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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 Flüssigkeitsstrom
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 befüllen. 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. Tetradekan, 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.