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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Zuführung
eines Flüssigkeitsstroms aus mindestens zwei Flüssigkeitsabschnitten in
eine Messzelle.
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Die
Zusammensetzung von Flüssigkeitsabschnitten zu einem Flüssigkeitsstrom
erfolgt wie in der
DE
41 34 519 A1 und in der
DE 199 07 448 A1 häufig durch den
Einsatz von Probenschleifen und eines Mischventils. Hierbei stehen
die Flüssigkeiten jedoch in direktem Kontakt zu den Komponenten
des Mischsystems, das dadurch anfällig für Verunreinigungen
ist und sich daher nicht für den Einsatz als Einwegsystem
eignet.
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Die
Förderung von verschiedenen Flüssigkeiten aus
unterschiedlichen Quellen erfolgt in der Regel mittels eines Probenahmesystems.
Dies sind wie z. B. in der
EP
0 562 260 B1 verschiedene Gefäße, die über
einen Rotationstisch oder ein Robotersystem vorgelegt bzw. ausgewechselt
werden. Jedoch kommen auch hier die Komponenten des Mischsystems,
insbesondere die Injektionsnadeln, wiederholt in Kontakt mit den
Analyten.
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Die
DE 103 22 942 A1 beschreibt
eine Vorrichtung, die Bestandteile für die Öffnung
und Schließung von Mikrokanälen sowie eine integrierte
Detektion umfasst. Nachteilig hieran sind der direkte Kontakt aller
Medien mit den Pumpen und die Tatsache, dass für jeden
Eingangskanal eine getrennte Pumpe verwendet werden muss. Darüber
hinaus lässt sich mit dieser Vorrichtung eine Probe nur
bewegen, nicht aber einem Flüssigkeitsstroms hinzufügen.
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Die
Förderung eines Mediums erfolgt wie in der
EP 0 815 940 A2 durch elektrokinetische
Kräfte oder wie in der
WO 84/02000 A1 durch Druckgas. Der Nachteil
der Förderung durch Druckgas basiert auf der Kompressiblität
von Luft: Wird Druck aufgebaut, so wird die Luft komprimiert und
es bildet sich eine Art Federsystem, das Druckschwankungen puffert.
Vor allem kurz nach Inbetriebnahme des Systems kommt es zu Pulsationen
und damit zu undefinierten Förderraten. Weiterhin besteht
bei gasdruckfördernden Systemen die Gefahr von Eingasungen
in die mit Druck beaufschlagten Flüssigkeiten.
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Die
US 2006/0275179 A1 offenbart
eine mikrofluidische Vorrichtung, die ebenfalls mit Druckluftförderung
betrieben wird. Nachteilig hieran ist der hohe apparative Aufwand
durch die Druckluftsteuerung und -regelung. Da es sich hierbei um
einen geschlossenen Regelkreis handelt, weist diese Vorrichtung
zudem alle Nachteile auf, die konventionelle Regelkreise mit sich
bringen, insbesondere die Gefahr des instabilen Betriebs, Überschwingen
der Regler usw.
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Das
Ziel der Trennung zweier Flüssigkeiten in einem Gesamtstrom
erfolgt nach dem Stand der Technik durch den Einsatz von Trennmedien
wie Luft oder einer weiteren Flüssigkeit. Die in der
DE 37 32 516 A1 beschriebene
Vorrichtung beruht auf einer zeitlich exakt bestimmten Injektion
eines Trennmediums oder eines zweiten Reagenz in Form von Flüssigkeitsabschnitten.
Der Nachteil dieser Vorrichtung besteht jedoch im Aufwand der zeitlich
exakten Injektion, einschließlich des apparativen Aufwands
zum Nachweis des geeigneten Injektionszeitpunktes, und der damit
verbundenen Unsicherheit bei der Berechnung der dosierten Menge.
Hierfür werden, wie in der
DE 38 20 196 A1 aufwändige Pumpensysteme
vorgeschlagen.
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Die
DE 103 22 893 A1 offenbart
den Einsatz von Flüssigkeiten in Form sogenannter Plugs
(Pfropfen) zur Trennung von Flüssigkeiten. Zur Erzeugung eines
Plugs dient der Abriss eines Teilstromes, der in einen konstanten
Flüssigkeitsstrom injiziert wird. Die Größe
der Plugs hängt ab von den gewählten Flüssigkeiten,
ihren Dichten und Viskositäten, von den Kanalgeometri en
sowie der Strömungsgeschwindigkeit und lässt sich
somit nicht frei wählbar anpassen. Daher kann es sogar
dazu kommen, dass die Größe der Plugs nicht ausreicht,
um den gesamten Kanalquerschnitt auszufüllen, so dass keine
vollständige Trennung der Flüssigkeiten garantiert
ist. Mitunter haften diese Plugs auch an den Kanalwänden
an, so dass die zu trennenden Flüssigkeiten wieder in Kontakt
zueinander gelangen.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung
und ein Verfahren zur Zuführung eines Flüssigkeitsstroms
aus mindestens zwei Flüssigkeitsabschnitten in eine Messzelle
vorzuschlagen, die die genannten Nachteile und Einschränkungen
nicht besitzen.
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Insbesondere
sollen eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitgestellt werden,
mit denen sich kleine Probenvolumina möglichst dispersionsfrei durch
die Vorrichtung fördern lassen, um vor allem bei längeren
Förderwegen Verdünnungseffekte in Folge von Durchmischung
zu vermeiden.
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Weiterhin
soll eine Vorrichtung bereitgestellt werden, die den direkten Kontakt
der Flüssigkeiten zu den Komponenten der Vorrichtung verringert
und dadurch Verunreinigungen vermeidet, so dass sie sich als Einwegsystem
eignet, wodurch ihr Einsatz im Bereich der medizinischen Diagnostik
möglich wird.
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Diese
Aufgabe wird im Hinblick auf die Vorrichtung durch die Merkmale
des Anspruchs 1 und im Hinblick auf das Verfahren durch die Schritte
des Anspruchs 8 gelöst. Die Unteransprüche beschreiben jeweils
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
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Eine
erfindungsgemäße Vorrichtung zur Zuführung
eines Flüssigkeitsstroms aus mindestens zwei Flüssigkeitsabschnitten
in eine Messzelle enthält
- (i) eine
mikrofluidische Anordnung mit einem Hauptkanal und hierin ein- und
ausmündenden Kanälen,
- (ii) eine Messzelle,
- (iii) ein- und ausgangsseitige Ventile zur Steuerung der Flüssigkeitsströme
in und aus dem Hauptkanal sowie den hierin ein- und ausmündenden
Kanälen,
- (iv) eine Pumpe zur Förderung einer ersten Flüssigkeit
als Trägerstrom und
- (v) mindestens einen Flüssigkeitstauscher zum Austausch
der ersten Flüssigkeit mit einer zweiten Flüssigkeit,
die zumindest teilweise den Analyten enthält,
die
derart angeordnet sind, dass im Hauptkanal ein Flüssigkeitsstrom
aus mindestens zwei Flüssigkeitsabschnitten aus den beiden
Flüssigkeiten zusammengefügt und in die Messzelle
geleitet wird.
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Die
mikrofluidische Anordnung befindet sich auf einem Substrat, bevorzugt
aus einem Polymer, in das ein Hauptkanal, der einen Eingang und
einen Ausgang besitzt, ein oder mehrere in den Hauptkanal einmündende
Kanäle, die jeweils einen Eingang besitzen, und ein oder
mehrere aus dem Hauptkanal ausmündende Kanäle,
die jeweils einen Ausgang besitzen, sowie ein weiterer, in den Hauptkanal
einmündender Kanal, der einen Eingang besitzt, eingebracht sind.
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Die
mikrofluidische Anordnung ist damit ein Bauteil, das durch die Anbringung
von Kanalmündungen und -abschnitten die Volumina und die
geometrische Aneinanderreihung der späteren Flüssigkeitsabschnitte
vorgibt. Diese Vorrichtung ist völlig passiv ausgeführt
und besitzt daher keine aktiven Strukturen wie Pumpen oder Ventile.
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In
einer besonderen Ausgestaltung ist die mikrofluidische Anordnung
als Einwegteil ausgeführt.
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Die
Messzelle, die sich vorzugsweise außerhalb der mikrofluidischen
Anordnung befindet, besitzt einen Eingang und einen Ausgang, wobei
der Eingang der Messzelle mit dem Hauptkanal, vorzugsweise über
eine ausgangsseitige Leitung mit dem Ausgang des Hauptkanals verbunden
ist.
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Die
Messzelle selbst enthält einen Sensor, insbesondere einen
Leitfähigkeits- oder Viskositäts-Sensor, einen
Sensor auf der Basis von Oberflächenwellen (SAW-Sensor),
einen optischen Sensor auf der Basis von Oberflächenplasmonenresonanzen
(SPR-Sensor) oder einen elektrochemischen Sensor.
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In
einer besonderen Ausgestaltung befindet sich die Messzelle zwischen
der Einmündung des weiteren, in den Hauptkanal einmündenden
Kanals und dem Ausgang des Hauptkanals innerhalb der mikrofluidischen
Anordnung.
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Der
Eingang des Hauptkanals und jeder weitere Eingang eines Kanals auf
der mikrofluidischen Anordnung ist mit einem eingangsseitigen Ventil
verbunden. Ebenso ist der Eingang des Hauptkanals und jeder weitere
Ausgang eines Kanals auf der mikrofluidischen Anordnung mit einem
ausgangsseitigen Ventil verbunden.
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Die
erfindungsgemäße Anordnung besitzt weiterhin eine
Pumpe, die zur Förderung einer ersten Flüssigkeit
aus einem Reservoir über eine eingangsseitige Hauptleitung
zu den eingangsseitigen Ventilen durch die Kanäle der mikrofluidischen
Anordnung über die ausgangsseitigen Ventile zu einer ausgangsseitigen
Hauptleitung dient. Vorzugsweise führt die ausgangsseitige
Hauptleitung die erste Flüssigkeit zurück zum
Reservoir. Als Pumpe eignet sich eine konventionelle Pumpe, gegebenenfalls
mit eingebautem Volumenstromteiler, oder eine Mikropumpe.
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Entscheidend
für die Funktionsweise der erfindungsgemäßen
Vorrichtung sind ein oder mehrere Flüssigkeitstauscher,
die jeweils zwischen einem eingangsseitigen Ventil und einem Eingang
eines Kanals in die mikrofluidische Anordnung angeordnet sind. Diese
tauschen die durch die Pumpe und das jeweilige eingangsseitige Ventil
geförderte erste Flüssigkeit gegen eine zweite
Flüssigkeit aus, die dann direkt in den Hauptkanal oder über
einen Kanal, der in den Hauptkanal einmündet, in den Hauptkanal gefördert
wird. Auf diese Weise lässt sich der Hauptkanal zwischen
der Einmündung des betreffenden Kanals und der Ausmündung
eines weiteren Kanals mit der zweiten Flüssigkeit befallen.
Dadurch ist gewährleistet, dass später in der
Messzelle ein Flüssigkeitsstrom aus mindestens zwei Flüssigkeitsabschnitten
eintritt.
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In
einer besonders bevorzugten Ausgestaltung befinden sich zwischen
einem oder mehreren Ausgängen aus der mikrofluidischen
Anordnung und dem jeweiligen ausgangsseitigen Ventil zusätzlich ausgangsseitige
Flüssigkeitstauscher. Diese dienen dazu, die zweite Flüssigkeit,
die direkt aus dem Hauptkanal oder aus Kanälen, die aus
dem Hauptkanal ausmünden, gefördert wird, durch
die erste Flüssigkeit auszutauschen, die dann aus dem betreffenden
ausgangsseitigen Flüssigkeitstauscher wieder zur ausgangsseitigen
Hauptleitung und vorzugsweise zurück zum Reservoir gefördert
wird.
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Die
eingesetzten Flüssigkeitstauscher sind bevorzugt so ausgestaltet,
dass die hiermit austauschbaren Flüssigkeiten, sofern sie
nicht untereinander mischbar sind, eine Phasengrenze zueinander bilden
oder, falls sie untereinander mischbar sind, nicht miteinander in
Kontakt kommen können.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung beinhaltet ein völlig
passives Bauteil, in das Mikrokanäle eingearbeitet sind.
Die Kanäle weisen definierte Längen und definierte
Querschnitte auf und stellen somit definierte Volumina zur Verfügung,
die sich von außen befüllen lassen. Diese Volumina
stellen Teilvolumina eines langen Hauptkanals dar, der abschnittsweise befüllt
wird. Der mittlere Abschnitt lässt sich z. B. mit einem
Analyten befüllen und stellt ein Gesamtvolumen von 200 μl
zur Verfügung. Damit ersetzt er die klassische Probenschleife.
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Zur
Vermeidung von Dispersion eignet sich eine mit dem Analyten nicht
mischbare Trennflüssigkeit, insbesondere ein aliphatischer
oder aromatischer Kohlenwasserstoff mit 5 bis 20 Kohlenstoff-Atomen
als erste Flüssigkeit, z. B. Tetradekan, im Falle eines
wässrigen Analyten. Hierbei wird je ein Tetradekan-Plug
vor und hinter das Teilsegement des Analyten in den langen Hauptkanal
eingezogen, so dass sich die Probe aus dem Analyten dispersionsfrei durch
die Kanäle bewegen lässt.
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Die
erfindungsgemäße Anordnung wird somit von außen
beprobt, sie beinhaltet keine aktiven Komponenten wie Pumpen und
Ventile. Die einzelnen Ein- und Ausgänge der Anordnung
sind mit Ventilen verbunden, die selektiv Wege durch die Anordnung öffnen
und schließen. Durch den Einsatz eines Mittlermediums wird
gleichzeitig ein Fördern des Analyten durch diese Ventile
vermieden. Als Mittlermedium kommt erneut eine mit dem Analyten
nicht mischbare Trennflüssigkeit, insbesondere ein aliphatischer
oder aromatischer Kohlenwasserstoff mit 5 bis 20 Kohlenstoff-Atomen,
z. B. Tetradekan, im Fall eines wässrigen Analyten, zum
Einsatz.
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Die
vorliegende Erfindung weist insbesondere die im Folgenden aufgeführten
Vorteile auf.
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Die
Probenvorbereitung erfolgt durch den Einsatz einer passiven mikrofluidischen
Vorrichtung, die von außen beprobt wird. Dadurch entfallen
die sonst erforderlichen aufwendigen, in die Mikrofluidik integrierten
Ventile oder Pumpen. Es genügen ein fache, handelsübliche
und kostengünstige Ventile, die von außen mit
der mikrofluidischen Vorrichtung verbunden werden.
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Für
die erfindungsgemäße Vorrichtung ist ein Regelkreis
nicht notwendig, da durch den Einsatz von Flüssigkeiten
als Mittlermedium die Druckregelung entfällt. Das vorliegende
System benötigt lediglich eine Pumpe als Volumenstromgeber.
Die Förderraten sind gemäß der Kontinuitätsgleichung,
die besagt, dass das eingeförderte Volumen dem ausgeförderten
Volumen entsprechen muss, immer gleich dem Volumenstrom, den die
Pumpe erbringt.
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Durch
die Integration der Fluidik mit der Sensorik durch die Verbindung
der passiven mikrofluidischen Komponenten mit dem Deckel eines Sensors (z.
B. SAW-Biosensor) weist die beschriebene Vorrichtung praktisch keine
Totzeiten bzw. Totvolumina mehr auf.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt durch die
Vermeidung des Kontaktes zwischen dem Analyten und wieder verwendeten
Komponenten volle Einwegtauglichkeit. Dieser Vorteil wird insbesondere
durch den Einsatz des geförderten Mittler- oder Trägermediums
erreicht. Der Einsatz eines flüssigen Separators ermöglicht
gleichzeitig dispersionsfreies Fördern.
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Ein
aliphatischer oder aromatischer Kohlenwasserstoff mit 5 bis 20 Kohlenstoff-Atomen,
z. B. Tetradekann, eignet sich als Pump- und Ventilmedium: Es gewährleistet
lange Betriebszeiten und ermöglicht die Nutzung kostengünstigerer
Materialien in der Fluidik. So kann z. B. auf den Einsatz von Teflon
verzichtet werden, das als Material für Schläuche
und Schlauchverbindungen häufig zum Einsatz kommt.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen
und der Figur näher erläutert.
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Gemäß der
Figur, die schematisch eine bevorzugte erfindungsgemäße
Vorrichtung zeigt, fördert eine Pumpe 2 eine erste
Flüssigkeit 101 (Tetradekan) aus einem Reservoir 1 durch
eine eingangsseitige Hauptleitung 3 an eingangsseitige
Ventile 8, 9, 10, 11, 12.
Die Ventile 9, 10, 12 sind über
weitere eingangsseitige Leitungen 14, 15, 17 jeweils
mit der Einleitung in die betreffenden oberen Phasen 18a, 19a, 20a der
eingangsseitigen Flüssigkeitstauscher (Fluidtauscher) 18, 19, 20 verbunden,
so dass die oberen Phasen aus Tetradekan bestehen. Die unteren Phasen 18b, 19b der
ersten beiden eingangsseitigen Flüssigkeitstauscher 18, 19 bestehen
aus einem wässrigen Puffer als dritte Flüssigkeit 103,
während die untere Phase 20b des dritten eingangsseitigen Flüssigkeitstauschers 20 aus
einem wässrigen Analyten 102, wofür hier
eine Proteinlösung eingesetzt wurde, besteht. Die unteren
Phasen 18b, 19b, 20b der eingangsseitigen
Flüssigkeitstauscher sind über weitere Leitungen 21, 22, 23 jeweils
mit einem eigenen Eingang 38, 36, 34 einer
mikrofluidischen Anordnung 24 verbunden.
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Weiterhin
besteht aus der Hauptleitung 3 über das Ventil 11 eine
weitere eingangsseitige Leitung 16, die direkt, ohne dass
Flüssigkeitstauscher vorgesehen sind, zu einem weiteren
Eingang 35 der Anordnung 24 führt. Schließlich
besteht von der eingangsseitigen Hauptleitung 3 durch das
Ventil 8 eine weitere eingangsseitige Leitung 13,
die zu einem weiteren Eingang 40 der Anordnung 24 führt.
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Die
mikrofluidische Anordnung 24 selbst weist einen langen
Hauptkanal 33 auf, der sich vom Eingang 36 zu
einem Ausgang 43 erstreckt und in den sieben Kanäle 25, 26, 27, 28, 29, 30, 32 ein-
bzw. ausmünden. Die sieben Kanäle 25, 26, 27, 28, 29, 30, 32 verbinden
den Hauptkanal mit den weiteren Eingängen 34, 35, 38, 40 bzw.
weiteren Ausgängen 37, 39, 41 der
Anordnung 24.
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Die
Ausgänge 39, 43 der Anordnung 24 sind über
ausgangsseitige Leitungen 44, 47 mit den unteren
Phasen 48b, 49b der ausgangsseitigen Flüssigkeitstauscher 48, 49 verbunden.
Die untere Phase 48b des ersten ausgangsseitigen Flüssigkeitstauschers 48 besteht
nur aus dem wässrigen Analyten 102 (Proteinlösung)
als zweiter Flüssigkeit, während sich die untere
Phase 49b des zweiten ausgangsseitigen Flüssigkeitstauschers 49 aus
einem Gemisch aus den beiden Flüssigkeiten Analyt 102 und
Puffer 103 bildet. Die oberen Phasen 48a, 49a der
ausgangsseitigen Flüssigkeitstauscher 48, 49 bestehen aus
der ersten Flüssigkeit 101 (Tetradekan) und sind über
weitere ausgangsseitige Leitungen 54, 57 und über
ausgangsseitige Ventile 50, 53 mit einer weiteren
ausgangsseitigen Hauptleitung 58 verbunden, die in das
Reservoir 1 mündet.
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Vom
Ausgang 41 der Anordnung 24 führt eine
weitere ausgangsseitige Leitung 46 über das weitere
ausgangsseitige Ventil 52 und über eine weitere
ausgangsseitige Leitung 56 zur ausgangsseitigen Hauptleitung 58.
Schließlich besteht vom Ausgang 37 der Anordnung 24 eine
weitere ausgangsseitige Leitung 45 über das weitere
ausgangsseitige Ventil 51 und die weitere ausgangsseitige
Leitung 55 zur ausgangsseitigen Hauptleitung 58.
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Zwischen
dem Ausgang 43 der Anordnung 24 und dem ausgangsseitigen
Flüssigkeitstauscher 49, in die Leitung 47 eingebracht,
befindet sich eine Messzelle 42, der hier einen Sensor
auf der Basis von Oberflächenwellen-Bauelementen (SAW-Sensor)
enthält, die über den Eingang 60, der
hier über die Leitung 59 mit dem Ausgang 43 der
Anordnung 24 verbunden ist, und über den Ausgang 61 verfügt.
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In
einer besonderen Ausgestaltung ist die Messzelle 42 direkt
in die Anordnung 24 integriert, wobei die Messzelle 42 in
diesem Fall zwischen der Einmündung des Kanals 32 in
den Hauptkanal 33 und dem Ausgang 43 der Anordnung 24 angeordnet ist.
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Zur
bevorzugten Betriebsweise der erfindungsgemäßen
Vorrichtung wird zunächst die Pumpe 2 in Betrieb
genommen.
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In
einem ersten Schritt werden alle ein- bzw. ausgangsseitigen Ventile 8, 9, 10, 11, 12, 50, 51, 52, 53 geschlossen
und dann nur das eingangsseitige Ventil 12 und das ausgangsseitige
Ventil 50 geöffnet. Dadurch stellt sich ein konstanter
Volumenstrom aus der ersten Flüssigkeit 101 (Tetradekan)
aus dem Reservoir 1 über die eingangsseitige Hauptleitung 3 durch
das eingangsseitige Ventil 12, die eingangsseitige Leitung 17,
den eingangsseitige Flüssigkeitstauscher 20 und
die weitere eingangsseitige Leitung 23, dann über
den Eingang 34, den Kanal 27, den Hauptkanal 33,
den Kanal 28 und den Ausgang 39 der Anordnung 24 und
schließlich über die ausgangsseitige Leitung 44,
den ausgangsseitigen Flüssigkeitstauscher 48,
das ausgangsseitige Ventil 50, die weitere ausgangsseitige
Leitung 54, die ausgangsseitige Hauptleitung 58 und
zurück in das Reservoir 1 ein.
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Auf
diese Weise wird die zweite Flüssigkeit 102 (Analyt)
aus der unteren Phase 20b des Flüssigkeitstauschers 20 über
die Leitung 23, den Eingang 34 und den Kanal 27 zwischen
der Einmündung des Kanals 27 und der Ausmündung
des Kanals 28 in den Hauptkanal 33 gefördert.
Dieser Zustand der Ventile wird solange aufrechterhalten, um gemäß der Pumpenförderleistung
zu gewährleisten, dass der gesamte Kanalabschnitt im Hauptkanal 33 zwischen der
Einmündung des Kanals 27 und der Ausmündung
des Kanals 28 mit der zweiten Flüssigkeit 102 (Analyt)
befüllt wurde.
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In
einem zweiten Schritt werden alle ein- bzw. ausgangsseitigen Ventile 8, 9, 10, 11, 12, 50, 51, 52, 53 geschlossen
und dann nur das eingangsseitige Ventil 11 und das ausgangsseitige
Ventil 51 geöffnet. Dadurch stellt sich ein Volumenstrom
aus der ersten Flüssigkeit 101 (Tetradekan) aus
dem Reservoir 1 über die eingangsseitige Hauptleitung 3 durch das
eingangsseitige Ventil 11 und die eingangsseitige Leitung 16 über
den Eingang 35, den Kanal 25, den Abschnitt zwischen
den Mündungen der Kanäle 25 und 26 im
Hauptkanal 33, den Kanal 26 und den Ausgang 37 der
Anordnung 24, der ausgangsseitigen Leitung 45,
das ausgangsseitige Ventil 51, die ausgangsseitige Leitung 55,
die ausgangsseitige Hauptleitung 58 und zurück
in das Reservoir 1 ein.
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Auf
diese Weise wird die erste Flüssigkeit 101 (Tetradekan)
in den Abschnitt zwischen den Mündungen der Kanäle 25 und 26 im
Hauptkanal 33 gefördert. Dieser Zustand wird solange
aufrechterhalten, um gemäß der Pumpenförderleistung
zu gewährleisten, dass der gesamte Kanalabschnitt im Hauptkanal 33 zwischen
der Einmündung des Kanals 25 und der Ausmündung
des Kanals 26 mit der ersten Flüssigkeit 101 (Tetradekan)
befüllt wurde.
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In
einem dritten Schritt werden alle ein- bzw. ausgangsseitigen Ventile 8, 9, 10, 11, 12, 50, 51, 52, 53 geschlossen
und dann nur das eingangsseitige Ventil 8 und das ausgangsseitige
Ventil 52 geöffnet. Dadurch stellt sich ein Volumenstrom
aus der ersten Flüssigkeit 101 (Tetradekan) aus
dem Reservoir 1 über die eingangsseitige Hauptleitung 3 durch
das eingangsseitige Ventil 8 und die eingangsseitige Leitung 13, über
den Eingang 40, den Kanal 29, den Abschnitt zwischen
den Mündungen der Kanäle 29 und 30 im
Hauptkanal 33, den Kanal 30 und den Ausgang 41 der
Anordnung 24, der ausgangsseitigen Leitung 46,
das ausgangsseitige Ventil 52, die ausgangsseitige Leitung 56,
die ausgangsseitige Hauptleitung 58 und zurück
in das Reservoir 1 ein.
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Auf
diese Weise wird die erste Flüssigkeit 101 (Tetradekan)
in den Abschnitt zwischen den Mündungen der Kanäle 29 und 30 im
Hauptkanal 33 gefördert. Dieser Zustand wird solange
aufrecht erhalten, um gemäß der Pumpenförderleistung
zu gewährleisten, dass der gesamte Kanalabschnitt im Hauptkanal 33 zwischen
der Einmündung des Kanals 29 und der Ausmündung
des Kanals 30 mit der ersten Flüssigkeit 101 (Tetradekan)
befüllt wurde.
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Falls
ein Sensor in der Messzelle 42 eingesetzt wird, der eine
stabile Grund- oder Basislinie benötigt, werden in einem
zusätzlichen vierten Schritt alle ein- bzw. ausgangsseitigen
Ventile 8, 9, 10, 11, 12, 50, 51, 52, 53 geschlossen
und dann nur das eingangsseitige Ventil 9 und das ausgangsseitige
Ventil 53 geöffnet. Dadurch stellt sich ein Volumenstrom aus
der ersten Flüssigkeit 101 (Tetradekan) aus dem Reservoir 1 über
die eingangsseitige Hauptleitung 3 durch das eingangsseitige
Ventil 9 und die eingangsseitige Leitung 14, durch
den eingangsseitigen Flüssigkeitsstauscher 18,
die eingangsseitige Leitung 21, über den Eingang 38,
den Kanal 32, den Abschnitt zwischen der Einmündung
des Kanals 32 und dem Ausgang 43 im Hauptkanal 33,
und den Ausgang 43 der Anordnung 24, der ausgangsseitigen
Leitung 59, über den Eingang 60 in die
Messzelle 42, über den Ausgang 61 aus
Messzelle 42 in die ausgangsseitige Leitung 47,
den ausgangsseitigen Flüssigkeitstauscher 49,
das ausgangsseitige Ventil 53, die ausgangsseitige Leitung 57,
die ausgangsseitige Hauptleitung 58 und zurück
in das Reservoir 1 ein.
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Auf
diese Weise wird die Puffer-Flüssigkeit 103 aus
der unteren Phase 18b des Flüssigkeitstauschers 18 über
die Leitung 21, den Eingang 38 und den Kanal 32 zwischen
der Einmündung des Kanals 32 und dem Ausgang 43 in
den Hauptkanal 33 gefördert. Dieser Zustand der
Ventile wird solange aufrechterhalten, bis der Sensor in der Messzelle 42 eine
stabile Grund- oder Basislinie erreicht.
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Hat
sich eine derartige stabile Grundlinie im Sensor der Messzelle 42 eingestellt
oder ist eine solche Grundlinie nicht er forderlich, werden in einem fünften
Schritt alle ein- bzw. ausgangsseitigen Ventile 8, 9, 10, 11, 12, 50, 51, 52, 53 geschlossen
und dann nur das eingangsseitige Ventil 10 und das ausgangsseitige
Ventil 53 geöffnet. Dadurch stellt sich ein Volumenstrom
aus der ersten Flüssigkeit 101 (Tetradekan) aus
dem Reservoir 1 über die eingangsseitige Hauptleitung 3 durch
das eingangsseitige Ventil 10 und die eingangsseitige Leitung 15,
den eingangsseitige Flüssigkeitstauscher 19 und
die weitere eingangsseitige Leitung 22, über den
Eingang 36, den Hauptkanal 33, den Ausgang 43 der
Anordnung 24, die ausgangsseitige Leitung 59, über
den Eingang 60 in die Messzelle 42, über
den Ausgang 61 aus Messzelle 42 in die ausgangsseitige
Leitung 47, den ausgangsseitigen Flüssigkeitstauscher 49,
das ausgangsseitige Ventil 53, die ausgangsseitige Leitung 57,
die ausgangsseitige Hauptleitung 58 und zurück in
das Reservoir 1 ein.
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Auf
diese Weise wird der vorher im Hauptkanal 33 aus drei Flüssigkeitsabschnitten
Tetradekan 101 – Analyt 102 – Tetradekan 101 zusammengefügte
Flüssigkeitsstrom durch die Messzelle 42 gefördert und
damit die Sensoren beprobt. Dieser Zustand wird solange aufrechterhalten
um gemäß der Pumpenförderleistung zu
gewährleisten, dass der gesamte Inhalt des Hauptkanals 33 auch
tatsächlich über die Messzelle 42 geleitet
wurde. Damit wird sichergestellt, dass die gesamte dosierte Menge
dem Sensor zugeführt wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 4134519
A1 [0002]
- - DE 19907448 A1 [0002]
- - EP 0562260 B1 [0003]
- - DE 10322942 A1 [0004]
- - EP 0815940 A2 [0005]
- - WO 84/02000 A1 [0005]
- - US 2006/0275179 A1 [0006]
- - DE 3732516 A1 [0007]
- - DE 3820196 A1 [0007]
- - DE 10322893 A1 [0008]