Die Ausgangsmaterialien in der klinischen Chemie sind einerseits das in Proben- röhrchen vorliegende Probenmaterial, beispielsweise vorzentrifugiertes Patien- tenblut oder andere Körperflüssigkeiten, testspezifische Reagenzmittel (1 bis 3 Reagenzien pro zu messenden Parameter) sowie leere Reaktionsküvetten. In ei- nem automatischen Analyser für klinische Chemie werden die Reagenzmittel in entsprechenden Behältern in ein dafür vorgesehenes Reagenzienkarussell gela- den, wobei für die in den Probenröhrchen vorliegenden Proben ein Probenkarus- sell vorgesehen ist. Die leeren Reaktionsküvetten können in einem Reaktionska- russell angeordnet sein.

Zwei typische Messungen sind der sogenannte Endpunkttest (ca. 60% aller klini- schen Tests) und der Kinetiktest (ca. 40% aller klinischen Tests), wobei ein End- punkttest folgendermaßen abläuft : 1. Aufnehmen eines definierten Volumens eines Reagenzmittels aus dem entsprechenden Reagenzmittelbehälter 2. Pipettieren des Reagenzmittels in eine der leeren Reaktionsküvetten 3. Aufnehmen einer definierten Probenmenge aus dem entsprechenden Pro- benröhrchen 4. Pipettieren der Probenmenge in die selbe Reaktionsküvette, in welche vor- her das Reagenzmittel pipettiert wurde 5. Falls erforderlich, Zugabe weiterer Reagenzmittel 6. Mischen des gesamten Inhalts der Küvette 7. Inkubation über eine definierte Zeit 8. Photometrische Messung des Reaktionsergebnisses.

Der Ablauf eines Kinetiktests unterscheidet sich vom Endpunkttest ab Punkt 4 folgendermaßen : 5. Zugabe eines Startreagenzmittels 6. Mischen des gesamten Inhalts der Reaktionsküvette 7. Unmittelbarer Start von mehrfachen photometrischen Messungen des Re- aktionsverlaufs über einen definierten Zeitraum (z. B. eine Minute, Mes- sungen jede Sekunde) Ein klinisches Analysensystem wird hauptsächlich nach dem abarbeitbaren Durchsatz (Test/Stunde) beurteilt. Nach diesem Kennwert werden die Analysa- toren in Klassen unterteilt, welche aussagen, für welche Laborgröße welcher Analysator optimal einsetzbar ist.

Bekannte am Markt befindliche Messsysteme verwenden zur Messung der Probe nach der abgeschlossenen Reaktion vorzugsweise ein Durchflussphotometer (Flow-Cell) oder ein Küvettenphotometer.

Eine Messeinrichtung mit einem Durchflussphotometer gemäß Stand der Technik ist schematisch in Fig. 1 dargestellt. Die Reagenz befinden sich in einem Reagen- zienkarussell 3 in einzelnen Reagenzmittelbehältern 4, wobei in einem konzentri- schen äußeren Ring ein Probenkarussell 1 mit den Probenröhrchen 2 angeordnet ist. Weiters weist die Messeinrichtung ein Reaktionskarussell 5 mit einer Vielzahl von Reaktionsküvetten 6 auf. Für den Proben-bzw. Reagenzmitteltransport ist eine Pipettiereinrichtung 7 mit einem Schwenkarm samt Pipettiernadeln vorgese- hen, welcher bis zu einem Durchflussphotometer 8 verschwenkt werden kann.

Mit 9 ist eine Waschstation für die Pipettiernadeln der Pipettiereinrichtung be- zeichnet. Bei diesem System erfolgt das Pipettieren der Probe und einer oder mehrerer Reagenzmittel in die Reaktionsküvette 6, wobei nach Abschluss der Reaktion das gesamte Volumen meist mittels einer separaten Nadel samt Pumpe aus der Reaktionsküvette 6 abgesaugt und durch die Messzelle des Durchfluss- photometers 8 gepumpt wird. Die Nachteile dieses Systems liegen vor allem in einem hohen Verbrauch an Reagenzmittel und einer hohen Verschleppungsgefahr von Probe und Reagenzmitteln, da alle Messungen durch die selbe Messzelle laufen. Während einer Messung bleibt das gesamte übrige System blockiert.

In Fig. 2 ist schematisch ein Messsystem mit einem Küvettenphotometer darge- stellt. Dieses System unterscheidet sich von der Messeinrichtung mit einem Durchflussphotometer dadurch, dass die Probe direkt in der Reaktionsküvette 6 des Reaktionskarussells vermessen wird (siehe Messposition 8'in Fig. 2). Da in diesem Fall die Reaktionsküvette 6 in Größe und Form besser auf das Photometer abgestimmt werden kann, können kleinere Probenvolumina verwendet werden.

Nach der jeweiligen Messung können allerdings einzelne Reaktionsküvetten 6 nicht automatisch aus dem Reaktionskarussell 5 entfernt werden, so dass derar- tige Messeinrichtungen meist mit einer Waschstation für die Küvetten aus- gestattet sind. Ein und die selbe Küvette wird somit immer wieder verwendet, wobei die zulässige Anzahl der Wiederverwendungen meist vom Hersteller vor- gegeben ist.

Gegenüber dem in Fig. 1 beschriebenen System ergeben sich somit einige Vor- teile : Es ist ein geringeres Reagenzmittelvolumen erforderlich, da die Messung direkt in der Reaktionsküvette 6 erfolgt. Weiters ist die Gefahr der Verschleppung von Proben-bzw. Reagenzmittelresten geringer, jedoch noch immer vorhanden.

Als Nachteil ist insbesondere anzuführen, dass während einer Kinetikmessung das Karussell mit den Reaktionsküvetten 6 in ein und derselben Position verhar- ren muss, bis die Messung abgeschlossen ist. Das Gesamtmesssystem ist da- durch blockiert und kann parallel zur Messung keine anderen Prozessschritte (Pi- pettieren weiterer Proben bzw. Reagenzmittel in leere Reaktionsküvetten) abar- beiten. Das Ergebnis des Waschvorganges für die Küvetten ist abhängig vom Be- dienungspersonal sowie der Qualität der verwendeten Reinigungsflüssigkeiten, so dass sich auch von dieser Seite eine Gefahr der Messwertverfälschung ergibt.

Ein Messsystem mit einem Küvettenphotometer, welches ein Probenkarussell, ein Reaktionskarussell sowie eine Pipettiereinrichtung mit einem Schwenkarm auf- weist ist beispielsweise in der US-A 4,965, 049 geoffenbart.

Aus der WO 93/20450 AI ist weiters ein mechanisch aufwändiger Analysenauto- mat mit photometrischen Messeinrichtungen zur Vermessung klinischer Proben bekannt, welcher ein innen liegendes Probekarussell zur Aufnahme von Proben- behältern aufweist, welches von einem Reagenzienkarussell mit Reagenzienbe- hältern umgeben ist. Konzentrisch zum Proben-und Reagenzienkarussell ist au- ßen ein"reaction vessel carousel"angeordnet, welches sogenannte"reaction vessels"trägt, wovon jedes eine Vielzahl von Behältern aufweist, in welchen die einzelnen Reagenzien sowie die Probe getrennt vorliegen. Das"reaction vessels" wird mit Hilfe einer Transfereinrichtung zu einem Prozesskarussell transferiert, wo der Probe mit Hilfe einer Pipettiereinrichtung Reagenzmittel zugeführt werden und diese durch eine Drehung des Prozesskarussells in eine Messposition ge- bracht und optisch vermessen wird. Das Prozesskarussell der WO 93/20450 AI ist somit mit dem Reaktionskarussell 5 gemäß Fig. 2 (Stand der Technik) der vorliegenden Erfindung vergleichbar, bei welchem-neben anderen, für die Pro- benvorbereitung notwendigen Schritten-an einer Stelle des Reaktionskarussells die optische Messung erfolgt.

Aus der DE 32 10 886 AI ist schließlich ein Analysator bekannt geworden, bei welchem in einem einzigen Karussell mehrere Messpositionen angeordnet sind, was zwar eine Vereinfachung in Bezug auf die beweglichen Teile bedingt, aller- dings keine Vorteile beim Probendurchsatz bringt. Wie auf Seite 8 beschrieben, erfolgt in der Station P1 des Karussells die Beschickung mit Reaktionsgefäßen, in der Station P2 wird ein Reagenzmittel abgegeben, sowie in der Station P3 eine vorgegebene Probenmenge in das Reaktionsgefäß übertragen. In weiteren Sta- tionen sind Misch-und Rühreinheiten und schließlich in den Stationen M1 bis M5 photometrische Messeinheiten vorgesehen.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde eine photometrische Messein- richtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass ein möglichst hoher Durchsatz bei gleichzeitig hoher Güte des Messergebnisses erzielt werden kann. Weiters soll die Messeinrichtung kompakt und einfach zu bedienen sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Messeinrichtung zur Trennung der Probenmessung von der Probenvorbereitung zumindest eine Messstrecke mit mehreren photometrischen Messpositionen aufweist, wobei eine Transporteinrichtung für den Transfer der Reaktionsküvetten zwischen Reak- tionskarussell und den einzelnen photometrischen Messpositionen der Messstre- cke vorgesehen ist.

Durch die Erfindung werden herkömmliche Küvettenphotometer wesentlich ver- bessert, da der Bereich"Messung"zeitlich und örtlich vollkommen aus dem Be- reich"Probenvorbereitung und Reaktion"ausgelagert ist und somit die eigentli- che Messung das übrige System nicht blockiert. Eine weitere, wesentliche Erhö- hung des Durchsatzes wird dadurch erreicht, dass mehrere derartige Messstre- cken verwendet werden können, wobei jede Messstrecke über mehrere photo- metrische Messpositionen verfügt, in welchen gleiche oder unterschiedliche Pa- rameter der Probe bestimmt werden können. Mit Hilfe der Transporteinrichtung können einzelne Reaktionsküvetten zum richtigen Zeitpunkt automatisch in die richtige Messposition transferiert werden, wobei die Möglichkeit besteht, die Probe im Verlauf der Messstrecke in unterschiedliche Messpositionen zu bringen bzw. die Reaktionsküvette für eine spätere Zweitmessung wieder auf das Reak- tionskarussell zu transferieren, wo beispielsweise ein weiteres Reagenzmittel zu- gesetzt werden kann.

In diesem Zusammenhang ist es insbesondere von Vorteil, wenn die Messstrecke als Linearphotometer ausgebildet ist, dessen einzelnen Messpositionen in Reihen angeordnet sind und jeweils eine sinusmodulierte LED oder Laserdiode als Licht- quelle und einen optischen Detektor aufweisen.

Die Vorteile des Systems können folgendermaßen zusammengefasst werden : - Die einzelnen Reaktionsküvetten werden zum erforderlichen Zeit- punkt automatisch vom Reaktionskarussell ins Linearphotometer transferiert.

- Am Ende des Linearphotometers werden die Reaktionsküvetten au- tomatisch in einen entsprechenden Behälter entsorgt, der Anwender kommt mit dem Probenmaterial nicht in direkten Kontakt.

- Ein Waschen bereits verwendeten Küvetten ist nicht erforderlich und auch nicht vorgesehen, was eine erhöhte Prozesssicherheit ergibt.

- Der größte Vorteil besteht darin, dass der eigentliche Messprozess ausgelagert wird, so dass beispielsweise während einer Kinetikmes- sung das Messsystem sofort parallel mit der Vorbereitung weiterer Messserien bzw. Tests fortfahren kann.

Durch die erfindungsgemäßen Verbesserungen kann der Probendurchsatz im Vergleich mit Geräten der selben Preisklasse verdoppelt werden, und liegt in etwa bei 240 Tests pro Stunde. Dadurch ist die erfindungsgemäße Messeinrich- tung bestens für Laborgemeinschaften sowie für kleine und mittlere Krankenhäu- ser bis 200 Betten geeignet.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass in jeder Messposition der Messstrecke im Strahlengang der Anregungsstrahlung und/oder der Mess- strahlung optische Schmalbandfilter angeordnet sind. Es können gleichartige Fil- ter zur gleichzeitigen Messung eines Parameters mehrerer Proben oder unter- schiedliche Filter zur gleichzeitigen Bestimmung unterschiedlicher Parameter ei- ner Probe verwendet werden.

Im Hinblick auf eine besonders kompakte Bauweise ist es von besonderem Vor- teil, wenn das Probenkarussell konzentrisch innerhalb des Reaktionskarussells angeordnet ist und gegebenenfalls innerhalb des Probenkarussells ein Reagen- zienkarussell zur Aufnahme von Reagenzmittelbehältern angeordnet ist.

Vorteilhafterweise kann zumindest eine der Messstrecken für die Durchführung von Endpunkttests dienen sowie zumindest eine weitere Messstrecke zur Durch- führung von Kinetiktests vorgesehen sein. Dadurch können beide Tests parallel durchgeführt werden.

Schließlich ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Pipettiereinrichtung als Li- neartransporteinrichtung für die Pipettiernadeln ausgeführt ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 und 2 photometrische Messeinrichtungen gemäß dem Stand der Technik, wie bereits eingangs beschrieben, Fig. 3 eine erfindungsgemäße photometrische Messeinrichtung zur Ver- messung klinischer Proben in schematischer Darstellung, Fig. 4 eine Ausführungsvariante einer Messeinrichtung nach Fig. 3 sowie die Fig. 5 und 6 eine Messstrecke (Linearphotometer) der erfindungsgemäßen Messeinrichtung in einer Seitenansicht (Fig. 5) sowie in einer Drauf- sicht (Fig. 6).

Fig. 1 zeigt eine photometrische Messeinrichtung mit einem Durchflussphotome- ter, Fig. 2 eine photometrische Messeinrichtung mit einem Küvettenphotometer, beide gemäß Stand der Technik.

Die in Fig. 3 dargestellte erfindungsgemäße Messeinrichtung weist ein Proben- karussell 1 zur Aufnahme von Probenröhrchen 2 auf, welches ein Reagenzienka- russell 3 zur Aufnahme der Reagenzmittelbehälter 4 umschließt. Weiters ist au- ßen ein Reaktionskarussell 5 mit den darin eingesetzten Reaktionsküvetten 6 vorgesehen. Die Pipettiereinrichtung 7 ist hier als Lineartransporteinrichtung ausgeführt, welche die einzelnen Pipettiernadeln in Richtung des Pfeils 7'ver- schiebt, so dass die Proben und Reagenzmittel aus den entsprechenden Behält- nissen 2 und 4 in die Reagenzmittelbehälter 6 pipettiert werden können. Mit 9 ist eine Waschposition für die Pipettiernadeln der Pipettiereinrichtung 7 bezeichnet.

Die Messeinrichtung weist zumindest eine im Wesentlichen radial vom Reaktions- karussell 5 wegführende Messstrecke 10 mit mehreren photometrischen Messpo- sitionen 11 auf. In den Messpositionen 11 können gleichzeitig mehrere Reak- tionsküvetten 6 photometrisch vermessen werden. Für den Küvettentransport zwischen dem Reaktionskarussell 5 und den Messpositionen 11 der Messstrecke 10 ist eine durch einen Pfeil angedeutete Transporteinrichtung 13 vorgesehen.

Die Steuer-und Auswerteeinrichtung 12 steht mit den einzelnen Messpositionen 11 in Verbindung und dient auch zur Steuerung des Proben-1, Reagenzien-3 und Reaktionskarussells 5. Wie in den Fig. 5 und 6 im Detail dargestellt, ist die Messstrecke 10 vorzugsweise als Linearphotometer ausgebildet.

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsvariante einer Messeinrichtung nach Fig. 3, welche zwei Messstrecken 10,10'mit jeweils mehreren Messpositionen 11 aufweist. Bei- spielsweise kann eine dieser Messstrecken 10 für sogenannte Endpunkttests und die andere 10'für Kinetiktests verwendet werden. Wie in Fig. 4 angedeutet, kann die Pipettiereinrichtung 7 auch einen Schwenkarm als Träger für die Pipettierna- deln aufweisen. Weiters kann bei der erfindungsgemäßen Messeinrichtung auch das Reagenzienkarussell 3 mit den Reagenzmittelbehältern 4 (siehe Fig. 3) ent- fallen, wenn die entsprechenden Reagenzmitteln mit Hilfe der Pipettiereinrich- tung und nicht weiter dargestellten Pumpen direkt aus Reagenzmittelbehältern zudosiert werden.

In den einzelnen Messpositionen 11 des Linearphotometers wird z. B. die Absorp- tion der Probe oder die Änderung der Absorption gemessen. Durch eine chemi- sche Reaktion der Reagenzmittel mit der Probe wird dabei die Absorption bei ei- ner bestimmten, für den zu messenden Parameter charakteristischen Wellen- länge beeinflusst.

Bei der Absorptionsmessung wird ein annähernd monochromer, schmalbandig ausgefilterter Lichtstrahl durch eine Probe bzw. das Reaktionsprodukt aus Probe und Reagenzmittel gesandt und je nach Verfärbungsgrad der Probe (bedingt durch die vorangegangene chem. Reaktion) mehr oder weniger absorbiert. Die transmittierte Lichtmenge wird ratiometrisch gemessen (z. B. Lichtmenge vor und nach der Reaktion) und üblicherweise im log. Maßstab als Absorption (= optische Dichte) ausgegeben. Üblicherweise werden durch Referenzmessungen in reak- tionsunempfindlichen Wellenlängenbereichen optisch störende Artefakte wirksam unterdrückt.

Die in den Fig. 5 und 6 im Detail dargestellte Messstrecke 10 (bzw. Linearphoto- meter) besteht aus mehreren Einzelphotometern in den Messpositionen 11, wel- che jeweils mit sinusmodulierten LED (= Licht Emittierende Diode/Light Emit- ting Diode) oder sinusmodulierten Laserdioden als Lichtquelle 14 ausgestattet sind. Damit kann die optische Dichte von mehreren Proben gleichzeitig gemessen werden (siehe dazu Details aus der EP-A2 1 139 079).

Jedes Einzelphotometer in den Messpositionen 11 des Linearphotometers weist folgendende Bestandteile auf, welche gemäß Ausführungsvarianten I bis III in Fig. 6 variieren können : . eine sinusmodulierte LED oder sinusmodulierte Laserdioden als Lichtquelle 14 Optik 15 zur Strahlführung ein optisches Schmalbandfilter 16 eingangs-und/oder ausgangssei- tig zur Wellenlängenselektion (je nach optischer Eigenschaft der verwendeten LED oder Laserdioden und Anforderungen an die Mes- sung können die Schmalbandfilter entfallen bzw. durch Kanten- und/oder Blockungsfilter ersetzt werden) detektorseitige Optik 15 'einen Detektor 17 Verbindung 18 zur Auswerteeinheit der Messeinrichtung Die Aufbereitung des Empfangssignals erfolgt getrennt pro Kanal, wobei die Um- wandlung der Lichtenergie in elektrische Signale mit analoger Schaltungstechnik erfolgt.

Anschließend erfolgt bevorzugt eine A/D (Analog/Digital)-Umwandlung und di- gitale Weiterverarbeitung, welche zweckmäßigerweise im Zeitmultiplex-Verfahren ausgeführt wird.

Eine oder mehrere Reaktionsküvetten 6 werden mit Hilfe der Transporteinrich- tung 13, z. B. in der Art eines Förderbandes durch das gesamte Linearphotometer bewegt, wobei Messdaten jeweils nur an der oder den Messpositionen 11 aufge- nommen werden, deren Wellenlänge des optischen Filters für die jeweilige An- wendung relevant ist oder sind. Daraus ergibt sich eine gleichbleibende, lineare Bewegung der Behältnisse im System.

Die Messungen können je nach Bedarf"on the fly", also während der linearen Bewegung der Reaktionsküvetten 6 oder bei Stillstand der Küvetten durchgeführt werden.

Die beschriebene Verwendung von mehreren Photometern in linear aufeinander- folgenden Messpositionen 11 mit sinusmodulierten LED oder Laserdioden in ei- nem Linearphotometer bietet folgende Vorteile : Durch die Sinusmodulation der Lichtquelle 14 wird das Messsystem fremd- lichtunabhängig, d. h. die Messstrecken 10.10'müssen nicht lichtdicht gestaltet werden und behalten trotz Fremdlichteinfluss eine volle Mess- empfindlichkeit und Genauigkeit. Dies hat zudem den Vorteil, dass die je- weils aktuellen Abläufe im Analysator für den Anwender sichtbar und da- durch kontrollierbar bleiben.

Durch die Verwendung von LED oder Laserdioden als Lichtquelle 14 wird die Lebensdauer der Lichtquelle im Vergleich zu herkömmlich verwendeten Halogenlampen um mehr als den Faktor 20 erhöht. Weiters wird der Ener- gieverbrauch gegenüber herkömmlich verwendeter Halogenlampen dras- tisch gesenkt, wodurch wesentlich geringere Anforderungen an die Strom- versorgung (Netzteil) gestellt werden. Durch die Verwendung von LED oder Laserdioden als Lichtquelle ist es möglich, beliebig viele Photometer ungekühit auf geringstem Raum neben- einander anzuordnen, da LED oder Laserdioden praktisch keine Wärme entwickeln. Bei herkömmlichen Lichtquellen (z. B. Halogenlampen) ist meist eine Zwangskühlung (Belüftung) mit allen daraus folgenden Nachteilen (Staubentwicklung, Einbrennen, Hitzeprobleme, Sicherheit...) erforderlich.

Durch die lineare Anordnung beliebig vieler Photometer ist es möglich, je- des Photometer mit einem optischen Schmalbandfilter 16 einer jeweils an- deren Wellenlänge zu bestücken, die Selektion der jeweils erforderlichen Wellenlänge des Messstrahles erfolgt über die Bewegung der Reaktionskü- vetten 6 durch die Messstrecke 10.

Durch die lineare Anordnung der Photometer entfällt die mechanische Um- schaltung von optischen Filtern zur Wellenlängenselektion. Dies bringt ne- ben einem Kostenvorteil durch entfallende Komponenten auch einen ein- deutigen Zeitvorteil gegenüber herkömmlichen Messsystemen mit Filterrä- dern.

Durch die lineare Anordnung der Photometer in den Messpositionen 11 ist es möglich, mehrere Reaktionsküvetten 6 unmittelbar hintereinander durch die Messstrecke 10 zu bewegen, die Messwertaufnahme erfolgt über sämtliche Kanäle gleichzeitig. Die Messkanäle können in einem Abstand von 3mm und darunter angeordnet werden.

Durch diese Möglichkeit der kompakten Anordnung entfallen aufwändige Lichtleiter mit all ihren Nachteilen (z. B. Ein-und Auskoppelverluste). Wei- ters ist die Verwendung von sehr kleinen Küvetten mit kleinen Volumina möglich.