DE19907448A1 - Flowing system for carrying out e.g. analysis reactions comprises variable speed positive displacement pumps preceding a mixing point and set flow resistance, enabling variable and steady state conditions to be set up - Google Patents

Flowing system for carrying out e.g. analysis reactions comprises variable speed positive displacement pumps preceding a mixing point and set flow resistance, enabling variable and steady state conditions to be set up

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DE19907448A1 DE1999107448 DE19907448A DE19907448A1 DE 19907448 A1 DE19907448 A1 DE 19907448A1 DE 1999107448 DE1999107448 DE 1999107448 DE 19907448 A DE19907448 A DE 19907448A DE 19907448 A1 DE19907448 A1 DE 19907448A1
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Uwe Spohn
Bodo Fuhrmann
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/08Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor using a stream of discrete samples flowing along a tube system, e.g. flow injection analysis
    • G01N35/085Flow Injection Analysis

Abstract

A flowing system that feeds separate sample, dilution, conditioning and reagent solutions, through one or more channels (6) of a small cross section following a transition and mixing point (3), is new. A new flowing system that feeds separate sample, dilution, conditioning and reagent solutions, through one or more channels (6) of a small cross section following a transition and mixing point (3) has pumping speeds that are precisely controlled over time. In this way, the fluids are precisely dosed as a given volume, over a set residence time. The volume and time are a function of pumping speed and time. Dispersion-free mixing, maintains precise, steady state concentration ratios and -gradients. The resultant concentration-time curve of the sample, indicator or reaction product, is continuously recorded by a flow meter (7).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur durchflußmodulierten Konzentrationsanalyse in Pro­ benlösungsvolumina. Anwendungsgebiet der Erfindung ist die naßchemische Konzentra­ tionsanalytik in Prozeßmedien chemischer und biotechnischer Stoffwandlungsprozesse, flüs­ sigen Lebensmitteln, Oberflächen-, Grund- und Trinkwässern sowie diversen Lösungsmittel­ systemen.The invention relates to a method for flow-modulated concentration analysis in Pro volumes of dissolution. The field of application of the invention is the wet chemical concentration tion analysis in process media of chemical and biotechnological material conversion processes, flu food, surface, ground and drinking water as well as various solvents systems.

Bisher bekannte Verfahren zur Durchflußanalyse definierter Probenlösungsvolumina beruhen entweder auf dem Prinzip der kontinuierlichen Durchflußanalyse in luftsegmentierten und lösungsmittelsegmentierten Reagenzflüssen (L. T. Skeggs, Am. J. Pathol. 28 (1957) 311.) oder auf dem Prinzip der Fließinjektionsanalyse (J. Ruzicka und E. H. Hansen, Flow Injection Analysis, John Wiley & Sons, New York, 1988) sowie der von der Fließinjektionsanalyse abgeleiteten sequentiellen Injektionsanalyse (J. Ruzicka, G. D. Graham and G. D. Christian, Anal. Chem. 62 (1990) 1861.; J. Ruzicka and G. D. Marshall, Anal. Chim. Acta 237 (1990) 329.). Bei der kontinuierlichen Durchflußanalyse wird die zu analysierende Probenlösung durch eine Schlauchpumpe aus dem Probenreservoir angesaugt und durch Luft oder eine mit der Probenlösung nicht mischbare Flüssigkeit segmentiert. Diese Methode benötigt relativ große Probenlösungsvolumina und lange Spülzeiten zwischen zwei Analysen. Bei der häu­ figer angewendeten Segmentierung durch Luftpolster beeinträchtigt die Gaskompressibilität die Reproduzierbarkeit der Analysen. Sowohl die Luft- als auch die Lösungsmittelsegmen­ tierung erfordern spezielle Anordnungen zur Segmentierung im Durchfluß sowie meistens spezielle Anordnungen zur Phasentrennung, was die Analysatoranordnungen unnötig kompli­ ziert und entsprechend störanfällig macht.Previously known methods for flow analysis of defined sample solution volumes are based either on the principle of continuous flow analysis in air segmented and solvent-segmented reagent flows (L. T. Skeggs, Am. J. Pathol. 28 (1957) 311.) or on the principle of flow injection analysis (J. Ruzicka and E. H. Hansen, Flow Injection Analysis, John Wiley & Sons, New York, 1988) and flow injection analysis derived sequential injection analysis (J. Ruzicka, G. D. Graham and G. D. Christian, Anal. Chem. 62 (1990) 1861 .; J. Ruzicka and G.D. Marshall, Anal. Chim. Acta 237 (1990) 329.). In the continuous flow analysis, the sample solution to be analyzed sucked out of the sample reservoir by a peristaltic pump and by air or with a segmented immiscible liquid in the sample solution. This method needs relative large sample solution volumes and long rinsing times between two analyzes. At the häu Segmentation by air cushions, which is more commonly used, affects gas compressibility the reproducibility of the analyzes. Both the air and the solvent segments tation require special arrangements for segmentation in the flow and mostly special arrangements for phase separation, which complicate the analyzer arrangements unnecessarily adorns and makes them susceptible to faults.

Bei der Fließinjektionsanalyse werden diskrete, mehr oder weniger präzis definierte Volumina einer Proben- oder Reagenzlösung mittels Injektionsventil oder hydrodynamischer Injektion in einen nichtsegmentierten Trägerstrom injiziert, wobei sich nach dem Prinzip der nach Ruzicka und Hansen (J. Ruzicka and E. H. Hansen, Flow Injection Analysis, John Wiley & Sons, 1988) definierten kontrollierten Dispersion reproduzierbare Konzentrations-Zeit- Profile, sogenannte Peakprofile herausbilden und durch einen Durchflußdetektor kontinu­ ierlich aufgezeichnet werden. Die Nachteile des Einsatzes von Injektionsventilen liegen im mechanischem Verschleiß, der Verblockungsgefahr und im mehr oder weniger vorgegebenen Injektionsvolumen. Die hydrodynamische Injektion beruht auf dem intermittierenden Aus- und Einschalten von mindestens zwei Pumpen, wobei ein sich zwischen zwei Verzweigungen befindlicher Kanalabschnitt reproduzierbar mit Proben- oder Reagenzlösung gefüllt wird, wozu für praktische Anwendungen ein zusätzliches Schließventil notwendig ist. Die Dosier- und Injektionsgenauigkeit ist oft wesentlich schlechter als beim Einsatz von Injektionsven­ tilen. Die aufgezeichneten Peaksignale werden außer durch die Konzentration der Proben­ substanz, Diffusion, Konvektion und Verweilzeit durch die Viskosität der Probenlösung und die Reaktionswärme der angewendeten Bestimmungsreaktionen beeinflußt. Flow Injection Analysis Verfahren müssen deshalb sehr häufig und sehr sorgfältig unter Berücksichtigung der Probenmatrix in einem definierten, oft engen Konzentrationsbereich der Probenlösung kalibriert werden. Dies resultiert aus der Tatsache, daß in den allermeisten Anwendungsfällen transiente, d. h. sehr oft kinetisch kontrollierte Meßsignale aufgezeichnet und ausgewertet werden.The flow injection analysis defines discrete, more or less precisely Volumes of a sample or reagent solution using an injection valve or hydrodynamic Injection injected into a non-segmented carrier stream, whereby the principle of based on Ruzicka and Hansen (J. Ruzicka and E. H. Hansen, Flow Injection Analysis, John Wiley & Sons, 1988) defined controlled dispersion reproducible concentration-time Form profiles, so-called peak profiles and continuously through a flow detector  be recorded. The disadvantages of using injection valves are mechanical wear, the risk of blocking and in the more or less predetermined Injection volume. The hydrodynamic injection is based on the intermittent and switching on at least two pumps, one being between two branches channel section located is reproducibly filled with sample or reagent solution, for which an additional closing valve is necessary for practical applications. The dosing and injection accuracy is often much worse than when using injection veins til. The recorded peak signals are determined by the concentration of the samples substance, diffusion, convection and residence time due to the viscosity of the sample solution and affects the heat of reaction of the determination reactions used. Flow injection Analysis procedures must therefore be considered very frequently and very carefully the sample matrix in a defined, often narrow concentration range of the sample solution be calibrated. This results from the fact that in the vast majority of applications transient, d. H. very often kinetically controlled measurement signals are recorded and evaluated become.

Bei der Sequential Injection Analysis (J. Ruzicka, G. D. Marshall and G. D. Christian, Anal. Chem. 62 (1990) 1861-1866, J. Ruzicka, G. D. Marshall, Anal. Chim. Acta 237 (1990) 329-343) oder sequentiellen Durchflußanalyse nach Probeninjektion werden die Proben-, die Reagenzlösung und gegebenenfalls weitere Lösungen sequentiell, durch Umschalten eines Mehrwegeventils oder durch Anwahl verschiedener Lösungsreservoire mittels Schlauch­ quetschventilen und einer Verzweigung in einen einer Pumpe vorgelagerten Kanalabschnitt sequentiell eingesaugt, angeordnet und durch späteres, oft mehrfaches Umschalten der Flußrichtung reproduzierbar vermischt. Außer der verbesserten Durchmischung resultiert eine erhöhte Dispersion, die die Empfindlichkeit verringert. Die Sequential Injection Analysis beruht wie die Flow Injection Analysis auf dem Prinzip der kontrollierten Dispersion, ist also auf die Einstellung einer mehr oder weniger hohen Dispersion zur Erzielung einer ausrei­ chenden Vermischung zwischen Analyt und Reagenz angewiesen und kann die durch Dispersion verursachte Verdünnung nicht vermeiden.Sequential Injection Analysis (J. Ruzicka, G. D. Marshall and G. D. Christian, Anal. Chem. 62 (1990) 1861-1866, J. Ruzicka, G.D. Marshall, Anal. Chim. Acta 237 (1990) 329-343) or sequential flow analysis after sample injection are the sample that Reagent solution and possibly further solutions sequentially, by switching one Multi-way valve or by selecting different solution reservoirs using a hose pinch valves and a branch in a channel section upstream of a pump sequentially sucked in, arranged and by later, often multiple switching over Flow direction mixed reproducibly. In addition to the improved mixing results increased dispersion that reduces sensitivity. Sequential Injection Analysis Like flow injection analysis, it is based on the principle of controlled dispersion on the setting of a more or less high dispersion to achieve a sufficient appropriate mixture between analyte and reagent and can by Do not avoid dilution caused by dispersion.

Nachteilig ist bei den bisher bekannten Verfahren zur Konzentrationsanalyse, daß der der Pumpe vorgelagerte Kanalabschnitt sich nur unvollständig reinigen, d. h. ausspülen läßt oder die Pumpe mit der Probenlösung kontaktiert werden muß, was die Anwendbarkeit bezüglich der Auswahl der analysierbaren Probenlösungen stark einschränkt. Obwohl die Vermi­ schungsverhältnisse, d. h. z. B. die Probenlösungsverdünnung in weiten Bereichen einstellbar sind, ist dies immer von der Intensität der Vermischung bei den zum Teil extremen Volumen­ verhältnissen abhängig, die ihrerseits die effiziente Vermischung sehr erschweren können oder sogar ausschließen. Die Vermischungsverhältnisse sind zudem zwar reproduzierbar einstellbar jedoch sehr schlecht vorausberechenbar, was einen hohen Kalibrieraufwand bedingt. Bei allen FIA- und SIA-Verfahren und abgeleiteten Methoden hängen die Dispersion, die Verdün­ nung, die Vermischung und damit die Analysenergebnisse von der Viskosität von Proben-, Träger- und Reagenzlösung ab. Selbst bei der Anwendung kalibrierarmer und besonders sig­ nalstabil arbeitender Durchflußdetektoren muß häufig und unter Berücksichtigung der Pro­ benmatrix kalibriert werden. Die Probenlösungsinjektion ist wie bei der Flüssigchroma­ tographie eine Verdrängungsinjektion, die die nachfolgende Vermischung mit der Reagenzlö­ sung voraussetzt, um störende Blindpeaks oder andere Artefakte zu umgehen.A disadvantage of the previously known methods for concentration analysis is that the The upstream pump section can only be cleaned incompletely, i. H. can be rinsed out or the pump has to be contacted with the sample solution, as regards its applicability severely limits the selection of the analyzable sample solutions. Although the Vermi  conditions, d. H. e.g. B. the sample solution dilution is adjustable in wide ranges this is always due to the intensity of the mixing at the sometimes extreme volumes conditions that in turn can make efficient mixing very difficult or even exclude. The mixing ratios are also reproducibly adjustable however, it is very difficult to predict, which requires a high calibration effort. At all FIA and SIA methods and derived methods depend on the dispersion, the dilution tion, the mixing and thus the analysis results of the viscosity of sample, Carrier and reagent solution. Even when using low-calibration and particularly sig nal stable flow detectors must often and taking into account the pro benmatrix can be calibrated. The sample solution injection is the same as for liquid chroma topography a displacement injection, the subsequent mixing with the reagent solution solution to avoid annoying blind peaks or other artifacts.

Bei reaktionskinetischen Untersuchungen und oft geforderten, höheren Genauigkeiten ist es oft notwendig, stationäre Konzentrationen mit hoher Präzision und ausreichend schnell einzu­ stellen. Aus den eingesetzten Konzentrationen von Standard- oder einer Reagenzlösungen und den bei ihrer Dosierung eingestellten Durchflußgeschwindigkeiten können die Ausgangs­ konzentrationen in einfacher Weise berechnet werden können. Bei langsamen Bestimmungs­ reaktionen ist es oft notwendig, bei präzis definierten Konzentrationsverhältnissen die Reaktions- bzw. die Verweilzeiten in weiten Bereichen genau einzustellen. Bei herkömm­ lichen Stopped-Flow-Anordnungen (Q. H. Gibson, in: K. Kustin (Ed.), S. P. Colowick, N. O. Kaplan (Series Eds.), Methods in Enzymology, Vol. 16, 1969, 187-228) ist es not­ wendig, die Kolben der eingesetzten Präzisionspumpen vor jedem Experiment zu spülen, zu reinigen und neu zu füllen, was einen hohen manuellen Arbeitsaufwand und oft auch zu hohen Verbrauch an Reagenzien und Probenlösungen bedeutet.It is the case with reaction kinetic examinations and often required higher accuracy often necessary to enter stationary concentrations with high precision and sufficiently quickly put. From the concentrations of standard or reagent solutions used and the flow rates set in their dosage can be the output concentrations can be calculated in a simple manner. With slow determination reactions, it is often necessary, in the case of precisely defined concentration ratios Reaction or dwell times can be set precisely over a wide range. With convention stopped-flow arrangements (Q. H. Gibson, in: K. Kustin (Ed.), S. P. Colowick, N. O. Kaplan (Series Eds.), Methods in Enzymology, Vol. 16, 1969, 187-228) it is necessary nimble to flush the pistons of the precision pumps used before each experiment clean and refill, which is a lot of manual work and often too high Consumption of reagents and sample solutions means.

Bisher sind keine Meßanordnungen bekannt, in denen diskrete und kleine Probenvolumina, vorzugsweise kleiner 200 µl unabhängig von der Dispersion, d. h. dispersionsfrei, des dif­ fusiven Stoffaustauschs, von Viskositätsgradienten zwischen der Probenlösungen und anderen Lösungen sowie gegebenenfalls unabhängig von der Temperatur analysiert werden können. Gerade für die automatische Kalibrierung von z. B. in Durchflußkanälen ablaufenden Ana­ lysen und Messungen würde es von Vorteil sein, durch einfache Programmierung eines computergesteuerten Zeitablaufs Standardlösungen mit zeitlich-konstanter Konzentration in situ aus einer Stammlösung zu erzeugen, zu kalibrieren und gleich anschließend zur Analyse der Probenlösungen überzugehen. So far, no measuring arrangements are known in which discrete and small sample volumes, preferably less than 200 ul regardless of the dispersion, d. H. dispersion-free, of dif fusive mass transfer, of viscosity gradients between the sample solutions and others Solutions as well as possibly independent of the temperature can be analyzed. Especially for the automatic calibration of e.g. B. running in flow channels Ana lysing and measurements would be beneficial by simply programming one computer-controlled timing standard solutions with constant concentration in to be generated in situ from a stock solution, calibrated and immediately afterwards for analysis of the sample solutions.  

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur genauen Konzentra­ tionsanalyse in diskreten Probenlösungsvolumina in Durchflußkanälen zu realisieren, das un­ abhängig von der durch Diffusion, Konvektion und laminaren Strömungsprofilen verur­ sachten Dispersion, von Viskositäts- und Temperaturdifferenzen ist und die präzise Einstellung von Verweilzeiten, Konzentrationen und Konzentrationsgradienten sowie wahlweise von sta­ tionären und transienten Konzentrations-Zeit-Funktionen ermöglicht.The invention is therefore based on the object of a method for precise concentration tion analysis in discrete sample solution volumes in flow channels, the un depending on the amount caused by diffusion, convection and laminar flow profiles gentle dispersion, of viscosity and temperature differences and the precise setting of dwell times, concentrations and concentration gradients and optionally of sta tional and transient concentration-time functions.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved according to the invention by a method with the features of the claim 1 solved.

Bei diesem Verfahren zur durchflußgesteuerten Konzentrationsanalyse in Probenlösungsvolu­ mina werden in einem oder mehreren Durchflußkanälen mit mindestens einem Übergang zu einem kleinerem Durchflußquerschnitt ausschließlich durch präzise zeitliche Steuerung von Pumpgeschwindigkeiten vorher voneinander getrennte Proben-, Verdünnungs-, Konditionier- und Reagenzlösungen in einem weiten, durch die Pumpgeschwindigkeiten und die Pump­ zeiten festgelegten Volumenbereich mit hoher Genauigkeit dosiert sowie Verweilzeiten und durch dispersionsfreie Vermischung Konzentrationen, Konzentrationsverhältnisse und -gra­ dienten präzis und stationär eingestellt und die Konzentrations-Zeit-Verläufe der Proben­ substanz, einer Indikatorsubstanz oder eines Reaktionsproduktes kontinuierlich, bevorzugt durch einen Durchflußdetektor aufgezeichnet.With this method for flow-controlled concentration analysis in sample solution volume mina become in one or more flow channels with at least one transition a smaller flow area only through precise timing of Pumping speeds of previously separate sample, dilution, conditioning and reagent solutions in a wide, by the pump speeds and the pump dosed volume range with high accuracy as well as residence times and through dispersion-free mixing concentrations, concentration ratios and concentration served precisely and stationary and the concentration-time courses of the samples substance, an indicator substance or a reaction product continuously, preferred recorded by a flow detector.

Das Verfahren ist in unterschiedlicher Weise durchführbar. So ist es möglich, daß in einem einfachen Durchflußkanalsystem mit einem Übergang zu kleineren Durchflußquerschnitten bei einem kontinuierlichem Fluß von Reagenz-, Konditionier- oder Verdünnungslösung eine die Probenlösung transportierende Pumpe für eine definierte Zeit angeschaltet und die Pumpgeschwindigkeit VR,o der eine der anderen Lösungen transportierenden Pumpe um den Betrag der Durchflußgeschwindigkeit der Probenlösung VS auf VR verkleinert wird, so daß ein konstant fließendes, durch die Anschaltzeit der Probenlösungspumpe und die gewählte Durchflußgeschwindigkeit VS definiertes Volumen eine für die stabile Detektion ausreichend lange Zone stationärer Konzentrationsverhältnisse bewirkt. Durch einen nachfolgenden Durchflußkanalabschnitt mit genügend verkleinertem Durchflußquerschnitt wird erreicht, daß sich schon bei kleinen zudosierten Probenlösungsvolumina eine durch die Dispersion, d. h. durch Konvektion, laminare Strömungsprofilbildung und Diffusion unbeeinflußte Fließzone mit vorzugsweise konstanten oder stationären Konzentrationsverhältnissen ausbildet. In Ab­ wesenheit eines Stoffumsatzes liegt ein konstantes Konzentrationsverhältnis vor. Dies ermög­ licht die Anpassung des Meßbereiches eines nachfolgenden Durchflußdetektors an die zu bestimmende Probensubstanzkonzentration.The method can be carried out in different ways. So it is possible that in a simple flow channel system with a transition to smaller flow cross-sections with a continuous flow of reagent, conditioning or dilution solution, a pump transporting the sample solution is switched on for a defined time and the pump speed V R, or one of the other solutions transporting pump is reduced by the amount of the flow rate of the sample solution V S to V R , so that a constantly flowing volume defined by the switch-on time of the sample solution pump and the selected flow rate V S causes a zone of stationary concentration ratios which is sufficiently long for the stable detection. A subsequent flow channel section with a sufficiently reduced flow cross section ensures that even with small sample solution volumes metered in, a flow zone which is unaffected by the dispersion, ie by convection, laminar flow profile formation and diffusion, is formed with preferably constant or stationary concentration ratios. In the absence of a material turnover, there is a constant concentration ratio. This enables the adjustment of the measuring range of a subsequent flow detector to the sample substance concentration to be determined.

Bei einem Stoffumsatz, zum Beispiel zwischen der Probensubstanz S und dem Reagenz R entsprechend der Reaktion (1) bestimmt diese in Abhängigkeit von der Verweilzeit, d. h. der Längskoordinate des Durchflußkanals die sich stationär einstellenden Konzentrationsver­ hältnisse.
With a mass conversion, for example between the sample substance S and the reagent R in accordance with the reaction (1), this determines the steady-state concentration ratios depending on the residence time, ie the longitudinal coordinate of the flow channel.

aS + bR → Reaktionsprodukte (1)aS + bR → reaction products (1)

Wird ein Reaktionsprodukt P detektiert, berechnet sich die Probensubstanzkonzentration [S] aus der gemessenen Konzentration [P], der Stöchiometrie von Reaktion (1) und dem Reak­ tionsumsatz U, der seinerseits von der Reaktionsgeschwindigkeit anhängt. Sind die Proben- [S] und die Reagenzkonzentration [R] bekannt, können aus den bei verschiedenen Verweil­ zeiten gemessenen Produktkonzentrationen Geschwindigkeitsgesetze abgeleitet und Ge­ schwindigkeitskonstanten berechnet werden, wobei keine durch Diffusion und/oder Konvek­ tion verursachte oder sekundär durch Temperatur und Viskositätsdifferenzen beeinflusste Dispersion berücksichtigt werden muß.If a reaction product P is detected, the sample substance concentration is calculated [S] from the measured concentration [P], the stoichiometry of reaction (1) and the reac tion conversion U, which in turn depends on the reaction rate. Are the samples- [S] and the reagent concentration [R] known can be obtained from the at different dwellings times measured product concentrations derived speed laws and Ge velocity constants are calculated, none due to diffusion and / or convection tion caused or influenced secondarily by temperature and viscosity differences Dispersion must be taken into account.

Bei vollständigem Umsatz der Probensubstanz resultieren wiederum konstante Konzentra­ tionsverhältnisse, aus denen ausgehend von der Stöchiometrie der Bestimmungsreaktion mit den Stöchiometriefaktoren a und b und dem Reagenzverbrauch [R]oU, der sich durch Multi­ plikation der Ausgangsreagenzkonzentration [R]o mit dem Umsatzgrad U des Reagenzes ergibt, die zu bestimmende Analytkonzentration nach Gleichung (2) berechnet werden kann.
With complete conversion of the sample substance, constant concentration ratios again result, from which, based on the stoichiometry of the determination reaction with the stoichiometric factors a and b and the reagent consumption [R] o U, which is the result of multiplication of the starting reagent concentration [R] o with the degree of conversion U des Reagent results, the analyte concentration to be determined can be calculated according to equation (2).

[S] = a/b.U[R]o.VR/VS (2)[S] = a / bU [R] o .V R / V S (2)

Der Durchflußdetektor mißt die resultierende Konzentration [R]t des Reagenzes oder die Konzentration des Reaktionsproduktes [P] über eine Kalibrierfunktion der Form (3) mit dem Anstieg m und dem Blindwert ho, wobei h die jeweilige Meßgröße ist.
The flow detector measures the resulting concentration [R] t of the reagent or the concentration of the reaction product [P] via a calibration function of the form (3) with the increase m and the blank value h o , where h is the respective measured variable.

h = m.f([P])+ho (3)h = mf ([P]) + h o (3)

Weiterhin ist es möglich, die Pumpen dann anzuhalten, wenn sich nach dem Zusam­ menfluß Y im Durchflußkanal ein stationärer Konzentrations-Zeit-Verlauf eingestellt hat, was eine praktisch unbegrenzte Verlängerung der Verweilzeit bedeutet, ohne daß sich Diffusion, Konvektion und Thermokonvektion auf die an einer Ortskoordinate des Durchflußkanals ein­ gestellte Konzentration auswirken.It is also possible to stop the pumps if after the together menfluss Y has set a steady concentration-time course in the flow channel, what  a practically unlimited extension of the dwell time without diffusion, Convection and thermal convection on the one at a spatial coordinate of the flow channel imposed concentration.

Um die durch vorausgehende Vermischung der stehenden Probenlösung mit der fließenden Reagenzlösung verursachte Meßfehler auszuschließen, ist es möglich, daß am Zusammenfluß zwischen jeweils zwei Lösungen ein empfangsseitig und dosierseitig todvolu­ menfreies Umschaltventil die jeweils zuzumischende Lösung von der empfangenden Lösung abtrennt und zur Zumischung während einer definierten Zeit mit der empfangenden Lösung verbindet.In order to ensure that the standing sample solution is mixed with the measuring errors caused by flowing reagent solution, it is possible that on Confluence between two solutions, one on the receiving end and one on the dosing side free changeover valve the solution to be mixed from the receiving solution separates and for admixing with the receiving solution for a defined time connects.

Darüberhinaus ist es möglich, daß zwei Pumpen so angesteuert werden, daß sich recht­ eckförmige Pumpgeschwindigkeits-Zeit-Profile ausbilden, die bei der Vermischung der durch die Pumpen transportierten Lösungen zweier oder mehrerer nicht miteinander reagierender Substanzen in einem Abschnitt des sich ausbildenden Konzentrationsprofils zu konstanten Konzentrationsverhältnissen zwischen den Substanzen führen.In addition, it is possible that two pumps are controlled so that they are right Form corner-shaped pumping speed-time profiles, which when mixing through the pumps transported solutions of two or more non-reacting with each other Substances in a section of the developing concentration profile to constant Concentration ratios between the substances lead.

Es ist auch möglich, mehr als zwei Pumpen einzusetzen, um außer der Probenlösung mehrere andere Lösungen, die Reagenzien oder Puffer enthalten, in einem auf einen gemein­ samen Zusammenfluß folgenden Durchflußkanal so zu vermischen, daß sich stationäre Konzentrations-Zeit-Verläufe ausbilden, die sich anschließend infolge chemischer Umset­ zungen verändern.It is also possible to use more than two pumps to save the sample solution several other solutions containing reagents or buffers in one on one mix the following confluence flow channel so that stationary Form concentration-time courses, which subsequently result from chemical conversion change tongues.

Bei mehreren hintereinander geschalteten Mischpunkten und unmittelbar nachfolgend angeschlossenen Durchflußkanälen ist es möglich, der Probenlösung nacheinander verschie­ dene Reagenz-, Indikator-, Konditionier- und/oder Standardlösungen zuzumischen, um z. B. mehrere sequentiell ablaufende Bestimmungs- und Derivatisierungsreaktionen zu realisieren.With several mixing points connected in series and immediately following connected flow channels, it is possible to move the sample solution in succession dene reagent, indicator, conditioning and / or standard solutions to mix z. B. to implement several sequential determination and derivatization reactions.

Das Verfahren soll in der Folge mit Hilfe der Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:The method will be explained in more detail below with the help of the drawings. Show it:

Fig. 1a-d ein Verfahren zur durchflußgesteuerten Analyse von Ethanolkonzentrationen, beruhend auf
Fig. 1a-d a process for durchflußgesteuerten Analysis of concentrations of ethanol, based on

  • - a - einer Durchflußanalysenanordnung mit Aufnahme diskreter Probenlösungsvolumina,- a - a flow analysis arrangement with inclusion of discrete Sample solution volumes,
  • - b - einem Zeitablaufschema,- b - a timing diagram,
  • - c - einem Pumpgeschwindigkeits-Zeit-Profil und von- c - a pump speed-time profile and of
  • - d - Konzentrations-Zeit-Verläufen für eine bis zum vollständigen Analytumsatz laufende Bestimmungsreaktion.- d - concentration-time courses for one to complete Analyte turnover ongoing determination reaction.

Fig. 2a, b ein Verfahren zur amperometrischen Analyse von Thioglycolat beruhend auf
Fig. 2a, a process for amperometric analysis of thioglycolate b based on

  • - a - einer Durchflußanalysenanordnung und- a - a flow analysis arrangement and
  • - b - einem Zeitablaufschema- b - a timing diagram

Fig. 3a, b ein Verfahren zur durchflußgesteuerten Analyse von Saccharosekonzentrationen beruhend auf
Fig. 3a, a method for analysis of sucrose concentrations durchflußgesteuerten b based on

  • - a - einer Durchflußanalysenanordnung und- a - a flow analysis arrangement and
  • - b - einem Zeitablaufschema.- b - a timing diagram.

Fig. 4 ein Verfahren zur durchflußgesteuerten enzymatischen Bestimmung von Glutamin beruhend auf
Fig. 4 based on a method for flow-controlled enzymatic determination of glutamine

  • - a - einer Durchflußanalysenanordnung und- a - a flow analysis arrangement and
  • - b - einem Zeitablaufschema.- b - a timing diagram.

In der Fig. 1a ist eine Durchflußanalysenanordnung dargestellt, die zwei rechnergesteuerte Präzisionspumpen 1 und 2, einen Zusammenfluß 3, ein Umschaltventil 4, einen als geknotetes Strömungsrohr ausgeführten Durchflußkanal 6 mit reduziertem Innenquerschnitt und einen an diesen Querschnitt angepaßten, photometrischen Durchflußdetektor 7 aufweist. Der Übergang 5 zum kleineren, durchflossenen Querschnitt ist unmittelbar nach dem Umschaltventil 4 lokalisiert. Zunächst wird über das Umschaltventil 4 ein durch das Produkt aus der Pump­ geschwindigkeit VP1 der Pumpe 1 und der Saugzeit tDOS definiertes Probenlösungsvolumen VS in den Probenvorlagekanal 8 transportiert. Nach Umschaltung von Pumpe 1 auf die andere Pumprichtung und des Ventils 4 sowie Anschalten der Pumpe 2 werden die Durchflußge­ schwindigkeiten VP1 und VP2 eingestellt. Auf diese Weise werden die ethanolhaltige Pro­ benlösung und als Reagenzlösung dienende schwefelsaure Dichromatlösung simultan im Verhältnis ihrer Durchflußgeschwindigkeiten VP1/VP2 in den Durchflußkanal 6 gedrückt und zum Durchflußdetektor 7 gepumpt. Als Verdrängungslösung dient destilliertes Wasser. Der Durchflußdetektor zeichnet den gesamten Konzentrationsverlauf der entsprechend der Bestim­ mungsreaktion (4) entstehenden Cr(III)-Ionen bei einer Absorptionswellenlänge von 605 nm
In Fig. 1a a Durchflußanalysenanordnung is shown, the two computer-controlled precision pumps 1 and 2, a confluence 3, a change-over valve 4, a flow channel designed as a knotted flow pipe 6 with a reduced inner cross-section and adapted to this cross section, the photometric flow detector 7 has. The transition 5 to the smaller, through-flow cross section is located immediately after the changeover valve 4 . First, a sample solution volume V S defined by the product of the pump speed V P1 of the pump 1 and the suction time t DOS is transported into the sample feed channel 8 via the changeover valve 4 . After switching from pump 1 to the other pumping direction and valve 4 and switching on pump 2 , the flow rates V P1 and V P2 are set. In this way, the ethanol-containing sample solution and serving as a reagent solution sulfuric dichromate solution are pressed simultaneously in the ratio of their flow rates V P1 / V P2 into the flow channel 6 and pumped to the flow detector 7 . Distilled water is used as the displacement solution. The flow detector records the entire concentration profile of the Cr (III) ions formed in accordance with the determination reaction (4) at an absorption wavelength of 605 nm

C2H5OH + 2 C2O7 2- + 16 H+ → 2 CO2 + 4 Cr3+ + 11 H2O (4)
C 2 H 5 OH + 2 C 2 O 7 2- + 16 H + → 2 CO 2 + 4 Cr 3+ + 11 H 2 O (4)

auf. Durch den Auswerterechner wird nur die nicht durch die Dispersion beeinflußte Zone des Konzentrations-Zeit-Verlaufes, in der sich ein konstanter oder stationärer Konzentration- Zeit-Verlauf ausbildet, aufgezeichnet und zur Berechnung der Ethanolkonzentration herange­ zogen.on. The evaluation computer only determines the zone that is not influenced by the dispersion the concentration-time curve in which a constant or stationary concentration Develops time history, recorded and used to calculate the ethanol concentration pulled.

Fig. 1b zeigt das entsprechende Zeitablaufschema dieses Verfahrens zur photometri­ schen Ethanolbestimmung. Fig. 1b shows the corresponding timing diagram of this method for photometric determination of ethanol.

Es ist auch möglich, die Dichromatlösung kontinuierlich durch den Durchflußkanal 6 und den Detektor 7 zu pumpen. Entsprechend dem in Fig. 1c dargestellten Schema wird gleichzeitig mit der Einschaltung von Pumpe 1 die Durchflußgeschwindigkeit VP2 der Pumpe 2 um den Betrag 0.1 ml/min-1 von VP1 verringert. Dadurch wird eine über die Zeit t gleich­ mäßige Verteilung der dosierten Probenlösung über die betreffende Reagenzfließzone gewährleistet. Durch den Übergang in den verjüngten, eng geknoteten Durchflußkanal 6 wird hierbei die Mischzone von injizierter Probenlösung mit der Reagenzzone soweit auseinander gezogen und vermischt, daß in Abwesenheit jeglicher Reaktion eine Zone konstanter Konzen­ trationsverhältnisse entsteht.It is also possible to pump the dichromate solution continuously through the flow channel 6 and the detector 7 . According to the diagram shown in FIG. 1c, the flow rate V P2 of pump 2 is reduced by the amount 0.1 ml / min -1 of V P1 simultaneously with the activation of pump 1 . This ensures a uniform distribution of the metered sample solution over the relevant reagent flow zone over time t. Through the transition into the tapered, tightly knotted flow channel 6 , the mixing zone of injected sample solution with the reagent zone is pulled apart and mixed so far that a zone of constant concentration ratios is formed in the absence of any reaction.

Die Bestimmungsreaktion (4) bewirkt bei beiden Verfahrensvarianten den Aufbau einer fast nur durch die Reaktionskinetik bestimmten Konzentrationszone von Analyt- und Reagenzsubstanz. Fig. 1d zeigt die sich dabei einstellenden Konzentrations-Zeit-Verläufe von Dichromat, Chrom(III)ionen und Ethanol im Vergleich zum Dichromatkonzentrations­ verlauf in Abwesenheit von Ethanol.In both process variants, the determination reaction ( 4 ) creates a concentration zone of analyte and reagent substance that is determined almost exclusively by the reaction kinetics. Fig. 1d shows the resulting concentration-time profiles of dichromate, chromium (III) ions and ethanol compared to the dichromate concentration profile in the absence of ethanol.

Die Überschreitung einer Mindestverweilzeit bewirkt vollständigen Umsatz des Ethanols zum Kohlendioxid und des Dichromats zu Cr(III)Ionen, die photometrisch bei einer Wellenlänge von 605 nm detektiert werden. Den Durchflußdetektor durchfließt unter anderem eine Zone konstanter Konzentrationen des Cr(III)Ions. Aus dem sich auf einen konstanten Wert einstellenden Detektorsignal wird über die photometrisch gemessene Produktkonzen­ tration und die Stöchiometrie der Bestimmungsreaktion (4) die Ethanolkonzentration berechnet.Exceeding a minimum dwell time results in full turnover of the Ethanol to carbon dioxide and dichromate to Cr (III) ions, which are measured photometrically at a Wavelength of 605 nm can be detected. The flow detector flows through, among other things a zone of constant concentrations of the Cr (III) ion. From which to a constant Value-adjusting detector signal is measured via the photometrically concentrated product tration and the stoichiometry of the determination reaction (4) the ethanol concentration calculated.

In der Fig. 2a ist eine nach dem gleichen Prinzip arbeitende Durchflußanordnung zur ampe­ rometrischen Bestimmung von Thioglycolat dargestellt, die mit dem todvolumenarmen Um­ schaltventil 9, bei dem das Ventiloberteil zwischen den Positionen P1 und P2 umgeschaltet wird, und mit pulsationsarmen oder -gedämpften Schlauchpumpen 1 und 2 arbeitet. Zunächst fließt die als Reagenz dienende Trijodidlösung über das Ventil 9 und den Durchflußkanal 6 zum Durchflußdetektor 7 und die Probenlösung über den Ventilkanal 10 in den Abfluß. Nach Umschaltung des Ventils 9 in die Dosierposition P2 wird ein durch das Produkt aus Pumpge­ schwindigkeit VP1 und der Dosierzeit tDOS definiertes Volumen VS in den Durchflußkanal 6 transportiert. Im Moment der Ventilumschaltung wird die Pumpgeschwindigkeit VP2 der Pumpe 2 auf VP2-VP1 auf VP2* verringert, so daß der strömungsabhängige amperometrische Durchflußdetektor 7 stets mit der gleichen Geschwindigkeit durchflossen wird. Fig. 2b zeigt das Zeitablaufschema des Bestimmungsverfahren. Eingezeichnet sind die entsprechenden Pumpgeschwindigkeits-Zeit-Verläufe, die zur Einstellung der Volumenverhältnisse VS/VR zwecks Einstellung des Bestimmungsbereiches verändert werden können.In Fig. 2a a working on the same principle flow arrangement for ampe rometric determination of thioglycolate is shown, with the low-volume order switching valve 9 , in which the upper valve part is switched between positions P1 and P2, and with low-pulsation or -damped hose pumps 1 and 2 works. First, the triiodide solution serving as a reagent flows through the valve 9 and the flow channel 6 to the flow detector 7 and the sample solution flows through the valve channel 10 into the drain. After switching the valve 9 into the metering position P2, a volume V S defined by the product of the pump speed V P1 and the metering time t DOS is transported into the flow channel 6 . At the moment of valve switching, the pump speed V P2 of the pump 2 is reduced to V P2 -V P1 to V P2 *, so that the flow-dependent amperometric flow detector 7 is always flowed through at the same speed. FIG. 2b shows the timing chart of the determination method. The corresponding pump speed-time profiles are shown, which can be changed to set the volume ratios V S / V R for the purpose of setting the determination range.

Im Durchflußkanal 6 reagiert das zu bestimmende Thioglycolat nach Reaktion (5) mit Trijodid zum entsprechenden Disulphid. Das verbleibende Trijodid wird an einer Glaskohlenstoffelektrode
In flow channel 6 , the thioglycolate to be determined reacts after reaction (5) with triiodide to the corresponding disulphide. The remaining triiodide is on a glassy carbon electrode

2 HS-CH2-COO- + I3 --OOC-CH2-S-S-CH2-COO- + 3I- (5)
2 HS-CH 2 -COO - + I 3 -- OOC-CH 2 -SS-CH 2 -COO - + 3I - (5)

kathodisch bei einem Potential von 0 mV gegen die Ag/AgCl/0.1 M KCl- Referenzelektrode detektiert. Die zu bestimmende Thioglycolatkonzentration wird aus der Differenz zwischen vor und nach Zudosierung der Probenlösung stationär gemessenen Trijo­ didkonzentration, den Stöchiometriefaktoren der nach (5) ablaufenden Bestimmungs­ reaktion, dem eingestellten Verhältnis VS/VR der für die Probenlösung VS zu der für die Reagenzlösung eingestellten Pumpgeschwindigkeit VR berechnet.cathodically detected at a potential of 0 mV against the Ag / AgCl / 0.1 M KCl reference electrode. The thioglycolate concentration to be determined is determined from the difference between the steady-state measured triadid concentration before and after metering in the sample solution, the stoichiometric factors of the determination reaction taking place after (5), the set ratio V S / V R of that for the sample solution V S to that for the reagent solution set pump speed V R is calculated.

Fig. 3a zeigt die Durchflußmeßanordnung zur Durchführung der enzymatischen Be­ stimmung von Saccharose, die sich von der in Fig. 1a gezeigten nur dadurch unterscheidet, daß sich am Zusammenfluß 3 vier Flüssigkeitsströme treffen. Ein definiertes Volumen der saccharosehaltige Probenlösung PL wird über das Umschaltventil 4 in den Probenlösungs­ vorlagekanal 8 transportiert. Nach Flußumkehr der Pumpe 1 und Umschaltung von Ventil 4 wird die Probenlösung über die verjüngte Verbindungskapillare 11 zum Zusammenfluß 3 transportiert. Kurz vor der Ankunft der Probenlösung werden die Pumpen 2, 12 und 13 gestar­ tet, so daß eine Invertaselösung R1, ein Konditionierpuffer R2 und gegebenenfalls eine Glu­ coseoxidase/Mutarotaselösung R3 simultan mit der Probenlösung in den Durchflußkanal 6 gedrückt werden. Sinnvollerweise werden die Pumpgeschwindigkeiten VP2, VP12 und VP13 so eingestellt, daß sich im Durchflußkanal die optimalen Reaktionsbedingungen, pH 6.3, 1.5 U Invertase pro ml, 5 U Glucoseoxidase pro ml und 20 U Mutarotase pro ml einstellen. In dem Moment, in dem die Probenlösung zugemischt wird, werden die Pumpgeschwindigkeiten VP2, VP12 und VP13 proportional um den summarischen Betrag VP1 verringert, so daß der als amperometrische Durchflußmeßzelle ausgeführte Detektor 7 mit konstanter Geschwindigkeit durchströmt wird. Nach Kalibrierung des Detektors 7 und vollständigem Umsatz kann aus dem stationären amperometrischen Signalstrom die vorliegende Wasserstoffperoxidkonzen­ tration und aus dieser und der Stöchiometrie der Bestimmungsreaktionen (6-8) die Saccha­ rosekonzentration berechnet werden. Fig. 3b zeigt das Zeitablaufschema dieses Bestim­ mungsverfahrens.
Fig. 3a shows the flow measuring arrangement for carrying out the enzymatic determination of sucrose, which differs from that shown in Fig. 1a only in that three liquid flows meet at the confluence. A defined volume of the sucrose-containing sample solution PL is transported via the changeover valve 4 into the sample solution channel 8 . After the flow reversal of the pump 1 and switching of the valve 4 , the sample solution is transported to the confluence 3 via the tapered connecting capillary 11 . Shortly before the arrival of the sample solution, the pumps 2 , 12 and 13 are started, so that an invertase solution R1, a conditioning buffer R2 and optionally a glucose oxidase / mutarotase solution R3 are pressed into the flow channel 6 simultaneously with the sample solution. The pump speeds V P2 , V P12 and V P13 are expediently set such that the optimum reaction conditions, pH 6.3, 1.5 U invertase per ml, 5 U glucose oxidase per ml and 20 U mutarotase per ml are set in the flow channel. At the moment when the sample solution is added, the pump speeds V P2 , V P12 and V P13 are reduced proportionally by the total amount V P1 , so that the detector 7, designed as an amperometric flow measuring cell, is flowed through at a constant speed. After calibration of the detector 7 and complete conversion, the hydrogen peroxide concentration present can be calculated from the stationary amperometric signal stream and the saccha rose concentration can be calculated from this and the stoichiometry of the determination reactions ( 6-8 ). Fig. 3b shows the timing diagram of this determination method.

Saccharose + H2O → Fructose + α-D-Glucose (6)
Sucrose + H 2 O → fructose + α-D-glucose (6)

α-D-Glucose ⇆ β-D-Glucose (7)
α-D-glucose ⇆ β-D-glucose (7)

β-D-Glucose + O2 → D-Gluconat + H2O2 + H+ (8)β-D-glucose + O 2 → D-gluconate + H 2 O 2 + H + (8)

Fig. 4a zeigt die Durchflußanalysenanordnung zur enzymatischen Bestimmung von Glutamin mittels zweistufiger enzymatischer Umsetzung und Fluoreszenzdetektion. Die auf pH 4.9 eingestellte Cofaktorlösung C: 1 mM NAD+, 0.1 M Natriumacetat/Essigsäure wird durch Pumpe 1 kontinuierlich durch die Ventile 9 und 14, die Durchflußkanäle 6 und 15 sowie den Fluoreszenzdetektor transportiert. Durch zeitgesteuerte Umschaltung des Ventils 9 wird ein durch die Dosierzeit tDOS und die Pumpgeschwindigkeit VP2 definiertes Probenlö­ sungsvolumen in den Durchflußkanal 6, der in diesem Anwendungsbeispiel immobilisierte Glutaminase enthält, gedrückt. Im Moment der Ventilumschaltung wird die Pumpgeschwin­ digkeit VP1 um den Betrag von VP2 verringert, so daß die resultierende Durchflußge­ schwindigkeit gleich VP1 also im Durchflußanalysenkanal konstant bleibt. Im Durchflußkanal 6 erfolgt die durch Glutaminase katalysierte Hydrolyse von Glutamin zu Glutamat
FIG. 4a shows the Durchflußanalysenanordnung for the enzymatic determination of glutamine by means of two-stage enzymatic reaction and fluorescence detection. The cofactor solution C adjusted to pH 4.9: 1 mM NAD + , 0.1 M sodium acetate / acetic acid is continuously transported by pump 1 through valves 9 and 14 , flow channels 6 and 15 and the fluorescence detector. By time-controlled switching of the valve 9 , a sample solution volume defined by the metering time t DOS and the pump speed V P2 is pressed into the flow channel 6 , which contains immobilized glutaminase in this application example. At the moment of valve switching, the pumping speed V P1 is reduced by the amount of V P2 , so that the resulting Durchflußge speed is equal to V P1 so remains constant in the flow analysis channel. In the flow channel 6 , the hydrolysis of glutamine to glutamate catalyzed by glutaminase takes place

Glutamin + H2O + H+ → Glutamat + NH4 + (9)
Glutamine + H 2 O + H + → Glutamate + NH 4 + (9)

entsprechend Reaktion (9). Entsprechend dem in Fig. 4b gezeigten Zeitplan erfolgt im zwei­ ten Analysenschritt die Dosierung von 0.3 M Natriumphosphatpuffer, pH 8.1 durch zeitgesteuerte Umschaltung von Ventil 14. Das auf diese Weise konditionierte Reaktions­ gemisch passiert nun den Durchflußkanal 15, der immobilisierte Glutamatdehydrogenase enthält. Entsprechend der Reaktion (10) erfolgt die Bildung von NADH, das fluorimetrisch bei einer Anregungswellenlänge von 365 nm und einer Emissionswellenlänge von 440 nm detektiert wird. Der Vorteil dieser speziellen Ausführung des Verfahrens besteht darin, daß die bei konventionellen Durchflußverfahren unvermeidliche hohe Verdünnung der Proben­ lösung auf das Verhältnis der zudosierten Lösungen minimiert ist. Wird dem Reagenz R ein Redoxfarbstoff, z. B. Jodnitrotetrazoliumchlorid INT und Diaphorase zugesetzt, läuft zu­ sätzlich die Reaktion (11) ab, bei der ein Formazan gebildet wird, das bei 492 nm photo­ metriert wird. Ausgehend von der molaren Formazankonzentration, die über das Lambert- Beersche Gesetz zugänglich ist, kann die zu bestimmende Glutaminkonzentration über die Stöchiometrie der Reaktionen 9-11 berechnet werden.
according to reaction (9). According to the schedule shown in FIG. 4b, in the second analysis step, 0.3 M sodium phosphate buffer, pH 8.1 is metered by time-controlled switching of valve 14 . The reaction mixture conditioned in this way now passes through the flow channel 15 , which contains immobilized glutamate dehydrogenase. According to reaction (10), NADH is formed, which is detected fluorimetrically at an excitation wavelength of 365 nm and an emission wavelength of 440 nm. The advantage of this special embodiment of the method is that the inevitable high dilution of the sample solution to the ratio of the metered solutions is minimized in conventional flow-through methods. If the reagent R is a redox dye, e.g. B. iodonitrotetrazolium chloride INT and diaphorase added, the reaction (11) also takes place, in which a formazan is formed, which is photo metrized at 492 nm. Starting from the molar formazan concentration, which is accessible via the Lambert-Beer law, the glutamine concentration to be determined can be calculated via the stoichiometry of reactions 9-11.

Glutamat + NAD+ → α-Ketoglutarat + NH4 + + NADH (10)
Glutamate + NAD + → α-Ketoglutarate + NH 4 + + NADH (10)

NADH + INT + H+ → NAD+ + Formazan (11) NADH + INT + H + → NAD + + Formazan (11)

Liste der BezugszeichenList of reference numbers

11

, ,

22nd

, ,

1212th

, ,

1313

Präzisionspumpen
Precision pumps

33rd

Zusammenfluß
Confluence

44th

Umschaltventil
Diverter valve

55

Übergang zu kleinerem durchflossenem Querschnitt
Transition to a smaller flow-through cross-section

66

Durchflußkanal
Flow channel

77

Durchflußdetektor
Flow detector

88th

Probenvorlagekanal
Sample delivery channel

99

todvolumenarmes Umschaltventil
Low dead volume changeover valve

1010th

Abfluß
Drain

1111

verjüngte Verbindungskapillare
tapered connecting capillary

1414

zweites todvolumenarmes Umschaltventil
second low-volume changeover valve

1515

zweiter Durchflußkanal
second flow channel

Claims (8)

1. Verfahren zur durchflußmodulierten Konzentrationsanalyse, bei dem in einem oder mehreren Durchflußkanälen (6, 14) mit mindestens einem Übergang (3, 5, 11) zu einem kleinerem Durchflußquerschnitt durch präzise zeitliche Steuerung von Pump­ geschwindigkeiten vorher voneinander getrennte Proben-, Verdünnungs-, Konditio­ nier- und Reagenzlösungen in einem weiten, durch die Pumpgeschwindigkeiten und die Pumpzeiten festgelegten Volumenbereich mit hoher Genauigkeit dosiert sowie Verweilzeiten und durch dispersionsfreie Vermischung Konzentrationen, Konzentra­ tionsverhältnisse und -gradienten präzis und stationär eingestellt und die Konzentra­ tions-Zeit-Verläufe der Probensubstanz, einer Indikatorsubstanz oder eines Reaktions­ produktes kontinuierlich, bevorzugt durch einen Durchflußdetektor (7) aufgezeichnet werden.1. Method for flow-modulated concentration analysis, in which in one or more flow channels ( 6 , 14 ) with at least one transition ( 3 , 5 , 11 ) to a smaller flow cross-section by precise timing of pump speeds, previously separated sample, dilution, Conditioning and reagent solutions are metered with a high degree of accuracy in a wide volume range determined by the pumping speeds and pumping times, and dwell times and by dispersion-free mixing concentrations, concentration ratios and gradients are set precisely and steadily, and the concentration-time courses of the sample substance, one Indicator substance or a reaction product can be recorded continuously, preferably by a flow detector ( 7 ). 2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei bei kontinuierlichem Fluß einer Reagenz-, Konditionier- oder Verdünnungslösung die die Probenlösung transportierende Pumpe (1) so lange angeschaltet und die Pumpgeschwindigkeit der anderen Pumpe um den Betrag der Durchflußgeschwindigkeit der Probenlösung verringert wird, so daß sich bei resultierender, konstanter Durchflußgeschwindigkeit eine ausreichend lange Zone sta­ tionärer Konzentrationen oder Konzentrationsverhältnisse ausbildet.2. The method of claim 1, wherein with a continuous flow of a reagent, conditioning or dilution solution, the pump ( 1 ) transporting the sample solution is switched on and the pump speed of the other pump is reduced by the amount of the flow rate of the sample solution, so that at resulting, constant flow rate forms a sufficiently long zone of steady-state concentrations or concentration ratios. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, wobei nach der Vermischung der dosierten Probenlösung und der Reagenzlösung eine chemische Reaktion die Einstellung statio­ närer Konzentrations-Zeit-Verläufe der Probensubstanz, des Reagenzes und der Reak­ tionsprodukte bewirkt.3. The method according to claims 1 and 2, wherein after the mixing of the metered Sample solution and the reagent solution a chemical reaction setting statio nary concentration-time courses of the sample substance, the reagent and the reac tion products. 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, wobei nach Einstellung stationärer Kon­ zentrations-Zeit-Verläufe, die die Proben- und Reagenzlösung transportierenden Pum­ pen (1, 2) angehalten werden, um eine bestimmte Verweilzeit zur Erreichung eines ge­ wünschten Umsatzgrades der Bestimmungsreaktion einzustellen. 4. The method according to claims 1 and 2, wherein after setting Kon stationary concentration-time profiles, the sample and reagent solution transporting pumps ( 1 , 2 ) are stopped by a certain dwell time to achieve a desired degree of conversion of the determination reaction adjust. 5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, wobei zur Vermeidung von der Konzen­ trationsanalyse vorausgehenden Vermischungen zwischen der Proben- und der Rea­ genz-, Konditionier- und der Verdünnungslösung ein empfangs- und donorseitig tod­ volumenfreies Umschaltventil (9, 14) die jeweils zu zu mischende Lösung von der empfangenen Lösung abtrennt und zur Zumischung während einer bestimmten Zeit mit der empfangenden Lösung verbindet.5. The method according to claims 1 to 4, wherein in order to avoid the concentration analysis previous mixtures between the sample and the reagent, conditioning and the dilution solution a receiving and donor side dead volume-free switching valve ( 9 , 14 ) each to separates the solution to be mixed from the received solution and connects it to the receiving solution for admixing for a certain time. 6. Verfahren nach Anspruch 1 und mindestens einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die die Probenlösung und eine der anderen Lösungen transportierende Pumpe so ange­ steuert werden, daß bei konstanter Summe der Durchflußgeschwindigkeiten das Ver­ hältnis beider Durchflußgeschwindigkeiten so geändert wird, daß das gewünschte Volumenmischungsverhältnis, z. B. eine Verdünnung über eine ausreichend lange Zeit stationär eingestellt wird.6. The method according to claim 1 and at least one of claims 2 to 5, wherein the the sample solution and a pump transporting the other solutions controls that with a constant sum of the flow rates Ver Ratio of both flow rates is changed so that the desired Volume mixing ratio, e.g. B. dilution over a sufficiently long time is set stationary. 7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, wobei mehr als zwei Pumpen eingesetzt werden, um außer der Proben- und der Reagenzlösung weitere Reagenzlösungen zu einem gemeinsamen Mischpunkt (3) zu transportieren und im nachfolgenden Durch­ flußkanal (6) zu vermischen.7. The method according to claims 1 to 6, wherein more than two pumps are used to transport in addition to the sample and the reagent solution further reagent solutions to a common mixing point ( 3 ) and to mix in the subsequent flow channel ( 6 ). 8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, wobei zu einer kontinuierlich fließenden Träger- oder der Probenlösung selbst über in Serie geschaltete todvolumenfreie oder -arme Umschaltventile (9, 14) nacheinander mehrere Reagenzlösungen oder andere Lösungen in jeweils einem zugeordneten Durchflußkanal (6, 15), vorzugsweise bei konstanter resultierender Durchflußgeschwindigkeit zugemischt werden.8. The method according to claims 1 to 7, wherein to a continuously flowing carrier or the sample solution itself via series-connected dead volume-free or low-switching valves ( 9 , 14 ) successively several reagent solutions or other solutions in each case in an assigned flow channel ( 6 , 15 ), preferably at a constant resulting flow rate.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10322942A1 (en) * 2003-05-19 2004-12-09 Hans-Knöll-Institut für Naturstoff-Forschung e.V. Device for positioning and discharging fluid compartments embedded in the separation medium
DE10322893A1 (en) * 2003-05-19 2004-12-16 Hans-Knöll-Institut für Naturstoff-Forschung e.V. Equipment for microtechnological structuring of fluids used in analytical or combinatorial biology or chemistry, has dosing, splitting and fusion devices in fluid pathway
WO2007016344A1 (en) * 2005-07-28 2007-02-08 The Government Of The United States Of America As Represented By The Secretary, Department Of Health And Human Services Detecting and characterizing macromolecular interactions in a solution with a simultaneous measurement of light scattering and concentration
FR2907228A1 (en) * 2006-10-13 2008-04-18 Rhodia Recherches & Tech FLUID FLOW DEVICE, ASSEMBLY FOR DETERMINING AT LEAST ONE CHARACTERISTIC OF A PHYSICO-CHEMICAL SYSTEM COMPRISING SUCH A DEVICE, DETERMINING METHOD AND CORRESPONDING SCREENING METHOD
DE102007032951A1 (en) 2007-07-14 2009-01-15 Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh Micro-fluid measurement cell, for a fluid with at least two components, has a fluid exchange between a branch channel inflow valve and the main channel to select the fluid components to pass into the cell
EP1959258A3 (en) * 2007-02-19 2009-08-19 Hitachi High-Technologies Corporation Automatic analyzer and the analyzing method using the same
WO2009157863A1 (en) * 2008-06-26 2009-12-30 Wigstroem Joakim Microfluidic device

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10322942A1 (en) * 2003-05-19 2004-12-09 Hans-Knöll-Institut für Naturstoff-Forschung e.V. Device for positioning and discharging fluid compartments embedded in the separation medium
DE10322893A1 (en) * 2003-05-19 2004-12-16 Hans-Knöll-Institut für Naturstoff-Forschung e.V. Equipment for microtechnological structuring of fluids used in analytical or combinatorial biology or chemistry, has dosing, splitting and fusion devices in fluid pathway
WO2007016344A1 (en) * 2005-07-28 2007-02-08 The Government Of The United States Of America As Represented By The Secretary, Department Of Health And Human Services Detecting and characterizing macromolecular interactions in a solution with a simultaneous measurement of light scattering and concentration
FR2907228A1 (en) * 2006-10-13 2008-04-18 Rhodia Recherches & Tech FLUID FLOW DEVICE, ASSEMBLY FOR DETERMINING AT LEAST ONE CHARACTERISTIC OF A PHYSICO-CHEMICAL SYSTEM COMPRISING SUCH A DEVICE, DETERMINING METHOD AND CORRESPONDING SCREENING METHOD
WO2008046989A1 (en) * 2006-10-13 2008-04-24 Rhodia Operations Fluid flow device, assembly for determining at least one characteristic of a physicochemical system comprising such a device, corresponding determination process and screening process
JP2010506185A (en) * 2006-10-13 2010-02-25 ロディア オペレーションズ Fluid flow apparatus including an apparatus, such as an apparatus for determining at least one property of a physicochemical system, an assembly, a process and a screening method for measuring at least one property of a physicochemical system
US8420397B2 (en) 2006-10-13 2013-04-16 Rhodia Operations Fluid flow device and assembly employing a temperature gadient for determining at least one characteristic of a physico-chemical system therewith
EP1959258A3 (en) * 2007-02-19 2009-08-19 Hitachi High-Technologies Corporation Automatic analyzer and the analyzing method using the same
US8765474B2 (en) 2007-02-19 2014-07-01 Hitachi High-Technologies Corporation Automatic analyzer and the analyzing method using the same
DE102007032951A1 (en) 2007-07-14 2009-01-15 Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh Micro-fluid measurement cell, for a fluid with at least two components, has a fluid exchange between a branch channel inflow valve and the main channel to select the fluid components to pass into the cell
WO2009157863A1 (en) * 2008-06-26 2009-12-30 Wigstroem Joakim Microfluidic device

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