ist, kann gemäß der obigen Prozedur keine genaue quantitative Analyse ausgeführt werden. Eine Vorrichtung zum Messen einer Lumineszenz von nur kurzer Dauer ist z. B. in den japanischen Patentanmeldungs-Offenlegungen Nr. 4-29040 und Nr. 1-22994 sowie in der japanischen Gebrauchsmusteranmeldungs-Offenlegung Nr. 63-161351 beschrieben.
• Vorrichtungen zum Erfassen/Messen von Lumineszenz sind auch in WO 83/03138A, EP 0616208A und JP 02242159A beschrieben. Die Lumineszenz-Testvorrichtung gemäß WO 83/03138A verfügt über ein Fotometer und eine zugehörige Auslese- und Injektionsbaugruppe sowie einen Halter mit einem Verschluss zum Aufnehmen einer Küvette oder eines anderen Behälters, der die zu testende Probe enthält. Die Injektionsbaugruppe verfügt über ein Zylindergehäuse, eine Kappe, eine Zuführleitung, einen Injektor und eine umgebende, schützende Führung. Ein Drehverschlussmechanismus ist als Teil des Halters eingebaut, und er verwendet koaxiale, hohle Verschlusselemente, die so konzipiert sind, dass sie den Lichtdurchtritt außer dann sperren, wenn Öffnungen in den Elementen ausgerichtet sind. Nachdem die die Probe enthaltende Küvette axial innerhalb der hohlen Verschlusselemente platziert wurde, wird die Injektionsbaugruppe an ihren Ort abgesenkt. Die Kappe passt auf die Oberseite des beweglichen Verschlusselements, und die Schutzführung richtet das obere Ende der Küvette axial aus, und sie zieht sich nach oben zurück, damit der Injektor darin hineinsteht. Der Injektor lenkt Flüssigkeit an einer Stelle unmittelbar über dem Pegel der Probe gegen die Seitenwand der Küvette, um für ein Verwirbeln und eine schnelle, gründliche Durchmischung zu sorgen, und im Ergebnis werden reproduzierbare Testergebnisse erzielt.
• In EP 0616208A sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen mehrerer Substanzen oder Bestandteile einer Präparateprobe mit den folgenden Schritten beschrieben: Platzieren einer einzelnen Präparateprobe in einem Reaktionsbehälter oder einer Teströhre und Hinzufügen mindestens zweier Reagenzien zum Reaktionsbehälter zum Erzeugen eines erfassbaren Produkts, und anschließendes Starten einer Reaktion innerhalb des Behälters und Erzeugen einer Emission von Lichtenergie in einem vorbestimmten Spektralbereich. Der Reaktionsbehälter wird in einer Kammer eines Gehäuses angeordnet, und mehrere Detektorbaugruppen werden um das Gehäuse herum so angeordnet, dass Teile der Detektorbaugruppen durch das Gehäuse hindurch angeordnet sind und zum Reaktionsbehälter frei liegen. Jede der Detektorbaugruppen empfängt einen Teil der Lichtemission und führt diesen Teil einem Detektor zu. Jeder der Detektoren erfasst das Vorhandensein von Lichtemissionsvorgängen in einem von mehreren Spektralbereichen und liefert diese Information an eine Verarbeitungsschaltung, um Daten zum Bestimmen des Vorliegens mindestens einer speziellen Präparatesubstanz oder mindestens eines Bestandteils auf Grundlage der erfassten Lumineszenz zu erstellen.
• JP 02242159A beschreibt ein System, bei dem eine Lichtemissionsreaktion in einem Rohr innerhalb einer Kugel ausgeführt wird, die innen mit Licht reflektierendem Material beschichtet ist. Der genaue Ort des Rohrs innerhalb der Kugel und jegliche Fehler in der Wand des Rohrs werden durch die reflektierende Beschichtung kompensiert.
• Eine weitere Lumineszenz-Messeinrichtung ist im Dokument ISA TRANSACTIONS, 1981, USA, Vol. 20, No. 1, ISSN 0019-0578, Seiten 29-33, XP002030639 BULICH A. A. ET AL: 'Use of the luminescent bacterial system for the rapid assessment of aquatic toxicity' beschrieben.
• Die Erfindung versucht, eine Lumineszenz-Messvorrichtung mit geringer Größe und guter Bedienbarkeit zu schaffen, die eine genaue, quantitative Analyse ausführen kann. Ferner versucht die Erfindung, ein Verfahren zum Ausführen einer genauen, quantitativen Analyse zu schaffen, das den herkömmlichen Techniken überlegen ist.
• Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist durch Folgendes gekennzeichnet: einen Halte- und Positionierung, durch den die Spitze eines Reaktionsgefäßes, z. B. einer Pipette, sicher auf lichtdichte Weise an der Vorrichtung positioniert werden kann, um z. B. ein Leuchtreagens in eine Probenlösung einzuleiten, und die schnell und zuverlässig durch die Spitze einer anderen Pipette ersetzt werden kann, um z. B. ein anderes Leuchtreagens einzuleiten, ohne dass es erforderlich ist, irgendeinen Teil der Vorrichtung zu reinigen/zu dekontaminieren.
• Gemäß der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Messen von Chemilumineszenz mit Folgendem geschaffen:
• einem Gehäuse mit einer oberen Öffnung, einer Abdeckung zum Verschließen der oberen Öffnung mit einem Durchlass, durch den das distale Ende eines ein Leuchtreagens beinhaltenden ersten Behältnisses von außen in das Gehäuse einführbar ist;
• einer hohlen Kammer innerhalb des Gehäuses mit einer Seitenöffnung, wobei die hohle Kammer zulässt, dass sich ein zweites Behältnis für eine Probenlösung teilweise darin befindet;
• einer Haltevorrichtung, die in dem Gehäuse angeordnet ist, in die die obere Öffnung eingebaut ist und die eine Vertiefung aufweist, die mit der Abdeckung einen ersten Raum definiert und die einen Durchlass aufweist, durch den der erste Raum am Boden der Vertiefung mit dem inneren Raum der hohlen Kammer in Verbindung steht;
• einer fotosensitiven Einheit, die in dem Gehäuse angeordnet ist, um eine von dem zweiten Behältnis über die Seitenöffnung in die hohle Kammer abgegebene Lumineszenz festzustellen; und
• einem Blenden- und Verschlussmechanismus zum selektiven optischen Abschirmen der Lumineszenz von der fotosensitiven Einheit;
• dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Raum ein das erste Behältnis an einer vorgegebenen Position haltender Ring angeordnet ist, der einen Durchlass aufweist, durch den das distale Ende des ersten Behältnisses in das zweite Behältnis einführbar ist, wobei der Durchmesser des Durchlasses des Rings kleiner ist als der des Durchlass der Abdeckung.
• Vorzugsweise ist die Vorrichtung ferner mit Folgendem versehen:
• einer Spitzenführung in Form eines hohlen Elements, das lösbar in dem jeweiligen Durchlass der Abdeckung und des Führelements befestigt ist, und
• einem Spitzenelement, das an einem Teil des ersten Behältnisses anbringbar ist, wobei die Spitzenführung und das Spitzenelement so zusammenwirken, dass das Gehäuse dicht verschlossen ist, wenn das das Spitzenelement tragende distale Ende des ersten Behältnisses durch die Spitzenführung in das Gehäuse eingeführt ist.
• Gemäß der Erfindung ist auch ein Verfahren zum Messen von Chemilumineszenz unter Verwendung einer derartigen Vorrichtung geschaffen, das die folgenden Schritte beinhaltet:
• Anordnen eines zweiten Behältnisses mit einer Probenlösung in dem Gehäuse und Schließen der Abdeckung;
• Einführen über den Ring des, ein Spitzenelement tragenden, distalen Ende des ersten Behältnisses in das zweite Behältnis;
• Einführen eines Leuchtreagens, das in dem ersten Behältnis beinhaltet ist, in das zweite Behältnis; und
• Feststellen der Lumineszenz aus dem zweiten Behältnis.
• Der erste Behälter ist im Allgemeinen eine herkömmliche Küvette, und der zweite Behälter ist im Allgemeinen eine Spritze wie eine herkömmliche Pipette, z. B. eine Mikropipette, mit einer herkömmlichen austauschbaren Spitze.
• Die erfindungsgemäße Vorrichtung verfügt über eine Struktur, die einfache und schnelle Installation und Beseitigen der Probenspritze 42 erlaubt, und die eine schnelle und einfache Installation und Entfernung des Mikroprobenrohrs 21 erlaubt.
• Wenn die Probenlösung verschüttet werden kann und am Tank, dem Rohr und anderen Mechanismen anhaften kann, oder wenn sich Mikroorganismen in Abscheidungen der Probenlösung vermehren können, so dass sie als Kontaminationsquellen dienen, stören derartige Kontaminationsquellen die Lumineszenz vom Lösungsgemisch, oder sie werden zu überflüssigen Lumineszenzquellen, die dadurch die genaue quantitative Analyse stören. Die erfindungsgemäße Erfindung verhindert die Ausbreitung unterwünschter Organismen.
• Obwohl ein bisher verwendetes Leuchtreagens vollständig entfernt werden muss, wenn ein anderes Leuchtreagens zu verwenden ist, ist bei der Erfindung der obige Reinigungsvorgang nicht erforderlich.
• Ferner verfügt die erfindungsgemäße Vorrichtung über keinen automatischen Injektionsmechanismus, da keine Bewegung des ersten oder zweiten Behälters erforderlich ist. Daher ist die gesamte Chemilumineszenz-Messvorrichtung klein und hinsichtlich der Bedienbarkeit und Installation hervorragend.
• Beim Ausführen einer quantitativen Analyse wird der Behälter, in dem eine Probenlösung untergebracht ist, in die Hohlkammer im dunklen Kastenteil (Gehäuse aus nichttransparentem Material) eingesetzt, und das Spitzenelement wird an der Spitzenführung angebracht, um die Probenlösung in vollkommen dunklem Zustand zu halten. Der optische Pfad zwischen dem zweiten Behälter und der fotosensitiven Einheit wird durch den Verschlussmechanismus geöffnet, um die Erfassung von Lumineszenz von der Probenlösung zu erlauben. Ein vorab in das Spitzenelement eingebrachtes Leuchtreagens wird durch Betätigen der Reagensspritze in den zweiten Behälter injiziert. Im Ergebnis wird Lumineszenz von der Probenlösung erfasst. Außerdem kann eine zeitliche Änderung der Lumineszenz in Echtzeit dadurch gemessen werden, dass die Lumineszenz auf einem Monitor oder dergleichen auf Grundlage eines Ausgangssignals der fotosensitiven Einheit angezeigt wird.
• Einzelheiten und Merkmale der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, die nur zur Veranschaulichung angegeben werden, vollständiger zu verstehen sein.
• Fig. 1 ist eine Schnittansicht, die die Struktur einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt;
• Fig. 2 ist eine Schnittansicht, die die Struktur der Abdeckung der Vorrichtung in der Fig. 1 zeigt;
• Fig. 3 ist eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Lumineszenz-Messvorrichtung;
• Fig. 4 ist eine Draufsicht der Vorrichtung der Fig. 3;
• Fig. 5 ist eine Vorderansicht der Vorrichtung der Fig. 3;
• Fig. 6 ist eine Schnittansicht, die die Struktur des Verschlussmechanismus der Vorrichtung der Fig. 1 zeigt;
• Fig. 7 ist ein Blockdiagramm, das das Steuerungssystem einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt;
• Fig. 8 ist eine Schnittansicht, die den Innenaufbau der Vorrichtung der Fig. 1 zeigt; und
• Fig. 9 ist eine Schnittansicht zum Veranschaulichen des Betriebs der Vorrichtung der Fig. 8.
• Unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen wird als Erstes der Außenaufbau der Vorrichtung unter Bezugnahme auf die Fig. 3 bis 5 beschrieben. Die Fig. 3 ist eine Seitenansicht der Vorrichtung, die Fig. 4 ist eine Draufsicht, die die Struktur eines Hauptteils zeigt, der im oberen Teil der Vorrichtung angeordnet ist, und die Fig. 5 ist eine Ansicht, die die Struktur eines Hauptteils zeigt, der an der Vorderseite der Vorrichtung angebracht ist.
• Gemäß der Fig. 3 ist ein Spannungsschalter 2 zum Ein-/Ausschalten einer Netzwechselspannung an einer Seitenfläche eines kastenartigen Gehäuses 1 angebracht. An der Rückseite des Gehäuses 1 ist ein Eingangs/Ausgangs-Port angebracht. Dieser Eingangs/Ausgangs-Port verfügt über einen elektrischen Auslass 3 zum Anschließen eines Spannungskabels, einen Verbinder 4 entsprechend dem RS232C-Standard, der so konzipiert ist, dass er Daten mit einem externen Computersystem und verschiedenen Messvorrichtungen (nicht dargestellt) austauscht, einen externen Verbinder (Koaxialverbinder) 5 zum Ausgeben eines Messsignals, das bei einem Messvorgang (der später beschrieben wird) erzeugt wird, an das obige Computersystem und verschiedene Messvorrichtungen, und dergleichen.
• An der Oberseite des Gehäuses 1 ist eine Abdeckung 6 durch einen Scharniermechanismus 160 (siehe die Fig. 6) schwenkbar montiert.
• Außerdem ist, wie es in der Fig. 4 dargestellt ist, ein Montageabschnitt α (ein Aussparungsabschnitt des Halters 16), an dem ein Mikroprobenrohr 21 (das später beschrieben wird) zu montieren ist, in einem oberen Teil A des Gehäuses 1 angeordnet. Wie es in der Fig. 4 dargestellt ist, liegt der Montageabschnitt α nach außen frei, wenn die Abdeckung 6 geöffnet ist, und er ist nach außen abgeschirmt, wenn die Abdeckung 6 geschlossen ist. Im oberen Teil A des Gehäuses 1 ist ein Drucker 7 enthalten. Der Drucker 7 druckt z. B. eine Kurve oder Zahlenwerte, um eine zeitliche Änderung des Messsignals anzuzeigen.
• Ferner ist, wie es in der Fig. 5 dargestellt ist, eine Bedienkonsole an einer schrägen Vorderseite B des Gehäuses 1 angebracht. Die Bedienkonsole verfügt über eine Steuertaste 8, um einen im Gehäuse 1 enthaltenen Messmechanismus (der unten beschrieben wird) dazu anzuweisen, eine Messung auszuführen, eine Löschtaste 9 zum Stoppen des Ausführungsverlaufs, Funktionstasten 10, 11 und 12 zum Auswählen verschiedener Messoperationen (Messmenü), ein Flüssigkristalldisplay 13 und eine Mehrfunktionstaste 14.
• Die Fig. 6 zeigt die Struktur eines Verschlussmechanismus einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die Vorrichtung zum Messen von Chemilumineszenz verfügt über ein kastenartiges Gehäuse 1 als Verkleidung für den Verschlussmechanismus und einen fotosensitiven Mechanismus. Das Gehäuse 1 besteht aus einem nichttransparenten Material, und es verfügt über eine obere Öffnung 15 (siehe die Fig. 8). Die mit Scharnier versehene Abdeckung 6 für die Öffnung steht mit einem Führungselement 27 mit einem Durchgangsloch in Verbindung, das einen O-Ring 29 mit Durchgangsloch enthält. An der Innenseite dieser Abdeckung 6 ist ein Vorsprung 19 vorhanden. Da das Durchgangsloch des O-Rings 29 einen kleineren Durchmesser (W3) aufweist, als es der Durchmesser (W1) der Abdeckung 6 (siehe die Fig. 2) ist, hält der O-Ring 29 das Führungselement 30, bei dem es sich um ein sich verjüngendes Hohlelement handelt, wodurch die Leuchtreagensspritze 42 an einer vorbestimmten Position gehalten wird.
• Wie es in der Fig. 6 dargestellt ist, ist die Hohlkammer 33 im Gehäuse 1 angebracht, und sie verfügt über eine Seitenöffnung 38. Das Innere der Hohlkammer 33 beherbergt einen Teil eines eine Probenlösung enthaltenden Mikroprobenrohrs 21. Der Halter 16 ist auf der Hohlkammer 33 angeordnet, und er verfügt über ein Durchgangsloch 22, das das Innere (den Hohlraum 32) der Hohlkammer 33 mit dem Raum 20 verbindet. Das distale Ende der Leuchtreagensspritze 42 wird durch das Durchgangsloch des Halters 16 teilweise in das Innere der Hohlkammer 33 eingeführt. Die rotationszylindrische Hohlkammer 370 mit einer Seitenöffnung 37 und der Antriebsmotor 36 zum drehenden Antreiben der Kammer 370 sind in der Hohlkammer 33 angeordnet, und der optische Pfad zwischen der fotosensitiven Einheit 40 und der Leuchtreagensspritze 42 ist offen, wenn die Öffnung 38 und die Öffnung 37 ausgerichtet sind. Die Fig. 7 zeigt ein Steuerungssystem der Ausführungsform der Erfindung. Die Steuerung 41 erhält Spannung von der Spannungsversorgung 300, und sie beobachtet die Signale von Sensoren 26, 31 und 39 als Sensor-Bauteilen. Wenn z. B. die Steuerung 41 Signale von der Fotodiode 26 empfängt, ist das Führungselement 30 nicht vorhanden; wenn die Steuerung 41 Signale vom optischen Sensor 31 empfängt, ist die Abdeckung 6 geschlossen; wenn die Steuerung 41 Signale vom optischen Sensor 39 empfängt, ist die Leuchtreagensspritze 42 nicht vorhanden; wenn die Steuerung keine Signale von einem oder mehreren der Sensoren 26, 31 und 39 empfängt, zeigt sie eine vorbestimmte Meldung auf dem Flüssigkristalldisplay 13 in der I/O-Einheit 100 an. Andererseits misst die Steuerung 41 Chemilumineszenz, nachdem sie Befehlssignale von verschiedenen Eingabetasten 8, 9, 10, 11 und 12 der I/O-Einheit 100 empfangen hat. Beim Messen von Chemilumineszenz gibt die Steuerung 41 Befehlssignale zum Ansteuern des Motors 36 aus, wodurch der Verschlussmechanismus den optischen Pfad zwischen der fotosensitiven Einheit 40 und dem Mikroprobenrohr 21 intermittierend schließt. Nachdem die fotosensitive Einheit 40 intermittierend Lumineszenz vom Mikroprobenrohr 21 mittels des Fotovervielfachers 401 empfangen hat, gibt die Steuerung 41 Signale an die I/O-Einheit 100 aus, um die Daten auf dem Flüssigkristalldisplay 13 anzuzeigen, oder sie durch den Drucker 7 auszudrucken.
• Nun wird die Anordnung des Messmechanismus unter Bezugnahme auf die Fig. 8 beschrieben. Es ist zu beachten, dass der Messmechanismus aus einer Anzahl von Abschnitten mit verschiedenen Funktionen besteht und er den Montageabschnitt α (die Aussparung des Halters 16), an dem das Mikroprobenrohr 21 zu Montieren ist, und einen fotosensitive Mechanismus β zum Erfassen von Lumineszenz von der Probenlösung im Mikroprobenrohr 21 enthält.
• In einer Öffnung 15, die im oberen Teil des Gehäuses 1 ausgebildet ist, wird ein im Wesentlichen tassenförmiger Halter 16 befestigt, und die Aussparung im Halter 16 wird durch die Abdeckung 6, die durch den Scharniermechanismus 160 an einem Ende des Halters 16 montiert ist, geöffnet/geschlossen. Ein gestufter Abschnitt 18, an dem ein Dichtungselement 17 aus Kautschukmaterial oder dergleichen mit relativ hoher Viskosität befestigt ist, ist an der Innenwand des Halters 16 ausgebildet. Wenn die Abdeckung 6 geschlossen ist, greift ein sich von der Innenseite der Abdeckung 6 aus erstreckender Vorsprung 19 in den gestuften Abschnitt 18 ein und wird in Lichtkontakt mit dem Abdichtungselement. 17 gebracht, um dadurch das Einlecken von externem Licht in den Innenraum 20 des Halters 16 zu verhindern.
• An der Unterseite des Halters 16 ist ein Durchgangsloch 22 ausgebildet, in das das Mikroprobenrohr 21 einzusetzen ist. Das Mikroprobenrohr 21 ist ein länglicher Behälter aus transparentem oder halbtransparentem Material, das Licht durchlässt. D. h., dass das Mikroprobenrohr 21 ein länglicher Behälter in Form eines Testrohrs ist, das dazu verwendet wird, die Probenlösung aufzunehmen.
• In der Abdeckung 6 ist ein Durchgangsloch 24 so ausgebildet, dass es mit dem Durchgangsloch 22 ausgerichtet ist, während die Aussparung des Halters 16 durch die Abdeckung 6 verschlossen ist. Außerdem ist ein optischer Sensor aus einer Lichtemissionsdiode (LED) 25 und einer gegenüberstehenden Fotodiode (PD) 26 am Eintritt des Durchgangslochs 24 angebracht. Wenn von der Lichtemissionsdiode 25 emittiertes Licht beim Montieren der Spitzenführung und der Spitze im Durchgangsloch 24 gesperrt wird, erfasst die Fotodiode 26 das Vorhandensein dieser Gegenstände, und sie gibt ein Durchtrittserfassungssignal aus.
• An der Innenseite der Abdeckung 6 ist ein tassenförmiges Führungselement 27 befestigt, und am unteren Ende des Führungselements 27 ist ein Durchgangsloch 28 so ausgebildet, dass es mit dem Durchgangsloch 24 ausgerichtet ist. Am Innenumfangsabschnitt des Durchgangslochs 28 ist ein O-Ring 29 eingesetzt. In den Durchgangslöchern 24 und 28 und im O-Ring 29 wird eine kegelförmige Spitzenführung 30 montiert.
• Die Spitzenführung 30 besteht aus einem Material, das kein Hindurchstrahlen von Licht erlaubt, und es verfügt über einen hohlen Abschnitt, in den ein Spitzenelement 43 eingeführt wird, das am distalen Ende der Leuchtreagensspritze 42 zu montieren ist. Bei dieser Anordnung steht der hohle Abschnitt der Spitzenführung 30 der oberen Öffnung des Mikroprobenrohrs 21 gegenüber, während der konkave Abschnitt des Halters 16 durch die Abdeckung 6 verschlossen wird. Außerdem wird die Spitzenführung 30 durch die Klemmkraft des O-Rings 29 stabil in den Durchgangslöchern 24 und 28 gehalten. Die Spitzenführung 30 wird herausnehmbar in den Durchgangslöchern 24 und 28 montiert, so dass sie durch eine neue Spitzenführung 30 ersetzt werden kann oder geeignet gereinigt werden kann, um wiederverwendet zu werden.
• An einem Ende des Halters 16 ist ein optischer Sensor 31 montiert. Dieser optische Sensor 31 erfasst auf optische Weise die Offen/Schließ-Position der Abdeckung 6, und er gibt ein Erfassungssignal zur Offen/Schließ-Position an. Dieses Signal wird an die Steuerung 41 (die später beschrieben wird) gemeinsam mit einem Erfassungssignal von der Fotodiode 26 geliefert.
• Der fotosensitive Mechanismus β verfügt über eine zylindrische Hohlkammer 33 mit einem Zylinderraum 32, der durch das in der Unterseite des Halters 16 ausgebildete Durchgangsloch 22 mit dem Raum 20 in Verbindung steht. Ein rotationszylindrisches Element 370 (mit einer Metallsäule 34) mit einem Raum zum Aufnehmen des Mikroprobenrohrs 21 ist in der Hohlkammer 33 angebracht. Es ist zu beachten, dass die Größe des zylindrischen Hohlelements 33 so konzipiert ist, dass sie ausreichend groß ist, um Kontakt mit der Seitenwand des Mikroprobenrohrs 21 zu verhindern.
• Das untere Ende (das metallische Säulenelement 34) der rotationszylindrischen Hohlkammer 370 befindet sich drehbar in der zylindrischen Hohlkammer 33, und es wird durch einen Lagermechanismus 35 gelagert, der mit der Antriebswelle eines Motors 36 verbunden ist, der im unteren Teil der zylindrischen Hohlkammer 33 montiert ist. Bei dieser Anordnung wird die zylindrische Hohlkammer 370 durch den Motor 36 angetrieben und innerhalb des Hohlraums 32 der zylindrischen Hohlkammer 33 gedreht, ohne dass sie mit der Seitenwand des Mikroprobenrohrs 21 in Kontakt tritt. Es ist zu beachten, dass das untere Ende des Mikroprobenrohrs 21 mit dem unteren Teil der Hohlkammer 32 in Kontakt steht. Da jedoch diese Kontaktfläche dem Rotationszentrum der zylindrischen Hohlkammer 370 entspricht, bewegt sich das Mikroprobenrolhr 21 bei der Drehung der zylindrischen Hohlkammer 370 nicht.
• Öffnungen 37 und 38 sind an einer Seite der zylindrischen Hohlkammer 370 bzw. einer Seite der zylindrischen Hohlkammer 33 so ausgebildet, dass sie mit dem unteren Seitenabschnitt des Mikroprobenrohrs 21 ausgerichtet sind. Wenn die zylindrische Hohlkammer 370 gedreht wird, sind die Öffnungen 37 und 38 nur zu vorbestimmten Zeiten ausgerichtet, jedoch wird die Öffnung 38 der zylindrischen Hohlkammer 33 zu anderen Zeiten durch die Seitenwand der rotationszylindrischen Hohlkammer 370 geschlossen.
• An einer Seite der zylindrischen Hohlkammer 33 ist ein optischer Sensor 39 montiert. Dieser optische Sensor 39 erfasst auf optische Weise das Einführen eines Mikroprobenrohrs 21, und er liefert das Erfassungssignal an die Steuerung 41. Die zylindrische Hohlkammer 33 verfügt über eine abgedichtete Struktur zum Verhindern des Einleckens von Außenlicht in den Hohlraum 32. D. h., dass die zylindrische Hohlkammer 33, die Abdeckung 6 und der Halter 16 einen dunklen Kasten bilden, der ein Einlecken von Außenlicht in den Hohlraum 32 verhindert, in dem das Mikroprobenrohr 21 untergebracht ist.
• An der Außenseite der zylindrischen Hohlkammer 33 ist eine fotosensitive Einheit 40 hoher Empfindlichkeit so angebracht, dass die Bildebene mit der Öffnung 38 ausgerichtet ist. Die fotosensitive Einheit 40 verfügt über einen Fotovervielfacher 401 zum Erfassen schwachen Lichts, das durch die Öffnung 38 empfangen wird. Z. B. kann ein Sensor R-647-04 oder R5610, wie von Hamamatsu Photonics verfügbar, als Sensorbauteil in der fotosensitiven Einheit 40 verwendet werden. Das von der fotosensitiven Einheit 40 ausgegebene Signal wird an die Steuerung 41 übertragen, die ein Mikrocomputesystem enthält.
• Der Verbindungsabschnitt zwischen der zylindrischen Hohlkammer 33 und der fotosensitiven Einheit 40 ist ebenfalls abgedichtet, um das Eindringen von Außenlicht zu verhindern. Ferner kann im Verbindungsabschnitt ein Filter vorhanden sein, das Licht einer vorbestimmten Wellenlänge durchlässt.
• Nun wird die Betriebsprozedur dieser Vorrichtung unter Bezugnahme auf die Fig. 8 und 9 beschrieben. Die Fig. 9 zeigt die Position, an der das am distalen Ende der Leuchtreagensspritze 42 montierte Spitzenelement 43 in den hohlen Abschnitt der Spitzenführung 30 eingeführt wird.
• Eine typische Betriebsprozedur ist die folgende. Als Erstes wird die Abdeckung 6 geöffnet und das die Probenlösung M enthaltende Mikroprobenrohr 21 wird durch das Durchgangsloch 22 des Halters 16 hindurch in den Hohlraum 32 der zylindrischen Hohlkammer 33 eingeführt.
• Dann wird die Abdeckung 6 geschlossen und die Spitzenführung 30 wird in den Durchgangslöchern 24 und 28 montiert. Es ist zu beachten, dass die Spitzenführung 30 vorab in den Durchgangslöchern 24 und 28 montiert werden kann.
• Anschließend wird, wie es in der Fig. 9 dargestellt ist, das am distalen Ende der Leuchtreagensspritze 42 montierte Spitzenelement in den hohlen Abschnitt der Spitzenführung 30 eingeführt. In diesem Fall verfügt das Spitzenelement 43 über eine kassettenähnliche Struktur, in der ein vorbestimmter Typ eines Leuchtreagens untergebracht ist. Außerdem verfügt das Spitzenelement 43 über eine kegelförmige Außenform, um im hohlen Abschnitt der Spitzenführung 30 aufgenommen zu werden. Ferner besteht die Spitzenführung 30 aus einem Material, das kein Licht durchlässt. Durch Bedienen des Kolbens 44 der Leuchtreagensspritze 42 kann das Leuchtreagens vom distalen Endabschnitt der Spitzenführung 30 in das Mikroprobenrohr 21 injiziert werden. Wie es in der Fig. 9 dargestellt ist, ist, wenn das Spitzenelement 43 montiert ist, der hohle Abschnitt der Spitzenführung 30 abgedichtet, um dadurch das Eindringen von Außenlicht in den Hohlraum 32 der zylindrischen Hohlkammer 33 durch den hohlen Abschnitt der Spitzenführung 30 zu verhindern.
• Der Betriebszustand wird auf Grundlage des obigen Eintrittserfassungssignals, des Erfassungssignals für die Offen/- Schließ-Position und des Einführerfassungssignals auf dem Flüssigkristalldisplay 13 angezeigt. Durch dieses Display 13 klärt der Benutzer, dass kein Außenlicht in den Hohlraum 32 der zylindrischen Hohlkammer 33 einleckt, und er gibt die Anweisung, den fotosensitiven Mechanismus β zu starten. Gemäß diesem Befehl wird der Antriebsmotor 36 betrieben, um die zylindrische Hohlkammer 370 in Drehung zu versetzen.
• Wenn die Öffnungen 37 und 38 miteinander ausgerichtet sind, startet die fotosensitive Einheit 40 die Erfassung. Wenn diese Öffnungen 37 und 38 nicht miteinander ausgerichtet sind, ist der Verschlussmechanismus geschlossen.
• Außerdem kann durch Übertragen des von der fotosensitiven Einheit 40 ausgegebenen Signals an die Flüssigkristalltafel über die Steuerung 41 ein Umschaltzeitpunkt in Echtzeit angezeigt werden.
• Bei einem derartigen beobachteten Zustand wird der Kolben 44 der Leuchtreagensspritze 42 betätigt, um eine vorbestimmte Menge an in ihr aufbewahrtem Leuchtreagens in das Mikroprobenrohr 21 zu gießen, und es wird von der Probenlösung M emittiertes Licht erfasst.
• Wie oben beschrieben, kann gemäß der Erfindung selbst bei sehr einfacher Vorrichtungsstruktur die Lumineszenz der Probenlösung M zuverlässig abgebildet werden, so dass eine quantitative Analyse hoher Genauigkeit ausgeführt werden kann. Außerdem kann eine überwachende Beobachtung ausgeführt werden, bevor das Leuchtreagens mit der Probenlösung M gemischt wird, und Lumineszenz kann in Echtzeit unmittelbar nach dem Mischvorgang beobachtet werden. Daher kann selbst eine Probenlösung M, die nur für kurze Dauer für Lumineszenz sorgt, leicht gemessen werden. Ferner kann die Messung ausgeführt werden, während die Mischungsmenge des Leuchtreagens geeignet eingestellt wird. Insbesondere kann eine Feineinstellung der Mischungsmenge durch die obige überwachende Beobachtung ausgeführt werden. Eine Verunreinigung und dergleichen, wie durch die Probenlösung M hervorgerufen, können dadurch vollständig und leicht vermieden werden, dass nur das Mikroprobenrohr 21, die Führungsspitze und das Führungselement 43 nach Bedarf ausgetauscht oder gereinigt werden. Wie oben beschrieben, kann diese Vorrichtung für hervorragende Effekte auf dem Gebiet der quantitativen Analyse sorgen.
• Z. B. kann diese Vorrichtung bei der quantitativen Analyse von ATP (Adenosintriphosphat) angewandt werden, wie es in einer Organismuszelle vorhanden ist und zum Speichern und Transportieren von Energie dient. Die Menge an ATP in einer lebenden Zelle ist konstant. Jedoch fällt die Menge von ATP in einer toten Zelle durch Autolyse. Daher kann die Anzahl toter Zellen dadurch analysiert werden, dass Lumineszenz einer speziellen Wellenlänge analysiert wird, wie sie auftritt, wenn ein vorbestimmter Typ eines Leuchtreagens mit einer Zellen enthaltenden Probenlösung gemischt wird und der Lumineszenz-Zählwert gemessen wird. Außerdem kann beim Messen einer ATP-Menge eine Luciferin-Luciferase-Reaktion verwendet werden, wie sie durch die Lumineszenz bei Glühwürmchen repräsentiert ist. Genauer gesagt, wird, wenn Luciferin unter Anwesenheit von Luciferase und Magnesium mit ATP verbunden wird, um AMP (Adenosinmonophosphat) auf eine Entphosphorisierung hin zu erzeugen, das Luciferin angeregt, um für Lumineszenz mit einer Peakintensität bei 562 nm zu sorgen. Durch Messen dieser Lumineszenz kann eine quantitative Analyse von ATP ausgeführt werden.
• Durch Messen von ATP unter Verwendung dieser Ausführungsform kann auf einfache Weise eine Messung der Anzahl lebensfähiger Zellen in Speisen wie Milch oder Saft, ein Sterilitätstest an einer Injektion, eine Messung der Bakterienzahl in Uran bei einem klinischen Bakterientest oder dergleichen ausgeführt werden.
• Wie oben beschrieben, können gemäß der Erfindung Probleme vollständig gelöst werden, wie sie sich bei bekannten Vorrichtungen stellen.
• Die abtrennbare Spitzenführung wird am oberen Teil des Gehäuses in Form eines dunklen Kastens montiert, und das Spitzenelement wird an dieser Spitzenführung montiert, um dadurch den Innenraum des Gehäuses in vollkommen dunklem Zustand zu halten. In diesem dunklen Zustand wird nur Lumineszenz von der Probenlösung durch die fotosensitive Einheit erfasst. Bei dieser einfachen Struktur kann auf einfache Weise eine Verringerung der Größe der Vorrichtung erzielt werden.
• Außerdem kann, da die Spitzenführung und das Spitzenelement durch neue ersetzt werden können, eine Verunreinigung der Vorrichtung verhindert werden, und das Leuchtreagens kann leicht durch ein anderes Leuchtreagens ersetzt werden, um einen schnellen Messprozess zu realisieren. Wie ersichtlich, kann eine genaue Messung hoher Genauigkeit realisiert werden, das das Problem einer Verunreinigung durch Abscheidungen gelöst werden kann.
• Da die Menge des mit der Probenlösung gemischten Leuchtreagens durch Bedienen der Reagensspritze fein eingestellt werden kann, kann eine empfindliche quantitative Analyse oder dergleichen auf einfache Weise ausgeführt werden.

Claims (11)

1. Gerät zum Messen von Chemo-Lumineszenz mit:

einem Gehäuse (1) mit einer oberen Öffnung (15);

einer Abdeckung (6) zum Verschließen der oberen Öffnung mit einem Durchlass (24), durch den das distale Ende eines ein leuchtendes Reagenz beinhaltenden ersten Behältnisses (42) von außen in das Gehäuse (1) einführbar ist;

einer hohlen Kammer (33) innerhalb des Gehäuses mit einer Seitenöffnung (38), wobei die hohle Kammer zulässt, dass sich ein zweites Behältnis für eine Probenlösung teilweise darin befindet;

einer Haltevorrichtung (16), die in dem Gehäuse (1) angeordnet ist, in die die obere Öffnung (15) eingebaut ist und die eine Vertiefung (200) aufweist, die mit der Abdeckung (6) einen ersten Raum definiert und die einen Durchlass (22) aufweist, durch den der erste Raum am Boden der Vertiefung (200) mit dem inneren Raum der hohlen Kammer (33) in Verbindung steht;

einer photosensitiven Einheit (40), die in dem Gehäuse (1) angeordnet ist, um eine von dem zweiten Behältnis über die Seitenöffnung (38) in die hohle Kammer (33) abgegebene Lumineszenz festzustellen; und

einen Blendenmechanismus (33, 36, 370) zum selektiven optischen Abschirmen der Lumineszenz von der photosensitiven Einheit (40);

dadurch gekennzeichnet, dass in dem eraten Raum (20) ein das erste Behältnis an einer vorgegebenen Position haltender Ring (29) angeordnet ist, der einen Durchlass (290) aufweist, durch den das distale Ende des ersten Behältnisses (42) in das zweite Behältnis (21) einführbar ist, wobei der Durchmesser des Durchlasses (290) des Rings (29) kleiner ist als der des Durchlass (22) der Abdeckung (6).

2. Gerät nach Anspruch 1, mit weiterhin:

einem Führelement (27), das in dem ersten Raum (20) angeordnet ist, die Abdeckung (6) berührt und mit ihr einen zweiten Raum (201) definiert, wobei die Führvorrichtung (27) einen Durchlass (28) aufweist, durch den das distale Ende des ersten Behältnisses (42) in das zweite Behältnis (21) einführbar ist;

einer in dem zweiten Raum (201) vorhandenen Photodiode (26); und

einer in dem zweiten Raum (201) vorhandenen laseremittierenden Diode (25).

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Gehäuse (1), die Abdeckung (6), die hohle Kammer (33) und die Haltevorrichtung (16) aus nicht transparentem Material sind.

4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit weiterhin einem ersten optischen Sensor (39) zum Feststellen der Präsenz oder der Absenz des zweiten Behältnisses (21), der einen Teil der Seitenwand der hohlen Kammer (33) bildet.

5. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit weiterhin einem zweiten optischen Sensor (31) zum Feststellen einer offenen oder geschlossenen Position der Abdeckung (6), der in der Vertiefung (200) der Haltevorrichtung (16) an einer der Abdeckung gegenüberliegenden Position angeordnet ist.

6. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit weiterhin einem dichtenden, um den Durchlass (22) angebrachten, Verschlusselement (23) zum Tragen des zweiten Behältnisses (21).

7. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit weiterhin:

einer Spitzenführung (30) in Form eines hohlen Elements, das lösbar in dem jeweiligen Durchlass (24, 28) der Abdeckung (6) und des Führelements (27) befestigt ist, und

einem Spitzenelement (43), das an einem Teil des ersten Behältnisses (42) anbringbar ist, wobei die Spitzenführung (30) und das Spitzenelement (43) so zusammenwirken, dass das Gehäuse (1) dicht verschlossen ist, wenn das das Spitzenelement (43) tragende distale Ende des ersten Behältnisses (42) durch die Spitzenführung (30) in das Gehäuse (1) eingeführt ist.

8. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Blendenmechanismus umfasst:

eine das zweite Behältnis (21) an einer vorbestimmten Position haltende drehbare hohle Kammer (370), die in der hohlen Kammer (33) angeordnet ist und eine Öffnung (37) in einer ihrer Seitenwände aufweist; und

einen in der hohlen Kammer (33) angeordneten Motor (36) zum Drehen der drehbaren hohlen Kammer (37).

9. Gerät nach Anspruch 8, wobei die drehbare hohle Kammer (370) aus nicht transparentem Material besteht.

10. Verfahren zum Messen einer Chemo-Lumineszenz mit einem Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, folgende Schritte umfassend:

Anordnen eines zweiten Behältnisses (21) mit einer Probenlösung in dem Gehäuse (1) und Schließen der Abdeckung (6);

Einführen über den Ring (29) des, ein Spitzenelement (43) tragenden, distalen Endes des ersten Behältnisses (42) in das zweite Behältnis (21);

Einführen eines leuchtenden Reagenz, das in dem ersten Behältnis (42) beinhaltet ist, in das zweite Behältnis (21); und

Feststellen der Lumineszenz aus dem zweiten Behältnis (21).

11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Feststellungsschritt ausgeführt wird, während die Lumineszenz des zweiten Behältnisses (21) zu bestimmten Zeitintervallen optisch abgeschirmt wird.