FI59171B - Analysanordning foer bestaemning av kemiska bestaondsdelar i fluider - Google Patents

Description

RSF^I [a] (11)^UULUTUSjULKAISU ,Q171

JjSgh l J 1' UTLÄGGNINGSSKRIFT O J I f\ ^ v ^ (51) Kv.lk?/lnt.CI.3 G 01 R 31/00 SUOMI—FINLAND (21) Pttanttlhakamui — Patantameknlng T50055 (22) HakemtapUvl — Aru5knlnpd*g 09-01.75 (23) Alkupllvt—GHt|gh«tsdag 09-01.75 (41) Tullut JulklMlal — Bllvlt offwwllg 22-07-75 fki»terih«llltu» (44) Nlht»vik«lp*non ja kuuL|jlluliun pvm. —

Paewnt- och registerstyrelMn Ansökan utlagd och utl.tkrlfun publkcnd 27-02.01 (32)(33)(31) Pyydmy ««©11«·«—Begin prior** 21.01.71* USA(US) i+35001 (71) Miles Laboratories, Inc., Elkhart, Indiana ^651^, USA(US) (72) Cleo Elmer Betts, Elkhart, Indiana, John Kendall Marsh, Granger,

Indiana, USA(US) (7!+) Berggren Oy Ab (5!+) Analyysilaitteisto kemiallisten ainesosien määrittämiseksi nesteistä -Analysanordning för bestämning av kemiska bestindsdelar i fluider Tämä keksintö koskee analyysilaitteistoa tutkittavan nesteen kemiallisten aineosien puoliautomaattista kvantitatiivista analyysiä varten, joka laitteisto käsittää testireagensseja sisältäviä testiliuskoja ja niihin liittyviä koodikenttiä sekä kojeen, johon testiliuskat sopivat, ja joka järjestelmä on ohjelmoitu koodikenttien avulla ottamaan automaattisesti lukemat kuhunkin käytettyyn testiliuskaan liittyvistä testireagensseista. Sopivimmin testireagenssit ovat kuivassa muodossa sidoittuina kantajan sisään tai sen pinnalle, ja ne voidaan asettaa käsin kojeeseen sen jälkeen kun ne on saatettu yhteyteen tutkittavan nesteen kanssa. Eräs toinen tällaisen testi-liuoksen edullinen sovellutusmuoto käsittää koodikentän käytön kojeen kalibroimiseen joka kerta kun testiliuska asetetaan kojeeseen.

Klassillisessa kojeita käyttävässä analyyttisessä kemiassa on aina edellytetty, että testireagenssia, joka tavallisesti sisältää useita erillisiä komponentteja, käsitellään fysikaalisesti ja saatetaan käsin yhteyteen tutkittavan nesteen kanssa. Tätä on yleensä seurannut kemiallisten reagoivien aineiden asettaminen käsin kojeeseen kvantitatiivisten lukemien ottoa tai reaktiotuotteiden määritystä varten. Äskettäin on kuitenkin kehitetty täysin automaattisia kojei- k 2 591 71 ta, joissa kemiallisten reagoivien aineiden käsittelyä ei tarvitse suorittaa käsin ja jotka antavat ohjelmoituja lukemia. Tällaiset kojeet ovat melkein poikkeuksetta erittäin kalliita ja monimutkaisia ja niiden käyttö edellyttää hyvin ammattitaitoista henkilökuntaa.

Toisaalta, kun pyritään yksinkertaistamaan automaattisia järjestelmiä, ongelmaksi muodostuu tavallisesti se, että puoliautomaattisen kojeen parametrit on asetettava käsin. Tällaisissa kojeissa esiintyy aina se vaara, että käyttäjä ohjelmoi kojeen väärin. Niinpä on harkittava, käytetäänkö monimutkaisia automaattisia kojeita, jotka edellyttävät hyvin ammattitaitoista käyttöhenkilökuntaa, tahi puoliautomaattisia tai käsin käytettäviä kojeita, jotka edellyttävät niiden ohjelmointiin ja/ tai käsittelyyn suhteellisen ammattitaidotonta henkilökuntaa.

Toinen haitta, joka liittyy automaattisiin ja puoliautomaattisiin kojeita käyttäviin analyysijärjestelmiin, on se, että kun toimintahäiriö tapahtuu kojeessa, kaikki analyyttinen toiminta keskeytyy ja palautumisen pitää käsittää vaihtoehtoisia menetelmiä, joita tekniikan taitajakaan ei tunne.

Aikaisempien automaattisten ja puoliautomaattisten analyysikemiallis-ten kojeitten alue on niin laaja, että se jää tämän selityksen piirin ulkopuolella. Tämän keksinnön edullisia ja sille ominaisia so-vellutusmuotoja ei ole tunnettu aikaisemmin.

Tämän keksinnön kohteena on yksinkertaistettu kahden komponentin ana-lyysijärjestelmä tutkittavan nesteen sisältämien minkä tahansa valittujen aineosien määrittämiseksi. Ensimmäinen komponentti käsittää joukon erilaisia koodattuja testiliuskoja, joista kukin sisältää yhden tai useampia sidottuja testireagensseja, jotka aikaansaavat tunnettavia kemiallisia reaktioita tutkittavan nesteen eri aineosien kanssa. Toinen komponentti käsittää analyysilaitteiston, joka on sovitettu vastaanottamaan minkä tahansa valitun koodatuista testiliuskoista.

Tämä laitteisto sisältää koodintunnistusvälineen sekä reaktiontunnis-tusvälineen, jonka koodintunnistusväline automaattisesti aktivoi ottamaan lukeman niistä koetusreagensseista, jotka liittyvät kojeeseen asetettuun koetuslaitteeseen. Järjestelmä käsittää lisäksi lukemanot-tovälineen, joka on kytketty koodintunnistusvälineeseen ja reaktion- t.unnistusvälineeseen tulosten saattamiseksi tiettyyn kojeessa sijaitsevaan laitteeseen sekä niiden ilmoittamiseksi. Edulliset sovellutus-muodot käsittävät kuivien eli sidottujen testireagenssien käytön, jot- 3 59171 ka reagenssit on sijoitettu kantajiin, kuten valoaläpäiseviin muovi-kalvoliuskoihin, muodostamaan tämän keksinnön mukaisia testiliuskoja. Näitä testiliuskoja voidaan käyttää kojeesta riippumatta, jos niiden reaktio on värejä synnyttävä. Eräänä toisena edullisena sovellutuksena on testiliuskaan liittyvän koodikentän käyttö, joka kenttä el vain huolehdi kojeen ohjelmoinnista kyseessä olevan testiliuskan mukaan, vaan myös kalibroi automaattisesti laitteiston joka kerta kun testi suoritetaan.

Seuraavassa käytetään analyysijärjestelmästä myös nimitystä koetus-järjestelmä, testiliuskoja nimitetään myös koetuslaitteiksi, testi-reagensseja koetusreagensseiksi, analyysilaitteistosta käytetään nimitystä koetuskoje ja koodikentästä koodiväline.

Kuvio 1 on kaaviokuva, joka esittää viisitoista erilaista koetus-laitetta, jotka ovat sopivia käytettäväksi tämän keksinnön mukaisessa koetusjärjestelmässä.

Kuvio 2 on lohkokaavio, joka esittää sellaisen kojeen erään muodon, jota käytetään ottamaan lukemat kuvion 1 koetuslaitteiden reaktioista.

Kuviot 3a-3f ovat kaaviomaisia sivukuvia kuvioissa 2 ja ^ esitetyn kojeen osasta.

Kuvio 4 on kuvion 2 tapainen lohkokaavio, joka esittää yksityiskohtaisemmin kuvion 1 mukaisen kojeen tyypillisen sovellutusmuodonkytkennän.

Kukin tämän keksinnön mukainen koetuslaite käsittää kolme komponenttia: (1) yhden tai useamman koetusreagenssin, joka on tai jotka ovat reagoivia erikoisesti tutkittavasta nesteestä määritettävän yhden tai useamman aineen kanssa; (2) kantoelimen reagenssia tai reagensseja varten; ja (3) koetuslaitteeseen liitetyn koodivälineen, joka identifioi koe-tuskojeen tarkastettavaksi kulloinkin asetetun koetuslaitteen.

Kukin tämän keksinnön mukaisiin koetuslaitteisiin liitetty koetus-reagenssi käsittää yhden tai useamman kemiallisen aineosan, joka reagoi erikoisesti tutkittavassa nesteessä olevan aineen kanssa antaen todetttavissa olevan kemiallisen tuloksen, joka on verrannollinen tutkittavassa nesteessä olevan aineosan määrään ja joka on mitattavissa kojeen avulla. Tämä tulos voi olla spektraalinen, kuten " 59171 esim. näkyvän, ultravioletti- tai infrapunasäteilyn selektiivisen heijastumisen aikaansaama tai se voi olla mikä tahansa muu koetus-reagenssin ja määritettävän aineosan välisen reaktion aiheuttama fysikaalinen tai kemiallinen ilmiö, joka on mitattavissa kojeen reaktion-tunnistusvälineillä. Koetusreagenssi on sopivimmin kuivassa tai olennaisesti kuivassa muodossa ja se on yhdistetty kantoelimeen kuten myöhemmin selostetaan.

Sopivia koetusreagensseja kuvataan yksityiskohtaisesti seuraavissa esimerkeissä:, huomautettakoon kuitenkin tässä, että edulliset koe-tusreagenssisysteemit käsittävät yhden kemikaalin tai useampia kemikaaleja, jotka voidaan liittää yhteen ennen käyttöä ja jotka säilyttävät reaktiokykynsä pitkiä aikoja. Toinen tällaisten koetusreagens-sien edullinen ominaisuus on niiden kyky todeta kunkin määritettävän aineosan pitoisuus sillä pitoisuusalueella, joka tavallisesti esiintyy tutkittavassa nesteessä.

Toinen olennainen koetus laitteen komponentti on kantoelin. Tämä komponentti käsittää välineen, joka pitää koetusreagenssin paikoillaan ja sopivasti mahdollistaa helposti tapahtuvan kosketuksen koetusreagenssin ja tutkittavan nesteen välillä. Vaikka yksinkertainen astia voi olla sopiva tällaiseksi kantoelimeksi, on todettu, että nestettä imevä matriisij'kuten imupaperi on paras mahdollinen koetusreagenssin sisällyttämiseksi kuivassa tai olennaisesti kuivassa muodossa. Kuten tarkemmin selostetaan kuvion 1 yhteydessä ja myöhemmin tämän koetus-järjestelmän toiminnan selityksessä, on edullista käyttää valoaläpäi-sevää muovikalvoa kannattamaan erillisiä paperimatriiseja, jotka tai joiden pinta kyllästetään koetusreagensseilla. Tällaisessa sovellu-tusmuodossa paperimatriisi ja valoaläpäisevä muovikalvo muodostavat yhdessä kantoelimen, ja sitä koetuslaitteen osaa, joka sisältää matriisiin imeytetyn koetusreagenssin, nimitetään reagenssilohkoksi.

Vaihtoehtoisesti kantoelin voi käsittää yksinkertaisesti liuskan valoaläpäisevää muovikalvoa, jolle koetusreagenssit on kiinnitetty sopivalla tavalla kuten esim. polymeerisen aineen avulla. Tällaisessa tyypillisessä sovellutusmuodossa koetusreagenssi liuotetaan tai dis-pergoidaan polymeerin, kuten selluloosa-asetaatin liuokseen orgaanisessa liuottimessa, ja liuos tai dispersio valetaan tai muulla tavalla saatetaan valoaläpäisevälle kalvolle sekä kuivataan.

5 591 71

Edellä kuvatut kantoelimet voivat olla erillisten liuskojen muodossa, joihin yksi tai useampi paperimatriisi on kiinnitetty, tai ne voivat olla jatkuvan muovikalvorullan muodossa, rullan käsittäessä erillisiä koetuslaitteen yksikköjä, jotka voidaan repäistä irti, saattaa yhteyteen tutkittavan liuoksen kanssa ja asettaa kojeeseen.

Koetuslaitteen kolmas komponentti on koodiväline. Tämä antaa kojeelle mahdollisuuden todeta, mikä monista koetuslaitteista, joihin on liitetty yksi koetusreagenssi tai useampia koetusreagensseja, on asetettu kojeeseen, niin että koje tulee ohjelmoiduksi ottamaan lukemat kyseessä olevasta koe tus laitteesta. Koodiväline on sopivimmin selvä merkki tai sen sijoitus liitettynä kantoelimeen, koodivälineen ollessa ominainen kullekin koetus laitteelle, sekä kojeen tunnistettavissa. Koodivälineinä voi olla sarja kirjaimia, numeroita tai muita merkkejä, joista kukin on ominainen tietylle koetus laitteelle. Koodivälineenä voi myös olla tietty väri, jonka kojeen koodintunnistusväline voi tuntea, kuten myöhemmin tarkemmin selitetään. Koodivälineen voi myös yksinkertaisesti muodostaa valoaläpäisemätön alue, jonka sijoitus on kullekin koetus laitteelle tunnusomainen. Muita koodivälineitä ja -muotoja käy ilmi edellä olevasta ja seuraavasta selityksestä.

Esimerkkejä erityyppisistä merkeistä, jotka voivat toimia tämän keksinnön mukaisten koetuslaitteiden koodivälineinä ovat: symbolit kuten vinoneliöt, neliöt, ympyrät jne.; useat samanlaiset merkit kuten yhdensuuntaisten pylväitten sarja; nimet, kuten kunkin koetuksen nimitys, esim. glukoosi, proteiini jne.; värit; numerot; raot; reiät jne. Ainoa rajoittava tekijä koodivälineen merkkien valinnassa on se, että kojeen koodintunnistusvälineen on kyettävä tuntemaan merkit ja erottamaan ne toisistaan sekä toteamaan tietty merkki tiettyä koe-tuslaitetta vastaavaksi.

Sopiva koodiväline on esitetty kuviossa 1 ja sitä selostetaan tarkemmin myöhemmin; tässä yhteydessä mainittakoon kuitenkin, että tämä sopiva väline käsittää valoaläpäisemättömän alueen eli koodilohkon, joka on sijoitettu valoaläpäisevälle liuskalle eli kantoelimelle ennaltamäärättyyn asemaan samalla liuskalla olevan yhden tai useamman reagenssilohkon suhteen, reagenssilohkon tai -lohkojen sijainnin ollessa erilainen koodilohkon suhteen kussakin koetuskojeessa käytetyssä koetuslaitteessa. Kojetta käytettäessä kojeeseen asetettu koe-tuslaite siirretään asemaan, jossa se katkaisee valon radan valonlähteen ja valoa tuntevan välineen kuten valonherkän elementin vä- 6 591 71

Iillä, koodilohkon ja reagenssilohkon suhteellisten asemien ilmaistessa tietyn koetus laitteen läsnäolon.

Koetuskojee 11a pitää olla neljä ominaisuutta, jotka seuraavassa selostetaan. Ensinnäkin kojeen on kyettävä vastaanottamaan tai se on sovitettavissa vastaanottamaan tämän keksinnön mukaiset koetusväli-neet. Toiseksi kojeessa on oltava siihen liittyvä koodintunnistusväline, joka ottaa vastaan koetuslaitteen koodivälineestä saapuvan lukeman ja muuttaa tämän signaalin kalibrointivertaussignaaliksi sekä käskyksi kojeelle ottaa lukema koetuslaitteen koetusreagenssista tai -reagensseista. Kolmanneksi kojeessa on oltava reaktiontunnistus-väline eli vastaanotin, joka toteaa ja kerää tiedon koetusreagenssin reaktiosta ja määritettävästä tutkittavan nesteen aineosasta. Kojeen neljäntenä komponenttina on lukemanottoväline, joka muuttaa koodintunnistus välineen ja reaktiontunnistuvälineen tulostuksen arvoksi, joka ilmaisee tutkittavasta nesteestä määritettävän aineosan määrän.

Näitä ominaisuuksia tai komponentteja käsitellään seuraavassa kutakin erikseen.

Koetuskojeen ensimmäinen ominaisuus on se, että sen on kyettävä vastaanottamaan siihen kuuluva koetuslaite. Toisin sanoen, jos koetus-laitteessa esiintyvä ilmiö on värinmuutos paperimatriisissa, koetus-laitteen on kyettävä vastaanottamaan paperimatriisi, ja kojeen reak-tiontunnistusvälineen on kyettävä toteamaan ilmiö esimerkiksi heijas-tusspektrofotometrian avulla.

Koodintunnistusvälineenä voi olla mikä tahansa elektroninen laite, komponentti tai piiri, joka voi lukea, identifioida ja elektronisesti käsitellä koetuslaitteen koodivälineen merkin, jotta koje voi identifioida kulloinkin kyseessä olevan koetuksen. Koodintunnistus-väline voi lisäksi suorittaa muita tehtäviä, kuten esim. valoherkän ilmaisimen tehtävän, jollaista ilmaisinta voidaan käyttää käskemään koje suorittamaan lukemanotto tiettynä hetkenä. Tätä selostetaan tarkemmin myöhemmin.

Erikoisesti koodintunnistusvälineenä voi olla valonherkkä ilmaisin, joka käsittää valonsädekimpun valonherkkään elementtiin lähettävän valonlähteen, tai sinä voi olla monimutkainen sanan- tai symbolin-lukulaite, jollaisia käytetään lukemaan numeroita kaupallisista kojeista tai tiedonannoista. Koodintunnistusvälineenä voi myös olla 7 59171 värintunnistuslaite, joka identifioi tietyn värin tai värivivahteen todeten värin tai vivahteen vastaavan tiettyä koetus laitetta. Harmaan vivahteita voidaan myös käyttää laitteen identifioimiseen. Koodintun-nistus välineenä voi lisäksi olla sellainen, joka identifioi tietyn lukumäärän koetuslaitteessa olevia yhdensuuntaisia pylväitä tai va-loaläpäisemättömiä merkkejä määritellen niiden mukaan kyseessä olevan koetuslaitteen. Edellä olevasta ilmenee, että tämän keksinnön yhteydessä voidaan käyttää lukuisia erilaisia koodivälineitä ja koodintun-nistusvälineitä.

Koetuskojeen kolmantena osana on reaktiontunnistusväline. Tämä komponentti eli väline käsittää itse asiassa sen koetuskojeen osan, joka tunnistaa ja kvantitatiivisesti mittaa sen kemiallisen reaktion määrän, joka on tapahtunut koetuslaitteeseen liitettyjen koetusreagens-sien ja tutkittavasta nesteestä määritettävien tiettyjen aineosien tai kemikaalien välillä. Reaktiontunnistusvälineenä voi yksinkertaisesti olla valonherkkä elementti kuten valokenno, joka mittaa reagenssiloh-kosta heijastuneen valon väriä muodostavan reaktion tapahduttua aineosan ja koetusreagenssin välillä, tai se voi käsittää monimutkaisemman analyyttisen kojeiston. Määräävänä seikkana on se, että reaktion-tunnistusvälineen on kyettävä toteamaan ja kvantitatiivisesti mittaamaan yllämainittu kemiallinen reaktio sekä muodostamaan signaali, joka syötetään seuraavassa selostetun lukemanottovälineen sisääntuloon .

Lukemanottoväline toteaa koodintunnistusvälineestä ja reaktiontun-nistusvälineestä lähteneitten signaalien vastaavan toisiaan siten, että (1) koje määrittelee kyseessä olevan koetuslaitteen ja (2) reak-tiontunnistusvälineen synnyttämät signaali tai signaalit käsitellään ilmaisemaan tutkittavan nesteen kyseessä olevan aineosan määrä.

Erikoisen edullinen ja sopiva tämän keksinnön mukaisen koetuskojeen lukemanottolaite käsittää sellaisen laitteiston tai elektronisen kytkennän käytön, johon sisältyy tulojaotin (imput scaler), hakujaotin (access scaler) ja lukumuisti (read-only memory) kytkettynä sillä tavalla, että reaktiontunnistusvälineen lähettämä signaali tulee tulkituksi ilmaisemaan tutkittavan nesteen tietyn ominaisuuden tai tärkeän arvon tai joukon arvoja, kuten esim. pH-arvon, glukoosin ja proteiinin kliiniset tasot jne. Tällaista kytkentää selostetaan seuraavien tunnusomaisten sovellutusmuotojen yhteydessä.

8 591 71

Piirustuksen kuviossa 1 kukin numeroilla 1-15 merkityistä koetuslait-teista käsittää liuskan valoaläpäisevää muovikalvoa, jonka muodostaman kantoelimen 16 toiseen pääteosaan on kiinnitetty yksi tai useampia neliömäisiä paperimatriiseja 18. Elimen 16 toinen pääteosa toimii koetuslaitteen vartena. Matriisit l8 sisältävät koetusreagensseja, jotka erityisesti reagoivat tutkittavien nesteiden kuten virtsan erilaisten ominaisuuksien tai aineosien suhteen. Piirustuksessa pH merkitsee matriisia, johon on sisällytetty reagenssia reagenssilohkon muodostamiseksi pH-arvon määritystä varten, kun taas P, G, K, BI, BL ja U merkitsevät reagenssilohkoja, jotka erityisesti reagoivat proteiinin, glukoosin, ketonien, bilirubiinin piilevän veren (occult blood) ja urobilinogeenin kanssa. Esitetyissä koetusvälineissä koodi välineenä on valoaläpäisemätön tai painatuksella varustettu alue 17> jota piirustuksessa on merkitty sanalla "code".

Kuviossa 1 on koetuslaitteen 1 esitetty käsittävän seitsemän koetus-lohkoa sekä yhden koodilohkon 17> jotka on sijoitettu tietyin välein pitkin liuskaa 16 sen oikeanpuoleisesta päästä alkaen. Laitteen 1 koodilohkon ja reagenssilohkojen asemat on osoitettu liuskan yläpuolella sijaitsevilla merkinnöillä P-l - P-8. Havaitaan, että päällekkäisten laitteiden 1-15 ryhmässä kukin laitteista 2-15 käsittää yhden tai useamman erillisen reagenssilohkon laitteen oikeanpuoleisesta päästä lähtien, sekä yhden koodilohkon. Kukin reagenssi- ja koodiloh-koista sijaitsee pystysuorassa suunnassa jonkin asemista P-l - P-8 suhteen. Esimerkiksi koetus laitteessa 7 koodilohko on asemassa P-3 sekä pH-arvon, glukoosin ja proteiinin mittaavat reagenssilohkot ovat vastaavasti asemissa P-6, P-7 ja P-8. P-0 merkitsee liuskan 16 varsiosan lähtöasemaa ja P-9 merkitsee pysäytysasemaa liuskan 16 oikeanpuoleisen pään ulkopuolella minkä seikan merkitys ilmenee myöhemmin. Kuviossa 1 esitettyjen koetus laitteiden käyttö tämän keksinnön mukaisessa rakenteessa selostetaan tarkemmin myöhemmin samoin kuin koetuslaitteiden valmistus.

Kuvio 2 esittää osaksi lohkokaaviona koetuskojeen eri komponentit sekä perspektiivikuvana kuvion 1 mukaisen koetuslaitteen ja tähän liittyviä tiettyjä kojeen komponentteja. Kuviosta näkyy myös koetuslaitteen yhteys koetuskojeeseen. Kuviossa 2 esitetty koetuslaite on kuvion 1 koetuslaite 10, joka käsittää valoaläpäisemättömän valkoisen lohkon muodostaman koodivälineen 17 sekä reagenssilohkot l8a, 18b ja l8c, jotka on kiinnitetty valoaläpäisevään kalvoliuskaan 16. Reagenssilohkot 18a, 18b ja 18c ovat paperimatriiseja, jotka on kyllästetty 9 591 71 vastaavasti pH-arvon, proteiinin ja piilevän veren toteavilla koetus-reagensseilla.

Kuviossa 2 kaaviomaisesti esitetty koje käsittää valoaläpäisevän lasi- tai muovilevyn 43, joka on sopivasti asennettu edestakaista liikettä varten ja yhdistetty sopivaan edestakaisen liikkeen aikaansaavaan käyttökoneistoon 45- Käyttölaite 45 suorittaa levyn 43 siirron valonlähteestä 37 lähtevän ja kuituoptiikan 4o kautta johdetun valonsädekimpun poikki, kuten tarkemmin selostetaan kuvioitten 3a-3f yhteydessä. Levy 43 voi olla varustettu asetusvälineillä, kuten oh-jausurilla 43a ja 43b tai sopivalla olakevälineellä (ei esitetty kuviossa) levyllä olevan koetuslaitteen 10 oikein sijoittamiseksi.

Käyttölaitetta 45 ohjaa radan 39 kautta aikakytkin 21, jota puolestaan ohjaa käynnistyskytkin 44 radan 46 kautta. Viivästyspiiri, jota ei ole kuviossa esitetty, voidaan liittää aikakytkimeen 21 viivästyksen aikaansaamiseksi käynnistyskytkimen 44 toiminnan ja levyn 43 liikkeellelähdön välille, niin että koetuslaite 10 voidaan asettaa levylle 43 viivästyksen aikana. Kuituoptiikan 40 kautta johdettu valo suuntautuu kohti valonherkkää elementtiä 41, joka on asetettu sopivaan paikkaan levyn 43 alapuolelle.

Kun kytkin 44 on käynnistetty, levy 43 alkaa siirtyä lähtöasemastaan kuviossa 2 näkyvän nuolen suuntaan saattaen laitteen 10 koodilohkon 17 siirtymään valonlähteestä 37 saapuvan sädekimpun kohdalle katkaisten tämän, jolloin valo heijastuu lohkosta takaisin kuituoptiikan 40a kautta valonherkkään elementtiin 38, joka on asennettu sopivaan paikkaan levyn 43 tason yläpuolelle. Kun koodilohko on ohittanut valonsädekimpun, tämä kulkee koodilohkon 17 ja lähimmän reagenssilohkon l8a välissä sijaitsevan valoaläpäisevän kalvon 16 ja levyn 43 lävitse valonherkkään elementtiin 4l. Reagenssilohko l8a, jonka tässä tapauksessa otaksutaan reagoivan tutkittavan nesteen pH-arvon suhteen siirtyy sen jälkeen sädekimpun kohdalle katkaisten jälleen valonherkkään elementtiin 41 saapuvan valon. Sen sijaan valo heijastuu lohkosta valonherkkään elementtiin 38 määrässä, joka riippuu tutkittavan nesteen pH-arvosta ja reagenssilohkon 18a reagointiherkkyydestä. Sitten reagenssilohkot 18b ja 18c siirtyvät peräkkäin lukemanottoasemaan levyn 43 jatkaessa liikettään kuviossa 2 osoitettuun suuntaan, ja valonherkkä elementti 38 tunnistaa kummankin lohkon reagointitulok-sen. Kuvioiden 3a - 3f yhteydessä selostetaan yksityiskohtaisemmin 10 591 71 levyn 43 liike ja koodilohkon 17 toiminta koodivälineenä.

Valonherkkä elementti 38 muodostaa sähkösignaalin, joka johdetaan rataa 22 pitkin kalibrointi- ja vahvistusmoduliin 23· Moduli 23 käsittelee sekä kood.ilohkosta 17 aluksi saapunutta kalibrointisignaalia että reagenssilohkojen l8a, 18b ja l8c myöhemmin muodostamia signaaleja. Valonherkästä elementistä 4l lähtevä signaali, joka keskeytyy, kun jokin lohkoista 17, l8a, 18b ja l8c katkaisee valonsädekimpun, johdetaan rataa 42 pitkin koodianturi- ja lukemanottosignaalimoduliin 19-

Logiikka, jolla koodianturi tulkitsee keskeytetyn signaalin, selitetään myöhemmin. Valonherkkä elementti 4l voi myös määrätä, milloin lukemanottopiirin on käsiteltävä reaktiontunnistusvälineen antama tulostus. Tämä saadaan aikaan myöhemmin selostettavan sopivan piirin avulla, joka piiri analysoi sen vaikutuksen valonherkkään elementtiin 4l, joka johtuu koetusvälineen 10 liikkeestä valonlähteestä 37 saapuvan sädekimpun poikki, liikkeen aiheuttaessa kunkin koetusloh-kon kohdalla toistuvan valo/pimeä/valo-jakson. Tällainen piiri antaa lukemanottokäskyn sädekimpun estyessä pääsemästä valonlähteestä 37 valonherkkään elementtiin 4l.

Aikakytkin 21 on yhdistetty koetuksenjärjestysvalitsimeen 35 radan 36 kautta. Valitsin 35 tulkitsee koodianturilta 19 radan 20 kautta saamansa signaalin ja identifioi koetus laitteen 10 funktiogeneraatto-rille 29 radan 28 kautta; Funktiogeneraattori 29 on yhteydessä modu-liin 23 radan 24 välityksellä. Kalibrointi- ja vahvistusmoduli 23 käsittää venttiilipiirin, jota koetuksenjärjestysvalitsin ohjaa radan 27 kautta siten, että se sallii vain koetusregenssilohkoista peräisin olevien signaalien pääsyn funktiogeneraattoriin 29·

Funktiogeneraattorin 29 lähtösignaalit siirretään rataa 30 pitkin dekooderiin 31, joka on myös yhteydessä koetuksenjärjestysvalitsimeen 35 radan 34 kautta. Dekooderi 31 käsittelee funktiogeneraattorin 29 lähtösignaalit ja ohjaa radan 32 kautta kirjoitinta 33 antamaan visuaalisen kvantitatiivisen kuvauksen funktiogeneraattorilta 29 saadusta lukemasta.

Kuvioihin 3a - 3f viitaten selitetään seuraavassa yksityiskohtaisesti, kuinka kuvioitten 2 ja 4 koodilohko 17 toimii koetus laitteen 10 11 59171 koodivälineenä. Levyn 43 ollessa kuvion 3a osoittamassa lähtöasemassaan se on sijoittunut siten, ettei kuituoptiikasta 40 saapuva valon-sädekimppu lainkaan kosketa sitä, vaan menee suoraan valonherkkään elementtiin 41. Koetuslaite 10 saatetaan yhteyteen tutkittavan nesteen kanssa ja asetetaan levylle 43, kuten näkyy kuviosta 3a. Käyttölaite 45 (ei esitetty kuvioissa 3a - 3f) siirtää levyn 43 ja koetus-laitteen 10 kuviossa 3a näkyvän nuolen suuntaan niiden äärimmäisenä vasemmalla sijaitsevaan asemaan, joka on esitetty kuviossa 3b· Tässä asemassa valonsädekimppu kulkee valoaläpäisevän kalvon 16 ja lasilevyn 43 läpi saapuen jälleen valonherkkään elementtiin 41.

Kun tämä asema on saavutettu, käyttölaitteen 45 toiminta muuttuu päinvastaiseksi, valonherkkiin elementteihin 41 ja 38 liittyvän elektronisen piirin samalla aktivoituessa, ja levy 43 sekä koetuslaite 10 alkavat siirtyä kuviossa 3b näkyvän nuolen suuntaan. Levyn 43 ja laitteen 10 ohittaessa valonsädekimpun koodi lohko 17, jokän on hyvin heijastava ja sopivimmin valkoinen, katkaisee asemassa P4 (katso kuviota 1) valonherkkään elementtiin 4l saapuvan valon heijastaen valon taaksepäin valonherkkään elementtiin 38 kuten näkyy kuviosta 3c. Valonherkkään elementtiin 38 taaksepäin heijastuneen valon määrää käytetään kojeen kalibroimiseen, kuten myöhemmin selitetään, ja valonherkkään elementtiin 41 saapuvan valonsädekimpun katkaisun tulkitsee koje-elektroniikka jota edustaa asemassa P4 (katso kuviota 1) sijaitseva lohko.

Laite 10 jatkaa liikettään kuviossa 3d osoitettuun suuntaan, ja valonsädekimppu kohtaa jälleen elementin 41, kun lohko 17 on ohittanut sädekimpun. Koje tulkitsee valon jatkuvan saapumisen elementtiin 41 laitteen 10 ollessa asemassa P5 asemaksi, jossa mitään lohkoa ei sijaitse sädekimpun tiellä. Laitteen 10 liike edelleen saattaa rea-genssilohkon l8a asemaan P6 (kuviossa 1), jossa valonsädekimppu tulee katkaistuksi. Selitystä varten oletetaan, että tässä lohkossa oleva reagenssi on herkkä erikoisesti tutkittavan nesteen pH-arvolle muuttaen väriään sen mukaan. Lohkosta 18a takaisinpäin heijastuva valo vaihtelee tutkittavan liuoksen pH-arvon mukaan. Tämän valon vastaanottaa valonherkkä elementti 38, ja tulokseksi saatua signaalia käsitellään myöhemmin selostettavalla tavalla. Laite 10 jatkaa liikettään siirtäen lohkon 18a valonsädekimpun ohitse, niin että tämä jälleen pääsee kulkemaan valoaläpäisevän kalvon 16 ja lasilevyn 43 lävitse päätyen valonherkkään elementtiin 41, kuten näkyy kuviosta 3f· Levyn 12 591 71 43 liikkeen edelleen jatkuessa mainittu toiminta toistuu lohkojen 18b ja l8c suhteen, joiden lohkojen oletetaan selitystä varten olevan herkkiä tutkittavan nesteen sisältämälle proteiinille ja vastaavasti verelle, minkä jälkeen levy 43 ja laite 10 palaavat kuviossa 3a esitettyyn normaaliin lähtöasemaan.

On huomattava, että levyn 43 ja laitteen 10 alkusiirto kuviossa 3a esitettyyn suuntaan voidaan suorittaa käsikäyttöisesti moottorikäytön sijasta.

Kuvioihin 1, 2 sekä 3a - 3f viitaten laitteen ja kojeen koodauksen logiikkaa voidaan kuvata seuraavasti: koetuslaite lähtee liikkeelle valonsädekimpun ollessa asemassa P-0. Valonherkän elementin 41 tunnistaessa valoaläpäisemättömän lohkon suorittaman sädekimpun katkaisun asemassa P-l ja edelleen samanlaisen katkaisun asemassa P-2, koetuk-senjärjestysvalitsin 35 tekee sen johtopäätöksen, että luettavana oleva koetuslaite on kuvion 1 koetuslaite n:o 1. Niinpä kojeen elektroniikka ohjelmoidaan ottamaan lukemat pH-arvon, proteiinin, glukoosin, ketonin, bilirubiinin, piilevän veren ja urobilinogeenin koetus-reagenssilohkoista tässä järjstyksessä, luettavan laitteen siirtyessä peräkkäin asemasta P-2 asemaan P-8, laitteen pysähtyessä asemaan P-9-Jos toisaalta koje ei totea valoaläpäisemätöntä lohkoa ennen kuin luettava laite saavuttaa aseman P-6 ja asemassa P-7 tunnistaa toisen valoaläpäisemättömän lohkon, koetuksenjärjestysvalitsin 35 toteaa luettavan laitteen laitteeksi n:o 14, ja koje ohjelmoidaan ottamaan lukemat glukoosista ja proteiinista laitteen siirtyessä peräkkäin asemien P-7 ja P-8 kautta pysäytysasemään P-9·

Valoaläpäisemättömällä koodilohkolla 17 voi olla kaksi tehtävää: ensinnäkin kojeen kyseessäolevan koetus laitteen identifiointi, kuten edellä on selostettu, ja toiseksi kojeen kalibrointi. Kalibroinnin suorittaa kalibrointilohkoon 17 tähtäävä valonherkkä reaktioanturi 38, joka mittaa heijastuneen valon ja muuttaa tämän valon tason säh-kösignaaleiksi käytettäväksi sen elektronisen piirin standardisoimi-seen, joka on esiohjelmoitu kutakin koetuslaitetta varten.

Seuraavassa selostetaan tämän keksinnön eräs sovellutusmuoto. On huomattava, että se esitetään vain esimerkkinä ja että siihen voidaan tehdä useita muutoksia.

i3 591 71

Kuviossa 4 järjestelmä kalibroidaan aluksi käyttöä varten sijoittamalla kojeeseen ensimmäinen koetuslaite kuten esimerkiksi kuvion 1 liuska 1, joka on kastettu nollakalibrointiliuokseen, ja sen jälkeen sijoittamalla kojeeseen toinen koetuslaite, joka on kastettu erittäin positiiviseen liuokseen, jolloin järjestelmä tulee kalibroiduksi mittaamaan koetusreaktiot sillä alueella, joka on valittu käyttämällä mainittua kahta kalibrointikoetuslaitetta. Erikoisesti ensimmäinen eli nollakalibrointikoetuslaite voidaan kastaa esimerkiksi normaaliin virtsanäytteeseen negatiivisten vaikutusten aikaansaamiseksi laitteen kussakin reagenssilohkossa, ja toinen eli erittäin positiivinen ka-librointikoetuslaite voidaan kastaa synteettisen virtsan liuokseen, joka aikaansaa suurimmat mahdolliset positiiviset arvot laitteen kullekin reagenssilohkolle.

Kun nollakalibroinitikoetuslaite 10 on asetettu levylle 43 ja koetus-laitetta 10 on työnnetty eteenpäin kunnes koodilohko 17 on siirtynyt lukemanottoasemaan, valonherkkä anturi 41 toteaa koodilohkon 17 läsnäolon ja lähettää sopivia signaaleja pitkin rataa 42 koodintunnis-tuspiiriin 19- Koodintunnistuspiiri 19 voi perusmuodossaan käsittää yksinkertaisen askelkytkimen, joka siirtyy yhden askelen eteenpäin joka kerta kun jokin peräkkäisistä lohkoista saapuu lukemanottoasemaan. Tällaisessa sovituksessa tunnistimessa 19 olevan laskimen lukema kuvaa koetuslaitteen asemaa. Niinpä jos kullakin kuvion 1 koetus-laitteessa 1 esiintyvällä reagenssilohkolla on sama määrätty asemansa kussakin liuskassa, laskimen lukema identifioi kyseessä olevan rea-genssin.

Pitemmälle kehitetyssä sovellutusmuodossa valoanturiväline 41 voi käsittää useita antureita, jotka elektronisesti tai mekaanisesti toteavat, mitä kuvion 1 liuskaa käsitellään, ja tässä tapauksessa koo-dintunnistimen 19 lukema tulee kuvaamaan vastaavasti erilaisia rea-gensseja eri koetuslaitteissa. Selvyyden vuoksi perussovellutusmuotoa selostetaan seuraavassa.

Koetuslaitteen 10 jatkaessa liikettään siirtäen, ensimmäisen rea-genssilohkon, kuten lohkon 18a, lukemanottopääri alle, valonsädekimp-pu heijastuu taaksepäin valoanturiin 38, joka radan 22 kautta lähettää signaalin, jonka arvo on verrannollinen reagenssilohkon 18a heijastamaan valomäärään. Kuten kuviosta 4 näkyy, tämä signaali syötetään kalibrointi- ja vahvistuspiirin 23 jännitteen ohjaaman oskillaattorin 50 sisääntuloon signaalin muuttamiseksi lähtösignaaliksi, 14 59171 jonka taajuus vaihtelee likimain välillä 10-100 kHz valoanturista 38 oskillaattoriin saapuvan tulosignaalin jännitearvon mukaan.

Jännitteen ohjaaman oskillaattorin 50 antama taajuussignaali syötetään venttiilin 52 kautta järjestyksensäätöpiiristä 54 rataa 27 pitkin saapuvan signaalin ohjaamana. Lisäksi kun lohko 18a siirtyy lukeman-ottoasemaan, valonsädekimppu tulee katkaistuksi, ja valonherkän anturin 4l antama lukemasignaali johdetaan rataa 42 pitkin koodintun-nistuspiirin 19 sisääntuloon.

Järjestyksensäätöpiiri 54 lähettää pitkin rataa 64 signaalin aikakyt-kimeen 21, joka sen vaikutuksesta lähettää signaalin 1/10 sekunnin ajaksi pitkin ratoja 70 ja 27 venttiiliin 52, antaen sille mahdollisuuden 1/10 sekunnin aikana päästää sisään jännitteenohjaaman oskillaattorin 50 lähtösignaali, joka kuvaa reagenssilohkon l8a heijastaman valon määrää.

Venttiilin 52 lähettämä taajuussignaali syötetään johtimen 72 kautta laskimeen 74, joka eräässä sovellutusmuodossa käsittää kaksi logiikka-piiriä, jotka on kaupallisesti saatavissa merkillä 74197 ja jotka on kytketty sarjaan, niin että ne aikaansaavat taajuuslähtösignaalin jakamisen kertoimella 256. Laskimen 74 ulostulosignaali syötetään nollarekisteriin 78 rataa 76 pitkin. Niinpä 1/10 sekunnin päätoaika-na nollarekisteri 78 laskee laskimesta 74 saamansa pulssit, jotka kuvaavat nollakalibrointikoetuslaitteen ensimmäisestä reagenssilohkosta heijastuneen valon määrää.

1/10 sekunnin pituisen lukemanottojakson lopussa aikakytkin 21 poistaa ajoitussignaalin radalta 70 ja järjestyksensäätöpiiri 54 poistaa päästösignaalin venttiilistä 52, mikä lopettaa signaalintulon laskimeen 74 ja rekisteriin 78. Lisäksi järjestyksensäätöpiiri 54 antaa ajoradan 80 kautta luvan kahdeksan bitin lukeman (eight bit count), joka esiintyy nollarekisterin 78 tulostuskohdassa, siirtymiseen pusku-rirekisteriin .82 (buffer register). Sama järjestyksensäätöpiiristä 54 lähtevä ajosignaali syötetään myös johtimen 80 kautta muistipiirin 34 sisääntuloon, mikä aikaansaa puskurirekisterin 82 kahdeksan bitin tulostuksen yhdensuuntaisen siirtymisen muistin 84 ensimmäiseen osaan, jolle on ennakolta annettu tehtäväksi nollakalibrointi-viestin varastointi. Ensimmäisen reagenssilohkon nollaviesti on nyt varastoitu muistiin 84. Puskurirekisteri 82 voi käsittää kaksi logiik- is 59171 kapiiriä, jollaisia on kaupallisesti saatavissa merkillä 7*1197 ja joiden kahdeksan bitin sisääntulot on yhdensuuntaisesti yhdistetty nollarekisterin 78 kahdeksan bitin ulostuloihin, ja muistipiiri 8*1 voi käsittää parin laitteita 7*189, joiden kahdeksan bitin sisääntulot on yhdensuuntaisesti yhdistetty puskurirekisterin 82 kahdeksan bitin ulostuloihin.

On selvää, että kun käyttölaite *15 saattaa levyn 43 siirtämään kanto-liuskalla olevat lohkot peräkkäin 1ukemanottoasemaan, järjestelmä toimii aikaansaaden nollaviestin muistin 84 vastaavaan osaan käytettäväksi tuntemattomien lohkojen koettamiseen. Eräässä sovellutusmuo-dossa jopa seitsemän erilaista reagenssilohkotyyppiä voidaan sijoittaa eri liuskoille, ja niinpä muisti 84 varustettiin sellaisella kapasiteetilla, että siihen voitiin varastoida kahdeksan erilaista viestiä edustamaan kahdeksan eri reagenssin nolla-arvoa sekä lisäksi kahdeksan erilaista viestiä, jotka edustavat kunkin kyseessäole-van reagenssin erittäin positiivista arvoa.

Erittäin positiiviseen liuokseen kastettu koetuslaite asetetaan nyt kantoelimelle sellaisen viestin syöttämiseksi muistiin 84, joka edustaa kunkin reagenssilohkon, kuten esim. lohkojen 18a, 18b ja 18c koetuslaitteessa 10, omaavaa erittäin positiivista arvoa.

Kun käynnistysnappulaa 44 painetaan ja käyttölaite 45 siirtää koodi-lohkon 17 lukemanottoasemaan, koodintunnistuspiiri 19 alkaa toimia lähettäen tulostussignaaleja radan 60 kautta ilmoittaakseen järjestelmälle, mikä koetuslaitteista on parhaillaan käsiteltävänä.

Valonherkkä anturi 41, todetessaan lohkon 18a saapumisen lukemanottoasemaan, lähettää lukemasignaalin radan 42 kautta aikaansaaden koodin-tunnistimen 19 lähettämään signaalin radan 20 kautta järjestyksen-säätöpiiriin 54, joka lähettää signaalin rataa 86 pitkin nollarekisterin 78 sisääntuloon. Tuloksena on, että muistissa 84 olevan ensimmäisen nollaviestin yhdensuuntaisten bittien ulostulo on nollarekisterin 78 sisääntulona. Muisti 84 lähettää siihen varastoidun lukumäärän täydennyksen radan 102 kautta, ja siitä johtuen nollarekisterin 78 sisääntulo on 256-täydennys siitä lukumäärästä, joka varastoitiin muistiin 84 nollakalibrointivaiheessa. Kuten myöhemmin osoitetaan, nollakalibrointiviestin täydennyksen siirto nollarekisteriin 78 aikaansaa tämän viestin edustaman arvon vähentämisen erittäin positiivisesta kalibrointisignaalista, joka on nyt muodostettava.

16 591 71

Toisin sanoen, lohkon 18a siirryttyä lukemanottoaseiriaan valonherkkä anturi 38 mittaa heijastuneen valoa ja lähettää rataa 22 pitkin jän-nitteenohjaamaan oskillaattoriin 50 signaalin, jonka arvo on verrannollinen heijastuneen valon määrään. Jännitteenohjaaman oskillaattorin 50 tulostus päästetään laskimeen 7^ 1/10 sekunniksi aikakytkimen 21 ja järjestyksensäätöpiirin 5^ ohjaamana aikaisemmin kuvatulla tavalla. Laskin 7^ lähettää vuorostaan yhden pulssin nollarekisteriin 78 kutakin 256 tulopulssia kohti, jotka signaalit edustavat erittäin positiivista arvoa ensimmäisen lohkon l8a kalibrointivaiheessa.

Kun signaalit saapuvat nollarekisteriin 78 tuloksena viestistä, joka edustaa ensimmäisen lohkon 18a erittäin positiivista arvoa, nollare-kisterille 78 otetaan aika siihen varastoidun täydennyssignaalin arvosta, joka on lähellä rekisterin 78 kokonaislaskentakapasiteettia (luku 255 tässä esimerkissä). Radan 76 kautta saapuva signaali, sen jälkeen kun pulssiluku 255 on tullut rekisteriin 78, johtaa tyhjäsig-naalin lähettämiseen rataa 90 pitkin liipaisinpiirin 92 ajanottosi-sääntuloon. Liipaisinpiiri 92, Q-ulostulon ja radan 9^ kautta, sallii venttiilin 96 päästää jännitteenohjaamasta oskillaattorista 50 saapuvat signaalit rataa 98 pitkin jakajarekisterin 100 ajanottosisääntu-loon.

Pääasiasta poiketen oletetaan esimerkiksi, että reagenssilohko 18a on herkkä pH-arvolle ja että nollakalibroinnin tuloksena muistiin 8^ varastoidun viestin edustama nollaluku oli arvoltaan 20, sekä että muistiin 8¾ varastoidun erittäin positiivista arvoa edustavan viestin lukuarvo oli 200, jolloin täydennyssisääntulo nollarekisteriin on 256-20 eli 236 laskennan alkaessa reagenssilohkon 18a erittäin positiivisen lukemanoton aikana. Kun signaalit nyt saapuvat rataa 76 pitt kin nollarekisteriin 78 erittäin positiivisen kalibroinnin aikana, laskenta'etenee täydennysarvosta 236 lähtien, ja kun rataa 76 pitkin saapuneitten pulssien laskenta on edennyt lukuun 256, tyhjäjohtimen 90 kautta liipasinpiiriin 92 tuleva pulssi aiheuttaa sen, että seu-raavat jännitteenohjaamasta oskillaattorista 50 lähtevät pulssit tulevat syötetyiksi venttiilin 96 ja radan 98 kautta jakajahekisteriin 100.

Jakajarekisteri 100 voi käsittää kaksi logiikkapiiriä, jollaisia on kaupallisesti saatavissa merkillä 7^197, jotka on kytketty sarjaan radan 98 kanssa ja jotka sen vuoksi lähettävät pulssin pitkin rataa 17 591 71 104 kutakin pitkin rataa 98 saapuvaa 256 pulssia kohti. Johtimen 104 kautta joka 256 pulssin jälkeen jakajarekisteriin 100 saapuva signaali syötetään kertakäyttöpiiriin (one-shot circuit) 106, joka on kaupallisesti merkillä 74121 saatavissa olevaa tyyppiä ja jonka ulostulo on radan 108 kautta yhdistetty puskurirekisterin 82 ajanottosisään-tuloon. Puskurirekisteri 82 toimii siis laskimena erittäin positiivisen arvon ja nollakalibrointiarvon erotukselle jaettuna luvulla 256.

Kun koetus laitetta siirretään viemään peräkkäiset reagenssilohkot l8b, 18c jne. lukemanottoasemaan, peräkkäisiä erittäin positiivisia kahdeksan bitin viestejä varastoidaan muistiin 84 ilmaisemaan koetus-laitteen kunkin reagenssilohkon erittäin positiivisen arvon.

Yhteenvetona mainittakoon, että tällä hetkellä muisti 84 käsittää jopa seitsemän viestiä, jotka edustavat kunkin koetusreagenssin nolla-arvoa, sekä seitsemän viestiä, jotka edustavat kunkin koetusreagenssin erittäin positiivista arvoa.

Poiketen lyhyesti pääasiasta viitataan lukemamuistiin 110, joka laite on kaupallisesti saatavissa merkillä IM 5600 ja joka on esikuormitettu käytettäväksi kunkin reagenssin erilaisten kynnysarvojen kanssa. Erikoisesti viitaten alla olevaan taulukkoon nähdään, että pH-arvon koetuslohkolla voi olla viisi erilaista reaktioaluetta, joita edustavat vastaavasti erilaiset jakajarekisterin 100 lähettämät luvut (ts. luvut 0-255)· Lukeraamuisti 110 on esikuormitettu tunnetulla tavalla osoittamaan erilliset kynnykset kullekin eri reagenssille.

Niinpä eräässä tyypillisessä esimerkissä ensimmäisen pH-reaktioalueen on esitetty olevan välillä 0-2, ja toisen pH-reaktioalueen 'välillä 3-44.

Taulukko pH Dekoodikohdat (alueet) 5 0-2 6 3-44 7 45-128 8 129-213 9 214-255

Kun lukemamuistia 110 käsitellään edellä esitetyllä tavalla, se lähettää mainitun kynnyksen 256-täydennyksen rataa 114 pitkin ja 0R-venttiilin 126 kautta painimen 128 askellussisääntuloon saattaen painimen kiertymään kunnes haluttu asento (pH5) on saavutettu. Tällä hetkellä painimesta radalle 130 lähtevä signaali ja hakurekisteristä 18 591 71 rataa 120 pitkin saapuva signaali ovat yhdenmukaiset ja radan 124 kautta lähtevä signaali jää pois, jolloin painimen 128 askeltaminen päättyy.

Kun lohko 18a siirtyy lukemanottoasemään, valonherkästä anturista 41 pitkin rataa 42 lähtevä ja koodintunnistimen 19 sekä järjes tyksen-säätöpiirin 54 kautta kulkeva lukemasignaali toimii samoin kuin edellä saattaen venttiilin 52 päästämään jännitteenohjaaman oskillaattorin 50 lähtösignaalin radan 72 kautta laskentapiiriin 74 ja edelleen pitkin rataa 76 nollarekisteriin 78.

Kuten edellä, järjestyksensäätöpiiri 54 alkaa myös toimia saadessaan lukemasignaalin ja antaa ajosignaalin radan 86 kautta aikaansaaden ensimmäisen reagenssilohkon (18a) nollakalibrointiarvon täydennyksen syötön rataa 102 pitkin nollarekisteriin 78.

Lisäksi, kun lukemasignaali radan 42 kautta ilmaisee, että reagenssi-lohko on lukemanottoasemassa, järjestyksensäätöpiiri 54 alkaa myös toimia saattaen muistin 84 hakusisääntulon kautta muistin 84 etenemään vielä yhden hakuaskelen ja lähettämään pH-reagenssia vastaavan viestin jakajarekisteriin 100.

pH-reagenssista saadun nollarekisterissä 78 olevan nollakalibrointiarvon ja jakajarekisterissä 100 olevan erittäin positiivisen arvon ollessa täydennettynä sekä aikakytkimen 21 toimiessa valonherkästä anturista 41 tulleen lukemasignaalin vaikutuksesta, kuten edellä on selostettu, jännitteenohjaaman oskillaattorin 50 lähtösignaalit päästetään venttiilin 52 läpi yllä mainittua tietä nollarekisteriin 78. Nollarekisteri laskee nollakalibrointiarvosta (joka tässä esimerkissä oli 236) rekisterin täyden luvun 256 suuntaan. Kun luku 255 on saavutettu, seuraava radan 76 kautta saapuva signaali saattaa nollare-kisterin 78 lähettämään signaalin rataa 90 liipaisinpiiriin 92, joka puolestaan saattaa jännitteenohjaaman oskillaattorin 50 lähtö-signaalin pääsemään venttiilin 96 läpi jakajarekisteriin 100 rataa 98 pitkin.

Jakajarekisteri 100 rekisteröi, kuten edellä on mainittu, erittäin positiivisen arvon täydennyksen, ja pitkin rataa 98 saapunut signaali ajaa jakajarekisterin 100 tästä arvosta lukuun 256, jonka jälkeen rekisteri 100 lähettää signaalin rataa 104 pitkin laukaisupiiriin 19 591 71 (one shot circuit) 106 sekä edelleen pitkin rataa 132 dekooderire-kisterin 112 ajoitussisääntuloon (clock imput).

Muistutetaan, että hakurekisteri (access register) 116 aikaansai radalla 118 ja puskurilaskimessa 121 pH-reagenssin ensimmäisen kynnyksen (katso taulukkoa) täydentämisen, joka ajettiin lukemamuistiin (read only memory) 110 lähetettäväksi radan 114 kautta dekooderire-kisteriin 112. Niinpä kun ajoitussignaalit ovat saapuneet rataa 132 pitkin, dekooderirekisteri 112 etenee kynnyksen 2 täydestä määrästä (254 tässä esimerkissä), ja sillä hetkellä kun kokonaislukumäärä 256 on saavutettu, johtimen 134 kautta laukaisupiiriin (one shot circuit) 136 saapuva signaali aikaansaa lähtösignaalin lähettämisen rataa 138 pitkin puskurilaskimeen 140, joka radan 142 kautta aiheuttaa kirjoittimen 128 etenemisen yhdellä askelella.

Puskuri 140 vastaanottaa lukutulostuksen laukaisupiiristä 136, joka toimii paljon suuremmalla nopeudella kuin kirjoitin 128. Niinpä, kuten taulukosta näkyy, pH-reagenssissa voi olla viisi kynnystä, ja siinä tapauksessa että suurimman arvon omaavaa kynnystä edustavat signaalit saapuvat radan 132 kautta dekooderirekisteriin 112, puskuri voi varastoida viisi signaalia ennenkuin kirjoitin 128 etenee kuvaamaan kynnyksen muutosta. Puskuri 140 lähettää varastoidut signaalit johtimen 142 ja 0R-venttiilin 128 kautta kirjoittimen aökelsisään-tuloon saattaen kirjoittimen pyörän etenemään peräkkäisiä askeleita. Sillä hetkellä kun puskuri 140 on tyhjä, tyhjäjohtimen 146 kautta syötetään signaali kirjoittimen 128 iskusisääntuloon, mikä signaali saattaa kirjoittimen merkitsemään sen arvon, jota vastaavaan kohtaan puskurin 140 lähettämät signaalit ovat kääntäneet kirjoittimen pyörän.

Kaikki piirit paitsi hakurekisteri 116 sekä muistiin 84 asetetut ka-librointiraja-arvot palautuvat alkutilaan joka kerta kun uusi lohko siirtyy lukemanottoasemään, minkä palautumisen valonherkän anturin 41 suorittama lohkon toteaminen ja siitä johtuva signaali koodintun-nistimeen 19 ja järjestyksensäätöpiiriin 54 saavat aikaan. Niinpä järjestelmä on valmis toimimaan ja vertaamaan kunkin seuraavan rea-genssilohkosta saadun lukeman arvoa lukemamuistissa 110 varastoituina oleviin kynnysarvoihin ja aikaansaamaan lähtösignaalin, joka ohjaa kirjoittimen suorittaman tämän tiedon merkitsemisen.

20 591 71

Esimerkki Tässä esimerkissä on selostettu kuviossa esitetyn koetuslaitteen 14 valmistus. Nämä koetuslaitteet ovat sopivia proteiinin ja glukoosin määritykseen biologisissa nesteissä kuten virtsassa.

Proteiinin koetusreagenssin valmistus

Eatman and Dikeman n:o 651 suodatuspaperia noin 10 x 10 cm neliöinä kyllästettiin seuraavalla liuoksella: 2,2 osaa natriumsitraatin 2-m vesiliuosta? 0 .^ , „ ._. , ( 100 ml 7,8 osaa sitruunahapon 2-m vesiliuosta )

Tetrabromifenolisinistä (0,08 paino-# ) ^ ) 100 ml 95 #:sessa etanolissa ^

Kokonaistilavuus 200 ml

Kosteita arkkeja kuivattiin lämpötilassa 100°C 15 minuuttia, ja ne leikattiin sen jälkeen neliömäisiksi palasiksi, mitoiltaan 0,5 x 0,5 cm.

Glukoosin koetusreagenssin valmistus

Eatman and Dikeman n:o 64l suodatuspaperin arkkeja kyllästettiin seuraavalla liuoksella:

Natriumalginaattia 5,0 g

Polyoksieteenisorbitaani-mono-oleaatti- kostutusainetta (1 #:sta liuosta) 50,0 ml

Gelatiinia 12,0 g o-tolidiini-2HCl 2,5 g

Puskuria (pH 4,8-5,0, koostumuksena sitruunahappoa 22,2 g/300 ml ja natriumsitraattia 97,8 g/300 ml) 300,0 ml

Glukoosioksidaasia 18,2 g

Peroksidaasia (piparjuuri) 380,0 mg 95 #:sta etanolia 125,0 ml

Arkit kuivattiin samoin kuin edellä proteiininkoetusreagenssin valmistuksessa ja leikattiin neliöiksi 0,5 x 0,5 cm.

Koetuslaitteiden valmistus

Noin 0,0254 cm paksu valoaläpäisevä polystyreenikalvo leikattiin liuskoiksi, joiden pituus oli 8,2 cm ja leveys 0,5 cm. Edellä valmistetut proteiininkoetusreagenssipaperineliötkiinnitettiin kunkin liuskan 2i 5 9171 toiseen päähän . Olukoosinkoetusreagenssipaperineliöt kiinnitettiin muoviliuskoihin sisäänpäin noin 2 mm:n etäisyyteen proteiininkoetusne-liöistä. Valkoisesta paperista tehtyjä neliöitä, mitoiltaan 0,3 x 0,5 cm, kiinnitettiin sen jälkeen liuskoihin noin 2 mm:n etäisyyteen sisäänpäin glukoosinkoetusneliöistä. Vaihtoehtoisesti koetusliuskoi-hin voidaan painaa valkoisia valoaläpäisemättömiä alueita valkoisten paperineliöitten sijasta. Tuloksena oli kuvion 1 koetuslaite 1¾.

Koetuslaitteiden käyttö

Edellä selostetulla tavalla valmistettu koetuslaite upotetaan hetkeksi tutkittavaan virtsanesteeseen, ja liika neste poistetaan laitteesta ravistamalla. Alkuaan proteiininkoetusreagenssialue on väriltään keltainen. Joutuessaan kosketuksiin nesteessä olevan proteiinin kanssa, alueen väri muuttuu keltaisesta (negatiivinen) sinervänvihreäksi (yli 1000 mg %) riippuen nesteessä olevan proteiinin määrästä. Tulokset ilmoitetaan seuraavina asteina: negatiivinen, jälkiä 30 mg % (+), 100 mg % (++), 300 mg % (+++) ja yli 1000 mg % (++++).

Glukoosinkoetusreagenssialue on alkuaan väriltään punainen ja se muuttuu syvän purppuraksi jouduttuaan kosketukseen nesteessä olevan glukoosin kanssa. Tulokset ilmoitetaan negatiivisina, pieninä, kohtalaisina ja suurina.

Kun liikaneste on poistettu koetuslaitteesta, koetuskojeen käynnis-tyskytkintä painetaan, ja koetuslaite 14 asetetaan toiminta-asemaan koetuskojeen levylle *13· Koetuslaite 1*J siirtyy levyn *13 mukana va-lonsädekimpun poikki asemasta P-0 asemaan P-9. Kun laite 1*4 saavuttaa aseman P-6, koodilohko 17 katkaisee valonsädekimpun ja valo heijastuu sen jälkeen tästä valkoisesta koodilohkosta takaisin ilmaisimeen 38, mikä aikaansaa kojeen automaattisen kalibroinnin kalibroin-timodulin 23 avulla. Koetuslaitteen 14 siirtyessä edelleen, valonsädekimpun katkaisee jälleen asemassa P-7 sijaitseva glukoosinkoetus-alue. Koodintunnistin ja lukemasignaalimoduli 19 yhdessä koetuksen-järjestysvalitsimen 35 kanssa toteavat, että laite on glukoosin ja proteiinin koetuslaite, ja funktiogeneraattoria 29 ohjataan sen mukaan. Kun valonsädekimppu on glukoosinkoetusalueen keskellä, liiike-manottokäskypiiri aktivoituu ja kirjoittimen dekooderimoduli 31 ohjaa kirjoittimen merkitsemään esiintyvät tulokset negatiivisesta 22 59171 suureen arvoon, riippuen tutkittavassa virtsanesteessä olevan glukoosin määrästä. Menettely toistuu proteeininkoetusreagenssin suhteen valonsädekimpun sijaitessa keskellä proteiininkoetusaluetta asemassa P-8. Kun koetuslaite on saavuttanut aseman P-9, käyttölaite 1(5 palauttaa levyn 43 lähtöasemaansa, ja koje pysähtyy automaattisesti .

Claims (5)

1. 23 591 71
2. 1. Analyysilaitteisto kemiallisten ainesosien määrittämiseksi nesteistä, jossa laitteistossa on testiliuska tai vastaava, jossa on ainakin yksi koereagenssin reaktiokenttä, koereagenssin nesteen kanssa tapahtuvasta reaktiosta riippuva reaktionmittauslaite mittasig-naalin aikaansaamiseksi ja mittasignaalista riippuva tulkintalaite, tunnettu siitä, että testiliuskassa (16) tai vastaavassa on ennaltamäärätyssä asemassa ja/tai ennaltamäärätyn matkan päässä ainakin yhdestä reaktiokentästä (18) koodikenttä (17) ja että se on varustettu sellaisella koodintunnistuslaitteella (*40, 4l, >45, 21, 19), että tulkintalaitetta (31, 33, 3*0 voidaan ohjata riippuen koodikentän (17) asemasta testiliuskalla tai vastaavalla ja/ tai koodikentän ja ainakin yhden reaktiokentän välisestä välimatkasta.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että koodikentän (17) pinta on heijastava niin, että sitä voidaan käyttää tulkintalaitteen (31, 33, 35) kalibroimiseen.
4. 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laitteisto, tunnet-t u siitä, että se on varustettu testiliuskojen (16) tai vastaavien vastaanottamiseksi tarkoitetulla liikkuvalla pöydällä (*13) ja että pöydän vieressä on kiinteä reaktionmittauslaite (*40, JWa) ja koodintunnistuslaite (40, 40a, *11, *45, 21, 19), jotka ohjaavat tulkintalaitetta (31, 33, 35) siten, että kantajan kulkiessa reaktion-mittauslaitteen ja koodintunnistuslaitteen ohi, seuraa sitä ilmoitus yksittäisten testireagenssien reaktioista. *4. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laitteisto, tunnet-t u siitä, että testiliuskassa (16) tai vastaavassa on läpinäkyvä pinta, joka ainakin yhden reaktiokentän (18) alueella sisältää tes-tireagenssilla imeytettyä, imukykyistä materiaalia ja joka on koodikentän alueella läpinäkymätön.
5. 5. Patenttivaatimuksen *4 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että useita, erilaisilla testireagensseilla päällystettyjä reaktiokenttiä (l8a-l8c) on järjestetty ennaltamäärätyin välimatkoin koodikentän (17) suhteen.