Automatischer Analysator und optisches Messverfahren zur Gewinnung von Messsignalen von flüssigen Medien

Die Erfindung betrifft einen automatischen Analysator zur Durchführung von chemischen, biochemischen und/oder immunchemischen Analysen von flüssigen Proben, die in einem Probenlager des Analysators vorliegen, unter Zuhilfenahme von flüssigen Reagenzien, die in zumindest einem Reagenzienlager des Analysators vorliegen, ein Verfahren zur automatischen chemischen, biochemischen und/oder immunchemischen Analyse von flüssigen Proben, sowie ein optisches

Messverfahren zur Gewinnung von Messsignalen von flüssigen Medien.

Automatisierte Analysatoren bzw. Analysengeräte werden routinemäßig,

beispielsweise in der klinischen Diagnostik, der Analytik und der Mikrobiologie, verwendet, wobei die Notwendigkeit besteht, verschiedene Eigenschaften und Inhaltsstoffe von flüssigen Proben vor allem mit optischen Verfahren schnell, exakt und reproduzierbar zu bestimmen.

Bei den bekannten Analysegeräten kommen unterschiedliche Messprinzipien zur Anwendung. Zum einen werden Geräte mit einer stationären Detektionseinheit, beispielsweise einem stationären Fotometer, sowie einem scheibenförmigen, drehbaren Halter mit Küvetten zur Aufnahme der zu vermessenden

Reaktionsgemische aus Proben und Reagenzien verwendet. Die Küvetten werden sukzessive an der Detektionseinheit vorbeigeführt und durchgemessen. Demzufolge muss das Küvettenkarussell jedes Mal anhalten, wenn eine neue Probe oder ein Reagenz in eine Küvette eingebracht wird oder die Küvette gewaschen und für einen neuen Test bereitgestellt werden soll. Mit den konzeptionell starr

vorgegebenen Zykluszeiten geht eine deutliche Effizienzeinbuße einher. Nähere Ausführungen dazu sind der Diskussion zum Stand der Technik (siehe Punkt A) zu entnehmen.

In optischen Messeinheit zur Gewinnung von Messsignalen von flüssigen Medien kommen unterschiedliche Messarten zum Einsatz:

Fotometrie

Bei dem der fotometrischen Messung zugrundeliegenden physikalischen Effekt handelt es sich um die Absorption von Licht bestimmter Wellenlängen durch bestimmte, in einer Flüssigkeit vorhandene Substanzen. Die daraus folgende Verringerung der Intensität des durch die Küvette durchgehenden Lichts wird messtechnisch erfasst und erlaubt eine quantitative Ermittlung der Konzentration der Substanz unter Einbeziehung der folgenden Gleichungen : t = I / Io (Eq 1)

E = - log T = log (I ₀ / I) (Eq 2)

E = e . c . d (Eq 3) Lambert- Beer'sches Gesetz wobei T ... Transmission

E ... Extinktion

1 ₀ ... Intensität in Abwesenheit der Licht absorbierenden Substanz

1 ... Intensität in Anwesenheit der Licht absorbierenden Substanz

c [mol / I] ... Stoffmengenkonzentration

d [cm] ... Dicke der absorbierenden Flüssigkeitsschicht

e [I mol ¹ cm ¹ ] ... molarer Extinktionskoeffizient (stoffabhängige Größe)

Die Stoffmengenkonzentration c lässt sich also direkt aus dem Ergebnis einer Extinktions- bzw. Transmissionsmessung berechnen. Diese Art der Messung kommt bei chemischen und enzymatischen Reaktionen zur Bestimmung der

Stoffmengenkonzentration bestimmter in der Probe (Blutplasma, Harn, etc.) vorhandener Analyte zum Einsatz. Dabei entstehen oder verschwinden Licht absorbierende Substanzen (Farbstoffe), aus deren Extinktion oder Änderungen der Extinktion dann auf die Stoffmengenkonzentration der zu bestimmenden Analyte geschlossen wird.

Turbidimetrie und Nephelometrie

Diese Art der Messung kommt bei homogenen Immunoassays zum Einsatz, wobei bestimmte Analyte, wie beispielsweise Enzyme, Peptide oder Proteine, mit

Antikörpern, in Reaktion gebracht werden. Dabei entstehen größere Strukturen, die eine erhöhte Lichtstreuung bzw. eine Trübung der Probe verursachen.

Während sich bei der Transmissionsmessung mit zunehmender Analytkonzentration die Intensität des durchgehenden Lichtstrahls in Folge der zunehmenden Trübung abschwächt, erhöht sich in einem Detektionswinkel von 90° die Intensität des gestreuten Lichtstrahls mit zunehmender Trübung.

Die Trübungsmessung in Form der Transmissionsmessung wird als Turbidimetrie bezeichnet. Die betreffende Messvorrichtung als Turbidimeter. Die in einem Winkel von beispielsweise 90° zum durchgehenden Lichtstrahl erfolgende

Streulichtmessung wird als Nephelometrie bezeichnet, die betreffende

Messvorrichtung als Nephelometer.

Zum besseren Verständnis der Erfindung werden einige wesentliche in der gegenständlichen Anmeldung verwendete technische Begriffe näher definiert: Analysator:

Gerät zur Durchführung von chemischen, biochemischen und/oder

immunchemischen Analysen flüssiger Proben, die in einem, im Gerät vorhandenen Probenlager vorliegen, unter Zuhilfenahme flüssiger Reagenzien, die in zumindest einem, im Gerät vorhandenen Reagenzienlager vorliegen.

X- . v- und z-Achse: x-Achse bedeutet die horizontal verlaufende Längsachse, y-Richtung die horizontal verlaufende Breiten- oder Tiefenachse, und z- die vertikal verlaufende Höhenachse des Analysators (siehe z.B. Fig. 3).

Küvette :

Eine Küvette im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnet ein allseitig

verschlossenes, nach oben hin offenes und thermostatisierbares Gefäß zur

Aufnahme von Proben- und Reagenzienflüssigkeiten und der sich daraus

ergebenden Reaktionsgemische und dient zur Vermessung der Reaktionsgemische mittels fotometrischer und/oder lumineszenzoptischer Verfahren. Eine Küvette im Sinne der vorliegenden Erfindung weist zumindest ein für das angewandte optische Messverfahren durchlässiges, in einer Seitenwand der Küvette angeordnetes Fenster auf oder ist zur Gänze optisch transparent ausgeführt. stationäres Küvettenarrav:

Bezeichnet eine Vielzahl aneinander gereihter Küvetten, welche ortsfest im

Analysator angeordnet sind und während des gewöhnlichen Messbetriebs entlang keiner der x-, y- und z-Achsen bewegt werden. lineares Küvettenarrav:

Bezeichnet eine einzige, entlang einer geraden Line angeordnete Reihe einer Vielzahl an Küvetten.

Reaaenzienaefäß:

Gefäß bzw. Behälter zur Aufnahme von Reagenzien, die für die Durchführung der Analyse benötigt werden.

Probenaefäß:

Gefäß bzw. Behälter, welches bzw. welcher im Analysator die Analysenprobe (die zu analysierende Probe) enthält, aus welchem für die Analyse einzelner Analyte oder Parameter mehrfach kleinere Probenmengen (Aliquote) entnommen werden können. Die Analyse erfolgt hierbei nicht im Gefäß der Analysenprobe, sondern nach Zugabe der Reagenzien in der Küvette, welche in diesem Sinne als Reaktionsgefäß dient.

Analvsenprobe:

Als Analysenprobe (meist nur Probe oder Stoffprobe genannt) wird das in den Analysator eingebrachte, zu untersuchenden Material bezeichnet. Dieses Material ist ein flüssiges Stoffgemisch und kann beispielsweise eine Körperflüssigkeit wie z.B. Blutserum, Blutplasma, Urin und Liquor sein. Weitere Stoffgemische sind z.B.

Trinkwasser, Abwässer, Wein, Bier und Fruchtsäfte sowie Flüssigkeiten aus chemischen und biochemischen Herstellungsprozessen.

Analvt:

Als Analyt bzw. Analyte (auch als Parameter) bezeichnet werden diejenigen in einer Analysenprobe enthaltenen Stoffe, über die mit einem Analysator über eine chemische Analyse unter Zuhilfenahme flüssiger Reagenzien eine Aussage getroffen werden soll, d.h. welche unter Angabe der Konzentration quantitativ bestimmt werden.

Analyse:

Als Analyse bzw. Test (bei immunchemischen Analysen auch als Immunoassay) bezeichnet werden die mit einem Analysator automatisch durchgeführten

quantitativen Bestimmungen eines in der Analysenprobe enthaltenen Analyten unter Zuhilfenahme flüssiger Reagenzien.

Pipettiereinheit:

Bezeichnet das Gesamtsystem einer automatischen Pipettiervorrichtung zum

Flüssigkeitstransfer zwischen verschiedenen Gefäßen, welches einen oder mehrere bewegliche Pipettoren samt aller für deren Funktion notwendigen mobilen und stationären Komponenten, inklusive zuführender Fluidik (Schlauchverbindungen, Pumpen, Ventile, Behälter, etc.), Sensorik, Steuerung und Stromversorgung umfasst.

Pipettor:

Beschreibt eine in Bezug auf die Aufnahmegefäße (Küvetten, Probengefäße,

Reagenziengefäße) horizontal in mindestens eine x-Richtung linear bewegliche Komponente der Pipettiereinheit. Der Pipettor beinhaltet eine

Aufhängungskomponente mit mindestens einem Pipettiermodul, das in eine auf die x-Richtung im Wesentlichen normal stehende y-Richtung verfahrbar ist.

Pipettiermodul : Bezeichnet eine am Pipettor angebrachte, in y-Richtung verfahrbare Vorrichtung umfassend eine in vertikaler z-Richtung verfahrbare Halterung für zumindest eine Kanüle bzw. Hohlnadel, samt deren Anschlusselemente für die Fluidik.

Hohlnadel :

Bezeichnet eine an einer Halterung des Pipettiermoduls angebrachte Nadel bzw. Kanüle zum Aufsaugen von Flüssigkeiten aus den Abgabegefäßen sowie zur dosierten Abgabe der aufgesaugten Flüssigkeiten in die Aufnahmegefäße.

Stationäre Automatenkomponente:

Automatenkomponente, welche ortsfest im Analysator angeordnet ist und während des gewöhnlichen Messbetriebs nicht entlang des linearen Küvettenarrays bewegt (verfahren) wird.

Verfahrbare Automatenkomponente:

Bezeichnet eine Automatenkomponente, welche nicht ortsfest im Analysator angeordnet ist und während des gewöhnlichen Messbetriebs zumindest entlang des linearen Küvettenarrays mittels gesteuertem Antrieb bewegt und positioniert werden kann. optische Elemente zur Kollimation :

Dabei handelt es sich um optische Elemente zur Erzeugung eines möglichst parallelen Strahlenverlaufs. Grundsätzlich wird dabei das Licht einer mehr oder weniger punktförmigen Quelle in ein paralleles Strahlenbündel verwandelt. Optische Elemente die das von einer LED ausgehende Licht im Wesentlichen parallel ausrichten, sind beispielsweise Sammellinsen, TIR-Linsen, Parabolspiegel, und Blendenanordnungen. optische Elemente zur Filterung:

Dabei handelt es sich um optische Bauelemente, insbesondere um Interferenzfilter, um das transmittierte Licht frequenzabhängig, d.h. farbabhängig für sichtbares Licht, zu filtern. Zumeist sind diese Bauelemente als dielektrische Schichten auf einem dünnen Träger aufgebaut. Nachdem der wellenlängenabhängige

Transmissionsgrad vom Einfallswinkel des Lichts abhängt, ist es vorteilhaft wenn die auf das Filterelement einfallenden Lichtstrahlen möglichst parallel verlaufen und parallel zur optischen Achse ausgerichtet sind.

Verwendung finden Bandsperrfilter, Langpassfilter, Kurzpassfilter, Bandpassfilter und dichroitische Interferenzfilter. Besonders bevorzugt sind Bandpassfilter, da sie einen hohen Transmissionsgrad für ein bestimmtes Wellenlängenband aufweisen, während kürzere oder längere Wellenlängen absorbiert werden. A) Analvsensvsteme mit auf Drehtellern kreisförmig anaeordneten. verfahrbaren Reaktionsaefäßen/Küvetten (Karussellanordnung)

Aus der US 8,911,685 B2 (HITACHI) ist ein typischer automatischer Analysator zur Durchführung chemischer und biochemischer Analysen flüssiger Proben mittels fotometrischer Messverfahren bekannt. Wesentliches Merkmal dieser Analysatoren sind die am peripheren Umfang eines Drehtellers angeordneten Reaktionsgefäße, die zugleich als Küvetten fungieren, sowie stationär entlang des Drehtellerumfangs angeordnete Gerätekomponenten, wie z.B. Pipettoren (Probendispensor,

Reagenziendispensor), Mischvorrichtung, optische Messvorrichtung und

Küvettenwascheinheit. Die Thermostatisierung der Küvetten kann beispielsweise in Form eines temperaturgeregelten Wasserbads im Drehteller integriert sein. Die Probenbehälter sind auf einem Proben-Drehteller angeordnet, die Reagenzien auf einem Reagenzien-Drehteller lokalisiert.

Aus der DE 11 2009 002 702 B4 (HITACHI) ist ein weiterer automatischer

Analysator bekannt, dessen Probenbehälter und Reagenzienbehälter in einer Karussellanordnung vorliegen. Der Analysator umfasst eine Probenscheibe, auf der eine Anzahl von Probenbehältern für die Aufnahme einer Probe angebracht werden kann; eine erste Reagenzienscheibe und eine zweite Reagenzienscheibe, auf der jeweils eine Anzahl von Reagenzienbehältern für die Aufnahme eines ersten

Reagenz bzw. eines zweiten Reagenz angeordnet werden kann; und eine

Reaktionsscheibe, auf der entlang der Umfangsrichtung eine Anzahl von Küvetten bzw. Reaktionsbehältern angeordnet ist.

Zwischen der Reaktionsscheibe und der Probenscheibe ist eine

Probenabgabevorrichtung vorgesehen, die eine am Probenbehälter aufgesaugte Probe in den Reaktionsbehälter abgibt. Weiterhin ist zwischen der Reaktionsscheibe und der ersten Reagenzienscheibe eine erste Reagenzienabgabevorrichtung vorgesehen, die ein vom Reagenzienbehälter an der ersten Reagenzienscheibe aufgesaugtes Reagenz in den Reaktionsbehälter abgibt. Gleichermaßen ist zwischen der Reaktionsscheibe und der zweiten Reagenzienscheibe eine zweite

Reagenzienabgabevorrichtung vorgesehen, die ein vom Reagenzienbehälter an der zweiten Reagenzienscheibe aufgesaugtes Reagenz in den Reaktionsbehälter abgibt. Die Probenabgabevorrichtung und die beiden Reagenzienabgabevorrichtungen sind ortsfest an definierten Punkten entlang des Umfangs der Reaktionsscheibe angeordnet.

Am äußeren Umfang der Reaktionsscheibe sind zwei ortsfeste Rührer, die nach der Abgabe des ersten Reagenz und des zweiten Reagenz die Flüssigkeit in den

Reaktionsbehältern umrühren, eine Lichtquelle, die Licht durch die

Reaktionsbehälter schickt, und ein Behälter-Reinigungsmechanismus zum Reinigen der Reaktionsbehälter, in dieser Reihenfolge in der Rotationsrichtung der Reaktionsscheibe vorgesehen.

In einer Position gegenüber der Lichtquelle ist ein ortsfestes, spektroskopisches System derart angeordnet, dass sich die Reaktionsscheibe dazwischen befindet. In der Nähe des spektroskopischen Systems ist eine Signalverarbeitungsschaltung vorgesehen, die die Signale von dem spektroskopischen System verarbeitet. Die Signalverarbeitungsschaltung ist mit einem Computer verbunden.

Derartige Analysatoren sind nachteilig, da alle Prozesse durch starre Taktzyklen des Karussells vorgegeben sind und in vorbestimmten Zeitfenstern ablaufen müssen. Aktionen wie Dispensieren, Mischen, Messen und Waschen können nur dann erfolgen, wenn die jeweiligen Küvetten sich an den Positionen der jeweiligen Gerätekomponenten befinden.

So kann eine Probe (nicht jederzeit, sondern) nur dann in eine leere Küvette dispensiert werden, wenn die leere Küvette an der Position des Probenpipettors vorbeifährt und das Küvetten-Karussell an dieser Position stoppt. Ein Reagenz kann nur dann in eine die Probe enthaltende Küvette dispensiert werden, wenn die betreffende Küvette an der Position des Reagenzienpipettors vorbeifährt und das Küvetten-Karussell an dieser Position stoppt. Analoges gilt für das Rühren von Reaktionsgemischen aus der Probe und den Reagenzien in den Küvetten mit mechanischen Rühren und für die optische Messung an der Position der optischen Messeinrichtung.

So kann beispielweise eine bestimmte Küvette auch nicht jederzeit oder nicht wiederholt in kleinen Zeitintervallen optisch gemessen werden, da erst abgewartet werden muss, bis sich die betreffende Küvette an der Position der optischen

Messeinheit befindet bzw. an dieser "on the fly" während der Messung vorbei geführt wird.

Bei abgeschlossenen Reaktionen kann nicht unmittelbar gemessen werden und im Fall kinetischer Messungen sind die Zeitintervalle zwischen den einzelnen

Messungen relativ groß (zumindest eine Tellerumdrehung). Bei abgeschlossenen Messungen kann eine Küvette nachteiliger Weise nicht sofort gewaschen und für einen neuen Test bereitgestellt werden. Eine Küvette kann erst dann gewaschen und für einen neuen Test bereit gestellt werden, wenn sich die betreffende Küvette an der Position der Küvettenwaschstation befindet und zu einem fixen Zeitpunkt bzw. einer fixen Zeitdauer ab Testbeginn zu dem/der, entsprechend der

konzeptionell starr vorgegebenen Zykluszeiten, an der betreffenden Position ein Waschstop erfolgt (vorgesehen ist). Dadurch sind alle Küvetten gleich lang

"blockiert", unabhängig davon, ob die Messdauer an den jeweiligen Tests kurz oder lang ist. Die rotatorisch organisierte Karussell-Anordnung mit bewegten Proben, Reagenzien und Küvetten, insbesondere aber das Karussell-Konzept mit verfahrbaren Küvetten und stationären Automatenkomponenten, resultiert in verhältnismäßig hohen Durchlaufzeiten für die einzelnen Tests und begrenzt die Anzahl der Tests die pro Stunde auf einem Gerät mit einer bestimmten Anzahl an Küvetten durchgeführt werden können.

B) Analvsensvsteme mit kreisförmig anaeordneten. stationären

Reaktionsaefäßen/Küvetten

Aus der US 5,178,833 A (BIOSEMA) ist ein automatischer Analysator mit

kreisförmig angeordneten, relativ zum Gerät stationär ausgebildeten Messküvetten und Reagenziengefäßen bekannt, wobei die Messküvetten in einem äußeren Ring und die Reagenziengefäße in zwei inneren Ringen angeordnet sind. Im Zentrum der ringförmig angeordneten Reagenziengefäße ist die Drehachse eines stationären Pipettors positioniert, der von einem ringförmigen Waschgefäß für die absenkbare Pipettiernadel des Pipettors umgeben ist. Die Probengefäße des Analysators befinden sich auf einem separaten Drehteller an der Peripherie des stationären Küvettenrings. Eine optische Messeinheit erreicht die Messküvetten mittels einer Drehbewegung um die zentrale Achse des Analysators. Der optische Pfad führt durch die Flüssigkeitsoberfläche entlang der Längsachse der einzelnen

Messküvetten. Die Pipettiernadel erreicht die Probengefäße, die Messküvetten, die Reagenziengefäße und das Waschgefäß mittels Drehbewegungen zweier

horizontaler Arme des Pipettors um eine erste, zentrale Achse und eine weitere Achse.

Nachteilig ist, dass die geoffenbarte Konfiguration nur eine unabhängig bewegbare Pipettiernadel für Proben- und Reagenzien zulässt, dass das Reagenzienlager auf die Fläche der inneren stationären Ringe begrenzt ist und dass der optische Pfad durch die Oberfläche Reaktionsflüssigkeit verläuft. Nachteilig ist insbesondere, dass die Messküvetten nicht gewaschen werden können, sondern nach Gebrauch sektorweise mit dem äußeren Ring ausgetauscht werden müssen.

C) Analvsensvsteme mit linear anaeordneten. verfahrbaren

Reaktionsaefäßen/Küvetten

Aus der GB 1 321 754 A ist ein automatischer Analysator mit an linear

verfahrbaren, umlaufenden Endlosbändern fixierten Reaktionsgefäßen/Küvetten bekannt.

Aus der US 2014/0287523 Al (ABBOTT) ist ebenfalls ein Analysator mit auf

Bändern linear angeordneten Reaktionsgefäße bzw. -küvetten bekannt. Die linearen Endlosbänder sind auf zwei Umlenkrollen aufgespannt, wobei in Längsrichtung beispielsweise in einer "pretreatement lane" und in einer "primary process lane" entsprechende Reaktionsgefäße befestigt sind. Durch Drehung der Rollen können die Reaktionsgefäße bzw. Küvetten in Laufrichtung des Bandes hin und her bewegt werden und auch die Rollen auf der Unterseite umfahren. Die Anordnung läuft auf eine "lineare Variante" der klassischen Karussellanordnung hinaus, bei welcher sich die Reaktionsgefäße bzw. Küvetten auf einer Kreisbahn bewegen. Beiden Varianten gemeinsam ist jedoch, dass die Reaktionsgefäße bzw. Küvetten nach wie vor relativ zum Gerät bewegt und zu den Bearbeitungsstationen (Automatenkomponenten) hin gefahren werden. Es treten daher im Wesentlichen dieselben Nachteile auf, die bereits zu Punkt A) angeführt wurden.

Die WO 99/046601 Al (HITACHI) zeigt ein lineares, verfahrbares Küvettenarray mit stationären Gerätekomponenten (Dispensoren für Probenflüssigkeit und

Reagenzien, mechanische Rührwerke, Fotometer und Küvettenwaschstation). Wie in Fig. la der gegenständlichen Anmeldung dargestellt ist, sind in der WO

99/046601 Al eine Vielzahl von Küvetten bzw. Reaktionsgefäßen 2 in einem

Stützrahmen bzw. einer Transportleiste 7 in vorbestimmten Abständen in einer thermostatisierten Kammer (Wasserbad) 1 angeordnet. Die Mischung des

Küvetteninhalts erfolgt beispielsweise mittels Ultraschall. Die Transportleiste mit den Reaktionsgefäßen 2 wird mit Hilfe einer Antriebseinheit 8 in Pfeilrichtung 9 linear bewegt. Ferner sind neben der thermostatisierten Kammer 1 eine

Probenpipettiereinheit 3a, eine Reagenzinjektionseinheit 3b, eine optische

Messeinheit 4, eine Küvettenwascheinheit 5, sowie ein erster Rührmechanismus 6a und ein zweiter Rührmechanismus 6b zum erneuten Rühren des Inhalts der

Reaktionsgefäße 2 vorgesehen. Der Rührmechanismus 6a bzw. 6b kann auch als Ultraschallgenerator ausgeführt sein, der über das Wasserbad in der Kammer 1 auf die Reaktionsgefäße 2 einwirkt. Bei dieser Ausführungsvariante wird das Wasser in der thermostatisierten Kammer 1 auf konstanter Temperatur gehalten, bei welcher die Reaktionen ablaufen und die optische Messung durchgeführt werden kann.

Im Betrieb der Vorrichtung stoppt ein Reaktionsgefäß 2 bei der

Probenpipettiereinheit 3a, welche die Probe in das Reaktionsgefäß 2 abgibt. Ebenso entlädt die Reagenzinjektionseinheit 3b das für die Untersuchung verwendete Reagenz in das entsprechende Reaktionsgefäß 2. Zusätzlich rührt der erste

Rührmechanismus 6a zum Mischen der Reaktionslösung und der zweite

Rührmechanismus 6b erneut die Mischung im Reaktionsgefäß 2. Die optische Messeinheit 4 misst die Absorption im entsprechenden Reaktionsgefäß. Weiterhin entsorgt die Küvettenwascheinheit 5 die getestete Reaktionslösung und reinigt das Reaktionsgefäß 2. Nach der Beendigung dieser Vorgänge wird die Bewegung der Reaktionsbehälter 2 durch die Antriebseinheit 8 gestartet. Während sich die

Reaktionsbehälter 2 weiterbewegen, werden die Probenpipettiereinheit 3a, die Reagenzinjektionseinheit 3b sowie der erste und der zweite Rührmechanismus 6a, 6b in einer Reinigungseinheit gewaschen. Eine Anzahl von chemischen Analysen wird durch Wiederholen des obigen Vorgangs durchgeführt. Wie aus dem obigen Vorgang ersichtlich ist, müssen die einzelnen Komponenten der Vorrichtung in der genannten Reihenfolge entlang der Bewegungsrichtung 9 angeordnet sein.

Nachteilig an diesem Konzept ist, dass die Transportleiste 7 zwangsläufig links bzw. rechts der stationären Gerätekomponenten 3a, 3b, 6a, 6b und 5 viel Freiraum für die lineare Bewegung der Reaktionsgefäße 2 benötigt. Damit vergrößert sich die Längsachse des Analysators zwangsläufig um zumindest das Doppelte der Länge der Transportleiste 7.

Die Küvetten bzw. Reaktionsgefäße 2 der Vorrichtung gemäß der WO 99/046601 Al werden somit - analog der oben beschriebenen Drehtellervariante - an den stationären Gerätekomponenten vorbei bewegt. Das System ist unflexibel, es treten im Wesentlichen jene Nachteile auf, die bereits zu Punkt A) angeführt wurden.

D) Systeme mit kreisförmig und/oder linear anaeordneten stationären

Reaktionsaefäßen/Küvetten

Aus der EP 2 309 251 Al (SIEMENS) ist ein automatischer Analysator mit

stationären, in kreisförmiger oder linearer Anordnung vorliegenden Probengefäßen bzw. Küvetten bekannt, wobei die optische Messeinheit auf einer drehbaren

Einrichtung entlang der Probengefäße verfahrbar ausgeführt ist. Gemäß einer Ausführungsvariante kann die drehbare Einrichtung, die die Lichtquelle in Form einer LED und den Fotodetektor in Form einer Fotodiode trägt, unterhalb der Aufnahme der Probengefäße angeordnet sein, wodurch es jederzeit möglich ist, auf die Probengefäße mittels eines Greifarms zuzugreifen. Die drehbare Einrichtung kann auch mehrere LEDs unterschiedlicher Wellenlängen und mehrere Fotodioden aufweisen, damit die Proben bei mehreren Wellenlängen gemessen werden können. Die Fotodioden können durch ein CCD-Element ersetzt sein.

Die in der EP 2 309 251 Al beschriebene Anordnung ist beispielsweise für klinisch chemische Analysatoren (cc-Analysatoren) ungeeignet und auf einen Analysator für hämostatische Messungen (zur Bestimmung der Blutgerinnung) gerichtet. Diese Anordnung kann auch Teil eines Systems aus mehreren Geräten (z.B. PCR- Analysator, Kühlgerät) sein. Die Probengefäße werden nicht wiederverwendet sondern gegebenenfalls zu weiteren Komponenten eines Systems weitergereicht, z.B. mittels eines Greifarms oder nach der Bestimmung der Gerinnungsparameter entsorgt.

Bei Gerinnungsmessungen kommt als Probe nur Vollblut (Blutplasma mit den darin enthaltenen Blutzellen) in möglichst unverdünnter Form in Frage. Hingegen ist Vollblut für fotometrische Durchlichtmessungen vollkommen ungeeignet, da die Blutzellen das Licht streuen, und damit die Messergebnisse verfälscht würden.

Daher verwenden Analysatoren mit derartigen Fotometern immer zellfreie Analysenproben, wie beispielsweise Blutplasma oder Blutserum, welche zudem durch den Zusatz von Reagenzien stark verdünnt werden.

Gemäß der EP 2 309 251 Al werden die Gefäße mit den eingehenden Proben (gegebenenfalls nach der Zugabe von Reagenzien) direkt für die optische Messung verwendet.

Bei einem Analysator der gegenständlichen Erfindung wird immer mit zellfreien Analysenproben, beispielsweise Körperflüssigkeiten wie Blutplasma/Blutserum, Urin und Liquor, Stoffgemischen wie z.B. Trinkwasser, Abwässer, Wein, Bier und

Fruchtsäfte sowie Flüssigkeiten aus chemischen und biochemischen

Herstellungsprozessen, gemessen, welche mittels Probengefäßen in das Gerät eingebracht werden, wonach Aliquote der Proben mittels Pipettor zusammen mit Reagenzien in separate Küvetten überführt werden, welche danach fotometrisch vermessen werden.

E) Laborroboter und automatische Pipettier- und Analvseaeräte zum Aufbereiten und/oder analysieren von Proben mit stationären Reaktionsaefäßen/Küvetten in 2D Anordnung (Mikrotiterplatte)

Ein typisches Analysengerät zur Durchführung biochemischer Analysen flüssiger Proben mit Hilfe von Mikrotiterplatten ist z.B. aus der EP 0 259 386 Bl (TECAN) bekannt. Das Analysengerät umfasst ein Primärrack zur Aufnahme einer Vielzahl von Probengefäßen, einen neben dem Primärrack in x-y Richtung positionierbaren Kreuztisch zur Aufnahme einer Mikrotiterplatte, einen über dem Primärrack und dem Kreuztisch angeordneten, in einer oberen Horizontalebene beliebig

positionierbaren Probenverteilerarm und ein innerhalb des Positionierbereichs des Kreuztischs angeordnetes Fotometer, dessen Strahlengang die x-y Ebene des Kreuztisches senkrecht durchstößt.

Ein weiteres Beispiel für einen Automaten zum automatischen Aufbereiten und Analysieren von Proben in den Kavitäten (Wells) einer Mikrotiterplatte ist aus der DE 10 2004 057 450 B4 (CYBIO) bekannt.

Es gibt eine Vielzahl von Automaten dieser Art, die Mikrotiterplatten für den

Nachweis und die Bestimmung von Substanzen verwenden. Mikrotiterplatten enthalten viele voneinander isolierte Kavitäten ("wells") in Reihen und Spalten (2D- Arrays). Sie werden für die unterschiedlichsten Arbeitsgänge eingesetzt. Die

Pipettierung erfolgt entweder manuell, oder bei Hochdurchsatz-Screening (HTS) mit Hilfe von Pipettierrobotern. Fotometrische Bestimmungen, z.B.

Absorptionsmessungen an Mikrotiterplatten im Durchlicht mit Fotometern erfolgen so, dass der Strahlengang das Well in senkrechter Richtung durch die

Flüssigkeitsoberfläche durchwandert. Für genaue quantitative Bestimmungen ist es jedoch unumgänglich, die Lichtstrahlen durch die Messflüssigkeit über möglichst genau definierte und bekannte Wege und Wegstrecken zu leiten. Jede Lichtstreuung an Partikeln, Trübungen, Eintrittsflächen, Oberflächen (z.B. Flüssigkeitsoberfläche, Küvettenwandung) führt zu Lichtverlusten die andererseits das Messergebnis verfälschen.

Aus der EP 2 410 342 A2 (HOFFMANN-LA ROCHE) ist eine Pipettiervorrichtung bekannt, die einen Pipettor mit mehreren, flach bauenden, nebeneinander angeordneten Rahmenelementen aufweist, welche mit deren Pipettiernadeln auf einem Hauptrahmenkörper gemeinsam in einer horizontalen, normal auf den Hauptrahmenkörper stehenden x-Richtung beweglich sind. Die Pipettiervorrichtung dient dazu, um Proben oder Reagenzien von einer ersten Reihe von Gefäßen zu einer in x-Richtung versetzten zweiten Reihe von Gefäßen zu transferieren. Die Pipettiernadeln werden zunächst in y-Richtung auf den Abstand der Gefäße der ersten Reihe justiert, um Proben- oder Reagenzflüssigkeit aufzunehmen und danach - zur Abgabe der Proben- oder Reagenzflüssigkeit - an den Abstand der zweiten Reihe von Gefäßen angepasst. Eine unabhängige Bewegung zweier Pipettiernadeln in x- und y-Richtung ist jedoch nicht vorgesehen. Verfahrmodule für die y-Richtung und die z-Richtung (Heben und Senken der Pipettiernadeln) sind in flachen, benachbarten Rahmenelementen auf Lücke angeordnet, um den Abstand der einzelnen Pipettiernadeln zueinander gering zu halten. Eine unabhängige Bewegung der Pipettiernadeln in y-Richtung ist jedoch nur begrenzt möglich. So ist

beispielsweise ein aneinander Vorbeifahren der Rahmenelemente auf dem

Transferarm nicht möglich, woraus eine gegenseitige Einschränkung der y- Bewegungsfreiheit der Pipettiernadeln resultiert. Eine sinnvolle Anwendung finden derartige Pipettiervorrichtungen vor allem im Zusammenhang mit Mikrotiterplatten.

Aus der EP 1 230 553 Bl (MAXMAT) ist ein chemischer oder biologischer Analysator bekannt, der ein Lagermodul für Probenröhrchen und Röhrchen für Reagenzien aufweist. Weiterhin ist ein Analysemodul mit einem Reaktionsbehälter in Form einer Mikrotiterplatte, sowie ein auf einer Schiene verfahrbares Entnahmemodul

(Pipettor) mit zwei in einem fixen Abstand zueinander angeordneten Pipettiernadeln vorgesehen, die zur automatischen Probenentnahme unabhängig voneinander in z- Richtung arbeiten und jeweils mit einer einziehbaren Ansaugpipette zum

Übertragen vorbestimmter Mengen von Proben und Reagenzien vom Lagermodul zum Analysemodul ausgestattet sind. In der horizontalen x- /y-Ebene sind die beiden Pipettiernadeln nur gemeinsam verfahrbar.

Das Analysenmodul weist eine Heizplatte für die Mikrotiterplatte auf, die nahe dem unteren Bereich der Vertiefungen (Wells) der Mikrotiterplatte angeordnet ist, um den Inhalt der Wells durch Konvektion zu erwärmen. Die Entnahmeeinheit umfasst ferner eine Mischvorrichtung, die von einem Elektromagneten gesteuert wird, um eine abwechselnde Hin-und Herbewegung der Pipettiernadel zu bewirken, wenn sich diese in abgesenkter Stellung in einem Well der Mikrotiterplatte befindet, um das Gemisch aus Proben und Reagenzien zu durchmischen.

Die US 5 897 837 A (TOA MEDICAL) offenbart einen Pipettierautomaten, der für die Probenvorbehandlung eines Immunoassay-Analysators geeignet ist, welcher über einen ersten, horizontal in x- und y-Richtung verfahrbaren Block eines Pipettors verfügt, welcher nebeneinander mit zwei Pipettiernadeln ausgestattet ist, die unabhängig voneinander abgesenkt oder angehoben werden können. Hierbei kann eine der beiden Nadeln Reagenzien, die andere Nadel Proben zugeordnet sein.

Zusätzlich ist auch ein zweiter, in x-y-Richtung verfahrbarer Block mit einer absenkbaren Pipettiernadel vorhanden. Für die Nadelreinigung muss eine stationäre Nadelwaschstation angefahren werden. In der horizontalen x- /y-Ebene sind die beiden Pipettiernadeln des ersten verfahrbaren Blocks nachteiliger Weise nur gemeinsam verfahrbar. Dies hat den Nachteil, dass die Massen der Robotik- Komponenten des Pipettors nicht auf die beiden horizontalen Verfahrachsen x und y aufgeteilt werden können, sodass für das Anfahren von Positionen in y-Richtung die Masse der zweiten Pipettiereinheit stets mitbeschleunigt werden muss. Ebenso muss auch die Masse der Nadelwascheinheit samt Nadelwaschgefäß in beiden horizontalen Richtungen stets mitbeschleunigt werden. Weiters ist es aufgrund der gemeinsamen horizontalen Bewegung nicht möglich, beide Nadeln gleichzeitig für Pipettierungen an unterschiedlichen, nicht benachbarten Positionen einer

Gefäßreihe einzusetzen.

In der US 8,675,187 B2 (Hitachi) wird eine optische Messeinheit zur Gewinnung von Messsignalen von flüssigen Medien und ein damit ausgestattetes Analysesystem beschrieben. Wie in Fig. lb der gegenständlichen Anmeldung dargestellt, wird eines von mehreren an einer Drehscheibe 23 kreisförmig angeordneten Reaktionsgefäßen 24 in ein Temperaturbad 25 eingetaucht, das mit Wasser 26 konstanter Temperatur gefüllt ist. Ein fix im Temperaturbad 25 angeordnetes Fotometer 27 weist eine LED- Lichtquelle 28 auf, deren Licht mittels einer Kondensorlinse 29 und eines

Umlenkspiegels 30 in die im Reaktionsgefäß 24 vorliegende Probe 31 eingestrahlt wird. Als Lichtquelle kann auch ein Halbleiterlaser verwendet werden. An der gegenüberliegenden Seite des Reaktionsgefäßes 24 ist ein Fotodetektor 32 des Fotometers 27 angeordnet. Ein- und austrittsseitig des Reaktionsgefäßes 24 sind in der Messposition 33 des Fotometers 27 Blenden 34 für die Ein- und

Austrittsstrahlung vorgesehen. Nachteilig ist der mechanische und messtechnische Aufwand im Zusammenhang mit Reaktionsgefäßen die kreisförmig an einer

Drehscheibe angeordnet sind, da die einzelnen Reaktionsgefäße 24 zur Vermessung der Proben in eine Messposition des Fotometers 27 bewegt werden müssen.

Die US 2013/0301051 Al (Pogosyan) beschreibt ein kostengünstiges, portables Fotometer, welches als Lichtquellen mehrere LEDs mit verschiedenen Wellenlängen und als Detektor eine Fotodiode oder einen Fotomultiplier aufweist. Das Fotometer kann zur Untersuchung von chemischen, biologischen oder pharmazeutischen Proben verwendet werden, welche sich in einem Probenhalter zwischen den

Lichtquellen und dem Detektor befinden. Das Licht der Lichtquellen wird auf eine lichtstreuende Fläche gerichtet und gelangt über eine Kollimatorlinse und eine Schlitzblende in die im Probenhalter vorliegende Probe. Der Detektor kann von einer ersten Position in eine zweite Position verschwenkt werden. In der

dargestellten Geometrie funktioniert eine Kollimatorlinse optimal, wenn die streuende Fläche sehr klein, quasi punktförmig, gewählt wird, was jedoch die Lichtausbeute schmälert.

Die US 8,064,062 B2 (Beckmann) offenbart ein Fotometer mit einem stationären LED-Array mit mehreren Lichtquellen und einem stationären Detektor-Array mit mehreren Fotodioden, wobei jeder Lichtquelle eine Fotodiode zugeordnet ist. Die sich auf einem Drehteller befindlichen Küvetten sind zwischen dem LED-Array und dem Detektor-Array angeordnet. Bei einer rotatorischen Bewegung der Küvetten werden die optischen Strahlengänge gekreuzt und die Proben in den Küvetten können nacheinander mit dem Licht unterschiedlicher Wellenlängen beaufschlagt werden.

F) Pipettiervorrichtunaen bzw. Pipettierautomaten für Analvsensvsteme

Die US 5,897,837 A (TOA MEDICAL) beschreibt eine automatische

Pipettiervorrichtung bzw. einen Pipettierautomaten für die Probenvorbehandlung eines Immunoassay-Analysators. Wie in Fig. lc der gegenständlichen Anmeldung gezeigt, weist der Pipettierautomat 10 einen ersten, horizontal in x- und y-Richtung verfahrbaren Pipettor 20 auf, welcher mit zwei Pipettiernadeln 11 und 12

ausgestattet ist, die unabhängig voneinander vertikal abgesenkt oder angehoben werden können. Hierbei können einer der beiden Nadeln 11 Reagenzien zugeordnet sein, während der anderen Nadel 12 Proben zugeordnet sind, die in

unterschiedlichen Sektionen 14 bis 19 einer Tischebene 23 angeordnet sind.

Zusätzlich ist auch ein zweiter, in x-y Richtung verfahrbarer Pipettor 21 mit einer absenkbarer Pipettiernadel 13 vorhanden.

Der erste, horizontal verfahrbare Pipettor 20 führt eine Nadelwascheinheit 22 mit, welche zwischen den vertikalen Absenkpfaden der beiden Pipettiernadeln 11, 12 horizontal hin- und her bewegbar ist. Hierbei kann abwechselnd jeweils eine der beiden Nadeln gereinigt werden, während die andere Nadel einen Pipettiervorgang ausführt. Die beiden Pipettiernadeln 11, 12 des ersten Pipettors 20 können nur gemeinsam in x- und/oder y-Richtung bewegt werden.

Dies hat den Nachteil, dass die Massen der Robotik-Komponenten des Pipettors 20 nicht auf die beiden horizontalen Verfahrachsen x und y aufgeteilt werden können, sodass für das Anfahren von Positionen in y-Richtung die Masse der zweiten

Pipettiereinheit stets mitbeschleunigt werden muss. Ebenso muss auch die Masse der Nadelwascheinheit 22 samt Nadelwaschgefäß in beiden horizontalen Richtungen stets mitbeschleunigt werden.

Weiters ist aus der DE 10 2005 049 920 Al (MANZ AUTOMATION) eine

Roboteranordnung für den Biowissenschaftsbereich bekannt geworden, die mehrere Robotermodule 131 umfasst. Wie in Fig. Id der gegenständlichen Anmeldung gezeigt, ist jedes der koppelbaren Module 131 mit einem stationären X-Achsenarm 132 ausgestattet, an dem zumindest ein Y-Achsenarm 133 in X-Richtung bewegbar angeordnet ist. An dem Y-Achsenarm 133 ist eine in Y-Richtung bewegbare

Ankoppeleinrichtung zum lösbaren Ankoppeln eines Arbeitsmoduls 134 vorgesehen. Das Arbeitsmodul 134 kann als Pipettiermodul mit mehreren Pipettiernadeln 135 ausgebildet sein oder auch als Greifer-Modul. Die zu pipettierenden Proben 136 sind auf einem Arbeitsdeck 137 angeordnet, wobei in einer das Arbeitsdeck 137 mit dem X-Achsenarm 132 verbindenden Säule 139 ein austauschbares Dispensmodul 138 angeordnet ist, welches über Schlauchleitungen mit dem Arbeitsmodul 134 verbunden ist. Gemäß einer Ausführungsvariante kann der Y-Achsenarm 133 zwei Ankoppeleinrichtungen für Arbeitsmodule 134 an gegenüberliegenden Seiten des Y- Achsenarms 133 aufweisen. Die Ankoppeleinrichtungen sind dann unabhängig voneinander in Y-Richtung bewegbar. Mehrere Module 131 können derart gekoppelt werden, dass deren X-Achsenarme aneinander anschließen, wobei die Y- Achsenarme auf benachbarte Module verfahren werden können, jedoch nicht aneinander vorbei verfahrbar sind.

G) Svstemkomponenten zum Mischen und Thermostatisieren für automatische

Analysatoren

Aus der DE 27 26 498 Al (HELLMA) ist eine temperierbare Küvettenanordnung bekannt geworden. Wie in Fig. 2a der gegenständlichen Anmeldung dargestellt, ist ein thermostatisierbarer Küvettenblock 55 mit mehreren Aufnahmeschächten 56 vorgesehen, in die Küvetten 57 eingesetzt werden können. Die nach unten konisch zulaufenden, seitliche Messfenster 58 aufweisenden Küvetten 57 sind formschlüssig in einen U-förmigen, gut wärmeleitenden Adapter 59 eingesetzt, der über die Wände 60 des Aufnahmeschachts 56 den thermischen Kontakt zum Küvettenblock 55 herstellt. Das Proben-Reagenziengemisch in jeder der Küvetten 57 kann jeweils durch einen Messkanal 61 im Küvettenblock 55 optisch vermessen werden.

Nachteilig dabei ist, dass sich die Temperatur des Proben-Reagenziengemisches nur langsam auf die Temperatur des Küvettenblocks aufheizt. Somit wird das Erreichen eines hohen Probendurchsatzes in einem Analysator erschwert, da die

Thermostatisierung bei der Analyse einer Probe stets zu den Prozessen mit dem höchsten Zeitbedarf zählt.

Die JP 2007-303964 A (OLYMPUS) offenbart - wie in Fig. 2b der gegenständlichen Anmeldung dargestellt - eine Vorrichtung zur Thermostatisierung von Küvetten 62, die in Aufnahmen eines drehbaren Karussells 63 angeordnet sind. Die Vorrichtung weist ein an der Seitenwand jeder Küvette 62 befestigtes piezoelektrisches Substrat 64 auf, auf welchem sowohl eine Elektrodenstruktur eines Interdigitalwandlers (IDT) als Ultraschall-Wandler 65, als auch ein Temperatursensor 66 zur nicht- invasiven Messung der Temperatur des Küvetteninhalts integriert ist. Eine über Schleifkontakte 67 angeschlossene Temperatur-Regeleinheit 68 einer Steuereinheit 69 bildet zusammen mit der Treibereinheit 70 für den Ultraschall-Wandler 65 einen Regelkreis, um eine Reaktionsmischung in der Küvette 62 zu thermostatisieren. Dabei wird das Proben-Reagenzgemischs durch Absorption von Ultraschallenergie direkt bis zur Zieltemperatur erwärmt.

Nachteilig ist hierbei, dass jede Küvette 62 ein angeklebtes piezoelektrisches Substrat 64 mit integriertem Temperatursensor 66 benötigt, der mit einer elektronischen Regeleinheit 68 Kontakt gebracht werden muss. Weiters kann die auf dem Substrat des Ultraschall-Wandlers 65 gemessene Temperatur durch die Eigenerwärmung des Ultraschall-Wandlers verfälscht werden und entspricht somit nicht der Temperatur des Proben-Reagenzgemischs in der Küvette 62.

Weiters befindet sich der Temperatursensor 66 nicht in Kontakt mit der Flüssigkeit, sondern kann die Temperatur der Flüssigkeit nur indirekt über die Wärmeleitung der Gefäßwand der Küvette 62 aufnehmen, wodurch insbesondere bei einer sehr schnellen Erwärmung der Flüssigkeit ein Temperaturanstieg in der Flüssigkeit nicht mit ausreichender Schnelligkeit und Genauigkeit gemessen werden kann, um eine dauernde oder vorübergehende Überschreitung der Zieltemperatur um einen für die Probenbestandteile kritischen Wert ausschließen zu können.

Aus der EP 1 995 597 Al (OLYMPUS) ist eine Vorrichtung zum Rühren von

Flüssigkeiten in Küvetten 71 bekannt, die - wie in Fig. 2c der gegenständlichen Anmeldung dargestellt - auf einem drehbaren Karussell 72 angeordnet sind, wobei an der Seitenwand jeder Küvette ein Schallerzeuger 73 (Interdigitalwandler (IDT)) zur Einstrahlung von Ultraschallenergie in die Küvette 71 angeklebt ist. Gemäß EP 1 995 597 Al müssen jedoch Maßnahmen getroffen werden, um eine durch

Schallabsorption auftretende, unerwünschte Temperaturerhöhung des

Küvetteninhalts zu begrenzen und eine Verfälschung der Analyseergebnisse durch thermische Schädigung zu verhindern.

Der durch den Betrieb des Schallerzeugers 73 bedingte kritische Wärmeeintrag wird durch in einer Steuereinheit 74 gespeicherte thermische Charakteristika des

Küvetteninhalts errechnet. Der Wärmeeintrag kann durch Begrenzung der

Betriebsdauer, der Amplitudenmodulation oder Variation der Betriebsfrequenz des Ultraschallgenerators auf einen nicht-schädlichen Wert begrenzt werden. Gemäß einer weiteren Maßnahme zur Begrenzung des Wärmeeintrags kann mittels eines Aktuators 75 für jede Küvette 71 ein eigenes Peltier-Element 76 direkt an das Substrat des angeklebten Schallerzeugers 73 angelegt werden, um dieses während des Betriebs aktiv zu kühlen. Die Steuerung der Leistung des Peltier-Elements 76 erfolgt über gespeicherte Betriebsparameter, wobei am Peltier-Element keine Temperaturmessung vorgesehen ist. Der Signalgenerator 77 für den Schallerzeuger 73 wird von einer Treibereinheit 78 der Steuereinheit 74 angesteuert.

Eine präzise Thermostatisierung der Flüssigkeiten in den Küvetten 71 durch entsprechende Parametrisierung alleine ist hierdurch nicht möglich oder

vorgesehen, da ein vorberechneter Ultraschalleintrag zur Erreichung einer

Zieltemperatur alleine zu ungenau wäre.

Um den Misch- bzw. Rührvorgang präziser zu regeln und zu gewährleisten, dass ein schädlicher Temperaturwert beim Rühren nicht überschritten wird, kann eine Temperaturmessung der Flüssigkeit von oben mit einem stationären Infrarot- Sensor durchgeführt werden, die aber nur an jeweils einer bestimmten Küvette des Karussells bei dessen Stillstand durchgeführt werden kann.

Eine Thermostatisierung mit den genannten technischen Merkmalen weist gegenüber einer Block-Thermostatisierung in einer Küvettenaufnahme konstanter Temperatur den Nachteil auf, dass das System im Hinblick auf eine Überschreitung der Zieltemperatur beim Aufheizen und Einregeln als nicht als inhärent sicher angesehen werden kann.

Die JP 2007-010345 A (OLYMPUS) beschreibt eine Ultraschall-Rührvorrichtung, mit welcher der Inhalt L einer Küvette 81 vermischt werden kann. Wie in Fig. 2d der gegenständlichen Anmeldung dargestellt, ist an Boden 82 der Küvette 81 ein piezokeramischer Ultraschall-Erzeuger (Dickenschwinger 83) angeklebt, wobei die Form und das Material des Küvettenbodens eine akustische Linse 84 bildet, um die Ultraschallenergie im Punkt F knapp unterhalb die Flüssigkeitsoberfläche zu bündeln. Der Dickenschwinger 83 aus Blei-Zirkonat-Titanat ("sounding body") weist eine plane Scheibe 85 mit beidseitig flächiger, elektrischer Kontaktierung 86 auf, mit einem Durchmesser der größer ist als jener des Küvettenbodens 82.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei automatischen Analysatoren zur Durchführung von chemischen, biochemischen und/oder immunchemischen Analysen von flüssigen Proben, die oben - vor allem im Zusammenhang mit dem durch starre Taktzyklen vorgegeben und in vorbestimmten Zeitfenstern ablaufen Prozessen eingeschränkten Probendurchsatz bekannter Systeme - genannten Nachteile zu vermeiden und Verbesserungen vorzuschlagen, die den Probendurchsatz erhöhen, ohne die Einzelanalyse oder den Analysator wesentlich zu verteuern, wobei die Qualität der Analyse zumindest beibehalten werden soll. Weiterhin soll ein verbessertes Verfahren zur automatischen chemischen, biochemischen und/oder immunchemischen Analyse von flüssigen Proben vorgeschlagen werden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Analysator mit Küvetten zur Aufnahme der flüssigen Proben und Reagenzien gelöst, die jeweils ein seitliches Eintrittsfenster und zumindest ein seitliches Austrittsfenster aufweisen, wobei eine Vielzahl von Küvetten als zumindest ein stationäres, lineares Küvettenarray im Analysator angeordnet ist, mit verfahrbaren und stationären

Automatenkomponenten, zumindest umfassend:

• einen entlang einer durch das lineare Küvettenarray definierten

Bewegungslinie in x-Richtung verfahrbar ausgeführten Pipettor, der mit zumindest einem in y-Richtung - im Wesentlichen normal zur x-Richtung - verfahrbaren Pipettiermodul ausgestattet ist, dessen zumindest eine

Hohlnadel in z-Richtung in die Küvetten sowie in einzelne Gefäße des Proben- und/oder Reagenzienlagers absenkbar ausgeführt ist,

• eine Mischereinheit zur Vermischung der Proben und Reagenzien in den Küvetten,

• eine optische Messeinheit,

• mit einer stationären Lichtbereitstellungseinheit, die zumindest eine Lichtverteilereinrichtung aufweist, die das Licht mehrerer im UV/VIS/NIR-Wellenlängenbereich spektral unterschiedlich emittierender LED-Lichtquellen in die Eintrittsfenster der einzelnen Küvetten des Küvettenarrays einspeist, sowie

• mit einer stationären, den Austrittsfenstern der Küvetten zugeordneten Detektionseinheit, die mehrere Fotodioden aufweist,

• eine in x-Richtung verfahrbar ausgeführte Küvettenwascheinheit zur

Reinigung der Küvetten,

• eine Nadelwascheinheit zur Reinigung der zumindest einen Hohlnadel,

• eine stationäre Thermostatisiereinheit zur Einstellung einer vorgebbaren Messtemperatur in den Küvetten, sowie

• eine Auswerte- und Steuereinheit, wobei die Lichtverteilereinrichtung einen Hohlraum aufweist, dessen innere Flächen zumindest teilweise verspiegelt und/oder diffus reflektierend ausgeführt sind, und wobei jeder Küvette des stationären Küvettenarrays zumindest eine Fotodiode fix zugeordnet ist.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Analysators mit seiner speziellen optischen Messeinheit besteht darin, dass die Küvetten als unbewegliches, stationäres Küvettenarray angeordnet sind, wobei jeder Küvette ihre individuellen Detektoren (Durchlichtdetektor und/oder Streulichtdetektor) der optischen

Messeinheit fix zugeordnet sind und daher das aus den einzelnen Küvetten austretende Licht - also auch allfällige Dunkelsignale - einer jeden Küvette zeitlich unbegrenzt gemessen werden kann. Somit ist es nicht erforderlich im Vorbeifahren der Detektoren zu messen oder einen Detektor in sequenzieller Abfolge vor mehreren Küvetten im Stop-and-Go-Betrieb zu positionieren. Dadurch können präzisere Messergebnisse erhalten, und Messabläufe wesentlich flexibler gestaltet werden.

Von Vorteil ist es weiterhin, wenn die Lichtbereitstellungseinheit zumindest eine stationäre Lichtverteilereinrichtung aufweist, die das Licht der einzelnen LED- Lichtquellen auf die einzelnen Küvetten des Küvettenarrays verteilt, wobei die Lichtverteilereinrichtung einen Hohlraum aufweist, dessen innere Flächen zumindest teilweise verspiegelt und/oder diffus reflektierend ausgeführt sind. Dabei kann die Lichtverteilereinrichtung für jede LED-Lichtquelle eine Eintrittsöffnung zur

Einspeisung des Lichts in den Hohlraum aufweisen und für jede Küvette des

Küvettenarrays eine Austrittsöffnung zur Einspeisung des Lichts in die Küvette.

Es handelt sich dabei um eine kompakte, kostengünstige Ausführung, da die

Lichtverteilereinrichtung, die mehrere LED-Lichtquellen unterschiedlicher

Wellenlänge aufnimmt, stationär einer Reihe von Küvetten zugeordnet ist.

Bei Küvettenarrays mit einer großen Anzahl von Küvetten kann das stationäre Küvettenarray segmentiert sein, wobei jedem Segment eine separate

Lichtverteilereinrichtung fix zugeordnet ist. Insgesamt wird somit eine optische Messeinheit realisiert, die keine beweglichen Komponenten aufweist.

Zur gleichmäßigen Verteilung des von den einzelnen LED-Lichtquellen

unterschiedlicher Wellenläge in die Lichtverteilereinrichtung eingestrahlten Lichts ist die den Eintrittsöffnungen der LED-Lichtquellen gegenüberliegende, innere Fläche der Lichtverteilereinrichtung gewellt und reflektierend ausgeführt. Obwohl sich unterschiedliche Lichtwege zwischen einzelnen LED-Lichtquellen und Küvetten ergeben, können - bedingt durch die konstanten geometrischen Verhältnisse - Intensitätsunterschiede rechnerisch und/oder durch Kalibriermessungen

ausgeglichen werden.

Zur Homogenisierung der in die Küvetten gelangenden Messstrahlung ist die den Austrittsöffnungen zu den Küvetten gegenüberliegende, innere Fläche der

Lichtverteilereinrichtung diffus reflektierend ausgeführt.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur automatischen chemischen, biochemischen und/oder immunchemischen Analyse von flüssigen Proben, die in einem

Probenlager eines Analysators vorliegen, unter Zuhilfenahme von flüssigen

Reagenzien, die in zumindest einem Reagenzienlager des Analysators vorliegen, zur Ermittlung zumindest einer Analytkonzentration in der Probe, zeichnet sich durch folgende Schritte aus:

- Transferieren einer vorbestimmten Menge einer flüssigen Probe von einem Probengefäß im Probenlager in eine Küvette eines stationären, linearen Küvettenarrays mit Hilfe zumindest eines entlang des Küvettenarrays verfahrbaren Pipettors, mittels einer Hohlnadel eines ersten Pipettiermoduls oder einer Hohlnadel eines zweiten, unabhängig vom ersten verfahrbaren Pipettiermoduls des Pipettors;

- Transferieren einer vorbestimmten Menge einer Reagenzflüssigkeit von einem Reagenziengefäß des Reagenzienlagers in die Küvette des stationären, linearen Küvettenarrays mittels einer Hohlnadel des ersten Pipettiermoduls oder mittels einer Hohlnadel des zweiten Pipettiermoduls des zumindest einen entlang des Küvettenarrays verfahrbaren Pipettors;

- gegebenenfalls Transferieren einer vorbestimmten Menge einer weiteren

Reagenzflüssigkeit von einem Reagenziengefäß des Reagenzienlagers in die Küvette des stationären, linearen Küvettenarrays mittels einer Hohlnadel des ersten oder des zweiten Pipettiermoduls des zumindest einen entlang des Küvettenarrays verfahrbaren Pipettors;

- jeweils Waschen der für einen Pipettiervorgang benutzten Hohlnadeln nach jedem Pipettiervorgang;

- jeweils Vermischen und Thermostatisieren der Flüssigkeiten in der Küvette nach der Zugabe einer Reagenzflüssigkeit;

- fotometrische Vermessung des Inhalts der Küvette mittels einer entlang des Küvettenarrays angeordneten, optischen Messeinheit mit einer stationären Lichtbereitstellungseinheit und einer stationären Detektionseinheit; sowie Ermittlung zumindest eines Messwertes;

- Berechnen und Anzeigen der Analytkonzentration basierend auf dem

ermittelten Messwert und vorbekannten oder vorbestimmten Referenz- und Kalibrierwerten;

- Waschen und Trocknen der Küvette mittels einer entlang des Küvettenarrays verfahrbaren Küvettenwascheinheit; sowie

- Bereitstellen der Küvette für eine nachfolgende Analyse.

Zumindest zwei der Automatenkomponenten sind unabhängig voneinander in x- Richtung verfahrbar ausgeführt: der Pipettor (im einfachsten Fall ein einziger Pipettor mit einem einzigen Pipettiermodul) und die Küvettenwascheinheit. Die Mischereinheit kann stationär oder verfahrbar sein, die optische Messeinheit und die Thermostatisiereinheit sind stationär ausgeführt. Es ist noch anzumerken, dass zwei verschiedene, verfahrbare Automatenkomponenten, die auf die Küvettenöffnungen zugreifen, nicht gleichzeitig auf ein und dieselbe Küvette zugreifen können. In der Praxis ist es aber ohnehin nicht erforderlich, dass beispielsweise Pipettor und

Küvettenwascheinheit "gleichzeitig" auf ein und dieselbe Küvette zugreifen. Weiters ist anzumerken, dass stationär ausgebildete Automatenkomponenten so ausgeführt sind, dass diese ohnehin auf jede Küvette zugreifen, beispielsweise dadurch, dass jeder Küvette oder Gruppe von Küvetten eine derartige Automatenkomponente zugeordnet ist.

Durch den wahlfreien Zugriff der in x-Richtung verfahrbaren

Automatenkomponenten, insbesondere der Küvettenwascheinheit auf beliebige Küvetten und des zumindest einen Pipettors (mit zumindest einem Pipettiermodul) auf beliebige Probengefäße, Reagenziengefäße und Küvetten, erhöht sich der Durchsatz im Vergleich zu einem rotatorisch organisierten Automaten mit gleicher Anzahl an Küvette erheblich.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung weist der Analysator zwei unabhängig voneinander in x-Richtung verfahrbare Pipettoren auf.

Gegenüber der Variante mit einem Pipettor ergibt sich eine weitere

Durchsatzsteigerung dadurch, dass der erste Pipettor Proben in eine erste Küvette pipettieren kann, während der zweite Pipettor gleichzeitig Reagenzien in eine beliebig wählbare, zweite Küvette pipettieren kann.

Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, dass zumindest ein Pipettor zwei unabhängig voneinander, parallel zueinander in y-Richtung verfahrbare

Pipettiermodule aufweist, wobei jedes der Pipettiermodule zumindest eine

Hohlnadel aufweist. Die beiden Pipettiermodule eines Pipettors können somit unabhängig voneinander in y-Richtung aneinander vorbeifahren, ohne zu

kollidieren.

Gemäß dieser vorteilhaften Variante können auch zwei unterschiedliche Nadeltypen verwendet werden (z.B. für unterschiedliche Pipettiervolumina, mit speziellen Beschichtungen für unterschiedliche Proben- und Reagenzienarten, ohne dass man einen weiteren Pipettor oder eine Nadelaustauschstation benötigt).

Eine besonders vorteilhafte Variante der Erfindung sieht vor, dass die

Nadelwascheinheit am Pipettor angeordnet und mit diesem verfahrbar ausgeführt ist.

Weiter durchsatzsteigernd ist die Maßnahme, dass eine Hohlnadel eines

Pipettiermoduls pipettieren kann, während zeitgleich eine Hohlnadel des zweiten Pipettiermoduls gereinigt wird. Vorteile ergeben sich auch bei nur einem Pipettiermodul am Pipettor, da der Pipettor nicht jedes Mal eine stationäre

Nadelwascheinheit anfahren muss. Da die y-Bewegung der jeweiligen

Pipettiermodule unabhängig von der am Pipettor mitgeführten Nadelwascheinheit erfolgen kann, ist eine Aufteilung der bewegten Massen der Robotikkomponenten auf die beiden horizontalen Achsen möglich, sodass nur in x-Richtung eine

Mitbeschleunigung der Nadelwascheinheit erfolgen muss.

Das erfindungsgemäße Messverfahren zeichnet sich weiterhin dadurch aus,

• dass zur fotometrischen Vermessung des Inhalts der Küvetten - in zeitlicher Abfolge nacheinander - durch mehrere im UV/VIS/NIR-Wellenlängenbereich spektral unterschiedlich emittierende LED-Lichtquellen Licht in zumindest eine Lichtverteilereinrichtung der stationären Lichtbereitstellungseinheit eingestrahlt wird, wobei die Lichtverteilereinrichtung zumindest ein Segment des

Küvettenarrays optisch kontaktiert,

• dass das Licht der einzelnen LED-Lichtquellen in seitliche Eintrittsfenster der einzelnen Küvetten des Küvettenarrays eingespeist wird, sowie

• dass die aus seitlichen Austrittsfenstern der Küvetten austretende Messstrahlung mit Hilfe von zumindest einer, jeder Küvette fix zugeordneten Fotodiode der stationären Detektionseinheit detektiert wird.

Durch die stationäre Lichtverteilereinrichtung und die jeder Küvette individuell zugeordneten Detektoren ist es nicht erforderlich im Vorbeifahren der Detektoren zu messen oder einen Detektor in sequenzieller Abfolge vor mehreren Küvetten im Stop-and-Go-Betrieb zu positionieren.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass jeder Küvette ihre individuellen Detektoren (Durchlichtdetektor (für fotometrische und turbidimetrische Messungen) und/oder Streulichtdetektor (für nephelometrische Messungen)) fix zugeordnet sind und dass das aus den einzelnen Küvetten austretende Licht - also auch allfällige

Dunkelsignale und ggf. einfallendes Umgebungslicht - einer jeden Küvette zeitlich unbegrenzt zwecks Korrektur gemessen werden kann. Dadurch können von jeder Küvette präzisere Messergebnisse in sehr kurzen Zeitabständen (< 1 Sek.) erhalten werden, wodurch die Messabläufe wesentlich flexibler und zeitlich kürzer gestaltet werden können.

Die aus den Küvetten austretende Messstrahlung wird in ein elektrisches Messsignal umgewandelt und nach entsprechender Aufbereitung in einer Anzeigeeinheit dargestellt.

Der Analysator weist weiterhin eine Mischereinheit auf, beispielsweise eine in Rotation oder Vibration versetzbare Hohlnadel eines Pipettiermoduls, die zur Vermischung der Proben und Reagenzien in die jeweiligen Küvetten abgesenkt werden kann.

Der Analysator weist eine Küvettenwascheinheit auf, die erfindungsgemäß als verfahrbare Automatenkomponente ausgeführt ist, die in jeder Waschposition auf eine Küvette oder eine Gruppe von Küvetten, vorzugsweise auf zwei bis fünf nebeneinander angeordnete Küvetten, gleichzeitig Zugriff hat. Die

Küvettenwascheinheit kann auch über ein Rührelement verfügen, das zur

Vermischung der Proben und Reagenzien in die jeweiligen Küvetten abgesenkt werden kann.

Erfindungsgemäß kann der Analysator zur Einstellung einer vorgebbaren

Messtemperatur eine Thermostatisiereinheit aufweisen, die Heizfolien umfasst, die einzelne Küvetten oder Gruppen von Küvetten thermisch kontaktieren und mit unterschiedlichen Temperaturniveaus beaufschlagbar sind. Alternativ können die einzelne Küvetten oder Gruppen von Küvetten auch in einem thermostatisierbaren Küvettenblock aufgenommen sein, der gleichzeitig als Küvettenhalterung dient.

Die Küvetten weisen in einem bodennahen Bereich vorzugsweise planparallel zueinander angeordnete Ein- und Austrittsfenster auf, die für die Eintritts- und Austrittsstrahlung bzw. Messstrahlung der optischen Messeinheit durchlässig sind.

Die Erfindung wird im Folgenden an Hand von zum Teil schematischen

Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen :

Fig. la einen automatischen Analysator mit linear angeordneten, verfahrbaren Reaktionsgefäßen bzw. Küvetten gemäß Stand der Technik,

Fig. lb einen automatischen Analysator mit auf einem Drehteller kreisförmig angeordneten Küvetten samt optischer Messeinheit gemäß Stand der Technik,

Fig. lc und Fig. Id automatische Pipettiervorrichtung für den Proben- und

Reagenzientransfer gemäß Stand der Technik jeweils in einer

dreidimensionalen Ansicht,

Fig. 2a bis Fig. 2d Vorrichtungen zum Mischen bzw. Rühren von Flüssigkeiten in Küvetten gemäß Stand der Technik,

Fig. 3 einen erfindungsgemäßen, automatischen Analysator zur Durchführung von chemischen, biochemischen und/oder immunchemischen Analysen von flüssigen Proben mit zwei Pipettoren an einem linearen, stationären Küvettenarray in einer dreidimensionalen Gesamtansicht,

Fig. 4 eine Schnittdarstellung des Analysators gemäß Linie IV-IV in Fig. 5, Fig. 5 eine vereinfachte Draufsicht auf den Analysator gemäß Fig. 3,

Fig. 6a zwei unabhängig voneinander verfahrbare Pipettoren des automatischen Analysators gemäß Fig. 3 in einer dreidimensionalen Ansicht,

Fig. 6b eine Ausführungsvariante einer Pipettiervorrichtung mit einem Pipettor in einer dreidimensionalen Ansicht,

Fig. 7a eine erfindungsgemäße, optischen Messeinheit des Analysators gemäß Fig.

3 bis 5 in einer dreidimensionalen Ansicht, mit Blickrichtung auf die

Lichtbereitstellungseinheit,

Fig. 7b die optische Messeinheit gemäß Fig. 7a in einer dreidimensionalen Ansicht, mit Blickrichtung auf die Detektionseinheit,

Fig. 8a eine Schnittdarstellung der Lichtbereitstellungseinheit gemäß Fig. 7a nach Linie II-II in Fig. 8b,

Fig. 8b eine Schnittdarstellung der Lichtbereitstellungseinheit gemäß Fig. 7a nach Linie III-III in Fig. 8a,

Fig. 8c eine dreidimensionale Detaildarstellung eines Röhrenkörpers der

Lichtbereitstellungseinheit gemäß Fig. 8a,

Fig. 8d eine vergrößerte Detaildarstellung aus Fig. 8a,

Fig. 8e eine Variante der Lichtbereitstellungseinheit in einer Schnittdarstellung gemäß Fig. 8a,

Fig. 8f die Variante der Lichtbereitstellungseinheit gemäß Fig. 8e in einer

Schnittdarstellung nach Linie IV-IV in Fig. 8e,

Fig. 8g bis Fig. 8i drei unterschiedliche Detailvarianten der Strahlführung ein- und ausgangsseitig einer Küvette in einer Schnittdarstellung gemäß Fig. 8f,

Fig. 9 ein Blockschaltbild zur elektronischen Ansteuerung der optischen

Messeinheit gemäß Fig. 7a,

Fig. 10a ein erstes Diagramm zur Darstellung eines Messablaufs (Modi 1, 2),

Fig. 10b ein zweites Diagramm zur Darstellung eines Messablaufs (Modus 3),

Fig. 11 eine verfahrbare Küvettenwascheinheit des automatischen Analysators gemäß Fig. 3 in einer dreidimensionalen Ansicht,

Fig. 12 eine Nadelwascheinheit des automatischen Analysators gemäß Fig. 3 in einer dreidimensionalen, teilweise aufgeschnittenen Ansicht, Fig. 13 eine Thermostatisiereinheit für die Küvetten des automatischen Analysators gemäß Fig. 3 in einer dreidimensionalen, teilweise

aufgeschnittenen Ansicht,

Fig. 14 Fluidikelemente einer Hohl- bzw. einer Pipettiernadel eines Pipettiermoduls gemäß Fig. 6a in einer schematischen Darstellung,

Fig. 15 Fluidikelemente einer Nadelwascheinheit gemäß Fig. 12 in einer

schematischen Darstellung,

Fig. 16 Fluidikelemente einer Küvettenwascheinheit gemäß Fig. 11 in einer

schematischen Darstellung.

Fig. 17a eine Vorrichtung zum Mischen und Thermostatisieren flüssiger Medien eines automatischen Analysators gemäß Fig.3 bis 5 in einer

dreidimensionalen Darstellung,

Fig. 17b die Vorrichtung gemäß Fig. 17a in einer Schnittdarstellung gemäß Fig.

17a,

Fig. 17c eine Küvette samt Ultraschall-Wandler der erfindungsgemäßen

Vorrichtung gemäß Fig. 17a in einer dreidimensionalen Ansicht,

Fig. 18 ein Blockschaltbild zur elektronischen Ansteuerung der Vorrichtung zum

Mischen und Thermostatisieren flüssiger Medien gemäß Fig. 17a

Fig. 19a ein Temperaturdiagramm zur Darstellung eines ersten

Ausführungsbeispiels eines Thermostatisier- und Mischvorganges einer Flüssigkeit,

Fig. 19b ein Temperaturdiagramm zur Darstellung eines zweiten

Ausführungsbeispiels eines Thermostatisier- und Mischvorganges einer Flüssigkeit.

Funktionsgleiche Teile sind in den Ausführungsvarianten mit gleichen

Bezugszeichen versehen.

Die in den Fig. la und lb dargestellten automatischen Analysatoren, in den Fig. lc und ld dargestellten Pipettiervorrichtungen und die in den Fig. 2a bis 2d

dargestellten Systemkomponenten zum Mischen und Thermostatisieren betreffen Beispiele zum Stand der Technik und werden in der Beschreibungseinleitung ausführlich beschrieben.

Der in den Fig. 3 bis 5 dargestellte automatische Analysator 100 dient zur

Durchführung von chemischen, biochemischen und/oder immunchemischen

Analysen von flüssigen Proben. Zur Vereinfachung sind nur jene Komponenten des Analysators 100 dargestellt, die für die gegenständliche Erfindung wesentlich sind, wobei auf Analysatorkomponenten, wie Pumpen, Ventile, Auswerte-, Steuer- und Antriebseinheiten, nicht näher eingegangen wird.

Die flüssigen Proben liegen in Probengefäßen 921 in einem Probenlager 920 des Analysators 100 vor und werden unter Zuhilfenahme von flüssigen Reagenzien, die in Reagenziengefäßen 951a, 951b in zwei Reagenzienlagern 950a, 950b des Analysators 100 vorliegen, analysiert.

Die Küvetten 201 zur Aufnahme der flüssigen Proben und Reagenzien, sind in Form eines stationären, linearen Küvettenarrays 200 im Analysator 100 angeordnet und verbleiben während einer Vielzahl von Einzelanalysen an deren ursprünglichen Position. Das Küvettenarray 200 ist im dargestellten Beispiel zwischen dem ersten Reagenzienlager 950a und dem zweiten Reagenzienlager 950b angeordnet.

Der automatische Analysator 100 gemäß Fig. 3 bis 5 ist mit verfahrbaren und stationären Automatenkomponenten ausgestattet und zwar:

• mit zwei entlang einer durch das lineare Küvettenarray 200 definierten Bewegungslinie in x-Richtung verfahrbaren Pipettoren 300a, 300b, die jeweils mit zwei Pipettiermodulen 301al, 301a2 bzw. 301bl, 301b2 ausgestattet sind, deren Hohlnadeln 307 in z-Richtung in die Küvetten 201, in die im Probenlager 920 befindlichen Probengefäße 921 und in die in den Reagenzienlagern 950a, 950b befindlichen Reagenziengefäße 951a, 951b absenkbar ausgeführt sind und in einer auf die x-Richtung im Wesentlichen normal stehenden y-Richtung zwischen den Küvetten 201 und dem

Probenlager 920 und/oder den beiden Reagenzienlagern 950a, 950b verfahrbar ausgeführt sind;

• mit einer nicht weiter dargestellten Mischereinheit zur Vermischung der Proben und Reagenzien in den Küvetten 201;

• mit einer stationären, optischen Messeinheit 500, welche - zur Gewinnung eines Messsignals - die durch ein seitlich an der Küvette 201 angeordnetes Messfenster 203 austretende Messstrahlung empfängt;

• mit einer Küvettenwascheinheit 600 zur Reinigung der Küvetten 201, die entlang der durch das Küvettenarray 200 definierten Bewegungslinie in x- Richtung verfahrbar ist,

• mit Nadelwascheinheiten 700al, 700a2, 700bl, 700b2 zur Reinigung der Hohlnadeln 307 der Pipettiermodule 301al, 301a2, 301bl, 301b2 der beiden Pipettoren 300a, 300b; • mit einer stationären Thermostatisiereinheit 800 zur Einstellung einer vorgebbaren Messtemperatur in den Küvetten 201 sowie

• mit einer Auswerte- und Steuereinheit 588, 584 (siehe Fig. 9)

Die Pipettoren 300a, 300b sind mittels verfahrbaren Aufnahmeelementen (nicht dargestellt) an den parallel angeordneten Schienen lila, 111b befestigt, weiterhin ist eine entsprechende Schiene 113 zur Aufnahme der optische Messeinheit 500 sowie eine Schiene 112 samt verfahrbarer Aufnahme 601 für die

Küvettenwascheinheit 600 vorgesehen. Die verfahrbaren Aufnahmen der Pipettoren 300a, 300b, und die AufnahmeöOl werden beispielsweise mittels hier nicht weiter dargestellten Zahnriemen und Steppermotoren an einem Ende der Schienen 112, lila und 111b angetrieben.

Wie insbesondere in Fig. 4 erkennbar ist, sind zumindest zwei - im dargestellten Beispiel mehrere - der Automatenkomponenten unabhängig voneinander entlang bzw. parallel zu der durch das lineare Küvettenarray 200 definierten

Bewegungslinie in x-Richtung verfahrbar ausgeführt, und können jeweils auf unterschiedliche Küvetten 201 oder Gruppen von Küvetten 201 in frei wählbarer Reihenfolge zugreifen.

In der dargestellten Ausführungsvariante gemäß Fig. 3 bis 5 weist der Analysator 100 ein Probenlager 920, ein erstes Reagenzienlager 950a und ein zweites

Reagenzienlager 950b auf. Die Lagerbereiche können ganz oder teilweise gekühlt sein.

Zur Beschickung des Analysators 100 mit Probenmaterial werden Gefäße 921 mit Analysenproben manuell oder mittels einer Robotik in vorbestimmte Positionen in das Probenlager 920 eingebracht. Die für die einzelnen Analysenproben

gewünschten Analysen werden in die Steuerung des Analysators 100 eingegeben.

Zur Beschickung des Analysators mit Reagenzien werden Reagenziengefäße 951a, 951b mit Reagenzien für die Analyse unterschiedlicher Analyte manuell oder mittels einer Robotik in die beiden Reagenzienlager 950a, 950b des Analysators 100 in vorbestimmte Positionen eingebracht.

In die Proben- bzw. Reagenzienlager können auch Gefäße mit Kalibrierflüssigkeiten und Vergleichsproben eingebracht werden.

In der dargestellten Ausführungsvariante weist der Analysator gemäß Fig. 3 bis 5 zwei unabhängig voneinander in x-Richtung verfahrbare Pipettoren 300a, 300b auf, die - unter Ausnahme derselben Küvette - völlig unabhängig voneinander und bei frei wählbarer Reihenfolge auf einzelne Küvetten 201 des Küvettenarrays 200 zugreifen können.

Die beiden Pipettoren 300a, 300b gemäß Fig. 6a weisen jeweils einen vertikalen Turm 303a, 303b, sowie einen horizontal in y-Richtung ausgerichteten Arm 304a, 304b auf, sodass eine im Wesentlichen L-förmige Trägerstruktur (Pipettor 300a) für die beiden Pipettiermodule 301al, 301a2 bzw. T-förmige Trägerstruktur (Pipettor 300b) für die beiden Pipettiermodule 301bl, 301b2 ausgebildet wird, die entlang der Schiene lila bzw. 111b in x-Richtung verfahrbar ist. Jeder Pipettor weist somit zwei unabhängig voneinander, parallel zueinander in y-Richtung verfahrbare

Pipettiermodule 301al, 301a2 bzw. 301bl, 301b2 mit deren Kanülen bzw.

Hohlnadeln 307 auf. Die Pipettiermodule 301al, 301a2 bzw. 301bl, 301b2 sind mittels einer in y-Richtung verfahrbaren Aufnahme 305 links und rechts des Arms 304a bzw. 304b befestigt und können dadurch ungehindert aneinander

vorbeifahren. Jede Aufnahme 305 weist einen nach unten ragenden

Schienenabschnitt 306 auf, an welchem die Hohlnadel 307 in z-Richtung in die Küvetten 201 des Küvettenarrays 200 abgesenkt werden kann.

Die einzelnen Pipettiermodule 301al, 301a2 bzw. 301bl, 301b2 weisen jeweils einen Nadelhalter 308 mit einem in Richtung des Küvettenarrays 200 auskragenden Bereich auf, der die Hohlnadel 307 trägt. Dadurch bleibt selbst bei einer fluchtend auf die Küvette 201 ausgerichteten bzw. abgesenkten Hohlnadel 307 des

Pipettiermoduls 301b2 genügend Freiraum für den L-förmigen Pipettor 300a um am T-förmigen Pipettor 300b vorbeifahren zu können (siehe Fig. 4).

Im dargestellten Beispiel kann somit der Pipettor 300b bzw. dessen beide

Pipettiermodule 301bl, 301b2 nur auf die Probengefäße 921 im Probenlager 920 und auf die Reagenziengefäße 951b im Reagenzienlager 950b zugreifen,

wohingegen der Pipettor 300a bzw. seine Pipettiermodule 301al 301a2 nur Zugriff auf die im Reagenzienlager 950a angeordneten Reagenziengefäße 951a hat. Alle Pipettiermodule 301al, 301a2 bzw. 301bl, 301b2 können bis zur Ebene des Küvettenarrays 200 verfahren und in die einzelnen Küvetten 201 abgesenkt werden.

Eine wesentliche Erhöhung des Probendurchsatzes kann dadurch erzielt werden, dass die Nadelwascheinheiten 700al, 700a2 bzw. 700bl, 700b2 am Pipettor 300a bzw. 300b angeordnet und mit diesem verfahrbar ausgeführt sind. In der

dargestellten Ausführungsvariante weist jedes Pipettiermodul 301al, 301a2,

301bl, 301b2 eine eigene Nadelwascheinheit 700al, 700a2, 700bl, 700b2 auf, die beispielsweise jeweils am vertikalen Turm 303a bzw. 303b des Pipettors 300a bzw. 300b angeordnet sein kann. Es kann somit jeweils eine der Hohlnadeln 307 der Pipettiermodule 301al bzw. 301bl in der zugeordneten Nadelwascheinheit 700al bzw. 700bl gewaschen werden, während die jeweils andere Hohlnadel 307 in eine Küvette 201 eintaucht (siehe Fig. 6a).

Es sind auch einfache Ausführungsvarianten des Analysators denkbar, die nur einen Pipettor aufweisen. Dieser kann entweder als L-förmiger Pipettor 300a seitlich an einem Proben- oder Reagenzienlager verfahrbar ausgeführt sein und nur ein verfahrbares Pipettiermodul 301al aufweisen oder auch eine T-förmige

Trägerstruktur aufweisen und zwischen einem Proben- und einem Reagenzienlager verfahrbar ausgeführt sein. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung kann ein einzelner Pipettor 300 eine in x-Richtung verfahrbare Basisstruktur 340 aufweisen, an der zwei parallel ausgerichtete, horizontal in y-Richtung ragende Balken 341, 342 befestigt sind, an deren einander zugewandten Längsseiten jeweils unabhängig aneinander vorbei verfahrbare Pipettiermodule 3011, 3012 angeordnet sind, wobei jedes Pipettiermodul 3011, 3012 zumindest eine, in die einzelnen Küvetten 201 absenkbare Hohlnadel 307 aufweist.

Eine derartige Variante wird in einer Pipettiervorrichtung gemäß Fig. 6b näher erläutert. Der in x-Richtung beweglichen Pipettor 300 weist an einem horizontal auskragenden Arm 304 - entlang einer auf die x-Richtung im Wesentlichen normal stehenden y-Richtung - zwei Pipettiermodule 3011, 3012 auf. An einer in x- Richtung verfahrbaren Basisstruktur 340 sind zwei parallel ausgerichtete, horizontal in y-Richtung ragende Balken 341, 342 befestigt, an deren einander zugewandten Längsseiten die beiden unabhängig aneinander vorbei verfahrbaren Pipettiermodule 3011, 3012 angeordnet sind, wobei jedes der Pipettiermodule 3011, 3012

zumindest eine, in die einzelnen Gefäße 921, 951a, 951b, 201 absenkbare

Hohlnadel 307 aufweist. Die beiden Pipettiermodule 3011, 3012 werden über hier nicht dargestellte Linearantriebe (z.B. Zahnriemenantriebe) in y-Richtung bewegt.

Die beiden Balken 341, 342 des Pipettors 300 können an der Stirnseite des Arms 304 durch einen Verbindungssteg 351 zu einer im Wesentlichen rechteckigen Rahmenstruktur 343 verbunden sein, um den Pipettor gegen Verformungen in x- Richtung zu versteifen. Die entstehende Rahmenstruktur kann noch starrer ausgeführt werden, wenn an deren Innenseite Versteifungselemente 349 jeweils am Kreuzungspunkt zwischen dem Balken 341 oder 342 und dem Verbindungssteg 351 oder der Basisstruktur 340 (nicht dargestellt) vorgesehen sind.

Als Materialien für den Arm 304 und die Basisstruktur 340 besonders geeignet sind zugfeste Leichtmetalllegierungen oder Faserverbundwerkstoffe. Der Pipettor 300 bestehend aus den erfindungsgemäßen Strukturmerkmalen kann sowohl ein- als auch mehrteilig gefertigt sein.

Der Arm 304 ist über die - beispielsweise trapezförmig ausgeformte - Basisstruktur 340 an einer horizontalen Laufschiene 111 aufgehängt, die ein Verfahren des Pipettors 300 in einer als x-Richtung definierten Längsseite der Arbeitsfläche 114 eines Proben- und Reagenziendecks 930 ermöglicht. Der Arm 304 ist in der in Fig. 3b dargestellten Variante über einen Linearantrieb bewegbar, beispielsweise einem Zahnriemenantrieb (nicht dargestellt), der mit einem Servomotor 347 verbunden ist. Die Laufschiene 111 ist an einer massiven, vertikal ausgerichteten Rückplatte 348 verankert, die sowohl als Gegenmasse bei der Beschleunigung und beim

Abbremsen des Pipettors 300, als auch zur Kühlung der Laufschiene 111 geeignet ist. In einer typischen erfindungsgemäßen Ausführung kann die Rückplatte 348 aus Aluminium gefertigt sein, und eine Masse von 20 kg, das Maschinengestell (nicht im Detail dargestellt) unter der Arbeitsfläche 114 eine Masse von >300 kg aufweisen. Für die Nachführung von Fluidikleitungen und allfälliger elektrischer Versorgungs- und Signalleitungen in y-Richtung weisen die auf der Innenseite der Balken 341,

342 verfahrbaren beiden Pipettiermodule 3011 und 3012 an der jeweiligen Balken- Oberseite abrollbare Energieketten 3111, 3112 auf. Für die Nachführung der Leitungen in x-Richtung ist für diese Zwecke eine auf der Laufschiene 111

abrollbare Energiekette 310 vorgesehen.

Der Pipettor 300 der Pipettiervorrichtung weist eine mit dem Pipettor 300

verfahrbare Nadelwascheinheit 700 zum Waschen der jeweils zwei Hohlnadeln 307 der beiden Pipettiermodule 3011 und 3012 auf.

Die Nadelwascheinheit 700 wird hierbei an einer hängenden Trägerstruktur 344 auf dem Pipettor 300 mitgeführt, wobei ein Aktuator, beispielsweise in Form eines in x- Richtung wirkenden Spindelantriebs einen Wechsel der Position der

Nadelwascheinheit 700 auf der Trägerstruktur 344 ermöglicht, sodass die

Hohlnadeln 307 der beiden in y-Richtung verfahrbaren Pipettiermodule 3011 und 3012 mit einer einzelnen Nadelwascheinheit 700 gewaschen werden können. Ferner kann ein Tausch der x-Position der Nadelwascheinheit 700 auch durch Aufhängung an einem horizontal schwenkbaren Ausleger eines Drehaktuators (nicht dargestellt) vorgesehen sein. Die Trägerstruktur 344 ist kann beispielsweise starr mit dem Arm 304 oder mit der Basisstruktur 340 verbunden sein.

Für die Nachführung von Fluidikleitungen und allfälliger elektrischer Versorgungs- und Signalleitungen der Nadelwascheinheit 700 in x-Richtung kann eine separate Energiekette 312 vorgesehen sein. Es ist jedoch auch möglich, diese Leitungen in der abrollbaren Energiekette 310 des Pipettors 300 mitzuführen.

Gemäß einer Ausführungsvariante kann auch für jedes der beiden Pipettiermodule 3011 und 3012 jeweils eine eigene, fix einem der Pipettiermodule 3011 oder 3012 zugeordnete Nadelwascheinheit 700 vorgesehen sein.

Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausführungsvariante kann eine einzige

Nadelwascheinheit 700 auf der Trägerstruktur 344 genau in der Mitte zwischen den zu waschenden Hohlnadeln 307 der beiden Pipettiermodule 3011 und 3012 fix angeordnet sein, wobei die Öffnung der Nadelwascheinheit 700 beispielsweise als Langloch ausgeführt sein kann, sodass die in geringem x-Abstand gegenüberliegend auf der Innenseite der Balken 341,342 verfahrbaren Hohlnadeln 307 der

Pipettiermodule 3011 und 3012 nacheinander, oder sogar gleichzeitig in die

Öffnung der Nadelwascheinheit 700 abgesenkt werden können. In vorteilhafter Weise kann bei dieser Variante ein Aktuator für das Verschieben oder

Verschwenken der Nadelwascheinheit entfallen.

Dabei ist es von Vorteil, dass mit Hilfe der Rahmenstruktur die Hohlnadeln 307 der beiden aneinander vorbei verfahrbaren Pipettiermodule 3011, 3012 bei deren Passage einen Minimalabstand in x-Richtung von nur 2 bis 16 mm, vorzugsweise 2 bis 4 mm, zueinander aufweisen. Der Pipettor 300 gemäß Fig. 6b kann in vorteilhafter Weise auf der Außenseite zumindest eines der Balken 341, 342 eine in y-Richtung verfahrbare Aufnahme 305 zur Befestigung eines Arbeitsmoduls (nicht dargestellt) aufweisen. Das

Arbeitsmodul kann einen Greifer zum Transfer bzw. zum Austausch von Gefäßen (beispielsweise Küvetten) umfassen. Die Bewegung des Arbeitsmoduls kann z.B. mit der Bewegung eines auf der gegenüberliegenden Seite des entsprechenden Balkens 341,342 verfahrenden Pipettiermoduls 3011 oder 3012 über einen entsprechenden Mitnahmemechanismus gekoppelt sein. Das Arbeitsmodul kann hierbei wahlweise an der Aufnahme 305 fixiert sein, oder auf einem (hier nicht dargestellten) seitlichen Fortsatz eines der Pipettiermodule 3011 oder 3012 mitbewegt werden. Die Versorgungsleitungen des Greifers können dann sehr einfach auf einem der beiden Energieketten 3111 oder 3112 gemeinsam mit den Versorgungsleitungen des benachbarten Pipettiermoduls 3011 oder 3012 mitgeführt werden.

Der Greifer des Arbeitsmoduls kann für den Transfer von Küvetten von einem Küvettenlager zu einer optischen Messeinheit 500 oder zu einem Küvetten- Entsorgungsbehälter (nicht dargestellt) dienen.

Die im Folgenden beschriebene, stationäre optischen Messeinheit 500 des

Analysators gemäß Fig. 3 bis 5 dient zur Gewinnung von Messsignalen von flüssigen Medien, die in aneinander gereihten Küvetten 201 eines stationären (d.h.

feststehenden) Küvettenarrays 200 aufgenommen sind und weist gemäß Fig. 7a und Fig. 7b folgende Grundelemente auf:

• eine Lichtbereitstellungseinheit 540 zur Abgabe einer Eintrittsstrahlung in die Küvetten 201 des Küvettenarrays 200, wobei die Lichtbereitstellungseinheit 540 mehrere im UV/VIS/NIR-Wellenlängenbereich spektral unterschiedlich

emittierende LED-Lichtquellen 541 aufweist, sowie

• eine Detektionseinheit 550 zur Erfassung einer aus den Küvetten 201 des

Küvettenarrays 200 austretenden Messstrahlung und Umwandlung der

Messstrahlung in ein elektrisches Messsignal, wobei die Detektionseinheit 550 so ausgelegt ist, dass jeder Küvette 201 des Küvettenarrays 200 zumindest eine Fotodiode 551 fix und stationär zugeordnet ist.

Die optischen Messeinheit 500 weist zumindest eine stationäre

Lichtverteilereinrichtung 542 auf, die das Licht der einzelnen LED-Lichtquellen 541 auf die einzelnen Küvetten 201 des stationären Küvettenarrays 200 verteilt.

Die Lichtverteilereinrichtung 542 weist einen von Wänden gebildeten Hohlraum auf, dessen innere Flächen 543, 544, 545 sowie die Rückwand und die beiden

Stirnflächen zumindest teilweise verspiegelt und/oder diffus reflektierend

ausgeführt sind. Die Lichtverteilereinrichtung 542 weist für jede LED-Lichtquelle 541 in der Bodenfläche 545 eine Eintrittsöffnung 546 zur Einspeisung des Lichts in den Hohlraum auf und verfügt für jede Küvette 201 des Küvettenarrays 200 über eine Austrittsöffnung 547 zur Einspeisung des Lichts in die Küvette 201.

Erfindungsgemäß ist die den Eintrittsöffnungen 546 der LED-Lichtquellen 541 gegenüberliegende, innere Fläche 544 an der Deckfläche der

Lichtverteilereinrichtung 542 gewellt und reflektierend ausgeführt, wobei die Wellen der gewellten Innenfläche 544 bevorzugt normal zur Längserstreckung der

Lichtverteilereinrichtung 542 ausgerichtet sind, um das von den einzelnen LED- Lichtquellen 541 eintretende Licht in Längsrichtung der Lichtverteilereinrichtung 542 optimal zu verteilen (siehe Fig. 8b).

Um eine möglichst homogene Beaufschlagung der Küvetten 201 mit der

Messstrahlung zu gewährleisten, ist die den Austrittsöffnungen 547 zu den

Küvetten 201 gegenüberliegende, obere Teil der inneren Fläche 543 der

Lichtverteilereinrichtung 542 diffus reflektierend ausgeführt (siehe Fig. 8a). Als Material zur Beschichtung der inneren Fläche 543 im Sichtbereich ausgehend vom Eintrittsfenster 202 der Küvette 201 eignet sich beispielsweise Bariumsulfat

(BaS0 ₄ ).

Zumindest einzelne LED-Lichtquellen 541 der Lichtbereitstellungseinheit 540 zur Verbesserung der spektralen Charakteristik und zur Einspeisung des Lichts in die Lichtverteilereinrichtung 542 weisen optische Elemente zur Kollimation und ausgangsseitig ein schmalbandiges Filter auf.

Wie in Fig. 7a und im Detail in Fig. 8a dargestellt, kann die LED-Lichtquelle 541 eine LED 548, angeordnet in einer TIR-Linse 549, einen Röhrenkörper 552 zur Eliminierung nicht-paralleler Strahlanteile der LED, sowie eintrittsseitig in die Lichtverteilereinrichtung 542 ein schmalbandiges Filter, vorzugsweise ein

Interferenzfilter 553, aufweisen.

Dabei kann der Röhrenkörper 552 parallel zur Längsachse der LED-Lichtquelle 541 verlaufende, längliche Durchgangsöffnungen 570 aufweisen, deren Wände 571 aus einem Licht absorbierenden Material bestehen oder mit einem derartigen Material beschichtet sind (siehe Detaildarstellung gemäß Fig. 8c). Es gelangen somit - innerhalb einer gewissen Toleranz - nur parallel ausgerichtete Strahlen auf das Interferenzfilter 553, da abweichende Strahlen vom Röhrenkörper 552 absorbiert werden.

Eine bevorzugte Ausführungsvariante der LED-Lichtquellen 541, die an der

Bodenfläche 545 der Lichtverteilereinrichtung 542 angeordnet sind, ist in den Schnittdarstellungen gemäß Fig. 8e und 8f dargestellt. Bei dieser Variante ist eingangsseitig eines Interferenzfilters 553 eine Sammellinse 590 angeordnet, die das von einer LED 548 emittierte Licht für den Eintritt in das Interferenzfilter 553 parallel ausrichtet, wobei ausgangsseitig des Interferenzfilters 553 eine vorzugsweise asphärische Streulinse 591 zur Auffächerung der in die

Lichtverteilereinrichtung 542 eintretenden Strahlung angeordnet sein kann.

Bevorzugt werden die Lichtstrahlen soweit aufgefächert (siehe Randstrahlen Si, S ₂ in Fig. 8f), dass die inneren Oberflächen der Lichtverteilereinrichtung 542 möglichst homogen ausgeleuchtet werden. Besonders bevorzugt wird bei einer rechteckig ausgestalteten Lichtverteilereinrichtung 542 gemäß Fig. 8e, 8f die der Bodenfläche 545 gegenüberliegende, Fläche 544 möglichst großflächig ausleuchtet, während die seitliche Fläche 543 nicht direkt belichtet wird. Bei einer symmetrisch ausgebildeten Streulinse 591 treten die Lichtstrahlen kegelförmig aus, wodurch die der LED- Lichtquelle 541 direkt gegenüberliegende Fläche 544 der Lichtverteilereinrichtung im Wesentlichen kreisförmig belichtet wird (siehe Fig. 8f, zweite LED-Lichtquelle von links, Randstrahlen S ₃ , S ₄ ). Um in allen Austrittsfenstern 547 eine möglichst einheitliche Lichtmenge einer jeden LED-Lichtquelle 541 der

Lichtverteilereinrichtung 542 austreten zu lassen, ist eine möglichst homogene Ausleuchtung der gesamten Fläche 544 mit Hilfe einer asphärischen Streulinse 591 von Vorteil (siehe Fig. 8f, erste LED-Lichtquelle von links, Randstrahlen Si, S ₂ ). Die LED-Lichtquelle 541 ganz rechts in der Abbildung gemäß Fig. 8f weist keine

Streulinse auf, sodass in diesem Fall ein parallel ausgerichtetes Strahlenbündel in die Lichtverteilereinrichtung 542 eintritt. Dabei ist es von Vorteil, wenn die direkt gegenüberliegende Fläche 544 zur besseren Lichtverteilung gewellt und ggf.

verspiegelt ausgeführt ist.

Für eine optimale Strahlführung zwischen der Lichtverteilereinrichtung 542 und den einzelnen Küvetten 201 einerseits und zwischen den Küvetten 201 und den

Fotodioden 551 der Detektionseinheit 550 andererseits sind erfindungsgemäß eingangsseitig des Eintrittsfenster 202 und ausgangsseitig des Austrittsfensters 203 jeder Küvette 201 kanalartige Durchführungen 578 in der Wand der

Küvettenaufnahme 579 angeordnet, die Einbauten oder Modifikationen aufweisen, die zur Elimination unerwünschter Strahlungsanteile Ui der aus der

Lichtverteilereinrichtung 542 austretenden Eintrittsstahlung sowie unerwünschter Strahlungsanteile U ₂ der aus der Küvette 201 austretenden Messstrahlung dienen.

So kann beispielsweise jede der kanalartigen Durchführungen 578 in der

Küvettenaufnahme 578 gemäß einer in Fig. 8i dargestellten Ausführungsvariante als Kanal 594 mit glatter Oberfläche, mit einem im Verhältnis zur Länge der Bohrung kleineren Durchmesser ausgeführt sein und dadurch die unerwünschten Strahlungsanteile Ui, U ₂ auf dem Weg zur Fotodiode 551 ausblenden.

In einer bevorzugten Variante kann die kanalartigen Durchführung 578 gemäß Fig. 8h eine Freistellung 593 bzw. einen Hohlraum aufweisen, in welchem sich die unerwünschten Strahlungsanteile Ui, U ₂ totlaufen. Gemäß einer besonders vorteilhaften Variante können die kanalartigen Durchführungen 578 gemäß Fig. 8g eine gerillte oder gezahnte Struktur 592 aufweisen, an welcher unerwünschte Strahlungsanteile Ui, U ₂ , die eine zu große Winkelabweichung von der Strahlachse aufweisen, geblockt oder absorbiert werden. Diese Variante kann kostengünstig in einem einzigen, sich über alle

Küvettenpositionen erstreckenden Bauteil gefertigt werden, wobei die,

Rillenstruktur 592 mittels Gewindebohrungen realisiert werden kann.

Die Lichtführung bzw. Lichtlenkung in der optischen Messeinheit erfolgt in mehreren Schritten um den Anforderungen gerecht zu werden :

• Im ersten Schritt wird das räumlich breit abgestrahlte Licht der LEDs 548 mit Hilfe von TIR-Linsen 549 oder Parabolspiegeln gesammelt, parallel isiert und in Richtung des Innenraums der Lichtverteilereinrichtung 542 gelenkt.

Alternativ kann gemäß Fig. 3e die LED 548 auch im Brennpunkt der

Sammellinse 590 angeordnet sein, die das Licht der LED 548 möglichst parallel ausrichtet.

• Im (optionalen) zweiten Schritt kann bei Verwendung einer TIR-Linse mit Hilfe des Röhrenkörpers 552 oder anderer röhrenartiger Bauelemente das weitere Fortschreiten nicht ausreichend parallelisierter Anteile des Lichtes verhindert.

• Im dritten Schritt sind optische Bandpassfilter, beispielsweise Interferenzfilter 553 vorgesehen, um ein vorgegebenes, schmalbandiges, monochromatisches Licht zu erhalten. Optional kann dem Interferenzfilter 553 eine Streulinse 591 nachgeschaltet sein, um die aus dem Interferenzfilter 553 austretende

Strahlung entsprechend aufzufächern.

• Im vierten Schritt erfolgt im Innenraum der Lichtverteilereinrichtung 542 die möglichst homogene Verteilung und Lenkung des durch die einzelnen LED- Lichtquellen 541 erzeugten Lichts in die einzelnen Küvetten 201. Dafür ist die im Wesentlichen quaderförmige Lichtverteilereinrichtung 542 derart ausgestaltet, dass den Austrittsöffnungen 547 gegenüberliegend eine diffus reflektierende Fläche 543 angeordnet ist und mit Ausnahme der Eintritts- und Austrittsöffnungen die restlichen Innenflächen diffus reflektierende und/oder spiegelnde Oberflächen aufweisen. Bevorzugt weist die Deckelfläche eine gewellte Struktur 544 auf (siehe Fig. 8b), während die übrigen Innenflächen bevorzugt eben ausgeführt sind, sodass Licht über einen spektralen Bereich von ca. 340 bis 800nm möglichst effektiv gestreut bzw. reflektiert wird. In der Rückwand der Lichtverteilereinrichtung 542 sind die Austrittsöffnungen 547 angeordnet, durch die das Licht direkt zu den Eintrittsfenstern 202 der Küvetten 201 gelangen kann. • Im fünften Schritt wird durch eine Durchführung 578, ggf. unter Zwischenschaltung einer Blende zwischen der Lichtverteilereinrichtung 542 und der Küvette 201 ein in das Innere der Küvette 201 gerichtetes

Strahlenbündel erzeugt.

• Im sechsten Schritt wird die Messstrahlung vom Austrittsfenster 203 der Küvette 201 ggf. unter Zwischenschaltung einer Blende zur Fotodiode 551 der Detektionseinheit 550 gelenkt.

Erfindungsgemäß sind an der Lichtverteilereinrichtung 542 ausgangsseitig von in einer Wand, beispielsweise der Rückwand, der Lichtverteilereinrichtung 542 angeordneten Durchgangsöffnungen oder Lochblenden 576 Monitor- oder

Referenzdetektoren 575 angeordnet, mit welchen Schwankungen der Messstrahlung jederzeit erfasst werden können. Es kann jeder Küvette 201 eine Lochblende 576 samt Referenzdetektor 575 zugeordnet sein. Falls jeder Küvette 201 eine

Referenzfotodiode zugeordnet ist, befinden sich diese vorzugsweise an den

Austrittsöffnungen 547 der Lichtverteilereinrichtung 542. Es ist auch möglich in der Lichtverteilereinrichtung 542 nur zwei oder drei Lochblenden 576 samt

Referenzdetektoren 576 vorzusehen.

Wie in den Fig. 7a/b dargestellt, kann das stationäre Küvettenarray 200

segmentiert bzw. in mehrere Abschnitte unterteilt sein, wobei jedem Segment 210, eine separate Lichtverteilereinrichtung 540, fix zugeordnet ist.

Jedem Segment 210 ist eine gemeinsame, über die gesamte Länge des Segments verlaufende Lichtverteilereinrichtung 542 zugeordnet, welche über mehr als 20 Einbaupositionen für LED-Lichtquellen 541 für bis zu beispielsweise 16 optische Kanäle mit Licht unterschiedlicher Wellenlänge (lΐ bis l16) verfügt. Die einzelnen LEDs der LED-Lichtquellen 541 können bevorzugt in Form eines LED-Arrays auf einer gemeinsamen Leiterplatte 582, beispielsweise aus Aluminium, angeordnet sein. Benachbarte Einbaupositionen können zur Erhöhung der Intensität mit LED- Lichtquellen gleicher Wellenläge bestückt sein. Im Bereich des vorderen, der Lichtverteilereinrichtung 542 benachbarten Eintrittsfensters 202 jeder Küvette 201 besitzt die Lichtverteilereinrichtung 542 eine kreisrunde Öffnung, die sogenannte Austrittsöffnung 547, durch welche das von den LEDs erzeugte Licht durch das Eintrittsfenster 202 in das Innere der Küvette 201 eingestrahlt wird. Die

Durchführung 578 in der Küvettenaufnahme 579, zwischen der Austrittsöffnung 547 und dem Eintrittsfenster 202 in die Küvette 201 kann gemäß Fig. 8d auch

trichterförmig ausgeführt sein, ggf. Blenden beinhalten.

Die optischen Durchführungen 578 in der Küvettenaufnahme 579 können somit unabhängig voneinander auf beiden Seiten der Ein- 202 und Austrittsfenster 203 der Küvette 201 trichterförmig (Fig. 8d), als Kanal 594 mit glatter Oberfläche (Fig. 8i), mit gerillter oder gezahnter Struktur 592 (Fig. 8g) oder mit im Kanal befindlichem Hohlraum oder Freistellung 593 (Fig. 8h) ausgestaltet sein.

Wie in Fig. 8e dargestellt, können auch unterschiedliche Strukturen (radiale

Freistellung 593 eintrittsseitig der Küvette 201 und Rillenstruktur 592

ausgangsseitig der Küvette 201) zur Eliminierung unerwünschter Streustrahlung in einer Küvettenaufnahme 579 kombiniert werden.

Bevorzugt bestehen die Wände der kanalartigen Durchführungen 578 in der

Küvettenaufnahme 579 aus einem lichtabsorbierenden Material oder sind mit einem solchen beschichtet.

Durch die Verteilung des Lichts innerhalb der Lichtverteilereinrichtung 542 durch multiple Streuungen und Reflexionen an den Innenwänden gelangt das Licht eines jeden optischen Kanals der LED-Lichtquellen 541 durch die kreisrunden

Austrittsöffnungen 547 in das Eintrittsfenster 202 einer jeden, zugeordneten Küvette 201.

Die Messung der Intensität I des durch die Küvetten 201 transmittierten Lichts erfolgt mittels eines stationären Arrays von Fotodioden 551 (zumindest eine

Fotodiode pro Küvette), welche jeweils fix hinter dem hinteren, von der

Lichtverteilereinrichtung 542 abgewandten Austrittsfenster 203 der Küvetten 201 platziert sind.

Optional kann an jeder Küvette 201 eine zweite Fotodiode in einem vom

durchgehenden Strahlengang um beispielsweise 90° verdrehten Winkel zur

Durchführung nephelometrischer Streulichtmessungen angeordnet sein.

Zwecks Gewährleistung einer konstanten Umgebungstemperatur der LED- Lichtquellen 541 wird ein massiver Alu-Block 583 beispielsweise mit Hilfe von Peltier-Bauteilen temperiert (Kühl- und Heizmöglichkeit) an der Leiterplatte 582 der LED-Lichtquellen 541 angebracht.

Die in Fig. 9 schematisch dargestellte Elektronik für die optische Messeinheit 500 besteht aus mehreren Schaltungseinheiten, die auf mehreren Leiterplatten verteilt angeordnet und entsprechend deren Funktion am stationären Küvettenarray 200 (siehe Pfeil) geometrisch platziert sind.

Die Leiterplatte der Sendeeinheit 580 enthält im dargestellten Beispiel 16 parallel aufgebaute Stromquellen 581, die jeweils einer bestimmten Lichtquelle (LED 548) mit einer bestimmten Wellenlänge zugeordnet sind. Die Stromquellen 581 können von einem Optik-Kontroller (584) in der Stromstärke und in der Pulslänge geregelt werden, sodass ein gewünschter Stromimpuls in Länge und Stärke für den

Lichtimpuls eingestellt werden kann. Auch die LED-Versorgungsspannung kann für jeden LED-Kanal individuell geregelt werden. Die Platine der Sendeeinheit 580 wird zwecks Thermostatisierung mit einem Alu-Block 583 samt Kühlrippen 577 (siehe Fig. 7a) verschraubt und mittels Peltier Elementen auf eine einstellbare

Temperatur, beispielsweise zwischen 29°C und 41°C, geregelt. Die thermische Drift der Stromquellen 581 kann dadurch auf ein Minimum reduziert werden. Die in den Stromquellen 581 anfallende Verlustleistung wird durch die zeitlich

aufeinanderfolgende Ansteuerung vergleichmäßigt. Es wird immer nur eine

Stromquelle 581 pro Zeiteinheit aktiviert, somit wird auch immer nur Licht mit einer bestimmten, vorgegebenen Wellenlänge erzeugt.

Die eigentlichen Lichtquellen werden auf einer separaten, gekühlten Alu-Leiterplatte 582 mittels 16 selektierten LEDs 548 mit den gewünschten 16 Wellenlängen realisiert. Die Alu-Leiterplatte 582 wird wegen der besseren thermischen

Ankopplung der LEDs verwendet, mit dem Alu-Block 583 verschraubt und somit auch auf konstanter Temperatur (z.B. +37°C) betrieben. Die LEDs haben trotz unterschiedlicher Pulslängen konstante mittlere Temperatur und erzeugen damit einen geringen spektralen Shift.

Die Alu-Leiterplatte bzw. Platine 582 mit den LEDs ist direkt an der

Lichtverteilereinrichtung 542 (siehe Fig. 7a) angeordnet, um bestmögliche

Lichteinkopplung in die Lichtverteilereinrichtung 542 zu garantieren. Das Licht der LEDs 548 wird über TIR Linsen 549 und Röhrenkörper 552 zunächst parallel ausgerichtet, dann über optische Filter 553 spektral gefiltert und anschließend im Inneren der Lichtverteilereinrichtung 542 soweit gleichmäßig diffus verteilt, sodass das Licht auf 16 nebeneinanderliegenden Austrittsöffnungen 547 zu den 16

Küvetten 201 des stationären Küvettenarrays (siehe Pfeil 200 in Fig. 9)

ausgekoppelt werden kann.

Eine weitere Leiterplatte 585 ist mit bis zu 16 Monitor- oder Referenzfotodioden 575 ausgestattet, die das von den LEDs 548 erzeugte Licht vor der Passage der jeweiligen Küvette erfassen. Es können aber auch nur zwei globale Monitor bzw. Referenzfotodioden 575 zum Einsatz kommen. In diesem Fall wird das Licht nicht direkt vor jeder Küvette sondern an mehreren geeigneten Stellen der

Lichtverteilereinrichtung 542 gemessen. Aufgrund der konstanten geometrischen Verhältnisse kann das Licht vor jeder Küvette mit Hilfe eines Geometriefaktors umgerechnet werden.

Ausgangsseitig der Küvetten des Küvettenarrays 200 befindet sich die Leiterplatte 586 der Detektoreinheit 550. Diese Leiterplatte enthält 16 Fotodioden 551 für das aus den Küvetten 201 austretende Durchlicht. Die Detektoreinheit verarbeitet pro Küvette zwei Analogwerte der zwei zugeordneten Fotodioden 551, 575 von

Durchlicht und Monitor- bzw. Referenzlicht. Für die Streulichtmessung

(Nephelometrie) kann von jeder Küvette durch eine seitlich angeordnete Fotodiode ein dritter Analogwert erfasst werden, dessen Signalpfad jedoch aus Gründen der Übersichtlichkeit in Fig. 9 nicht weiter dargestellt ist. Die zwei Signalpfade ausgehend von den Fotodioden 551, 575 werden durch zwei 16: 1 Multiplexer 587, Inverter, Integratoren und ADCs zeitsynchron verarbeitet und in einen digitalen Messwert gewandelt. Die Multiplexer 587 ermöglichen es die beispielsweise 16 Küvettenkanäle auszuwählen und zeitlich nacheinander in konfigurierbarer Reihenfolge umzuschalten.

Falls das stationäre Küvettenarray 200 segmentiert ist, und jedem Segment 210 eine separate Lichtverteilereinrichtung 540 fix zugeordnet ist (siehe Fig. 7a/b) werden strichliert angedeutete, zusätzliche Leiterplatten bei der Sendeeinheit 580, der Leiterplatte für die LEDs 582, der Leiterplatte für die Monitor- bzw.

Referenzdioden 575 und ggf. der Leiterplatte für die Detektoreinheit 586

eingesetzt. Beispielsweise können bei einer Anordnung von 96 Küvetten 201 im stationären Küvettenarray 200 sechs separate Lichtverteilereinrichtungen 540 mit jeweils 16 Austrittsöffnungen zu den fix zugeordneten Küvetten 201 vorgesehen sein.

Die zentrale Leiterplatte 584 für die optische Messeinheit 500 ist mit dem Optik- Kontroller bestückt. Die optische Steuereinheit wird durch eine programmierbare Logik (FPGA) als Statemachine realisiert und kann zeitgleich die Sendeeinheit 580 und die Detektoreinheit 586 bedienen. Für die Erzeugung des korrekten Zeitablaufs werden die einzelnen Lichtmessungen in Licht- und Dunkelmessungen zerlegt und können in einem Konfigurationsspeicher zeilenweise unterschiedlich parametriert werden. Die Statemachine arbeitet diese Konfigurationszeilen der Reihe nach ab, wobei auch Zeilen übersprungen werden können. Die Unterscheidung für Licht- und Dunkelmessung wird durch ein Flag in der Konfigurationszeile definiert, ebenso wie der gewünschte Küvettenkanal und die Lichtquelle. Des Weiteren sind in der Konfigurationszeile die gewünschten Delay Einstellungen, Stromstärke und

Pulslänge enthalten, weiters die Auswahl der Referenz-Fotodiode, der LED- Versorgungsspannung, die Oversampling- und Averaging-Vorgabe sowie die

Periodendauer.

Die Detektoreinheit 586 wird synchronisiert zur Sendeeinheit 580 angesteuert und kann durch globale Parameter mit Mittelung oder Oversampling Einstellungen gesetzt werden. Des Weiteren wird aus der Konfigurationszeile die gewünschte Integrationszeit ausgelesen, mit der das Lichtsignal integriert werden soll. Ebenso können hier mittels globaler Parameter die Delayzeit für den Integrator und die Integrationssteilheit gewählt werden, sodass man damit die Einschwingzeiten des Messsignals und die Integrationsgeschwindigkeit umschalten kann.

Der analoge Messwert wird somit aus der entsprechenden Fotodiode 551 mit Transimpedanzverstärker über den Multiplexer 587 selektiert und mittels Inverter und Integrator und optionalem logarithmischen Verstärker gemessen und mit einem hochauflösenden ADC Messungen mit bzw. ohne Oversampling digitalisiert. Letztlich werden - falls auch eine Streulichtmessung erfolgt - drei Analogmesswerte (Durchlicht, Monitor- bzw. Referenzlicht, Streulicht) zeitgleich mit drei ADCs digitalisiert und als Rohmesswerte im internen Speicher zeilenweise abgelegt. Wesentlich ist, dass die Messung von Durchlicht und Monitor- bzw.

Referenzlicht sowie ggf. Streulicht zeitgleich erfolgt.

Der interne Speicher enthält alle Rohdaten und wird vom Auswerteprozessor mittels Software zyklisch ausgelesen und durch einen Umrechnungsalgorithmus in einen endgültigen Messwert umgerechnet. Die Umrechnung berücksichtigt Dunkelwert und Lichtwert und auch die Io Messung und Ii Messung vor und nach Hinzumischen der Reagenzien. Auch die zeitliche Veränderung der Messwerte kann durch aufeinanderfolgende Messungen erfasst werden. Wesentlich ist, dass die Messungen periodisch erfolgen und entsprechend der eingestellten Periodendauer einen wiederholbaren Messzyklus ergeben.

Die berechneten Daten werden pro Küvette in definierte Datenpakete verpackt und mittels lokaler Ethernet Schnittstelle an den Hauptrechner 588 übermittelt. Durch diese Datenreduktion ist es möglich alle Küvetten des Küvettenarrays 200 der optischen Messeinheit 500 zu bearbeiten und an den Hauptrechner 588 zu übergeben.

Im Messverfahren ist die Messung von I bzw. Io in rascher Abfolge für jede Küvette mit einer hohen Abtastfrequenz (>lHz) möglich. Dabei gibt es verschiedene

Möglichkeiten die multiplen LED-Lichtquellen 541 und Fotodioden 551 der

Detektionseinheit 500 anzusteuern bzw. auszulesen.

Das periodische Ansteuerungssignal der einzelnen LED-Lichtquellen 541 wird bezüglich Puls- und Integrationsdauer sowie der verwendeten Stromhöhe für jede Kombination aus Küvette und Wellenlänge für den verwendeten Messmodus festgelegt und während des Betriebs nicht verändert.

Im dargelegten Beispiel erfolgt die Ansteuerung von 16 LED-Lichtquellen 541 über 16 separate Stromquellen 581 und deren Umgebungshardware. Die Belichtung jeder Küvette mit jedem spektralen Kanal der LED-Lichtquellen 581 sowie die dabei verwendeten Integrationszeiten werden einzeln definiert (16 x 16 Kombinationen). Die einzelnen LEDs emittieren (bzw. in einzelnen Positionen zur Erhöhung der Intensität auch mehrere LEDs) im Zuge eines Messzyklus in sequentieller

Reihenfolge jeweils einen Lichtpuls, der im Inneren der Lichtverteilereinrichtung 542 an den Innenwänden mehrfach reflektiert wird und schließlich durch die 16 Austrittsöffnungen 547 zu den 16 zugeordneten Küvetten 201 gelangt (siehe Fig. 8a).

Es sind verschiedene Messmodi vorgesehen : Modus 1 : Detektion des dynamischen LED-Blitzsignals mit konstanter

Integrationszeit und variabler Stromstärke sowie Pulsdauer (256 Blitze)

Modus 2: Detektion des statischen LED-Signals mit variabler Integrationszeit (256

LED-Ansteuerungen) und variabler Stromstärke

Modus 3: Detektion des statischen LED-Signals mit variabler Integrationszeit (16

LED- Ansteuerungen)

Die Messung erfolgt für jede Kombination aus Küvette und Wellenlänge einzeln, wobei bei den Modi 1 und 2 für jeden Messpunkt ein Lichtpuls erzeugt wird.

Wie in Fig. 10a dargestellt, werden in den Modi 1 und 2 die spektralen Kanäle (lΐ ... l16) der einzelnen LED-Lichtquellen 581 in fester Reihenfolge aktiviert und deaktiviert. Die resultierenden Lichtblitze werden von der durch den Multiplexer 587 angewählten Fotodiode 551 detektiert und vermessen. Nach dem Durchlauf aller spektralen Kanäle wird auf die Sensorik von der Küvettenposition Kl auf die

Küvettenposition K2 umgeschaltet und die hierfür benötigten Lichtblitze in

derselben Reihenfolge erzeugt. Nach einem kompletten Durchlauf aller 16

Küvettenpositionen (also 16 x 16 Lichtblitzen) ist ein Sampling abgeschlossen und das nächste kann initiiert werden. Durch diesen Ablauf können bis zu vier

Samplings pro Sekunde realisiert werden. In den Modi 1 und 2 werden abwechselnd Dunkel- und Lichtmessungen hintereinander ausgeführt, sodass in Summe 512 Einzelmessungen pro Sampling durchgeführt werden.

Das Messverfahren gemäß Modi 1 und 2 zeichnet sich somit dadurch aus, dass die spektralen Kanäle AI ... lh der einzelnen LED-Lichtquellen 581 in einer

vorgegebenen Reihenfolge aktiviert und deaktiviert werden, wobei jeweils die in einer ersten Küvettenposition Kl angeordnete Fotodiode 551 detektiert wird, sowie dass nach dem Durchlauf aller spektralen Kanäle in der ersten Küvettenposition Kl auf die nächste Küvettenposition K2 umgeschaltet wird. Die Zeitdauer für einen Zyklus in Messmodus loder 2 beträgt > = 0,25 Sekunden.

Im Messmodus 3, schematisch dargestellt in Fig. 10b, werden die LED-Lichtquellen 541 in anderer Reihenfolge als im Modus 1 bzw. 2 geschaltet.

Jede LED-Lichtquelle 541 bzw. jeder spektrale Kanal wird im Zyklus (angedeutet durch die strichpunktierte Linie) nur jeweils einmal eingeschaltet und danach alle 16 Küvetten hintereinander gemessen, wobei zwischen diesen Einzelmessungen keine Dunkelmessung erfolgt. Die erste Küvette Kl wird mit einem Delay

vermessen, sodass die zugeordneten Fotodioden 551 der Detektoreinheit 550 genug Zeit zum Einschwingen haben. Die weiteren Küvetten K2 bis K16 können ohne zusätzliche Einschwingzeit schneller hintereinander gemessen werden. Innerhalb eines Zyklus wird jede LED nur einmal eingeschaltet, wobei jeweils alle 16 Küvetten vermessen werden. Falls eine Dunkelmessung erforderlich ist, wird einmal, beispielsweise am Anfang oder Ende des Zyklus für die Vermessung der 16 Küvetten ein Dunkelwert gemessen.

Bei 16 Wellenlängen bzw. 16 spektralen Kanälen (AI ... L16) und 16

Küvettenpositionen benötigt man 16 x 16 Lichtmessungen. Addiert man die 16 Dunkelmessungen (einmal pro Zyklus) ergibt das 272 Einzelmessungen. Die

Zeitdauer für einen Zyklus in Messmodus 3 beträgt >= 0,5 Sekunden.

Das Messverfahren gemäß Modus 3 zeichnet sich somit dadurch aus, dass der spektrale Kanal AI der ersten LED-Lichtquellen 581 aktiviert wird, wobei in einer vorgegebenen Reihenfolge die in den Küvettenpositionen Kl ... Km angeordneten Fotodioden 551 detektiert werden, wobei nach dem Durchlauf aller

Küvettenpositionen Kl ... Km der nächste spektrale Kanal L2 der nächsten LED- Lichtquellen 581 aktiviert wird.

Vorteil von Modus 3:

• Modus 3 ist in Summe schneller als die 512 abwechselnd ausgeführten

Dunkel/Lichtmessungen von Modus 1 und Modus 2, weil insgesamt weniger Messungen und weniger Einschwingzeiten für die Fotodioden notwendig sind.

• Die Einschwingzeit der Fotodioden muss nur vor der ersten Lichtmessung der Küvette Kl berücksichtigt werden, die restlichen 15 Küvetten K2 bis K16 können unmittelbar darauf folgen.

• Insgesamt kommt man daher auf deutlich kürzere Abtastzeiten pro Zyklus gegenüber Modus 1 oder 2.

Zur Vermischung der Proben und Reagenzien ist dem gesamten Küvettenarray 200, bevorzugt einzelnen Gruppen von Küvetten 201, eine Mischereinheit zugeordnet.

Die Mischereinheit kann beispielsweise durch eine in Rotation oder Vibration versetzbare Pipettier- bzw. Hohlnadel realisiert werden, die zur Vermischung der Proben und Reagenzien in die jeweiligen Küvetten abgesenkt werden kann. Die Mischereinheit könnte auch durch einen Rührmechanismus entsprechend der eingangs zitierten WO 99/046601 Al realisiert sein.

Die unten näher beschriebene Küvettenwascheinheit kann auch über ein

Rührelement verfügen, das zur Vermischung der Proben und Reagenzien in die jeweiligen Küvetten abgesenkt werden kann.

Die in Fig. 11 dargestellte Küvettenwascheinheit 600 ist über eine Aufnahme 601 entlang der Schiene 112 (siehe Fig. 4) in x-Richtung verfahrbar ausgeführt. Der Kopf 602 der Einheit 600 kann mit Hilfe eines vertikal ausgerichteten Schienenabschnitts 603, der in der Aufnahme 601 geführt ist, in z-Richtung auf und ab bewegt werden, um entweder die Waschkörper 610 oder die Trockenstempel 620 in die Küvetten 201 des Küvettenarrays 200 einzuführen. Über ein

Verstellelement 604, das im Kopf 602 geführt ist und die beispielsweise vier

Trockenstempel 620 sowie Waschkörper 610 trägt, kann durch eine Verschiebung in y-Richtung von der Waschposition in die Trocknungsposition umgeschaltet werden. Einzelne Finger 605, die die Waschkörper 610 und Trockenstempel 620 tragen, können - wie mit Pfeil 691 angedeutet - hochgeschwenkt werden, sodass nur eine oder wenige Küvetten 201 gleichzeitig gewaschen werden.

Fig. 12 zeigt in einer vergrößerten Schnittdarstellung den Aufbau einer mit dem allgemeinen Bezugszeichen 700 gekennzeichnete Nadelwascheinheit, die den im Wesentlichen baugleichen, an unterschiedlichen Positionen in den Fig. 3 bis 5 sowie 6a und 6b dargestellten Nadelwascheinheiten 700, 700al, 700a2, 700bl, 700b2 entspricht, und ein mit dem allgemeinen Bezugszeichen 301 gekennzeichnetes Pipettiermodul samt Hohlnadel 307, das den im Wesentlichen baugleichen, an unterschiedlichen Positionen in den Fig. 3 bis 5 sowie 6a und 6b dargestellten Pipettiermodulen 3011, 3012, 301al, 301a2, 301bl, 301b2 entspricht. Die

Hohlnadel 307 der Pipettiermodule 301, wird durch eine Aufnahmeöffnung 711 im Gehäuse 710 einer Nadelwascheinheit 700 eingeführt, wobei gleichzeitig das Lumen der Hohlnadel 307 mit einer Systemflüssigkeit 712 und die Außenseite der Nadel mit einer über seitliche Reinigungsdüsen 713 aus einer Ringkammer 715

zugeführten Spülflüssigkeit 714 gereinigt werden kann. Zur Innen- und

Außenreinigung der Hohlnadel 307 durch wiederholtes Ansaugen und Ausstößen von Waschlösung aus dem unteren Teil der Nadelwascheinheit 700, kann über einen radialen Einlass 716 Waschlösung vorgelegt werden, welche anschließend über eine Absaugöffnung 717 entleert werden kann.

Fig. 13 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus dem linearen Küvettenarray 200 des Analysators 100 mit dem teilweise aufgeschnittenen Gehäuse 892 und einer darin angeordneten Küvette 201, welche zur Einstellung einer vorgebbaren

Messtemperatur von einer Heizfolie 891 einer Thermostatisiereinheit 800

kontaktiert wird, deren elektrische Kontaktstifte 893 aus dem Gehäuse 892 austreten. Weitere elektrische Kontaktstifte 894 können für die Kontaktierung eines Temperatursensors vorgesehen sein. Die Küvette 201 weist seitlich in einem bodennahen Bereich, vorzugsweise planparallel zueinander angeordnete

Messfenster, im dargestellten Beispiel Ein- und Austrittsfenster 202, 203

(Austrittsfenster nicht sichtbar) auf, die für die Eintrittsstrahlung und die Austritts- bzw. Messstrahlung der optischen Messeinheit 500 durchlässig sind. Im Bereich der Ein- und Austrittsfenster 202, 203 der Küvette 201 weist das Gehäuse 892 korrespondierende Öffnungen 895 auf. Die einzelnen Kontaktstifte 893, 894 rasten in entsprechende Kontaktöffnungen ein. Am Boden der Gehäuse 892 sind Rastelemente 896 angeformt, die zur Befestigung des Küvettenarrays 200 in einem Trägerelement einrasten.

Fig. 14 zeigt das Fluidikschaltbild eines Pipettiermoduls 301, dessen Hohlnadel 307 über einen mit einer entgasten Flüssigkeit gefüllten Druckübertragungskanal 712 mit einer Präzisionskolbenpumpe 325, vorzugsweise einer von einem Schrittmotor angetriebenen Verdrängerpumpe (Dilutor), verbunden ist. Die Verdrängerpumpe verfügt seitlich über einen zusätzlichen Flüssigkeitsanschluss, der über ein

Magnetventil 326 an eine Bereitstellungseinheit 320 für eine Systemflüssigkeit angeschlossen ist, die über eine Spülpumpe 321 aus einem Vorratsgefäß 322 z.B. entgastes, deionisiertes Wasser fördert, welches über ein Magnetventil 323 nachfüllbar, oder unter Druck setzbar ist.

Zur Detektion von Störungen verfügt der Druckübertragungskanal 712 in der Nähe des Pipettiermoduls 301 über einen weiteren Anschluss zu einem Drucksensor 324, der mit einer hier nicht dargestellten Auswerte- und Kontrolleinheit, beispielsweise zur Detektion von Verstopfungen der Hohlnadel 307, verbunden ist.

Beschreibung eines Pipettiervoraanas

Für den Transfer einer definierten Flüssigkeitsmenge mit dem Pipettiermodul 301 wird dieses zunächst in horizontaler Richtung zu einem ersten Gefäß bewegt, 5 pL Luft (Spacer) in die Spitze der Hohlnadel 307 eingesaugt und die Hohlnadel 307 in Richtung der Flüssigkeitsoberfläche des ersten Gefäßes abgesenkt. Um eine ausreichende, aber nicht zu große Eintauchtiefe der Hohlnadel 307 zu

gewährleisten, wird die Abwärtsbewegung der Hohlnadel 307 in definierter

Eintauchtiefe durch ein Signal einer Flüssigkeitsoberflächen-Detektionsvorrichtung (nicht dargestellt), beispielsweise mit kapazitivem Detektionsprinzip, gestoppt. Zur Aspiration einer definierten Menge an Flüssigkeit mit hoher Genauigkeit im pL Bereich wird nun durch Abwärtsbewegung des Arbeitskolbens der in Fig. 14 dargestellten Verdrängerpumpe (Dilutor) ein Unterdrück in der Hohlnadel 307 des Pipettiermoduls 301 erzeugt, welcher die Aspiration eines entsprechenden

Flüssigkeitsvolumens aus einem ersten Gefäß bewirkt. Die Hohlnadel 301 wird nun samt der aspirierten Flüssigkeit, welche durch eine Trennluftblase (Spacer) von der Systemflüssigkeit getrennt ist, zu einem zweiten Gefäß bewegt, wobei der Prozess nun in umgekehrter Richtung abläuft und die aspirierte Flüssigkeit über die Spitze der Hohlnadel 307 in das zweite Gefäß abgegeben wird. Zumindest zwischen zwei Pipettiervorgängen mit unterschiedlichen zu pipettierenden Flüssigkeiten erfolgt stets eine Innen- und Außenreinigung der Hohlnadel 301 in einer Nadelwascheinheit 700 (siehe Fig. 12).

Fig. 15 zeigt das Fluidikschaltbild einer Nadelwascheinheit 700 gemäß Fig. 12 mit darin abgesenkter Hohlnadel 307 des Pipettiermoduls 301. Das Gehäuse 710 der Nadelwascheinheit verfügt im oberen Bereich über eine konzentrisch umlaufende Ringkammer 715, die als Medienzuführung für mehrere innenliegende, konzentrisch ausgerichtete Reinigungsdüsen 713 fungiert, und die jeweils über Magnetventile mit einer Bereitstellungseinheit 719 für eine Spülflüssigkeit (beispielsweise deionisiertes Wasser), und eine Bereitstellungseinheit 727 für Trocken luft verbunden ist.

Ein in der Mitte der Höhe des Gehäuses 710 der Nadelwascheinheit 700 radial angeordneter Einlass 716 ist ebenfalls mit einem Magnetventil verbunden, und dient ausschließlich der Zufuhr von tensidhaltiger Waschlösung aus einer

Bereitstellungseinheit 723.

Die Bereitstellungseinheiten 719 für eine Spülflüssigkeit und 723 für eine

Waschlösung verfügen jeweils über eine Pumpe 720, 724, die eine tensidhaltige Waschlösung bzw. Spülflüssigkeit aus den jeweiligen Vorratsbehältern 721, 725 fördern, die jeweils über ein Magnetventil 722, 726 nachfüllbar, oder unter Druck setzbar sind. Die Bereitstellungseinheit 727 für Luft weist eine Luftpumpe 728 zur Bereitstellung komprimierter Luft und ggf. eine Trocknungsvorlage (nicht

dargestellt) auf.

Die am Boden der Nadelwascheinheit 700 befindliche Absaugöffnung 717 ist über ein Magnetventil 718 mit der unter Unterdrück stehenden Abwassersammeleinheit 729 verbunden, welche im Wesentlichen aus einem Sammelbehälter 730 besteht, der im Gasraum über der Flüssigkeit über einen Anschluss zu einer Vakuumpumpe 731 verfügt, die über ein Magnetventil mit dem Sammelbehälter 730 verbunden ist. Die gesammelten Abwässer können über ein Magnetventil 732 am Boden des Sammelbehälters 730 abgeführt werden und einer weiteren Abwasserbehandlung zugeführt werden.

Beschreibung eines Nadelwaschvoraanas

In einem typischen Waschprozess der Hohlnadel 307 des Pipettiermoduls 301 wird diese zunächst horizontal zur Nadelwascheinheit 700 bewegt und in die untere Halteposition der Waschkammer abgesenkt. Alle bei der Reinigung der Hohlnadel 307 anfallenden Abwässer werden über die am Boden befindliche Absaugöffnung 717 abgesaugt, gesammelt, und gegebenenfalls nachbehandelt. Anschließend werden über die in Fig. 14 dargestellte Präzisionskolbenpumpe 325 der Hohlnadel 307 zunächst in und an der Nadelspitze befindliche Restmengen der zuletzt pipettierten Flüssigkeit entleert und abgesaugt. Schließlich wird die abgesenkte Hohlnadel 307 von hinten mittels der in Fig. 14 dargestellten Bereitstellungseinheit 320 für Systemflüssigkeit gespült.

In einem nächsten Schritt wird (bei geschlossenem Magnetventil 718 an der

Absaugöffnung 717) durch den Einlass 716 im Gehäuse 710 der Nadelwascheinheit 700 ein definiertes Volumen tensidhaltiger Waschlösung eingeleitet, wodurch sich die Kammer im unteren Teil mit einem definierten Pegel an Waschlösung füllt. Die Hohlnadel 307 des Pipettiermoduls 301 wird so weit abgesenkt, dass durch das Eintauchen in die Waschlösung eine Außenbenetzung der Nadel, und durch

Aufsaugen der Waschlösung in das Nadelinnere eine Innenbenetzung der Hohlnadel 307 erfolgen kann. Anschließend wird die aspirierte Waschlösung wieder

ausgestoßen, wobei der Prozess des Aufsaugens und Ausstoßens der Waschlösung mehrfach wiederholt werden kann, um die Reinigungswirkung zu verbessern.

In einem letzten Schritt wird die kontaminierte Waschlösung abgesaugt und das Innere der Hohlnadel 307 mit Systemflüssigkeit (z.B. entgastes, deionisiertes Wasser) gespült, während die Außenseite der Hohlnadel 307 gleichzeitig durch die obenliegenden, konzentrisch angeordneten Reinigungsdüsen 713 mit Spülflüssigkeit aus der Bereitstellungseinheit 719 gespült wird, wobei die Spitze der Hohlnadel 307 von unten nach oben bewegt wird, um die Reinigungswirkung zu verbessern.

Nach Beendigung der simultanen Innen- und Außenspülung wird die Hohlnadel 307 erneut in die untere Halteposition bewegt, die Medienzuführung der

Reinigungsdüsen 713 auf die Bereitstellungseinheit 727 für komprimierte Luft umgeschaltet und die Spitze der Hohlnadel 307 erneut von unten nach oben bewegt, wodurch anhaftende Wassertropfen von der Nadeloberfläche rasch entfernt werden können. Die Hohlnadel 307 kann nun aus der Nadelwascheinheit 700 bewegt werden, und ist nach der Aspiration eines Trennluft-Spacers (5 pL) erneut für eine Pipettierung bereit.

Fig. 16 zeigt das Fluidikschaltbild und den Längsschnitt eines am Verstellelement 604 angelenkten Fingers 605 der Küvettenwaschstation 600 mit einem

Waschkörper 610 und einem Trockenstempel 620 (siehe auch Fig. 9), wobei die Beschreibungen der Bereitstellungseinheiten 630 (Spülflüssigkeit), 634

(Waschlösung) und 638 (Luft), sowie der Abwassersammeleinheit 640 den

Bereitstellungseinheiten 719 (Spülflüssigkeit), 723 (Waschlösung), 727 (Luft) und 729 (Abwasser) der Figurenbeschreibung zu Fig. 13 entnommen werden können, die mit den in Fig. 14 dargestellten Einheiten funktionsgleich, bzw. baugleich sind.

Der Waschkörper 610, sowie der Trockenstempel 620 des Fingers 605 der

Küvettenwaschstation 600 können durch horizontale und vertikale

Translationsbewegungen nacheinander in die zu waschende Küvette 201 eines linearen Küvettenarrays abgesenkt werden, wobei nach dem Absenken in die Küvette 201 jeweils ein umlaufender Spalt von weniger als 1 mm zwischen der Innenseite der Küvette 201 und dem Waschkörper oder Trockenstempel frei bleibt, um eine kontrollierte Strömung der Reinigungsmedien entlang der inneren

Küvettenwandung zu ermöglichen.

Der Waschkörper 610 verfügt an seinem oberen Ende über eine Elastomerdichtung 611, die ein Austreten der Reinigungsmedien zwischen dem oberen Küvettenrand und der Unterseite des Fingers 605 während des Waschvorgangs verhindert. Um den Schaft des in der Mitte des Waschkörpers 610 verlaufenden Steigkanals 612 zur Absaugung der Abwässer und Abluft herum ist eine ringförmig umlaufende Medienzuführung angeordnet, die ein Spülen der Küvetteninnenseite von oben nach unten ermöglicht (siehe Pfeile). Der Waschkörper 610 kann über entsprechende Magnetventile mit tensidhaltiger Waschlösung aus der Bereitstellungseinheit 634, Spülflüssigkeit (beispielsweise deionisiertes Wasser) aus der Bereitstellungseinheit 630, oder mit komprimierter Luft aus der Bereitstellungseinheit 638 beschickt werden, welche über die unter Unterdrück stehende Abwassersammeleinheit 640 abgeführt werden, in dem diese über ein Magnetventil mit der unter Unterdrück stehenden Abwassersammeleinheit 640 zugeführt werden. Die

Abwassersammeleinheit 640 besteht im Wesentlichen aus einem Sammelbehälter 730, der im Gasraum über der Flüssigkeit über einen Anschluss zu einer

Vakuumpumpe 642 verfügt, die über ein Magnetventil mit dem Sammelbehälter 641 verbunden ist. Die gesammelten Abwässer können über ein Magnetventil 643 am Boden des Sammelbehälters 641 abgeführt werden und einer weiteren

Abwasserbehandlung zugeführt werden.

Der Trockenstempel 620 besteht aus einem porösen luftdurchlässigen Material, und weist im Inneren einen nicht ganz bis zum Boden reichenden Längskanal 621 auf, welcher der Zuführung und Verteilung der komprimierten Luft durch die Wand des porösen Trockenstempels 620 hindurch in die Küvette 201 dient. Der

Trockenstempel 620 schließt an der Unterseite des Fingers 605 nicht mit einer Dichtung ab, sondern steht im abgesenkten Zustand etwas über und bildet zwischen der Oberseite der Küvette 201 und Fingerunterseite einen umlaufenden Luftaustrittsspalt (siehe waagrechte Pfeile). Der Trockenstempel 620 kann über ein Magnetventil mit komprimierter Luft aus der Bereitstellungseinheit 638 verbunden werden.

Beschreibung eines Küvettenwaschvoraanas

In einem die eigentliche Reinigung vorbereitenden Schritt wird der Waschkörper 610 in die zu waschende Küvette 201 abgesenkt und das

Reagenzien/Probengemisch, welches sich nach der Analyse in der Küvette 201 befindet, über den zentralen Steigkanal 612 abgesaugt und der

Abwassersammeleinheit 640 zugeführt.

In einem ersten Reinigungsschritt wird mit Waschlösung aus der

Bereitstellungseinheit 634, Spülflüssigkeit aus der Bereitstellungseinheit 630 und schließlich komprimierter Luft aus der Bereitstellungseinheit 638 gespült, wobei diese Reinigungssequenz mit den genannten Medien mehrfach wiederholt werden kann, um die Reinigungswirkung zu verbessern.

Der Waschkörper 610 wird nun aus der gewaschenen, jedoch Restfeuchte enthaltenden Küvette 201 gehoben, und der Finger in y-Richtung bewegt. In einem zweiten Reinigungsschritt wird nun der Trockenstempel 620 in z-Richtung in die Küvette 201 abgesenkt und mit trockener komprimierter Luft aus der

Bereitstellungseinheit 638 für eine bestimmte Zeitspanne Luft an der

Küvetteninnenseite vorbeigeblasen, wobei die hierfür benötigte Luft aus dem porösen Körper des Trockenstempels 620 gleichmäßig austritt, von unten nach oben an der Innenseite der Küvette 201 entlangstreicht, und am Schaft des

Trockenstempels 620 austritt.

Beispiele:

Der automatische Analysator gemäß Fig. 3 bis 5 arbeitet beispielsweise wie folgt:

Im Vorfeld einer Analyse, d.h. der Bestimmung eines Analyten A _x einer

Analysenprobe P _x stellt die Steuereinheit des Analysators aus den bekannten und vorher eingegebenen Informationen alle für die Analyse des Analyten A _x benötigten Daten zusammen (Analysenprotokoll, Positionen der Gefäße 921, 951a, 951b mit der Analysenprobe und mit den für die Analyse erforderlichen Reagenzien, Position einer freien Küvette 201 im Küvettenarray 200, Küvettentemperatur, Auswahl des Messablaufs, der Kalibrierdaten, der Mess- und Auswertealgorithmen).

Beispiel : Einzelanalvse

Phase 1

Zu Beginn und während der Analyse wird die Temperatur der für die Analyse vorgesehenen Küvette 201 mittels der der Küvette 201 zugeordneten

Thermostatisiereinheit 800 auf eine vorbestimmte Temperatur geregelt.

Vom ersten Pipettiermodul 301bl des T-förmigen Pipettors 300b wird im

Probenlager 920 aus einem ersten Probengefäß 921 eine vorbestimmte Menge einer ersten Analysenprobe aufgenommen und eine vorbestimmte Menge davon in eine freie Küvette 201 abgegeben. Im Anschluss an den Pipettiervorgang wird das Pipettiermodul 301bl in der ersten Nadelwascheinheit 700bl des Pipettors 300b gewaschen und bereitgestellt.

Phase 2

Von einem Pipettiermodul 301al des L-förmigen Pipettors 300a wird im

Reagenzienlager 950a aus einem ersten Reagenziengefäß 951a eine vorbestimmte Menge einer ersten Reagenzflüssigkeit aufgenommen und eine vorbestimmte Menge in die Küvette 201 pipettiert. Danach werden die beiden Flüssigkeiten in der Küvette durch kurzzeitiges (wenige Sekunden) Einschalten der, der Küvette zugeordneten Mischereinheit 400 vermischt. Im Anschluss an den Pipettiervorgang wird die Hohlnadel 307 des Pipettiermodul 301al in einer ersten Nadelwascheinheit 700al des L-förmigen Pipettors 300a gewaschen und bereitgestellt. Phase 3

Abhängig vom jeweiligen Analyseprotokoll wird vom zweiten Pipettiermodul 301b2 des T-förmigen Pipettors 300b im Reagenzienlager 950b eine vorbestimmte Menge einer zweiten Reagenzflüssigkeit aus einem Reagenziengefäß 951b aufgenommen und davon eine vorbestimmte Menge in die Küvette 201 dispensiert. Danach wird der Inhalt der Küvette durch kurzzeitiges (wenige Sekunden) Einschalten einer, der Küvette 21 zugeordneten Mischereinheit vermischt. Im Anschluss an den

Pipettiervorgang wird die Hohlnadel 307 des Pipettiermoduls 301b2 in der zweiten Nadelwascheinheit 700b2 des T-förmigen Pipettors 300b gewaschen und

bereitgestellt.

Phase 4

Die Phase 4 beginnt mit den fotometrischen Messungen an Küvette 201, in der Regel nach Abschluss der Phase 2.

Die stationäre, optische Messeinheit 500sammelt an den Austrittsfenstern 203 der Küvetten 201 die austretende Messstrahlung und bildet mit Hilfe der

Auswerteelektronik (siehe Fig. 9) einen Messwert.

Während die chemische Reaktion in der Küvette 201 zwischen Probe und Reagenz abläuft, können in definierten Zeitabständen Messpunkte generiert werden.

Abhängig vom jeweiligen Analyseprotokoll werden singuläre oder - bei kinetischen Messungen - zeitabhängige Messwerte bei einer oder mehreren Wellenlängen gewonnenen, und mit vorbekannten, der jeweiligen Analyse zugeordneten

Referenz- und Kalibrierwerten, zu einem Konzentrationswert des Analyten verrechnet und angezeigt.

Abhängig von der Art der jeweiligen Analyse und Probe kann sich der Messvorgang - insbesondere bei kinetischen Messungen - über sehr unterschiedliche Zeiträume von wenigen Sekunden bis in den zweistelligen Minutenbereich erstrecken.

Unmittelbar nach dem Abschluss der fotometrischen Messung wird die Küvette 201 zum Waschen mit der Küvettenwascheinheit 600 freigegeben. Der Waschprozess mittels Küvettenwascheinheit 600 erfolgt umgehend nach Freigabe der Küvette, vorzugsweise zusammen mit mehreren benachbarten, ebenfalls zum Waschen freigegebenen Küvetten 201 und nach "frei werden" der verfahrbaren

Küvettenwascheinheit 600. Nach dem Waschen und Trocknen wird die Küvette 201 für die nächste Analyse bereitgestellt.

Beispiel : multiple Analysen

Im Vorfeld der Durchführung multipler Analysen wird das Probenlager 920 mit den Proben Pi bis P _n manuell oder automatisch beschickt. Die Art und Anzahl der für jede Probe P _x durchzuführende Analysen Ai bis A _n wird in die Steuerung des Analysators 100 eingegeben. Gegebenenfalls werden die Reagenzienlager 950a, 950b mit den für die durchzuführenden Analysen erforderlichen Reagenzien beschickt oder nachbeschickt.

Für jede durchzuführende Analyse P _X A _X werden die oben beschriebenen Phasen 1 bis 4 durchlaufen, jeweils beginnend mit der Phase 1.

Nachdem der Pipettor 300b in den Phasen 1 und 3 von der durchzuführenden Analyse P _X A _X in Anspruch genommen wird, kann die Phase 1 der nachfolgenden Analysen P _x A _x+i bzw. P _x+i A _x erst nach Abschluss der Phase 1 und außerhalb der Phase 2 der laufenden Analysen beginnen, und zwar für so viele nachfolgende Analysen wie es "freie", d.h. nicht von anderen Analyseprozessen beanspruchte Küvetten, gibt.

Das erfindungsgemäße Konzept ermöglicht es - im Gegensatz zu den eingangs beschriebenen Systemen - dass nach abgeschlossener Messung eine Küvette umgehend gewaschen und für einen neuen Test bereitgestellt werden kann, ohne dass dadurch die Abläufe der noch laufenden Analyseprozesse nachteilig gestört werden.

Die in den Fig. 17a bis 17c dargestellte, kombinierte Vorrichtung 810 zum Mischen und Thermostatisieren flüssiger Medien dient dazu, die in den aneinander gereihten Küvetten 201 eines Küvettenarrays 200 eingebrachten flüssigen Medien zu thermostatisieren. Im dargestellten Beispiel handelt es sich um ein lineares, stationäres Küvettenarray 200.

Die einzelnen Küvetten 201 des Küvettenarrays 200 sind in einem

thermostatisierbaren Küvettenblock 820, beispielsweise aus Aluminium,

angeordnet, der gleichzeitig als Küvettenhalterung dient. Die Wände der

trichterförmigen Aufnahmen 823 liegen formschlüssig an den Wänden der Küvetten 201 an, um eine optimale Wärmeübertragung zu gewährleisten. Der Küvettenblock 820 besteht aus einem Basisteil 821 mit den Aufnahmen 823 und einem durch eine seitliche Schubbewegung aufklappbaren Vorderteil 822.

Am Küvettenblock 820, beispielsweise am Basisteil 821, ist eine

Thermostatisiereinrichtung 830 angeordnet, die eine Kühl- und Heizeinrichtung, beispielsweise in Form eines oder mehrerer Peltier-Elemente 831 sowie Kühlrippen 832 aufweist. Zur Regelung der Temperatur des Küvettenblocks 830 ist in einer Aufnahme zwischen dem Basisteil 821 und dem Peltier-Element 831 ein

Temperatursensor 833 angeordnet.

Am aufklappbaren Vorderteil 822 des Küvettenblocks 820 sind Anschlussflächen 824 erkennbar, die ebenfalls für die Anbringung einer Kühl- und Heizeinrichtung, beispielsweise Peltier-Elemente, genutzt werden können. Weiterhin weist das Vorderteil 822 mit den Messfenstern 202 der Küvetten 202 korrespondierende Öffnungen 825 auf, um eine optische Vermessung der flüssigen Medien in den Küvetten 201 zu ermöglichen.

Am Boden 204 jeder Küvette 201 ist ein Ultraschall-Wandler 840, beispielsweise ein Dickenschwinger, befestigt, z.B. angeklebt oder bei der Herstellung der Küvette mitgespritzt, mit welchem Ultraschallenergie in die Küvette 201 eingebracht werden kann. Die eingebrachte Ultraschallenergie wird sowohl zum Mischen der flüssigen Medien als auch zum gezielten Zuheizen - neben der Grundlast aus der

Thermostatisierung durch den Küvettenblock 820 - verwendet.

Der Ultraschall-Wandler 840 ist als piezoelektrischer Dickenschwinger ausgeführt, der - wie in Fig. 17c im Detail dargestellt - im Wesentlichen aus einem

scheibenförmigen, piezoelektrischen Element 842 und beidseitigen

Kontaktelektroden 841 und 843 besteht. Die küvettenseitige Elektrode 841 ist über seitliche Kontaktstreifen 844 zur unteren Elektrode 843 durchkontaktiert und bildet dort halbmondförmige Kontaktflächen 845.

Für jede Küvette 201 und deren Ultraschall-Wandler 840 ist ein von einer

Federkontaktplatine 846 unterstützter Kontaktblock 847 vorgesehen, der vier Kontaktfedern 848 aufweist, von welchen zwei die halbmondförmige Kontaktflächen 845 und zwei die untere Kontaktelektrode 843 des Ultraschall-Wandlers 840 kontaktieren. Die Küvette 201 weist an der Füllöffnung 207 einen Kragen 205 sowie an gegenüberliegenden Seiten Anschlagleisten 206 auf, mit welcher die Küvette 201 - gegen den Druck der Kontaktfedern 848 - im Küvettenblock 820 gehalten wird.

Die Federkontaktplatine 846 ist randseitig in einer waagrechten verlaufenden Nut 826 des Küvettenblocks 820 eingesteckt und stützt sich an der nach unten fortragenden Dekoderplatine 850 ab, deren Schaltungen in Fig. 18 näher erläutert werden.

In Fig. 18 ist ein Blockschaltbild zur elektronischen Ansteuerung der Vorrichtung zum Mischen und Thermostatisieren flüssiger Medien gemäß Fig. 17a dargestellt, welches die Funktionsblöcken Personal Computer 588, Controllerboard 860,

Dekoderplatine 850, Küvettenblock 820, sowie eine Temperaturregelschaltung 870 umfasst.

Das Controllerboard 860 weist einen FPGA (Field-Programmable-Gate-Array) als Prozessor 861und dient zur Steuerung der Dekoderplatine 850 sowie der

Temperaturregelschaltung 865. Der Personal Computer 588 kann beispielsweise über eine Ethernet Schnittstelle an das Controllerboard 860 angebunden sein und übermittelt je nach auszuführender Misch- und Thermostatisieraufgabe in einer der Küvetten 201 des Küvettenblocks 820 entsprechende Aufträge zur Ausführung von Firmware-Programmen auf dem Controllerboard 860, sowie dient zur

Rückübermittlung von Kontrolldaten wie beispielsweise der gemessenen

Temperaturen für die Thermostatisierung des Küvettenblocks 820.

Im Küvettenblock 820 sind jeweils an den Positionen Kl bis K16 bzw. PI bis P16 Küvetten 201 samt den zugeordneten Ultraschall-Wandlern 840 angeordnet, wobei für die Thermostatisierung im dargestellten Beispiel in den Positionen PE1 bis PE4 bzw. TI bis T4 jeweils ein Peltier-Element 831 samt zugeordnetem

Temperatursensor 833 vorgesehen ist

Die Temperaturregelschaltung 865 weist somit vier Temperaturregelkreise 866 jeweils aus Peltier-Element 831, Temperatursensor 833 und PID (Proportional, Integral, Derivativ)-Regler RI bis R4 auf und ist über eine Schnittstelle mit dem Controllerboard 860 zum Datenaustausch verbunden (Erhalt von Parametern wie Temperatur-Setpoints und Rückübermittlung gemessener Temperaturen der Temperaturregelschaltung 865 an das Controllerboard 860).

Die Dekoderplatine 850 ist ebenfalls über eine Schnittstelle an das Controllerboard 860 angebunden und erhält von diesem Steuersignale zur Auswahl einzelner Ultraschallwandler 840 über die auf der Dekoderplatine 850 implementierte

Dekoderschaltung 851und den zugehörigen Optoschaltern 857 in den Positionen S1 bis S16, sowie Steuersignale zur Parametrisierung der Oszillatorschaltung 852. Die Oszillatorschaltung 852 erhält Steuersignale zur Anpassung von Frequenz, Tastgrad (duty ratio, duty factor, oder duty cycle), Burst-Muster (burst pattern), Amplitude, Phase sowie ON und OFF Zuständen der Signalerzeugung des Oszillators. Die Oszillatorschaltung 852 umfasst einen spannungskontrollierten Oszillator 853 (voltage-controlled oscillator, VCO), dessen Frequenzsignal über einen

Burstgenerator 854 moduliert werden kann. Die Amplitude des modulierten Signals kann weiter über einen regelbaren Vorverstärker 855, sowie eine nachgeschaltete Verstärkerendstufe 856 angepasst werden. Das endverstärkte Signal wird über einen Überträger auf die benötigte Betriebsspannung der Ultraschall-Wandler 840 hochtransformiert, und über den jeweils von der Dekoderschaltung 851 selektierten Optoschalter 857 in S1 bis S16 einem der 16 piezoelektrischen Ultraschall-Wandler 840 an den Küvetten 201 auf dem Küvettenblock 820 zugeschaltet.

Das Diagramm gemäß Fig. 19a zeigt ein erstes Beispiels eines erfindungsgemäßen Thermostatisiervorganges eines Proben-Reagenzgemischs in einer Küvette, die in einem thermostatisierbaren Küvettenblock (siehe Fig. 17a) angeordnet ist.

Der Temperaturverlauf a zeigt die Erwärmung des Proben-Reagenzgemischs nur durch den auf die Temperatur TBL thermostatisierten Küvettenblock, wobei die Zieltemperatur, bei welcher das Proben-Reagenzgemischs vermessen werden kann, erst zum Zeitpunkt t ₂ erreicht wird. Bereits wesentlich früher, zum Zeitpunkt ti, wird die erforderliche Zieltemperatur erreicht, wenn Ultraschall-Boosts in den Zeitspannen M sowie A bis C eingebracht werden, wie im Temperaturverlauf ß dargestellt ist. Die Thermostatisierung des Küvettenblocks erfolgt bei einer im Wesentlichen konstanten elektrischen Leistung PBL.

1) Vorerwärmung des Küvettenblocks mit darin befindlichen leeren Küvetten auf eine Blocktemperatur TBL (typischerweise 37.0 bis 37.5°C) und Stabilisierung der Blocktemperatur auf 0.1°C.

2) Befüllen einer leeren Küvette mit einem Proben-Reagenzgemisch der

Temperatur To. Typischerweise hat das Proben-Reagenzgemisch nach

Pipettierung in die Küvette eine Temperatur von 10-15°C, weil die zupipettierten Reagenzien aus einem auf 5°C gekühlten Lagerbereich stammen und sich im Pipettor und in den Zuführleitungen auf 10-15°C erwärmen.

3) Abgabe eines Ultraschallsignals für eine vordefinierte kumulierte Zeitdauer M, die bei einem Ultraschallsignal mit der gemittelten elektrischen Leistung PP eine Energiemenge M x PP in das Proben-Reagenzgemisch einbringt und einen errechneten Temperaturhub DT _M bewirkt, welcher aus variablen, aus den Daten der durchzuführenden Analyse bekannten Eigenschaften des Proben- Reagenziengemischs wie Wärmekapazität, Viskosität, Wärmeleitfähigkeit sowie dessen Volumen und konstanten, in der Vorrichtung hinterlegten

(abgespeicherten) Daten errechnet wird. Die in der Zeitdauer M eingebrachte Energiemenge genügt, um das Proben-Reagenziengemisch ausreichend zu vermischen.

Typischerweise reicht für das homogene Vermischen eine Mischdauer von 1 bis 3 Sekunden, wobei der Temperaturhub DT _M eines beispielsweise 2-sekündigen Mischpulses etwa 3 °C betragen kann.

Alternativ kann die zum Erhalt eines stabilen Messsignals oder

Inkubationsvorgangs erforderliche Mischdauer M bei gegebener

Ultraschallleistung PP durch Versuche an verschiedenen Proben- Reagenzgemischen ermittelt und in der Vorrichtung abgespeichert werden.

Als weitere alternative Methode kann ein optisches Signal einer Analytmessung aus dem Proben-Reagenzgemisch laufend gemessen werden und der

Mischvorgang abgebrochen werden, sobald eine stabiles Signal erhalten wird, wobei der Temperaturhub DT _M hierbei - wie erwähnt - aus bekannten

thermischen Charakteristika errechnet wird.

4) Einhalten einer Pause > 1 s (Zur Abkühlung des Küvettenbodens und der

Klebestelle zum Ultraschall-Wandler) 5) Abgabe eines oder mehrerer gegebenenfalls durch Pausen > 1 s unterbrochenen Ultraschallsignals bei einer errechneten Temperatur TA für einer vordefinierte kumulierte Zeitdauer A + B + C + n, die einem zusätzlichen errechneten

Temperaturhub DT _A + DT _B + DTV + DT _h entspricht, wobei nach Abgabe des letzten Ultraschallpulses eine unter der Temperatur TBL- _X liegende, Temperatur T _BL-Y erreicht wird. Ab dieser Temperatur erfolgt der Temperatureintrag in den Küvetteninhalt rein über Wärmeleitung zwischen dem Küvettenblock 820 und dem Küvetteninhalt.

6) Erreichen einer für die Analyse akzeptablen Temperatur TBL- _X , die um den Wert x unter der Temperatur des Küvettenblocks liegt, wobei x typischerweise bei einem festgelegten Wert von 0.1 - 0.5 °C liegt. Die akzeptable Temperatur ist festgelegt und liegt zwischen 36.5 und 37.5 °C. Die Temperaturkonstanz während der Zeitdauer einer darauf folgenden optischen Messung soll bei etwa 0.1°C liegen.

Das Diagramm gemäß Fig. 19b zeigt ein zweites Beispiels eines erfindungsgemäßen

Thermostatisiervorganges eines Proben-Reagenzgemischs in einer Küvette, die in einem thermostatisierbaren Küvettenblock (siehe Fig. 17a) angeordnet ist.

1) (wie Beispiel 1) Vorerwärmung des Küvettenblocks mit darin befindlichen leeren Küvetten auf eine Blocktemperatur TBL (typischerweise 37.0 bis 37.5°C) und Stabilisierung der Blocktemperatur auf 0.1°K

2) (wie Beispiel 1) Befüllen einer leeren Küvette mit einem Proben- Reagenzgemisch der Temperatur T ₀ . Typischerweise hat das Proben- Reagenzgemisch nach Pipettierung in die Küvette eine Temperatur von 10-15°C, weil die zupipettierten Reagenzien aus einem auf 5°C gekühlten Lagerbereich stammen.

3) (wie Beispiel 1) Abgabe eines Ultraschallsignals für eine vordefinierte kumulierte Zeitdauer M, die bei einem Ultraschallsignal mit der gemittelten elektrischen Leistung PP eine Energiemenge M x PP in das Proben-Reagenzgemisch einbringt und einen errechneten Temperaturhub DT _M bewirkt, welcher aus variablen, aus den Daten der durchzuführenden Analyse bekannten Eigenschaften des Proben- Reagenziengemischs wie Wärmekapazität, Viskosität, Wärmeleitfähigkeit sowie dessen Volumen und konstanten, im Gerät hinterlegten Daten errechnet wird.

Typischerweise reicht die geeignete kumulierte Zeitdauer benötigter

Rührvorgänge je nach Rühraufgabe von 1 bis 3 Sekunden, wobei der

Temperaturhub DTM eines beispielsweise 2-sekündigen Rührpulses etwa 3 °K betragen kann. Alternativ kann die zum Erhalt eines stabilen Messsignals, eines Wasch- oder Inkubationsvorgangs erforderliche Mischdauer M bei gegebener

Ultraschallleistung PP durch Versuche an verschiedenen Proben- Reagenzgemischen ermittelt und im Gerät gespeichert werden.

Als weitere alternative Methode kann ein optisches Signal aus dem Proben- Reagenzgemisch laufend gemessen werden, und der Mischvorgang abgebrochen werden, sobald eine stabiles Signal erhalten wird, wobei der Temperaturhub DTM hierbei wie erwähnt aus bekannten thermischen Charakteristika errechnet wird. ) (wie Beispiel 1) Einhalten einer Pause >1 s (Zur Abkühlung des Küvettenbodens und der Klebestelle zum Ultraschall-Wandler) ) Abgabe eines oder mehrerer gegebenenfalls durch Pausen > 1 s unterbrochenen Ultraschallsignals erst bei einer errechneten Temperatur 0.5 x (TBL - To), für eine vordefinierte kumulierte Zeitdauer A + B + n, die einem zusätzlichen,

errechneten Temperaturhub DT _A + DT _B + DT _h entspricht, wobei nach Abgabe des letzten Ultraschallpulses eine unter der akzeptablen Temperatur TBL- _X liegende, sicher errechenbare Temperatur TBL- _Y erreicht wird. Ab dieser Temperatur erfolgt der Temperatureintrag in den Küvetteninhalt rein über Wärmeleitung zwischen dem Küvettenblock und dem Küvetteninhalt. ) (wie Beispiel 1) Erreichen einer für die Analyse akzeptablen Temperatur TBL-X, die um den Wert x unter der Temperatur des Küvettenblocks liegt, wobei x typischerweise bei einem festgelegten Wert von 0.1 - 0.5 °K liegt. Die

akzeptable Temperatur ist festgelegt und liegt zwischen 36.5 und 37.5 °C. Die Temperaturkonstanz während der Zeitdauer einer darauffolgenden optischen Messung soll bei etwa 0.1°K liegen.