DE19756842A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Flüssigkeitstransfer mit einem Analysegerät - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Flüssigkeitstransfer mit einem AnalysegerätInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitstransfereinrich
tung für ein Analysegerät mit einer Flüssigkeitstransfer
nadel und einem kapazitiven Flüssigkeitshöhenstandsdetek
tor zur Detektion des Eintauchens der Flüssigkeitstrans
fernadel in eine in einem Gefäß befindliche Analyseflüs
sigkeit, wobei der Flüssigkeitshöhenstandsdetektor eine
Signalelektrode, eine Gegenelektrode und eine Detektions
schaltung zur Detektion einer Änderung der Kapazität zwi
schen der Signalelektrode und der Gegenelektrode auf
weist, sowie ein entsprechendes Verfahren zur Detektion
des Eintauchens der Flüssigkeitstransfernadel.
In Analysegeräten, wie sie für die Analyse von Körper
flüssigkeiten, insbesondere von Blut, erforderlich sind,
werden Flüssigkeitstransfereinrichtungen benötigt, um
Analyseflüssigkeiten, insbesondere flüssige Proben oder
Reagenzien, zu transferieren. Gebräuchliche Flüssig
keitstransfereinrichtungen sind beispielsweise Pipetto
ren, die dazu verwendet werden,. Proben oder Reagenzien
aus einem ersten Gefäß anzusaugen und in ein zweites Ge
fäß auszustoßen, sowie Dispensoren, bei denen die Flüs
sigkeitstransfernadel über einen Schlauch an einen größe
ren Vorrat einer Flüssigkeit angeschlossen ist, die mit
Hilfe einer Pumpeinrichtung durch die Nadeln ausgestoßen
werden kann. Dispensoren erfüllen meist zugleich auch die
Pipettorfunktion.
Allgemein ist als Flüssigkeitstransfereinrichtung im
Sinne der vorliegenden Erfindung jede Vorrichtung anzuse
hen, die dazu dient, in einem Analysegerät in eine Analy
seflüssigkeit einzutauchen, um irgendwelche Flüssig
keitstransferschritte (Ansaugen und/oder Ausstoßen von
Flüssigkeit) mittels der Flüssigkeitstransfernadel zu er
möglichen. Die Flüssigkeitstransfernadel ist eine Hohlna
del, welche üblicherweise aus einem dünnen Rohr aus Me
tall oder Kunststoff besteht. Sie wird nachfolgend ein
fachheitshalber auch als "Nadel" bezeichnet.
Wenn die Nadel tief in die Analyseflüssigkeit eintaucht,
bleibt ein relativ großer Flüssigkeitsüberschuß an ihrer
Außenseite hängen. Hierdurch kann nicht nur die Genauig
keit der Dosierung verschlechtert werden, sondern beson
ders problematisch ist, daß der Flüssigkeitsüberschuß
beim nächsten Eintauchen der Nadel die darin befindliche
Flüssigkeit kontaminiert (sogenannte "Verschleppung").
Um die Eintauchtiefe besser zu kontrollieren, werden
Flüssigkeitstransfereinrichtungen mit einer Sensorein
richtung zur Detektion des Eintauchens der Nadel in die
Analyseflüssigkeit versehen, die üblicherweise als Flüs
sigkeitshöhenstandsdetektor oder LLD (liguid level detec
tor) bezeichnet wird. Der Flüssigkeitshöhenstandsdetektor
ist mit dem Vertikalantrieb, durch den die Nadel in die
Analyseflüssigkeit eingetaucht wird, verbunden, um die
Eintauchbewegung zu stoppen, wenn die Spitze der Nadel um
wenige Millimeter in die Analyseflüssigkeit eingetaucht
ist. Es ist nämlich nicht nur das Problem der Verschlep
pung zu beachten, sondern gleichzeitig muß auch gewähr
leistet sein, daß keine Luft angesaugt wird, was zu diag
nostisch relevanten Meßfehlern führen könnte. Aus diesem
Grund ist eine Mindesteintauchtiefe einzuhalten, die ca.
zwischen 0,1 mm und 2 mm betragen kann.
Die Vertikalposition der Nadel ist dabei zugleich ein Maß
für den Höhenstand der Flüssigkeit in dem jeweiligen Ge
fäß. Infolgedessen ermöglicht der Flüssigkeitshöhen
standsdetektor zugleich die Kontrolle der in dem jeweili
gen Gefäß vorhandenen Flüssigkeitsmenge, um beispiels
weise ein Signal zu geben, wenn der Vorrat einer Reagenz
flüssigkeit verbraucht ist und die Reagenzflasche deshalb
ausgewechselt werden muß.
Ein gebräuchliches Konstruktionsprinzip für Flüssigkeits
höhenstandsdetektoren basiert darauf, den elektrischen
Widerstand zwischen der Nadel und einer an der Spitze der
Nadel angebrachten Elektrode zu messen. Nadel und Elek
trode sind gegeneinander elektrisch isoliert, so daß der
elektrische Widerstand zwischen ihnen im trockenen Zu
stand sehr hoch ist. Beim Eintauchen der Nadel und der
Elektrode bildet die Probenflüssigkeit eine leitende Ver
bindung, so daß sich der elektrische Widerstand sprung
haft ändert. Dieses Signal läßt sich mit einfachen elek
tronischen Mitteln zuverlässig nachweisen. Ein wesent
licher Nachteil dieses Prinzips ist jedoch darin zu se
hen, daß außer der Nadel eine Elektrode in die Flüssig
keit eintauchen muß, an der unvermeidlich ein Flüssig
keitsüberschuß hängen bleibt. Damit werden die zuvor er
wähnten Probleme hinsichtlich Verschleppung und reduzier
ter Genauigkeit zusätzlich vergrößert.
In dieser Beziehung überlegen sind kapazitive Flüssig
keitshöhenstandsdetektoren, bei denen als Signal zur De
tektion des Eintauchens der Nadel in die Flüssigkeit die
Änderung der elektrischen Kapazität zwischen zwei Sensor
elektroden mittels einer elektronischen Detektionsschal
tung, welche eine Wechselspannungsquelle einschließt, er
faßt wird. Die erste Elektrode ist dabei üblicherweise
die Nadel selbst (welche aus Metall oder einem elektrisch
leitenden (metallisierten) Kunststoff besteht) und mit
der der heiße Pol der Wechselspannungsquelle verbunden
ist (Signalelektrode). Die Gegenelektrode, welche übli
cherweise auf Erdpotential liegt, ist bei den bekannten
Vorrichtungen auf der Außenseite des Flüssigkeitsgefäßes
(unter dessen Boden und teilweise um die Seitenwände des
Gefäßes herum) angeordnet. Sie ist üblicherweise ein Be
standteil der Gefäßhalterung. Beim Eintauchen der Na
delspitze in die Flüssigkeit ändert sich die Kapazität
zwischen der Signalelektrode und der Gegenelektrode auf
grund der elektrischen Leitfähigkeit und der dielektri
schen Eigenschaften der Flüssigkeit.
Derartige Flüssigkeitshöhenstandsdetektoren sind in der
EP-A-0 164 679, dem US-Patent 4 818 492 und der
EP-A-0 355 791 beschrieben. Diese Druckschriften enthalten nä
here Erläuterungen, auf welche hier Bezug genommen wird.
Ein grundsätzliches Problem kapazitiver Flüssigkeits
höhenstandsdetektoren besteht darin, daß die Kapazitäts
änderung beim Eintauchen in die Flüssigkeit sehr klein
ist im Vergleich zu den sonstigen zwangsläufig vorhan
denen Kapazitäten ("Störkapazitäten", z. B. des Anschluß
kabels und des Verstärkereingangs). Infolgedessen ist das
Verhältnis zwischen Nutzsignal und Störsignalen sehr un
günstig. Besonders problematisch ist dabei daß ein Teil
der Störkapazitäten nicht konstant ist, sondern sich
zeitlich verhältnismäßig schnell ändert. Dies gilt insbe
sondere für kapazitive Störungen, die durch die Bewegung
von Objekten (Bestandteile des Analyseautomaten, Hände
oder andere Körperteile des Bedienungspersonals) verur
sacht werden. Insbesondere auf einem vollautomatischen
Analysegerät, welches zahlreiche bewegliche Teile hat,
sind solche Störungen in der Praxis nicht zu vermeiden.
In der EP-A-0 355 791 wird ein spezielles derartiges Pro
blem (Störungen durch eine das Gefäß verschließende Mem
bran) dadurch behoben, daß ein Referenzsignal bei der
Kontaktierung der Membran fixiert und bei der weiteren
Abwärtsbewegung der Nadel die Differenz zu diesem fixier
ten Referenzsignal detektiert wird. Dieses Verfahren ist
auf den speziellen Anwendungszweck ausgerichtet. Störka
pazitäten, die sich zwischen der Fixierung des Referenz
signals und der Detektion der Flüssigkeitsoberfläche än
dern, führen zu einer Fehldetektion.
Bei dem in dem US-Patent 4 818 492 beschriebenen Flüssig
keitshöhenstandsdetektor wird die Störkapazität der Zu
leitungen passiv mit Hilfe einer Brückenschaltung kompen
siert. Andere kapazitive Störungen werden hierdurch je
doch nicht eliminiert und können auch bei dieser Kon
struktion Fehldetektionen verursachen.
Eine Flüssigkeitstransfereinrichtung für ein Analysegerät
mit einem Flüssigkeitshöhenstandsdetektor mit verbesser
ter Störungssicherheit und zuverlässigerer Funktion ist
aus dem Dokument EP 0555710 A2 bekannt. Darin wurde eine
die Flüssigkeitstransfernadel einschließende Koaxialelek
trodenanordnung vorgeschlagen, die eine aktive Abschir
mung mittels einer Kompensationselektrode, die an eine
Spannungsfolgerschaltung angeschlossen ist, aufweist.
Ferner wurde in einer vorteilhaften Weiterbildung vorge
schlagen, eine zusätzliche Abschirmelektrode, die als Ge
genelektrode wirkt und auf Konstantpotential liegt, vor
zusehen.
Bei einer solchen koaxialen, insbesondere triaxialen An
ordnung mit aktiver Schirmung und mitgeführter Bezugs
elektrode ist es möglich, unabhängig von den konstrukti
ven Gegebenheiten der Geräteumgebung, den Füllmengen und
den Dielektrika der Flüssigkeiten an sämtlichen, durch
die Nadel erreichbaren Stellen im Gerät ohne spezifische
Anpassung oder Einstellung den Flüssigkeitsstand zu de
tektieren. Der Grund hierfür besteht im wesentlichen
darin, daß der Signalpfad von der Nadelspitze kapazitiv
zur Flüssigkeitsoberfläche, von dort entlang eines ge
dachten Leitwertes entlang der Flüssigkeitsoberfläche und
anschließend über einen kapazitiven Signalpfad zurück zur
mitgeführten Bezugselektrode führt und somit die darun
terliegende Flüssigkeitssäule von vernachlässigbarem Ein
fluß ist. Der Flüssigkeitshöhenstandsdetektor regiert so
mit sehr empfindlich auf Kapazitätsänderungen in der Um
gebung der Spitze, so daß Einflüsse aus der Umgebung die
Detektion weniger verfälschen.
Es hat sich jedoch herausgestellt, daß die hohe Empfind
lichkeit im Bereich der Spitze der Flüssigkeitstransfer
nadel auch nachteilig sein kann, da jeder Feuchtefilm im
Bereich der Spitze als Oberfläche einer kompakten, soli
den Flüssigkeit detektiert wird, auch wenn die Na
delspitze die Oberfläche der Flüssigkeit noch gar nicht
erreicht hat. Um dies zu vermeiden, können spezielle,
aufwendige Fehlerstrategien entwickelt und eingesetzt
werden, beispielsweise Nachfahren, mehrfaches Einstechen,
Druckmessung oder Plausibilitätskontrollen bei vorhersag
barer Füllstandshöhe.
Ein die Detektion der Flüssigkeitsoberfläche verfälschen
der Flüssigkeitsfilm kann insbesondere die Bildung von
Schaum oder von seifenblasenähnlichen Strukturen sein,
die relativ langlebig sind und auch durch Einstechen der
Flüssigkeitstransfernadel nicht zwangsläufig zu zerstören
sind. Solche Schaumschichten oder seifenblasenähnlichen
Strukturen entstehen zum Beispiel beim Schütteln von
Vollblutproben, beim Zentrifugieren von Blutproben bei
der Serumplasmagewinnung, beim Transport von Reagenz-
Rack-Packs und beim Resuspendieren und Aufrühren soge
nannter mit Streptavidin beschichteter Beads. Derartige
Schaumschichten sind in der Regel 2 bis 5 mm dick. Auch
sich am Behälterkragen bildende Blasen lassen sich in
vielen Fällen nicht durch die dünne Flüssigkeitstransfer
nadel zerstechen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten
kapazitiven Flüssigkeitshöhenstandsdetektoren, insbeson
dere die aus dem Dokument EP 0555710 A2 bekannte tria
xiale Anordnung mit aktiv geschirmter Kompensationselek
trode und mitgeführter, als Gegenelektrode wirkender Ab
schirmelektrode derart weiterzubilden, daß fehlerfrei
zwischen kompakter solider Flüssigkeit und Schaum- bzw.
Flüssigkeitsfilmen unterschieden werden kann.
Die Aufgabe wird bei einer Flüssigkeitstransfereinrich
tung der eingangs bezeichneten Art mit einem kapazitiven
Flüssigkeitshöhenstandsdetektor dadurch gelöst, daß der
Flüssigkeitshöhenstandsdetektor auch einen temperaturab
hängigen Detektionswiderstand umfaßt, der im Bereich der
Spitze der Flüssigkeitstransfernadel angeordnet und mit
dieser in die Analyseflüssigkeit eintauchbar ist. Die De
tektionsschaltung umfaßt dabei eine Stromversorgung, mit
tels der dem Detektionswiderstand Strom zuführbar ist,
und sie ist zur Detektion einer Änderung des Widerstands
des Detektionswiderstands beim Eintauchen in die Analy
seflüssigkeit ausgebildet.
Die der Erfindung zugrundeliegende Idee besteht darin,
daß zur Detektion des Eintauchens der Flüssigkeitstrans
fernadel in die Analyseflüssigkeit auch die Änderung des
Widerstands eines temperaturabhängigen Detektionswider
stands, der im Bereich der Spitze der Flüssigkeitstrans
fernadel angeordnet ist, mit der Flüssigkeitstransferna
del in die Analyseflüssigkeit eingetaucht und von Strom
einer Stromversorgung durchflossen wird, gemessen wird.
Der Detektionswiderstand kann somit herangezogen werden,
um ein von dem kapazitiven Flüssigkeitshöhenstandsdetek
tor erkanntes Eintauchen in eine Flüssigkeit zu überprü
fen und zu verifizieren.
An der Spitze der Flüssigkeitstransfernadel bzw. im Be
reich der Spitze befindet sich ein mit einem sehr gerin
gen Strom, vorzugsweise einem Konstantstrom, durchflosse
ner temperaturabhängiger Widerstand, d. h. ein NTC oder
ein PTC. Wenn die Spitze der Flüssigkeitstransfernadel
bzw. der Detektionswiderstand in Luft ist, erwärmt sich
der Detektionswiderstand geringfügig gegenüber der ihn
umgebenden Luft. Wenn der Detektionswiderstand in einen
Schaum oder eine Blase eintaucht, erfolgt nur eine ge
ringe Wärmeabfuhr durch den Kontakt mit der wenigen, die
Blase bildenden Flüssigkeit, so daß sich die Temperatur
und somit der Widerstand des Detektionswiderstandes nur
wenig oder gar nicht ändern.
Taucht der Detektionswiderstand dagegen in eine kompakte,
solide Flüssigkeit ein, wird erheblich mehr Wärme abge
führt, so daß ein merklicher Temperatursprung und somit
eine Widerstandsänderung erfolgt, die meßtechnisch erfaß
bar ist. Dieses zusätzliche Signal des Detektionswider
standes kann daher zum Differenzieren zwischen dünnen
Flüssigkeitsfilmen und Schaumbläschen einerseits und ei
ner kompakten Flüssigkeit andererseits herangezogen wer
den, so daß das Eintauchen in die Analyseflüssigkeit ein
deutig erkannt werden kann.
Die Erfindung beruht auf dem Effekt, daß sich die Tempe
ratur des Detektionswiderstandes und somit dessen Wider
stand beim Eintauchen in die Flüssigkeit signifikant von
der Temperatur bzw. dem Widerstand in Luft oder in einem
dünnen Flüssigkeitsfilm oder Schaumbläschen unterschei
det. Das Eintauchen in die Flüssigkeit kann daher nicht
nur zu einer Temperaturerniedrigung, sondern auch zu ei
ner detektierbaren Temperaturerhöhung, beispielsweise bei
Inkubationsrotoren, des Detektionswiderstandes führen.
Es sollte jedoch beachtet werden, daß der Detektionswi
derstand so dimensioniert wird und seine Betriebsbedin
gungen so eingestellt werden, daß eine Erwärmung der da
mit in Kontakt kommenden Analyseflüssigkeit nicht zu ei
ner störenden Veränderung oder Beeinflussung der Eigen
schaften der Analyseflüssigkeit führt. Im Hinblick auf
die thermisch empfindlichen Analyseflüssigkeiten ist es
vorteilhaft, wenn die Temperatur des Detektionswiderstan
des nicht über 37°C beträgt. Eine besondere Ausbildung
kann darin bestehen, daß die Temperatur des Detektionswi
derstandes automatisch relativ zur Umgebungstemperatur
oder zur Temperatur der Analyseflüssigkeit, insbesondere
diese um eine feste Temperaturdifferenz übersteigend oder
unterschreitend, geregelt wird. Im allgemeinen wird es
ausreichend sicher detektierbar sein, wenn die Tempera
turänderung des Detektionswiderstandes beim Eintauchen
zwischen 1 K und 10 K, bevorzugt zwischen 3 K und 7 K be
trägt.
Prinzipiell wäre ein temperaturabhängiger Detektionswi
derstand auch alleine, d. h. ohne Kombination mit einem
kapazitiven Flüssigkeitshöhenstandsdetektor, zur Detek
tion des Eintauchens in die Analyseflüssigkeit geeignet.
Ein solcher Aufbau ist jedoch in den meisten Anwendungs
fällen zu träge, um den an die Detektionsgeschwindigkeit
gestellten Anforderungen zu entsprechen. Durch die erfin
dungsgemäße Kombination einer schnell reagierenden kapa
zitiven Flüssigkeitshöhenstandsdetektion mit einer lang
sameren Nachkontrolle mittels des Detektionswiderstandes
werden die Vorteile beider Detektionsmöglichkeiten ver
eint.
Die erfindungsgemäße zusätzliche Verwendung eines Detek
tionswiderstandes in Kombination mit einem kapazitiven
Flüssigkeitshöhenstandsdetektor ist prinzipiell mit allen
kapazitiven Flüssigkeitshöhenstandsdetektoren vorteil
haft, unabhängig davon, ob mit diesen die Kapazität der
Flüssigkeitstransfernadel gegen Nasse gemessen wird oder
die Flüssigkeitstransfernadel Bestandteil einer Koaxial
elektrodenanordnung ist. Allgemein ist eine Kontrolle
mittels eine Detektionswiderstandes immer dann vorteil
haft, wenn der kapazitive Flüssigkeitshöhenstandsdetektor
so ausgebildet ist, daß er sehr empfindlich auf Kapazi
tätsänderungen in der Umgebung (Proben, Rotor, Reagenzge
fäße, statische Aufladungen usw.) reagiert und insbeson
dere, wenn er sehr empfindlich auf Kapazitätsänderungen
in der Umgebung der Spitze der Flüssigkeitstransfernadel
reagiert. Hingegen wird der Detektionswiderstand in der
Praxis keine besonderen Vorteile bringen, wenn die Nasse
der detektierten Flüssigkeit selbst in den Signalpfad
einbezogen ist, da in diesem Fall die Schaum- oder Bläs
chenbildung kaum die Detektion der Flüssigkeitsoberfläche
beeinträchtigt.
Die Erfindung ist daher bevorzugt bei Koaxialelektrodena
nordnungen gemäß dem Dokument EP 0555710 A2, auf das in
soweit vollinhaltlich Bezug genommen wird, d. h. bei Ko
axialelektrodenanordnungen die vorteilhafterweise eine
aktive Schirmung mittels einer an eine Spannungsfolger
schaltung angeschlossene Kompensationselektrode und/oder
eine bis in den Bereich der Spitze der Flüssigkeitstrans
fernadel geführte Abschirmelektrode als Gegenelektrode
aufweisen.
Eine erste bevorzugte zusätzliche Besonderheit kann daher
darin bestehen, daß die Flüssigkeitstransfernadel Teil
einer Koaxialelektrodenanordnung ist, die außer der Flüs
sigkeitstransfernadel mindestens eine diese umgebende und
von ihr isolierte Koaxialelektrode aufweist. Ein zusätz
liches vorteilhaftes Ausbildungsmerkmal besteht darin,
daß die Koaxialelektrodenanordnung eine Abschirmelektrode
aufweist, die die Signalelektrode umgibt, auf Konstantpo
tential liegt und als Gegenelektrode wirkt.
Eine andere vorteilhafte Besonderheit kann sein, daß die
Detektionsschaltung eine Wechselspannungsquelle und eine
Spannungsfolgerschaltung aufweist, und der Eingang und
Ausgang der Spannungsfolgerschaltung mit zwei benachbar
ten Elektroden der Koaxialelektrodenanordnung als Signal
elektrode und Kompensationselektrode verbunden sind, so
daß zwischen der Signalelektrode und der Kompensati
onselektrode keine Spannungsdifferenz auftritt und die
Kapazität zwischen der Signalelektrode und der Kompensa
tionselektrode kompensiert wird. Dabei kann nach einem
weiteren vorteilhaften Merkmal vorgesehen sein, daß eine
erste der Elektroden der Koaxialelektrodenanordnung die
Signalelektrode des Flüssigkeitshöhenstandsdetektors und
mit dem Eingang der Spannungsfolgerschaltung verbunden
ist und eine zweite Elektrode der Koaxialelektrodenanord
nung, die zu der Signalelektrode benachbart ist, mit dem
Ausgang der Spannungsfolgerschaltung verbunden ist.
Vorteilhafterweise ist ferner vorgesehen, daß die Flüs
sigkeitstransfernadel als Signalelektrode mit dem Eingang
der Spannungsfolgerschaltung und die benachbarte Koaxial
elektrode als Kompensationselektrode mit dem Ausgang der
Spannungsfolgerschaltung verbunden ist.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren
schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher er
läutert. Es zeigen:
Fig. 1 Eine Flüssigkeitstransfereinrichtung in per
spektivischer Darstellung,
Fig. 2 eine stark schematisierte Schnittdarstellung
einer Koaxialelektrodenanordnung in Verbindung
mit einem Prinzipschaltbild der Detektions
schaltung,
Fig. 3 eine teilweise aufgeschnittene perspektivische
Darstellung einer Koaxialelektrodenanordnung,
Fig. 4 ein Zeitdiagramm zu einem kapazitiven Flüssig
keitshöhenstandsdetektor,
Fig. 5 ein Zeitdiagramm zu einem Detektionswiderstand,
Fig. 6 ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungs
form,
Fig. 7 ein Blockschaltbild einer zweiten Ausführungs
form,
Fig. 8 ein Prinzipbild einer erfindungsgemäßen Detek
tionsschaltung,
Fig. 9 einen Schnitt durch das untere Ende einer Flüs
sigkeitstransfernadel,
Fig. 10 eine Abwandlung zu Fig. 9 und
Fig. 11 eine Abwandlung zu Fig. 8.
Die in Fig. 1 dargestellte Flüssigkeitstransfereinrich
tung 1 dient dazu, eine Analyseflüssigkeit aus einem der
Gefäße 2 zu entnehmen und in ein anderes Gefäß zu trans
ferieren. Die Gefäße 2 befinden sich auf einem Rotor 3
oder einer anderen beweglichen Gefäßhalterung. In der
Praxis weisen automatische Analysegeräte im Regelfall
mehrere Gefäßhalterungen auf. Die Gefäßvolumen betragen
ca. 400 µl bis 40 ml und die transferierten Flüssigkeits
mengen ca. 10-100 µl, mit einer Auflösung von ca. 0,25
µl. Zur Inkubation bei 37°C werden die Flüssigkeiten in
Mikroküvetten auf einem Inkubationsrotor ausgestoßen;
auch dabei muß die Füllstandshöhe ermittelt werden.
Eine Flüssigkeitstransfernadel 5 mit einem Innendurchmes
ser von ca. 0,4 mm ist an einer Nadelbewegungseinrichtung
6 befestigt, welche eine mittels eines nicht dargestell
ten Vertikalantriebs aufwärts und abwärts bewegbare Ver
tikalsäule 7 und einen Schwenkarm 8 aufweist. Dadurch
kann die Nadel 5 auf dem Schwenkkreis 9 in verschiedene
Positionen gebracht und in eines der Gefäße 2 abgesenkt
werden. Derartige Flüssigkeitstransfereinrichtungen sind
in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Im Hinblick
auf einen geeigneten Antriebsmechanismus sei beispiels
weise auf die EP-A-0 408 804 verwiesen.
Die Flüssigkeitstransfernadel 5 ist bevorzugt Teil einer
Koaxialelektrodenanordnung 11, die in Fig. 2 in einer
stark schematisierten Querschnittsdarstellung und in Fig.
3 perspektivisch dargestellt ist.
Die Flüssigkeitstransfernadel 5 bildet in einer bevorzug
ten Ausführungsform die innerste Elektrode der Koaxial
elektrodenanordnung 11 eines insgesamt mit 10 bezeichne
ten Flüssigkeitshöhenstandsdetektors. Hinsichtlich Ein
zelheiten zu der dargestellten Koaxialelektrodenanordnung
11, der elektronischen Schaltung, der Vorteile und mögli
chen Alternativen und Varianten wird auf das Dokument
EP 0555710 A2 Bezug genommen. Die Koaxialelektrodenanord
nung 11 umfaßt die Flüssigkeitstransfernadel 5, eine als
Kompensationselektrode einer aktiven Schirmung wirkende
Koaxialelektrode 12 und eine der Abschirmung dienende Ge
genelektrode 13. Der Aufbau der Koaxialelektrodenanord
nung 11 ist nochmals in Fig. 3 verdeutlicht (vgl.
EP 0555710 A2).
Die kapazitive Detektionsschaltung 17 umfaßt eine Wech
selspannungsquelle 18 mit einem heißen Pol 18a und einem
Arbeitswiderstand 19. Der Koaxialkontakt 20 zu der Ko
axialelektrodenanordnung 11 umfaßt den Anschluß zu dem
innersten Leiter 20a, zum ersten Schirm 20b und zum zwei
ten Schirm 20c. Das Signal der Flüssigkeitstransfernadel
5 wird dem nichtinvertierenden Eingang 23a der Spannungs
folgerschaltung 23 zugeführt. Der Ausgang 23b ist über
die Leitung 22a auf den invertierenden Eingang zurückge
koppelt und wird ebenfalls zur aktiven Schirmung an die
Kompensationselektrode 12 angelegt. Die Detektionsschal
tung 17 umfaßt ferner einen Verstärker 30, einen Filter
32, einen Spitzenwertgleichrichter 33 und eine Auswerte
einheit 34 mit dem Ausgang 35.
Der Schlauch 36 mit der Abschirmung 36a ist über einen
Schlauchanschluß 36b an die Flüssigkeitstransfernadel 5
angeschlossen, wobei die Abschirmung 36a mittels der Ver
bindungsleitung 36c mit dem Ausgang 23b der Spannungsfol
gerschaltung 23 und der Kompensationselektrode 12 verbun
den ist.
Erfindungsgemäß weist die Koaxialelektrodenanordnung 11
im Bereich der Spitze 5a der Flüssigkeitstransfernadel 5
einen temperaturabhängigen Detektionswiderstand 50 auf,
der über zwei Leitungen 51, 52 mit einer Stromversorgung
53 verbunden ist, die wiederum mit einer Auswerteschal
tung 54 in Verbindung steht. Am Ausgang 55 der Auswerte
schaltung 54 liegt ein analoges oder digitales Signal an,
das anzeigt, ob der Detektionswiderstand 50 in Analy
seflüssigkeit 4 eingetaucht ist oder sich in Luft bzw. in
Schaum 56 über der Analyseflüssigkeit 4 befindet.
Der Detektionswiderstand 50 ist in Zweipoltechnik an die
Stromversorgung 53 und die Auswerteschaltung 54 ange
schlossen, da bei der Messung des Widerstands des Detek
tionswiderstandes 50 keine hohen Genauigkeitsanforderun
gen zu erfüllen sind; in besonderen Anwendungsfällen kann
auch eine Vierpolmessung in Betracht kommen. Der Detekti
onswiderstand 50 kann mit Gleich- oder Wechselstrom ge
speist werden; bei Versorgung mittels einer Wechselspan
nung ist deren Frequenz vorzugsweise von derjenigen der
kapazitiven Flüssigkeitshöhenstandsmessung verschieden.
Vorzugsweise wird eine der Elektroden 5, 12, 13 der Ko
axialelektrodenanordnung 11, insbesondere die Flüssig
keitstransfernadel 5, als eine Zuleitung zu dem Detekti
onswiderstand 50 benutzt, um auf diese Weise Leitungen
und damit verbundene Kapazitätsstörungen einzusparen. Die
Signale der kapazitiven Flüssigkeitshöhenstandsdetektion
und der Messung des Widerstands des Detektionswiderstands
50 können dabei durch geeignete Modulations- oder Filter
verfahren getrennt werden.
Die Fig. 4 zeigt in einem Zeitdiagramm die Spannung U33
am Ausgang des Integrators 33 beim Absenken der Flüssig
keitstransfernadel 5 in Richtung auf die Analyseflüssig
keit 4. Die Spitze 5a befindet sich zum Zeitpunkt t=0 in
einem Abstand von der Oberfläche der Analyseflüssigkeit
4. Die Absenkbewegung wird inkrementell durchgeführt, wo
bei die Verfahrgeschwindigkeit der Nadel ca. 1000 Schrit
te pro Sekunde mit einer Schrittweite von jeweils 0,2 mm
beträgt. Dabei wird in regelmäßigen Zeitintervallen von
1 msec abgefragt, ob sich die Spannung U33 mit einer be
stimmten Geschwindigkeit geändert hat. Die Abtastzeit
punkte 57 sind durch die senkrechten Striche angedeutet.
Zum Zeitpunkt t1 findet eine Störung statt, die ein
schnelles, kurzfristiges Absenken des Signals zur Folge
hat. Eine solche Störung kann beispielsweise durch eine
elektrostatische Störung oder eine platzende Blase verur
sacht sein. Die Absenkbewegung der Flüssigkeitstransfer
nadel 5 wird durch das kurzfristige und schnelle Absinken
des Signals jedoch noch nicht gestoppt, sondern im An
schluß an dieses Ereignis wird mehrfach, beispielsweise
dreimal, abgefragt, ob ein bestimmter Wert relativ zu dem
letzten gemessenen Bezugswert vor dieser Störung unter
schritten bleibt. Wenn dies nicht der Fall ist, bei
spielsweise weil die Blase inzwischen geplatzt ist und
die Spitze 5a sich daher inzwischen wieder in Luft befin
det, wird die Abwärtsbewegung weiter fortgesetzt, da er
kannt wurde, daß die Spitze 5a noch nicht in die Analy
seflüssigkeit 4 eingetaucht ist.
Zum Zeitpunkt t2 fällt das Signal wieder schnell ab und
bleibt im Anschluß daran auch während der mehrfachen wei
teren Abtastungen 57 auf dem niedrigen Wert. Dies bedeu
tet, daß die Spitze 5a entweder in die Analyseflüssigkeit
4 eingetaucht ist oder, daß sie sich in einer Blase oder
einem Schaum über der Analyseflüssigkeit 4 befindet, die
sich durch das Einstechen nicht zurückgebildet haben. An
hand des Signals des kapazitiven Flüssigkeitshöhenstands
detektors 10 allein kann diese Unterscheidung, die inner
halb kürzester Zeit getroffen werden muß, um ein zu tie
fes Eintauchen der Flüssigkeitstransfernadel 5 in die
Analyseflüssigkeit 4 zu verhindern, nicht getroffen wer
den. Auch wenn beispielsweise nach drei bis vier weiteren
Abfrageintervallen die Absenkbewegung gestoppt wird und
die möglichen Auswertebedingungen erfüllt sind, d. h. eine
Erkennung eines steilen Absinkens des Signals durch Dif
ferenzieren des Signals und Triggerung auf einen bestimm
ten Schwellenwert, der Vergleich mit einem Bezugswert vor
dem Triggerereignis und die Integration mehrerer Abtas
tungen zur Störunterdrückung, kann nicht entschieden wer
den, ob die Spitze 5a wirklich in kompakte Flüssigkeit
eingetaucht ist oder nicht.
Zur Lösung dieses Problems wird die Spannung U55 am Aus
gang 55 der Auswerteschaltung 54 zu dem Detektionswider
stand 50 herangezogen, die ein Maß für den Widerstand des
Detektionswiderstands 50 ist und deren paralleler zeitli
cher Verlauf in Fig. 5 dargestellt ist. Bei der Störung
zum Zeitpunkt t1 reagiert der Detektionswiderstand 50
nicht, da er zu träge ist.
Die Ansprechzeit der kapazitiven Flüssigkeitshöhenstands
detektion liegt bei 1 msec oder darunter, wogegen die An
sprechzeit der thermischen Messung mittels der tempera
turabhängigen Detektionswiderstands 50 bei ca. 10 bis
100 msec liegt. Durch eine erfindungsgemäße Kombination
einer schnellen kapazitiven Messung zur Detektion von
Veränderungen sowie einer nachfolgenden Plausibilitäts
prüfung mittels einer langsameren, thermischen Messung
wird ein Optimum zwischen Reaktionszeit, d. h. minimaler
Verschleppung, und Störunterdrückung, d. h. sicherer Er
kennung von Artifakten, erzielt.
Aus Fig. 5 ist ersichtlich, daß zum Zeitpunkt t2 die
Spannung U55, die ein Maß für die Temperatur des Detekti
onswiderstandes 50 ist, abfällt. Dies ist nur der Fall,
wenn der Detektionswiderstand 50 tatsächlich in die Ana
lyseflüssigkeit 4 eingetaucht ist. Bei einer Störung,
beispielsweise einer nicht zerplatzenden Blase, würde das
Signal den gestrichelt dargestellten alternativen Verlauf
58 annehmen. Durch die Messung des Widerstands des Detek
tionswiderstands 50 zum Zeitpunkt t4 kann daher unter
schieden werden, ob die Flüssigkeitstransfernadel 5, de
ren Abwärtsbewegung beispielsweise zum Zeitpunkt t3 ge
stoppt wurde, in die Analyseflüssigkeit 4 eingetaucht ist
oder nicht, so daß mit dem Flüssigkeitstransfer begonnen
oder eine neue Absenkbewegung eingeleitet werden kann.
Eine Variante hierzu, die besonders für zeitkritische An
wendungsfälle interessant ist, bei denen es auf eine sehr
schnelle Messung ankommt und in denen die Zeit für die
Nachkontrolle mittels eines temperaturabhängigen Detekti
onswiderstands 50 vor dem Flüssigkeitstransfer nicht zur
Verfügung steht, besteht darin, daß der Flüssigkeits
transfer bereits nach dem Stoppen der Eintauchbewegung,
d. h. zum Zeitpunkt t3, zu dem die kapazitiven Nach
kontrollen abgeschlossen sind, durchgeführt wird und wäh
rend des Flüssigkeitstransfers die Messung mit dem Detek
tionswiderstand 50 durchgeführt wird. Falls die Wider
standsmessung ergibt, daß die Flüssigkeitstransfernadel 5
zum Zeitpunkt t3 noch nicht in die Analyseflüssigkeit
eingetaucht war, wird dies dem Analysesystem signalisiert
und das Meßergebnis der jeweiligen Probe im Nachhinein
verworfen. Auf diese Weise kann eine höhere Durchsatzrate
erzielt werden.
In Fig. 6 ist ein Blockschaltbild einer ersten Ausfüh
rungsform dargestellt. Die Detektionsschaltung 17 umfaßt
eine Wechselspannungsquelle, einen Impedanzwandler, einen
Filter und einen Spitzenwertgleichrichter und wertet über
einen Arbeitswiderstand 19 das Signal des Flüssigkeitshö
henstandsdetektors aus. Dargestellt sind die Signalkapa
zitäten 59 zwischen der Abschirmelektrode 13 und der Ana
lyseflüssigkeit 4 sowie die Kapazität 60 zwischen der
Flüssigkeit 4 und der Flüssigkeitstransfernadel 5. Der
Detektionswiderstand 50 wird über eine Stromversorgung 53
mit Strom versorgt. Ein Analog-zu-Digital-Wandler 61
liest die Daten aus, und ein Prozessor 62 steuert den
Meßablauf.
Der Detektionswiderstand 50 wird mit einem kleinen Kon
stantstrom gegenüber der Umgebungstemperatur, die mittels
der Temperaturmeßeinheit 63 gemessen wird, aufgeheizt.
Durch eine Messung der Umgebungstemperatur oder alterna
tiv der Temperatur von Analyseflüssigkeit 4 kann die
Flüssigkeitstransfereinrichtung optimal zu den vorliegen
den Betriebsbedingungen gesteuert werden. Die Temperie
rung des Detektionswiderstandes 50 soll keinen Einfluß
auf chemische oder biologische Prozesse in der Analy
seflüssigkeit 4 haben. Eine Aufheizung um zwischen 1 K
und 10 K, bevorzugt zwischen 3 K und 7 K ist in der Regel
ausreichend. Bei inkubierter Flüssigkeit von 37°C kann
die Vorwärmtemperatur des Detektionswiderstandes 50 an
Luft vorteilhafterweise zwischen Raumtemperatur und der
Inkubationstemperatur liegen.
An den Prozessor 62 ist ein Lernspeicher 64 angeschlos
sen, in dem typische Änderungsverhalten des Detektionswi
derstandes 50 für das Eintauchen in Schaum, Blasen, Flüs
sigkeit oder sein Verhalten bei Luftzug etc. durch adap
tive, lernfähige Softwarestrukturen im Kontrollsystem
bauartentypisch oder von Gerät zu Gerät individuell er
mittelt abgespeichert werden.
Die Anordnung des Detektionswiderstands 50 soll kapazi
tätsarm sein, um den kapazitiven Flüssigkeitshöhenstands
detektor 10 nicht durch parasitäre Kapazitäten zu stören.
Daher wird in einer vorteilhaften Ausbildung vorgeschla
gen, daß der Detektionswiderstand 50 oder mindestens eine
Zuleitung zwischen einer Abschirmelektrode 13 und einer
Kompensationselektrode 12 angeordnet ist. Dabei ist die
kapazitive Beeinflussung am geringsten, weil die Kapazi
tät zwischen Abschirmelektrode 13 und Kompensationselek
trode 12 durch die Spannungsfolgerschaltung 23 kompen
siert wird.
In Fig. 7 ist eine andere Ausführungsform dargestellt, in
der der Detektionswiderstand 50 zwischen der Signalelek
trode 5 und einer Abschirmelektrode 13 angeschlossen ist.
Er wird dabei von der Wechselspannungsquelle 18 bestromt,
so daß dem kapazitiven, zu detektierenden Signal eine ka
pazitive Grundlast parallel geschaltet ist. Dies kann
dann zweckmäßig sein, wenn die Kapazität des Detektions
widerstandes 50 mit seinen Anschlüssen nicht wesentlich
über der Signalkapazität liegt. Das Ausgangssignal des
Integrators 33 ist dann ein überlagertes Signal aus einem
kapazitiven Anteil des kapazitiven Flüssigkeitshöhen
standsdetektors 10 und einem thermischen Anteil aus dem
temperaturabhängigen Detektionswiderstand 50, wobei die
jeweiligen Signalanteile durch den Prozessor 62 ermittelt
werden. Vorteil hierbei ist, daß man keine separaten Zu
leitungen zu dem Detektionswiderstand 50 benötigt, da die
Elektroden, beispielsweise die Flüssigkeitstransfernadel
5, die Abschirmelektrode 13 oder die Koaxialelektrode 12
als Zuleitung genutzt werden kann. Nachteilig dabei ist
die zusätzliche kapazitive Grundlast zu dem kapazitiven
Signalweg und die hohe Wechselstromleistung, die die
Wechselspannungsquelle 18 zur Verfügung stellen muß.
In Fig. 8 sind die vereinfachten kapazitiven Verhältnisse
veranschaulicht. Zwischen den beiden Kapazitäten 59 und
60 liegt noch der Oberflächenwiderstand 65 der Analy
seflüssigkeit 4. Die gestrichelt dargestellte Kapazität
66 der Analyseflüssigkeit 4 gegenüber dem Bezugspotential
67 kann bei der triaxialen Anordnung vernachlässigt wer
den. Mit 73 ist der Volumenwiderstand der Analyseflüssig
keit 4 bezeichnet. Die im Vergleich zu den Kapazitäten 59
und 60 relativ großen Kapazitäten 70, 71 werden für die
Anordnung durch das identische Potential an der Flüssig
keitstransfernadel 5 und der Koaxialelektrode 12 elimi
niert. An diesem Bild wird deutlich, daß die triaxiale
Anordnung besonders empfindlich auf Kapazitätsänderungen
im Bereich der Spitze 5a der Flüssigkeitstransfernadel 5
reagiert, an der der Detektionswiderstand 50 zur Kon
trolle angeordnet ist.
Die Fig. 9 zeigt einen Schnitt durch das untere Ende ei
ner Flüssigkeitstransfernadel 5 mit einem Detektionswi
derstand 50. Der Detektionswiderstand 50 sollte glatt
sein, keine Angriffsfläche bieten und zweckmäßig mecha
nisch befestigt und elektronisch angeschlossen sein.
Eventuell kann er mit einer flüssigkeitsabstoßenden Nano
beschichtung versehen sein. In Betracht kommen beispiels
weise NTC- oder PTC-Widerstandspillen, von denen 0,1 bis
0,2 mm große Strukturen erhältlich sind, die in eine Ver
tiefung oder Öffnung im Bereich der Nadelspitze 5a einge
lassen werden können. Der Detektionswiderstand 50 kann
mit einem chemisch resistenten Vergußmittel eingegossen
sein.
In Fig. 10 ist eine alternative Ausbildung mit einem Wi
derstandsfilm oder einer Widerstandsfolie 68, die gegen
die jeweiligen Flüssigkeiten resistent ist und um die In
nen- oder Außenseite der Flüssigkeitstransfernadel 5 ge
wickelt sein kann, dargestellt. Die Widerstandsfolie 68
ist mit einer Schutzbeschichtung 72 versehen.
Die Fig. 11 zeigt in einer Abwandlung zu Fig. 8 eine
schematische Darstellung eines konventionellen, kapaziti
ven Flüssigkeitshöhenstandsdetektors 10, der erfindungs
gemäß mit einem zusätzlichen Detektionswiderstand 50 aus
gerüstet ist. Bei dieser Messung ist der Volumenwider
stand 73 der Analyseflüssigkeit 4 in den Signalpfad ein
bezogen. Bei dieser Anordnung ist die Messung daher se
lektiver gegen Schaum- und Blasenbildung aber empfindli
cher gegen parasitäre Einflüsse und Einflüsse von Ab
standsvariationen.
1
Flüssigkeitstransfereinrichtung
2
Gefäß
3
Rotor
4
Analyseflüssigkeit
5
Flüssigkeitstransfernadel
5
a Spitze
6
Nadelbewegungseinrichtung
7
Vertikalsäule
8
Schwenkarm
9
Schwenkkreis
10
Flüssigkeitshöhenstandsdetektor
11
Koaxialelektrodenanordnung
12
Koaxialelektrode (Kompensationselektrode, aktive
Schirmung)
12
a Ende
13
Abschirmelektrode (Gegenelektrode)
13
a Ende
14
Dielektrikum
15
Dielektrikum
17
Kapazitive Detektionsschaltung
18
Wechselspannungsquelle
18
a heißer Pol
19
Arbeitswiderstand
20
Koaxialkontakt
20
a innerster Leiter
20
b erster Schirm
20
c zweiter Schirm
22
Operationsverstärker
22
a Leitung
23
Spannungsfolgerschaltung
23
a Eingang
23
b Ausgang
30
Verstärker
32
Filter
33
Spitzenwertgleichrichter
34
Auswerteeinheit
35
Ausgang
36
Schlauch
36
a Abschirmung
36
b Schlauchanschluß
36
c Verbindungsleitung
50
Detektionswiderstand
51
Leitung
52
Leitung
53
Stromversorgung
54
Auswerteschaltung
55
Ausgang
56
Schaum
57
Abtastzeitpunkte
58
alternativer Verlauf
59
Kapazität
4-13
60
Kapazität
4-5
61
A/D-Wandler
62
Prozessor
63
Temperaturmeßeinheit
64
Lernspeicher
65
Oberflächenwiderstand zu
4
66
Kapazität
4-67
67
Bezugspotential
68
Widerstandsfolie
70
Kapazität
12-13
71
Kapazität
5-12
72
Schutzbeschichtung
73
Volumenwiderstand zu
4
U Spannung
t Zeit
t Zeit
Claims (15)
1. Flüssigkeitstransfereinrichtung für ein Analysegerät
mit einer Flüssigkeitstransfernadel (5) und einem ka
pazitiven Flüssigkeitshöhenstandsdetektor (10) zur
Detektion des Eintauchens der Flüssigkeitstransferna
del (5) in eine in einem Gefäß (2) befindliche Analy
seflüssigkeit (4), wobei der Flüssigkeitshöhenstands
detektor (10) eine Signalelektrode, eine Gegenelek
trode und eine Detektionsschaltung (17) zur Detektion
einer Änderung der Kapazität zwischen der Signalelek
trode und der Gegenelektrode umfaßt,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Flüssigkeitshöhenstandsdetektor (10) auch einen temperaturabhängigen Detektionswiderstand (50) um faßt, der im Bereich der Spitze (5a) der Flüssig keitstransfernadel (5) angeordnet und mit dieser in die Analyseflüssigkeit (4) eintauchbar ist,
die Detektionsschaltung (17) eine Stromversorgung (53) umfaßt, mittels der dem Detektionswiderstand (50) Strom zuführbar ist, und
die Detektionsschaltung (17) zur Detektion einer Än derung des Widerstands des Detektionswiderstands (50) beim Eintauchen in die Analyseflüssigkeit (4) ausge bildet ist.
der Flüssigkeitshöhenstandsdetektor (10) auch einen temperaturabhängigen Detektionswiderstand (50) um faßt, der im Bereich der Spitze (5a) der Flüssig keitstransfernadel (5) angeordnet und mit dieser in die Analyseflüssigkeit (4) eintauchbar ist,
die Detektionsschaltung (17) eine Stromversorgung (53) umfaßt, mittels der dem Detektionswiderstand (50) Strom zuführbar ist, und
die Detektionsschaltung (17) zur Detektion einer Än derung des Widerstands des Detektionswiderstands (50) beim Eintauchen in die Analyseflüssigkeit (4) ausge bildet ist.
2. Flüssigkeitstransfereinrichtung nach Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitstransferna
del (5) Teil einer Koaxialelektrodenanordnung (11)
ist, die außer der Flüssigkeitstransfernadel (5) min
destens eine diese umgebende und von ihr isolierte
Koaxialelektrode (12) aufweist.
3. Flüssigkeitstransfereinrichtung nach Anspruch 2, da
durch gekennzeichnet, daß die Koaxialelektrodenanord
nung (11) eine Abschirmelektrode (13) aufweist, die
die Signalelektrode umgibt, auf Konstantpotential
liegt und als Gegenelektrode wirkt.
4. Flüssigkeitstransfereinrichtung nach Anspruch 2 oder
3, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektionsschal
tung (17) eine Wechselspannungsquelle (18) und eine
Spannungsfolgerschaltung (23) aufweist und der Ein
gang (23a) und Ausgang (23b) der Spannungsfolger
schaltung (23) mit zwei benachbarten Elektroden (5,
12) der Koaxialelektrodenanordnung (11) als Signal
elektrode und Kompensationselektrode verbunden sind,
so daß zwischen der Signalelektrode und der Kompen
sationselektrode keine Spannungsdifferenz auftritt.
5. Flüssigkeitstransfereinrichtung nach Anspruch 4, da
durch gekennzeichnet, daß eine erste der Elektroden
(5) der Koaxialelektrodenanordnung (11) die Signal
elektrode des Flüssigkeitshöhenstandsdetektors (10)
und mit dem Eingang (23a) der Spannungsfolgerschal
tung (23) verbunden ist und eine zweite Elektrode
(12) der Koaxialelektrodenanordnung (11), die zu der
Signalelektrode (5) benachbart ist, mit dem Ausgang
(23b) der Spannungsfolgerschaltung (23) verbunden
ist.
6. Flüssigkeitstransfereinrichtung nach Anspruch 4 oder
5, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitstrans
fernadel (5) als Signalelektrode mit dem Eingang
(23a) der Spannungsfolgerschaltung (23) und die be
nachbarte Koaxialelektrode (12) als Kompensations
elektrode mit dem Ausgang (23b) der Spannungsfolger
schaltung (23) verbunden ist.
7. Flüssigkeitstransfereinrichtung nach einem der vor
hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
der Detektionswiderstand (50) als Widerstandsfilm
oder -folie (68) ausgebildet ist.
8. Flüssigkeitstransfereinrichtung nach den Ansprüchen 3
und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektionswi
derstand (50) oder mindestens eine Zuleitung (51, 52)
zwischen einer Abschirmelektrode (13) und einer Kom
pensationselektrode (12) angeordnet ist.
9. Flüssigkeitstransfereinrichtung nach Anspruch 3, da
durch gekennzeichnet, daß der Detektionswiderstand
(50) zwischen der Signalelektrode (5) und einer
Abschirmelektrode (13) angeschlossen ist.
10. Verfahren zur Detektion des Eintauchens einer Flüs
sigkeitstransfernadel (5) einer Flüssigkeitstransfer
einrichtung eines Analysegerätes in eine in einem Ge
fäß (2) befindliche Analyseflüssigkeit (4) mittels
eines kapazitiven Flüssigkeitshöhenstandsdetektors
(10), der eine Signalelektrode, eine Gegenelektrode
und eine Detektionsschaltung (17) zur Detektion einer
Änderung der Kapazität zwischen der Signalelektrode
und der Gegenelektrode umfaßt,
dadurch gekennzeichnet, daß
zur Detektion des Eintauchens der Flüssigkeitstrans
fernadel (5) in die Analyseflüssigkeit (4) auch die
Änderung des Widerstands eines temperaturabhängigen
Detektionswiderstands (50), der im Bereich der Spitze
(5a) der Flüssigkeitstransfernadel (10) angeordnet
ist, mit der Flüssigkeitstransfernadel (10) in die
Analyseflüssigkeit (4) eingetaucht und von Strom ei
ner Stromversorgung (53) durchflossen wird, gemessen
wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß die Temperatur der Umgebung oder der Analyseflüs
sigkeit (4) gemessen und mittels des Stromes durch
den Detektionswiderstand (50) die Temperatur des
Detektionswiderstands (50) an Luft relativ zu der
Temperatur der Umgebung bzw. der Analyseflüssigkeit
(4) und diese um eine vorbestimmte Temperatur
differenz über- oder unterschreitend geregelt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß die Temperaturdifferenz zwischen 1 K und 10 K,
bevorzugt zwischen 3 K und 7 K beträgt.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, daß die Eintauchbewegung der Flüssig
keitstransfernadel (5) in die Analyseflüssigkeit (4)
in inkrementellen Absenkschritten durchgeführt wird,
bei der ersten Detektion einer Flüssigkeitsoberfläche
mittels des kapazitiven Flüssigkeitshöhenstandsdetek
tors (10) die Eintauchbewegung fortgesetzt und erst
nach einer während der fortgesetzten Eintauchbewegung
durchgeführten, mehrfachen, aufeinanderfolgenden De
tektion von Flüssigkeit mittels des kapazitiven Flüs
sigkeitshöhenstandsdetektors (10) die Eintauchbewe
gung gestoppt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
daß die Änderung des temperaturabhängigen Widerstands
(50) nach dem Stoppen der Eintauchbewegung gemessen
sowie bei positiver Detektion von kompakter Flüssig
keit mittels des Detektionswiderstands (50) der
Flüssigkeitstransfer durchgeführt oder bei negativer
Detektion von kompakter Flüssigkeit mittels des
Detektionswiderstands (50) die Eintauchbewegung neu
gestartet wird.
15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
daß der Flüssigkeitstransfer nach dem Stoppen der
Eintauchbewegung durchgeführt sowie während des Flüs
sigkeitstransfers das Eintauchen der Flüssigkeits
transfernadel (4) in die Analyseflüssigkeit mittels
einer Messung des Widerstands des Detektionswider
stands (50) überprüft wird.
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |