Durchflusszelle für ein Kolorimeter
Die Erfindung betrifft eine Durchflusszelle für ein Kolorimeter, bestehend aus einem rohrförmigen Bauteil mit einer Einlassöffnung und einer davon beabstandeten Auslassöffnung. Kolorimetrische Analysiergeräte, in denen derartige Durchflusszellen verwendbar sind, sind beispielsweise aus den US-Patentschriften 2797 149, 2 879 141 und 3 241 432 bekannt.
Es ist bereits eine vertikal angeordnete Durchflusszelle vorgeschlagen worden, durch die der vorbehandelte und durch Luft, ein anderes inertes Gas oder eine inerte Flüssigkeit unterteilte Probenstrom von unten nach oben strömt und dabei in den Bereich eines Lichtbündels gelangt, welches die Durchflusszelle in Querrichtung durchsetzt und auf einen lichtelektrischen Detektor gerichtet ist. Da die Luft- oder Gaseinschlüsse sich über den gesamten Querschnitt der Durchflusszelle erstrecken sollten, ist der Innendurchmesser der Durchflusszelle notwendigerweise ausreichend klein und beträgt beispielsweise 1,9 mm. Aus diesem Grunde ist auch der Weg des Lichtbündels durch die Flüssigkeit entsprechend klein.
Es ist femer vorgeschlagen worden, rohrförmige Durchflusszellen herzustellen, bei denen das die Durchflusszelle durchsetzende Lichtbündel, das zum Messen der Konzentration eines bekannten Bestandteils durch Messung der Lichtdurchlässigkeit der zu analysierenden Flüssigkeit dient, während diese durch die Durchflusszelle strömt, mehrmals quer zur Strömungsrichtung reflektiert wird, wodurch der effektive Lichtweg des Lichtbündels innerhalb der Flüssigkeit und dadurch auch die Empfindlichkeit des das Licht aufnehmenden Detektors des Kolorimeters entsprechend erhöht wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vielfachreflektion des Lichtbündels innerhalb der Flüssigkeit auf einfache und zweckmässige Weise herbeizuführen.
Erfindungsgemäss ist dazu bei der eingangs bezeichneten Durchflusszelle zwischen der Einlassöffnung und der Auslassöffnung ein ringsum mit einer lichtreflektierenden Oberfläche versehener Abschnitt vorgesehen, in dem zum Lichteintritt und Lichtaustritt zwei in Umfangsrichtung beabstandete Öffnungen ausgebildet sind.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun auch anhand der beiliegenden Abbildungen beispielsweise beschrieben.
Die Fig. 1 zeigt eine Durchflusszelle mit der Lichteintrittsöffnung.
Die Fig. 2 zeigt eine Durchflusszelle nach der Fig. 1 mit der Lichtaustrittsöffnung.
Die Fig. 3 ist ein Schnitt längs der Linie 3-3 der Fig. 2.
Die Fig. 4 ist eine schematische Darstellung eines Analysiergerätes für Flüssigkeiten mit einer Durchflusszelle nach der Erfindung.
In Übereinstimmung mit den Fig. 1 und 2 ist eine Durchflusszelle 10, die vorzugsweise aus einem rohrförmigen Stück Glas besteht, vorzugsweise vertikal angeordnet. Sie weist eine untere Einlassöffnung 12 und eine obere Auslassöffnung 14 für die Flüssigkeit auf und ist ausser an diesen Stellen verschlossen, so dass die zu analysierende Flüssigkeit von der Einlassöffnung 12 durch die Durchflusszelle zur Auslassöffnung 14 strömt.
In einem Abschnitt des Rohrs zwischen der Einlass öffnung und der Auslassöffnung für die Flüssigkeit befinden sich eine Lichteintrittsöffnung 16 und eine Lichtaustrittsöffnung 18. Die äussere Mantelfläche der Durchflusszelle ist ausser im Bereich der Lichteintritts öffnung 16 und der Lichtaustrittsöffnung 18, die beide als enge Längsschlitze ausgebildet sind, mit einem filmartigen Überzug 20 aus Silber oder einem anderen geeigneten lichtreflektierenden Material überzogen.
Der Überzug 20 aus Silber ist mit einer dünnen Schutzschicht 22 bedeckt, die vorzugsweise aus Nitrocellulose besteht, die als flüssige Lösung aufgetragen und dann auf dem Überzug aus Silber getrocknet wird.
Die Durchflusszelle 10 ist klein, insbesondere dann, wenn sie für kolorimetrische Analysen bei klinischchemischen Untersuchungen verwendet wird. Sie kann beispielsweise 25 mm lang sein sowie einen Innendurchmesser von 1,9 mm und einen Aussendurchmesser von 3 mm besitzen. Die schlitzförmige Lichteintrittsöffnung 16 kann dabei etwa 10 mm lang und 0,2 mm breit und die ebenfalls schlitzförmige Lichtaustrittsöffnung 18 etwa 10 mm lang und etwa 1 mm breit sein. Die beiden öffnungen 16 und 18 werden dadurch hergestellt, dass man den Überzug 20 und die Schutzschicht 22 im Bereich der Schlitze entfernt, aber auf der restlichen Mantelfläche der Durchflusszelle unzerstört lässt.
Gemäss der Fig. 3 des dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung sind die beiden Öffnungen 16 und 18 nicht einander gegenüber, sondern vorzugsweise in einem rechten Winkel zueinander am Umfang der Durchflusszelle angeordnet. Das von einer Lichtquelle 24 (Fig. 4) in die Durchflusszelle eintretende Licht wird innerhalb der durch die Durchflusszelle strömenden Flüssigkeit quer zur Strömungsrichtung in einer Vielzahl von Bahnen hinund zurückreflektriert, tritt dann durch die Austrittsöffnung 18 aus und trifft danach auf einen lichtelektrischen Detektor 26 des Kolorimeters, mit dem der Schreibstift eines Registriergerätes 28 gesteuert wird, wie beispielsweise im US-Patent 3 031 917 oder den oben erwähnten US-Patentschriften beschrieben ist.
Obwohl eine Versetzung der Lichtöffnungen um 900 bevorzugt wird, ist diese relative Lage dieser beiden Öffnungen zueinander nicht kritisch, sondern kann sehr unterschiedlich sein, solange der Lichtweg innerhalb der Durchflusszelle quer zu deren Längsachse ist und die Lichteintrittsöffnung und die Lichtaustrittsöffnung sich bezüglich der Längsachse der Zelle nicht diametral gegenüberliegen, so dass das in die Durchflusszelle eintretende Licht innerhalb der Durchflusszelle hin- und herreflektiert wird, bevor es durch die Lichtaustrittsöffnung austritt.
In der Fig. 4 ist schematisch eine Pumpe 30 gezeigt, die an sich eine beliebige Ausführungsform besitzen kann, bei der es sich aber vorzugsweise um eine Dosierpumpe entsprechend der US-Patentschrift 2 935 028 handelt. Eine derartige Pumpe besitzt eine Andrückplatte 30, gegen die eine Anzahl von elastisch deformierbaren Schläuchen 34, 36, 38 und 40 gedrückt werden, indem sie durch (nicht gezeigte) Quetschwalzen in ihrer Längsrichtung fortschreitend zusammengedrückt werden.
Bei dem in der Fig. 4 dargestellten Analysiergerät werden die Flüssigkeitsproben mittels einer (nicht gezeigten) Probenzuführvorrichtung dem Pumpenschlauch 34 zugeführt und durch diesen zu einem Rohrverzweigungsglied 44 geleitet, dem auch sowohl ein Reaktionsmittel durch den Pumpenschlauch 36 als auch Luft oder ein anderes mit den Flüssigkeiten inertes Gas durch den Pumpenschlauch 38 zugeführt werden. Durch die Luft wird die in das Rohrzweigungsglied 44 eintretende Flüssigkeit unterteilt, so dass ein Probestrom entsteht, der abwechselnd aus Probenschüben und dazwischenliegenden Luft- oder Gaseinschlüssen besteht, durch die, wie es in der US-Patentschrift 2797 149 beschrieben ist, die Transportröhren gereinigt bzw. saubergehalten werden.
Der unterteilte Probenstrom strömt dann vom Rohrverzweigungsglied 44 durch eine horizontal angeordnete Mischschlange 46.
Von der Mischschlange 46 wird der Probenstrom, der abwechselnd aus vorbehandelten Probenschüben und Luft- oder Gaseinschlüssen besteht, vorzugsweise der Einlassöffnung 12 der Durchflusszelle zugeleitet, wobei erfindungsgemäss die in der Fig. 4 dargestellte Entlüftungseinrichtung 48 weggelassen wird. Fehlt diese Entlüftungseinrichtung, dann wird der unterteilte Probenstrom der Durchflusszelle zuströmen, ohne dass die Luft- oder Gaseinschlüsse vorher aus dem Probenstrom entfemt werden. Die Betätigung des Schreibstiftes des Registriergerätes wird vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, unterbrochen, wenn die Lufteinschlüsse in den Lichtweg gelangen bzw. solange diese vom Lichtbündel durchsetzt sind, wie es bereits in der oben erwähnten Patentanmeldung vorgeschlagen wurde.
Es liegt jedoch ebenfalls im Rahmen der Erfindung, die Lufteinschlüsse, wie es in der Fig. 4 dargestellt ist, zu entfernen und für diesen Zweck in die stromaufwärts vom Einlassende der Durchflusszelle gelegene Transportröhre eine Entlüftungseinrichtung 48 einzuschalten. In der Entlüftungseinrichtung 48 werden die Luft- oder Gaseinschlüsse derart entfemt, wie es bereits in der US-Patentschrift 3 109 714 beschrieben ist.
Dazu ist der Pumpenschlauch 40 über eine Transportröhre 50 mit der Entlüftungseinrichtung verbunden, so dass die Luft- oder Gaseinschlüsse zusammen mit einer vernachlässigbaren Menge der Flüssigkeit von der Entlüftungseinrichtung zu einem Abfluss gesaugt werden, während nahezu die gesamte Flüssigkeit zur Einlassöffnung 12 der Durchflusszelle strömt. Anstelle von Luft kann auch eine mit den Proben und den Behandlungsflüssigkeiten nicht mischbare und gegenüber diesen inerte Flüssigkeit verwendet und durch den Pumpenschlauch 38 zugeführt und zum Unterteilen des Probenstroms verwendet werden. Diese Flüssigkeit kann zusammen mit den behandelten Proben durch die Durchflusszelle strömen, wie es beispielsweise in der oben erwähnten älteren Patentanmeldung vorgeschlagen worden ist.
Die Lichtquelle enthält eine elektrische Lampe 52, eine Fokussiereinrichtung 54 und ein optisches Filter 56, damit Licht mit einer vorgewählten Wellenlänge durch die Lichteintrittsöffnung 16 in die Durchflusszelle eintritt. Die Durchflusszelle 10 kann statt vertikal auch horizontal angeordnet sein. Der lichtreflektierende Überzug kann auch auf der inneren Mantelfläche der durchflusszelle 10 anstelle auf ihrer äusseren Mantelfläche vorgesehen und mit einer dünnen Schutzschicht aus beispielsweise lichtdurchlässigem Teflon überdeckt sein, damit sie nicht mit dem durch die Durchflusszelle strömenden Medium in Berührung kommt.
Das in der Fig. 4 schematisch dargestellte Analysiergerät dient nur als Beispiel. Zusätzlich können beispielsweise ein Heizbad, ein Dialysator oder ein Filter vorgesehen sein. Da jedoch die Erfindung auf die Durchflusszelle 10 gerichtet ist, wird hier nicht auf weitere Einzelheiten eingegangen.