DE2026294A1

DE2026294A1 - Druckpumpeinrichtung

Info

Publication number: DE2026294A1
Application number: DE19702026294
Authority: DE
Inventors: Jack Mamaroneck Kassel Aaron Brooklyn NY Isreeli (V St A ) P BOIl 11 00
Original assignee: Technicon Instruments Corp
Current assignee: Bayer Corp
Priority date: 1969-06-02
Filing date: 1970-05-29
Publication date: 1971-01-14
Also published as: DE2026294B2; DE2026294C3; GB1297862A; CH524066A; FR2049713A5; BE751256A; NL7007939A; US3583834A

Description

Patentanwälte

Dr.-Ing. Wilhelm Reichel Dipl-Ing. Woligang Reichel

6 Frankiuii a. M. 1
Parksixaße 13

TECHNICON INSTRUMENTS CORPORATION, Tarrytown, VStA BHB BJHB> iflBP BBBBBB) BUBI BBBI "JBBe B*Bj B^BBP-Bt^-I —^ B— B>BjBBB¹ BpIBWB W*^**M^***^^^'* ^BBfcBJB* BBJB^ flB* £BH S)BJl) BMH ^MB ■■£■ B)W ^BBB J*~^SS E!?i Z^^?^^5£ΐΐ5?£££ιϋΐ^^S^^ΐSS^S ^^^ Vm BBI^ BVBp VBMB ^HWBB ■■■■«■■■ W ^He VBIW^BIIB IBIIHlPBVBHfBH BP·· ■■■· i^P^ BHIPB]BJB¹ "^BB ΒβΡ"ί βΒ"" ■■■■ IBBBV ■■■■■■■■ ■■■■» ■■■■* BPJP BHPBV W BBBV ^*""" "^PB* """"^ bphhV ^pp^ ■■β·"' ■■■·■ VBV^ ^"

Druckpumpeinrichtung

Die Erfindung "betrifft eine Druckpumpeinrichtung, die eine Quelle für ein erstes und eine Quelle für ein zweites Strömungsmittel enthält und das zweite Strömungsmittel mit weitgehend konstanter Strömungsgeschwindigkeit aus der Einrichtung pumpt.

Das bevorzugte Anwendungsgebiet ist eine selbsttätige, sequentiell betätigbare Blutprobenanalysiervorrichtung·

Obwohl es bekannt ist, wie später noch ausführlicher beschrieben wird, Druckpumpeinrichtungen zur Zuführung von Flüssigkeiten in der Art von Farberzeugungsreagenzien'zu selbsttätigen, sequentiell betreibbaren Konstant-Strömungsgeschwindlgkeit-Blutprobenanalysiereinrichtungen von der Art, wie sie beispielsweise in der USA-Patentschrift 5 241 432 vom 22. März 1966 beschrieben sind, zu verwenden, können dennoch bestimmte Schwierigkeiten bei der Anwendung bekannter Druckpumpeinrichtungen auf diesem Gebiet auftreten, und wie jetzt schon vorherzusehen ist, werden diese Schwierigkeiten besonders akut, wenn diese

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bekannten Druckpumpeinrichtungen für verbesserte Blutprobenanalysiereinrichtungen verwendet werden sollen, wie sie derzeit entwickelt werden und die mit Vorteil bei erheblich verringerter, konstanter Blutproben- und Reagenzströmungsgeschwindigkeit betrieben werden. Diese bekannten Druckpumpeinrichtungen würden äußerst lange und unhandliche Bauteile, wie Schlangenrohre mit hohem Strömungswiderstand, benötigen, um die erheblich verringerte, konstante Reagenzströmungsgeschwindigkeit zu erzielen. Ferner würde die Reinigung dieser Schlangenrohre, um eine Reagenzablagerung darin zu verhindern, die ansonsten eine unzulässige Reagenzströmungsgeschindigkeitsänderung zur Folge hätte, sehr lange dauern» was zu Lasten der nutzbaren Zeit der Einrichtung ginge und die Herstellung und Eichung der Schlangenrohr© verteuern würde.

Ferner werden die Viskosität und. mithin die Strömungsgeschwindigkeit dieser Reagenzien in~den Schlangenrohren durch TemperaturSchwankungen nachteilig beeinflußt, so daß eine Temperaturregelung erforderlich ist, um eine unzulässige .Änderung der Reagenzströmlingsgeschwindigkeit zu verhindern. Die bekannten Einrichtungen werden auch mit äußeren Druckquellen und mit unter Druck stehenden Reagenzbehältern von !beschränktem Fassungsvermögen, so daß sie verhältnismäßig häufig nachgefüllt werden müssen, betrieben. Beide Mittel bilden offensichtlich Fehlerquellen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Druckpumpeinrichtung zu schaffen, in der ein weitgehend ^; stabiles, inertes und sich nicht ablagerndes Pilot-Strö-» mungsmittel mit verhältnismäßig hoher Viskosität ver- ^; wendet werden kann^ das durch mäßige Temperatursehwan- -' klingen nur unwesentlich beeinflußt wird,, s® daß sich Ute®?.-eine verhältnismäßig länge Zeit eine weltgehend konstant©

Auslaßströmungsgeschwindigkeit ergibt, ohne daß äußerst kostspielige oder unhandliche Bauteile erforderlich sind. Ferner soll die Abschaltzeit, während der die Einrichtung zwecks Reinigung außer Betrieb ist, möglichst gering sein. Die Einrichtung soll auch ohne äußere Druckquellen oder Druckbehälter für die zu pumpende Flüssigkeit auskommen, um größere Fehlerquellen auszuschalten. Die zu pumpende Flüssigkeit soll in einem Speicher hoher Kapazität aufbewahrt werden, um ihn nicht häufig nachfüllen zu müssen. Die verwendeten Bauteile sollen jederzeit erhältlich und zuverlässig sein, so daß die Einrichtung ohne lange Stillstandszeiten und lange Zeit wartungsfrei betrieben werden kann. Die Druckpumpeinrichtung soll auch in der Lage sein, Flüssigkeiten in der Art von Farberzeugungsreagenzien mit sehr geringer, konstanter Strömungsgeschwindigkeit in verbesserte Ausführungen von selbsttätigen, nacheinander betreibbaren Blutprobenanalysiereinrichtungen zu pumpen.

Nach der Erfindung enthält die Druckpumpeinrichtung eine Vorrichtung, die ein Pilot-Strömungsmittel unter Druck setzt und es mit weitgehend konstanter Strömungsgeschwindigkeit in Strömungsmittel-Druckaustauschvorrichtungen leitet, die daraufhin in Betrieb gesetzt werden und das zu pumpende Strömungsmittel aus einem nicht unter Druck stehenden Behälter mit weitgehend konstanter Strömungsgeschwindigkeit aus der Einrichtung ablassen. Die das •Pilot-Strömungsmittel unter Druck setzenden Mittel enthalten im einzelnen eine unter Druck stehende Kammer und Pumpvorrichtungen, die derart betreibbar sind, daß sie das Pilot-Strömungsmittel mit weitgehend konstantem Druck in diese Kammer pumpen, und Pilot-Strömungsmittel-Auslaß-Vorrichtungen und eine Schlangenrohrvorrichtung mit hohem Strömungswiderstand in der Kammer, die bewirken, daß das Pilot-Strömungsmittel mit weitgehend konstanter Strömungsgeschwindigkeit aus der Druckkammer strömt. Die Strömungsmitteldruckaustauschvorrichtungen enthalten

Behälter jeweils für das Pilot-Strömungsmittel und das zu pumpende Strömungsmittel, von denen mindestens ein Behälter ein veränderbares Volumen aufweist und so mit dem anderen Behälter in Verbindung steht, daß, wenn das Volumen des einen zunimmt» das Volumen des letzteren abnimmt, und umgekehrt. Dadurch daß zwei der Strömungsmittel-Druckaustauschvorrichtungen, Pilot-Strömungsmittel- RUckleitvorrichtungen und Mehrstellungs-Ventilvorrichtungen vorgesehen sind, ist es möglich, eine der Austauschvorrichtungen auszupumpen und gleichzeitig die andere aus der nicht unter Druck stehenden Quelle zu füllen, und umgekehrt, wobei die Pilot-Strömungsmittel-Rückleitvorrichtungen für eine ständige Zirkulation des Pilot-Strömungsmittels in der Einrichtung sorgen.

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden im folgenden an Hand von Zeichnungen näher beschrieben.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer bekannten Druckpumpeinrichtung.

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung einer nach der Erfindung verbesserten Druckpumpeinrichtung mit einem Pilot-Strömungsmittel,

Die in Fig. 1 dargestellte Druckpumpeinrichtung 10 enthält einen Behälter 12 mit einem inerten GaS₉ ζ»Β» Stickstoff, das unter einem Druck von beispielsweise Ί 54 kp/ca (2200 psi) steht» Der Behälter 12 ist über einen Druckregler 14 an eine Verteilerleitung 16 angeschlosstn* Der Druckregler 14 dient sur Konstanthaltung des Drucks auf einem in der Größenordnung von beispielsweise 66^8 ea Hg liegenden V/sr-tc

Bit ß€ßrau?>;—r~iklii0S©» 22 \mä ;K- ■vers'ohxsn® Wl^B&hsn 18

u P S U ν 3

Reagenzien, für die Strömungsmittelanalysiereinrichtung, falls es sich bei dieser um eine Blutprobenanalysiereinrichtung handelt, und die Flaschen sind durch verhältnismäßig kurze Einlaßleitungen 26 und 28 an die Verteilerleitung 16 angeschlossen«

Eine Auslaßleitung 30 verbindet das Innere der Flasche mit einem Schlangenrohr 32, das einen verhältnismäßig hohen Strömungswiderstand aufweist, und eine Leitung 34 verbindet den Ausgang des Schlangenrohres mit der Strömungsmittelanalysiereinrichtung. In ähnlicher Weise verbindet eine Auslaßleitung 36 das Innere der Flasche. »20 mit einem Schlangenrohr 38 und eine Leitung 40 den Ausgang des Schlangenrohres mit der Strömungsmittelanalysiereinrichtung.

Der Innendurchmesser der Schlangenrohre 32 und 38 ist verhältnismäßig gering, z.B. 0,25 mm, während die Länge der Schlangenrohre verhältnismäßig groß gewählt ist, z.B. 533 mm, um den hohen Strömungswiderstand und die verhältnismäßig geringe Strömungsgeschwindigkeit zu erreichen. Außerdem sind die Schlangenrohre 32 und 38 in einem Temperaturregelbad 42 angeordnet, dessen Temperatur beispielsweise 37 ⁰C beträgt, um Druck und Viskosität der durch die Schlangenrohre strömenden Flüssigkeiten weitgehend konstant zu halten. Gewünschtenfalls können auch die Flaschen 18 und 20 und die Auslaßleitungen 30 und 36 in dem Temperaturregelbad angeordnet sein.

Während des Betriebs setzt das aus dem Behälter 12 strömende Gas den Innenraum der Flaschen 18 und 20 unter Druck, so daß die Flüssigkeiten aus. den Flaschen über die Schlangenrohre 32 und 38 und aus diesen über die Leitungen 34 und 40 mit einer vorbestimmten, weitgehend konstanten Strömungsgeschwindigkeit ausströmen.

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Die Strömungsgeschwindigkeit der durch die Schlangenrohre 30 und 38 strömenden Flüssigkeiten ergibt sich nach der Gleichung von Hagen/Poiseuille zu:

η ΔΡ7Ρ⁴

wobei Q die Strömungsgeschwindigkeit,

Δ P der Druckabfall im Schlangenrohr, D der Innendurchmesser des Schlangenrohrs„ u die Viskosität der Flüssigkeit und L die wirksame Länge des Schlangenrohrs sind«

Wie diese Gleichung zeigt und trotz der Tatsache,, daß Druckpumpeinrichtungen der beschriebenen Art für Blutprobenanalysiergeräte zufriedenstellend sind® kann es sein, daß bei ihrer Herstellung und während ihres Betriebs Schwierigkeiten auftreten^ und zwar besonders bei Blutprobenanalysiereinrichtungen₈ bei denen mit noch geringe-» ren Blutproben« und ReagensströmimgggeseJäwindigkeiten gearbeitet werden soll« Wie siefe im einseinen aus ^ener Gleichung ergibt, sind der Innendurchmesser vmä die wirksame Länge des Schlangenrohrs besonders maßgebend für die Strömungsgeschwindigkeit» "D„h„, um eine sehr niedrige Strömungsgeschwindigkeit zu erzielen,, muß der Schlangenrohr-Durchmesser sehr klein und die Schlangenröhr-Länge sehr groß gewählt werden,, so-daß die Herstellung eines derartigen Schlangenrohres sehr kostspielig wird, insbesondere weil der Schlangenrohr-Innendurchmesser bei äußerst niedrigen Herstellungstoleransen durchweg weitgehend konstant sein muß. Außerdem steht die Verwendung sehr langer Schlangenrohre und umfangreicher T@mperaturregelbädern einer kompakten Ausbildung von Blutproben-, analysiereinrichtungen entgegen. Ein weiter·©!» Nachteil _ΰ der sich durch die Verwendimg langer Sehlangenröhre er·=" gibt, besteht darin„ daB dl© Laufzeit dei?

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sehr langsam strömenden Flüssigkeit dadurch noch weiter erhöht wird, so daß die Betriebsgeschwindigkeit der Einrichtung erheblich verringert wird.

Außerdem kann es sein, obwohl die Schlangenrohr-Innendurchmesser bei der Herstellung sehr genau eingehalten werden, daß sich Bestandteile der Flüssigkeiten von der Art der erwähnten Reagenzien während längerer Betriebszeiten in den Rohren absetzen oder auf diesen aufplattieren, so daß sich die Schlangenrohr-Durchmesser so weit verringern, daß die sich dadurch ergebende Änderung der Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit nicht mehr toleriert werden kann. Infolgedessen müssen, die Schlangenrohre in regelmäßigen Abständen, in der Praxis täglich, mit Wasser, das durch die Druckpumpeinrichtung durch die Leitungen gepumpt wird, gereinigt werden, so daß die Zeit, in der die Einrichtung benutzt werden kann, erheblich verringert wird.

Da das Fassungsvermögen der Flaschen 18 und .20 zudem zwangsläufig beschränkt ist, müssen sie in regelmäßigen Abständen während des Betriebs der Einrichtung nachgefüllt werden. Deshalb und weil die Flaschen als Druckbehälter wirken, kann es sein, daß die Einrichtung weitgehend unwirksam wird, wenn die Schraubverschlüsse nach dem Nachfüllen nicht wieder vollständig dicht geschlossen werden, wie «rare wiederholt festgestellt worden ist. Da auch die unter Druck stehende Strömungsmittel-Zuführvorrichtung 12 in regelmäßigen Abständen nachgefüllt werden muß, können auch hierbei Fehler entstehen, die zu einem Ausfall der Einrichtung führen.

Die in Fig. 2 dargestellte Druckpumpeinrichtung 46 mit Pilot-Strömungsmittel nach der Erfindung enthält einen weitgehend Strömungsmitteldichten Behälter 48, der als Druckkessel .ausgebildet und durch lande 50 i®«5 52 iit strömungsmitteldieilte Kammern 54_fi?6 \ma 58 ts-verteilt ist

BAD ORIGINAL

Eine Temperaturregelvorrichtung βθ, bei der es sich beispielsweise um ein Temperaturregelbad handeln kann, steht mit dem Behälter 48 in Verbindung, um dessen Temperatur und die der darin enthaltenen Flüssigkeiten auf einem vorbestimmten Wert weitgehend konstant zu halten, so daß auch die Viskosität der darin enthaltenen Flüssigkeiten einen vorbestimmten, weitgehend konstanten Wert beibehält, wobei als Regler ein Thermostat verwendet werden kann.

Eine Zweistellungs-Austauschventilvorrichtung 62 kann entsprechend der gewünschten Funktion, die noch näher beschrieben wird, ausgebildet sein. So kann die Austauschventilvorrichtung beispielsweise eine obere Ventilplatte 63 und eine untere Ventilplatte 65, die relativ zueinander bewegbar sind, enthalten. Jede Ventilplatte kann in an sich bekannter Weise Ventilkanäle enthalten.

Der untere Teil des Innenraums eines offenen, nicht unter Druck stehenden Flüssigkeitszuführbehälters 64 steht über eine Flüssigkeitszuführleitung 68 mit der Austauschventilvorrichtung 62 in Verbindung.

Eine Pilot-Strömungsmittel-Zuführleitung 70, deren Einlaßende als Schlangenrohr 72 mit hohem Strömungswiderstand ausgebildet ist, verbindet das Innere der Kammer 58 mit · der Austauschventilvorrichtung 62„ während eine Pilot-Strömungsmittel-Rückleitung 77 die Vorrichtung 62 mit der Kammer 56 verbindet.

In der Kammer 54 ist eine Strömungsmittel-Druckaustauschflasche 76 angeordnet. Diese Flasche enthält einen weitgehend strömungsmitteldichten, äußeren Behälter 78 mit festem Volumen und einen weitgehend strömungsmitteldichten, inneren Behälter 80 mit veränderbarem Volumen, z.B. ein Wellrohr, in dem Behälter 78. Eine Flüssigkeitszuführlei-

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tung 82 verbindet den Behälter 78 mit der Vorrichtung 62, .während eine Pilot-Strömungsmittelzuführ- und -rückleitung 84 den Behälter 80 mit der Vorrichtung 62 verbindet.

In der Kammer 54 ist eine weitere Strömungsmittel-Druckaustauschflasche 86 angeordnet, die" ebenfalls einen äußeren Behälter 88 mit festem Volumen und einen inneren Behälter 90 mit veränderbarem Volumen umfaßt. Eine Flüssigkeitszuführleitung 92 verbindet den Behälter 88 mit der Vorrichtung 62, und eine Pilot-Strömungsmittel-Zufunrund -Rückleitung 94 verbindet in-ähnlicher Weise den inneren Behälter 90 mit der Vorrichtung 62.

Eine Pumpvorrichtung 96 steht mit ihrem Einlaßstutzen 98 mit der Kammer 56 und mit ihrem Auslaßstutzen 100 mit der Kammer 58 in Verbindung, um das Strömungsmittel aus der Kammer 56 in die Kammer 58 zu pumpen. Eine Auslaßvorrichtung 102, die vorzugsweise eine nicht dargestellte Luftfiltervorrichtung enthält, ist in der oberen Wand der Kammer 56 vorgesehen, um das Auspumpen des Strömungsmittels durch die Pumpvorrichtung zu ermöglichen.

Eine Überdruckventilvorrichtung 104 ist in-der oberen Wand der Kammer 58 angeordnet und verhindert, daß der Strömungsmitteldruck in der Kammer einen vorbestimmten Maximalwert überschreitet.

Eine Einrichtungsauslaßleitung 106 erstreckt sich von der Strömungsmittelaustauschventilvorrichtung 62 bis zu der Stelle, wo die von der Einrichtung gepumpte Flüssigkeit benötigt wird.

In den unteren Teilen der Kammern 54 und 58 sind jeweils Strömungsmittelbewegungsvorrichtungen 107 und 108 angeordnet. Die Strömungsmittelbewegungsvorrichtungen können in an sich bekannter Weise ausgebildet sein und in her-

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kömmlicher Weise angetrieben v/erden, z.B. von der nichtdargestellten Pumpenantriebsvorrichtung.

In der Kammer 58 können zusätzliche Pilot-Strömungsmittel-Zuführleitungen 109 und 112, die jeweils Rohrschlangen 114 und 116 am Einlaßende mit hohem Strömungswiderstand enthalten, vorgesehen sein. Sie würden sich bis zur Strömungsmittel-Austausch-Ventilvorrichtung 62 oder einer ähnlichen Strömtingsmittel-Austausch-Ventilvorrichtung erstrecken, um die Kapazität der Einrichtung oder die Anzahl der Flüssigkeiten, die durch die Einrichtung nach der Erfindung gepumpt werden kann, zu erhöhen. Dies wird noch ausführlicher beschrieben.

Die Austauschventilvorriehtung 62 ist entweder von Hand oder durch eine selbsttätige, zeitlich gesteuerte Ventilvorrichtungsbetätigungsvorrichtung 110 zwischen zwei Stellungen hin- und her verschiebbar.

In der einen Stellung verbindet die Austauschventilvorriehtung 62 die Pilot^Strömungsmittel-Zuführleitung 70 mit der Pilot-Strömungsmittel-Zuführ- und - Rückleitung 84, die Flüssigkeitszuführleitung 68 mit der Flüssigkeitszuführleitung 92_f die Pilot-StrÖmungsmittel-Zuf unrund - Rückleitung 94 mit der Pilot-Strömungsmittel-Rückleitung 74 und die Flüssigkeitszuführleitung 82 mit der Einrichtungsauslaßleitung 106.

In der anderen Stellung verbindet die StrÖmungsmlttel-Austaüschventilvorrichtung die Leitung 70 mit der Leitung 94, die Leitung 68 mit der Leitung 82, di© Leitung 84 mit der Leitung 74 und die Leitung 92 mit der Leitung 106.

Die Wirkungsweise der Einriehtung nach der Erfindung s@i an Hand eines Anwendungsbeispiels beschrieben» bei dem

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ein farbenerzeugendes Reagenz in eine verbesserte Blutprobenanalysiereinrichtung mit geringerer, weitgehend konstanter Strömungsgeschwindigkeit gepumpt wird, z.B. die Einrichtung nach der USA-Patentschrift 3 241 432, bei der die Blutprobenströmungsgeschwindigkeit beispielsweise 0,05 ml/min und die Reagenzströmungsgeschwindigkeit 0,50 ml/min beträgt. Der Flüssigkeitsbehälter 64 ist dann weitgehend mit diesem Reagenz gefüllt, während die Kammern 54,56 und 58 bis zur angedeuteten Höhe ein Pilot-Strömungsmittel enthalten, z.B. ein Siliconöl, das den Vorteil hat, chemisch weitgehend inert zu sein, sich nicht abzusetzen, eine Langzeitstabilität und eine verhältnismäßig hohe Viskosität, die gegenüber mäßigen Temperaturschwankungen verhältnismäßig unempfindlich ist, aufzuweisen.

Wie sich aus der oben angegebenen Hagen/Poiseuille-Gleicung ergibt, hat diese verhältnismäßig hohe Ölviskosität zur Folge, daß man die gewünschte niedrige Strömungsgeschwindigkeit auch ohne ein Schlangenrohr 72 mit hohem Strömungswiderstand und extrem großer und/oder unhandlicher Länge erhält. Dies bedeutet, daß das Schlangenrohr verhältnismäßig kurz ausgebildet werden kann.

Bei diesem Anwendungsbeispiel wird die Temperaturregelvorrichtung 60 vorzugsweise so eingestellt, daß sie die Temperatur im Behälter 48 auf 37 ⁰C weitgehend konstant hält, und das Volumen des Behälters 48 kann so groß gewählt werden, daß das über die Rückleitung 70 mit etwa Umgebungstemperatur zurückgeleitete Pilot-Strömungsmittel-Siliconöl, wenn überhaupt, dann nur einen vernachlässigbaren Einfluß auf die Gesamttemperatur und mithin die Viskosität des in der Kammer enthaltenen Siliconöls hat. ' . . '.

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Außerdem wäre die Pumpvorrichtung 96 in diesem Anwendungsfall so ausgelegt, daß sie das Siliconöl-Pilot-Strömungsmittel schnell transferiert und danach Luft aus der Kammer 56 in die Kammer 58 pumpt und dabei aufgrund der Verengung 102 in der Kammer 56 einen Saugdruck

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von etwa 0,2 kp/cm bis 0,4 kp/cm erzeugt und über dem Ölspiegel in der Kammer 58 einen Luftdruck von etwa 1,1 kp/cm bei den Gesamtreagenzströmungsgeschwindigkeiten ausbildet. Bei diesen Verhältnissen wäre das Überdruckventil 104 so eingestellt, daß es bei einem Druck von 1,1 kp/cm² öffnet.

Auch die Strömungsmitteldurckaustauschflaschen 76 und 86 wären vorzugsweise so ausgelegt, wie es durch die Gesamtreagenzströmungsgeschwindigkeit aus der Einrichtung bestimmt wird, um eine einstündige Reagenzzuführung zu gewährleisten und einen einstündigen Betrieb der Einrichtung ohne Betätigung der Austauschventilvorrichtung 62 zu ermöglichen. Obwohl der Behälter 48, der Flüssigkeitsbehälter 64 und die Austauschventilvorrichtung 62 zur Vereinfachung der Darstellung verhältnismäßig weit auseinanderliegend dargestellt sind,, sind diese in V/irklichkeit so dicht beieinander angeordnet, wie dies praktisch möglich ist, um die betreffenden Verbindungsleitungen kurz und deren nachteiligen Einfluß auf einen gleichbleibenden Pumpbetrieb der Einrichtung so gering wie möglich zu halten.

Es sei jetzt angenommen, daß der Betrieb der Einrichtung einen' stationären Zustand erreicht hat, bei dem die äußeren Behälter 78 und 88 mit dem Reagenz und die inneren Behälter 80 und 90 mit Siliconöl gefüllt und jeweils vollständig zusammengezogen und vollständig expandiert sind und die Austauschventilvorrichtung 62 gerade von der anderen (zweiten) in die erste (eine) Stellung umgestellt wurde«. Die Wirkungsweise der Drtickpumpeinrichtung nach

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der Erfindung ist dann folgende:

Der durch die Pumpvorrichtung 96 erzeugte Überdruck drückt das Siliconöl aus der Kammer 58 mit vorbestimmter, weitgehend konstanter Geschwindigkeit durch das Schlangenrohr 72 und über das Rohr 70 in die Vorrichtung 62. Das unter Druck stehende Öl wird aus der Vorrichtung 62 über die Leitung 84 in den inneren Behälter 80, dessen Volumen veränderbar ist, geleitet und dehnt diesen aus. Dadurch verringert sich das zur Verfügung stehende Volumen des Behälters 78, so daß das Reagenz aus diesem Behälter 78 über die Leitung 82 in die Vorrichtung 62 und von dort über die Leitung 106 ausströmt.

Gleichzeitig erzeugt die Pumpvorrichtung 96 einen Unterdruck in der Kammer 56, um aus dem inneren Behälter 90 mit veränderbarem Volumen über die Leitung 94, die Vorrichtung 62 und die Leitung 74 Öl in diese Kammer zu saugen und den inneren Behälter 90 zusammenzuziehen. Dadurch vergrößert sich das verfügbare Volumen des Behälters 88 bei gleichzeitiger Ausbildung eines Unterdrucks, so daß das Reagenz aus dem Reagenzbehälter 64 über die Leitung 68, die Vorrichtung 62 und die Leitung 92 in den Behälter 88 gesaugt wird.

Dieser Betrieb geht so lange weiter, bis das brauchbare Volumen des Reagenz durch die Ausdehnung des inneren Behälters 80 aus dem äußeren Behälter 78 und aus der Einrichtung ausgestoßen ist. In diesem Augenblick wird das Austäuschventil 62 von Hand oder selbsttätig in die zweite Stellung umgeschaltet. In diesem Augenblick hat sich das Volumen des inneren Behälters 90 auch bis auf den maximal möglichen Wert verringert, bei dem das Fassungsvermögen des äußeren Behälters 88 seinen größten Wert aufweist und dementsprechend die maximal mögliche Menge des Reagenz aus dem Reagenzbehälter 64 aufnimmt.

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Nach dieser Umschaltung der Austauschventilvorrichtung strömt das unter Druck stehende Öl aus der Kammer 58 über das Schlangenrohr 72, die Leitung 70, die Vorrichtung 62 und die Leitung 94 in den volumenveränderbaren inneren Behälter 90 und dehnt diesen erneut aus, so daß das Reagenz aus dem festvolumigen äußeren Behälter 88 über die Leitung 92, die Vorrichtung 62 und die Leitung 106 ausströmt.

Das Absaugen des Öls aus dem volumenveränderbaren inneren Behälter 80 über die Leitung 84, die Vorrichtung 62 und die Rückleitung 74 in die Kammer 56 bewirkt eine erneute Zusammenziehung dieses Behälters, so daß das Reagenz aus dem Reagenzbehälter 64 über die Leitung 82, die Vorrichtung 62 und die Leitung 68 in den festvolumigen äußeren Behälter 78 gesaugt wird.

Dieser Betrieb geht so lange weiter, wie die Pumpenvorrichtung 96 in Betrieb bleibt, die Austauschventilvorrichtung 62 in geeigneter Weise zwischen ihren beiden .Stellungen umgeschaltet wird und im Reagenzbehälter 64 eine hinreichende Menge Reagenz vorhanden ist oder nachgefüllt wird.

Die zusätzlichen Pilot-Strömungsmittel-Zuführleitungen 109 und 112 und die zugehörigen Schlangenrohre 114 und 116 können für eine Betriebsverbindung über Austauschventilvorrichtungen von der Art der Austauschventilvorrichtung 62 mit zusätzlichen Ventilkanälen vorgesehen sein, um zusätzliche Paare von Strömungsmitteldruckaustauschflaschen zu betreiben, denen ihrerseits ein zweites und drittes Reagenz aus einem zweiten und einem dritten Reagenzbehälter zugeführt v/erden kann₉ um das gleichzeitige Auspumpen der erfindungsgemäßen Einrichtung mit weitge-*· hend konstanter (oder konstanten) und vorbestimmter (oder vorbestimmten) Strömungsgeschwindigkeit (oder Strö-

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mungsgeschwindigkeiten) zu ermöglichen« Stattdessen können der zweite und dritte Behälter auch Flüssigkeiten in der Art von klinisch reinem Wasser zur Bildung von Rezipienten-Strömungen und/oder Verdünnungsmitteln in der Blutprobenanalysiereinrichtung enthalten.

Bezüglich des Schlangenrohrs 72 sei darauf hingewiesen, daß ein einziges Schlangenrohr verwendet werden kann, um für praktisch alle Reagenzien die gleiche Strömungsgeschwindigkeit zu erzielen, da das Siliconöl, und nicht das Reagenz, durch dieses Schlangenrohr gepumpt und der Strömungswiderstand des Schlangenrohrs wesentlich größer als der Gesamtströmungswiderstand der übrigen Einrichtung ist. Ein weiterer Vorteil hinsichtlich des Schlangenrohrs 72 mit hohem Strömungswiderstand und der Siliconölkammer 58 besteht darin, daß, da das Siliconöl in der Kammer 58 selbsttätig auf der richtigen Temperatur gehalten wird, bevor es in das Schlangenrohr strömt, das Schlangenrohr keine temperaturgeregelte, lange Einlaßleitung aufzuweisen braucht, wie dies bei der bekannten Einrichtung nach Fig. 1 der Fall ist.

Hinsichtlich der Zeit , die jeweils zum Füllen der festvolumigen äußeren Behälter 78 und 88 mit Reaktionsmittel erforderlich ist, ist ohne weiteres einzusehen, daß diese verhältnismäßig kurz ist, weil die Siliconöl-Rückleitung 74 kein Schlangenrohr mit hohem Strömungswiderstand enthält. Mithin geht auch für das Nachfüllen des Reagenz (bzw. Reaktionsmittels) keine Analysierzeit verloren.

Da es sich bei dem Reagenzbehälter 64 um einen offenen, nicht unter Druck stehenden Behälter handelt, ist dieser leicht zu handhaben, ohne daß darauf geachtet werden nuß, daß der Behälter richtig abgedichtet ist, wie dies bei den abgedichteten Reagenzbehältern 18 und 20 der bekannten Druckpumpeinrichtung nach Fig. 1 der Fall ist«

Claims

Patentansprüche

Iy Druckpumpeinrichtung, die eine Quelle für ein erstes und eine Quelle für ein zweites Strömungsmittel enthält und das zweite Strömungsmittel mit weitgehend konstanter Strömungsgeschwindigkeit aus der Einrichtung pumpt, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung eine die erste Strömungsmittelquelle unter Druck .setzende und den Druck auf einem weitgehend konstanten Wert haltende Vorrichtung, eine Strömungsmitteldruckaustauschvorrichtung mit einem Behälter für das erste Strömungsmittel und einem Behälter für das zweite Strömungsmittel, von denen mindestens ein Behälter ein veränderbares Volumen aufweist und die Behälter betriebsmäßig derart miteinander in Verbindung stehen, daß, wenn das Volumen des volumenveränderbaren Behälters zunimmt, das Volumen des anderen Behälters weitgehend proportional dazu abnimmt und umgekehrt, und Vorrichtungen enthält, die die erste Strömungsmittelquelle mit dem Behälter für das erste Strömungsmittel verbinden und Vorrichtungen mit einem hohem Strömungswiderstand aufweisen, um eine weitgehend konstante Strömungsgeschwindigkeit des ersten Strömungsmittels zu bewirken, so daß das unter Druck stehende erste Strömungsmittel mit weitgehend konstanter Strömungsgeschwindigkeit in den Behälter für das erste Strömungsmittel strömt und gleichzeitig das zweite Strömungsmittel aus dem Behälter für das zweite Strömungsmittel mit weitgehend konstanter Strömungsgeschwindigkeit ausströmen läßt.

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2. Einrichtung nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch eine Strömungsmittelrückleitvorrichtung, die den Behälter für das erste Strömungsmittel derart mit der Druckvorrichtung, die die erste Strömungsmittelquelle unter Druck setzt, verbindet, daß das erste Strömungsmittel aus dem Behälter für das erste Strömungsmittel in die erste Strömungsmittelquelle gesaugt wird, wenn die Druckvorrichtung betrieben wird, die Quelle für das zweite Strömungsmittel mit dem Behälter für das zweite Strömungsmittel verbindende Verbindungsvorrichtungen und Strömungsleitvorrichtungen, die derart betätigbar sind, daß sie den Behälter für das erste Strömungsmittel und die Druckvorrichtung über die Strömungsmittelrückleitvorrichtung verbinden und gleichzeitig die Quelle für das zweite Strömungsmittel mit dem Behälter für das zweite Strömungsmittel verbinden, so daß das erste.Strömungsmittel aus dem Behälter für das erste Strömungsmittel zur Rückleitung in die Quelle für das erste Strömungsmittel und das zweite Strömungsmittel gleichzeitig aus der Quelle für das zweite Strömungsmittel in den Behälter für das zweite Strömungsmittel gesaugt wird.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, . gekennzeichnet durch eine zusätzliche Strömungsmitteldruckaustauschvorrichtung mit, in ähnlicher Weise wie jene Strömungsmitteldruckaustauchvorrichtung, Behältern für jeweils das erste und das zweite Strömungsmittel, eine Vorrichtung, die die Vorrichtungen mit hohem Strömungswiderstand zum Verbinden der ersten Strömungsmittelquelle mit dem ersten Strömungsmittelbehälter (Behälter für das erste Strömungsmittel) der zusätzlichen Strömungsmitteldruckaustauschvorrichtung enthält, Strömungsmittelrückleitvorrichtungen, die die jeweiligen ersten Strömungsmittelbehälter der ersten Strömungsmittelaustauchvorrichtung und die zusätzliche Strömungsmittelaustauschvorrichtung mit der Druckvorrichtung derart verbinden, daß das erste Strömungsmittel

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bei betätigung der Druckvorrichtung aus den ersten Strömungsmittelbehältern in die erste Strömungsmittelquelle gesaugt wird, eine die Jeweiligen zweiten Strömungsmittelbehälter der Strömungsmittelaustauschvorrichtung und die zusätzliche Strömungsmittelaustauschvorrichtung mit der zweiten Strömungsmittelquelle verbindende Vorrichtung, eine Einrichtungsauslaßvorrichtung, eine die jeweiligen zweiten Strömungsmittelbehälter der Strömungsmittelaustauschvorrichtung und die zusätzliche Strömungsmittelaustauschvorrichtung mit der Einrichtungsauslaßvorrichtung verbindende Vorrichtung und eine Strömungsleitvorrichtung, die in einem ersten Zustand die erste Strömungsmittelquelle mit dem ersten Strömungsmittelbehälter der Strömungsmittelaustauschvorrichtung, den ersten Strömungsmittelbehälter der zusätzlichen Strömungsmitteldruckaustauschvorrichtung mit der Druckvorrichtung über die erste Strömungsmittelrückleitvorrichtung, den zweiten Strömungsmittelbehälter der Strömungsmitteldruckaustauschvqrrichtung mit der Einrichtungsauslaßvorrichtung und den zweiten Strö.mungsmittelbehälter der zusätzlichen Strömungsmitteldruckaustauschvorrichtung mit der zweiten Strömungsmitteldruckquelle verbindet und in einem zweiten Zustand derart betätigbar ist, daß sie die erste Strömungsmittelquelle mit dem ersten Strömungsmittelbehälter der zusätzlichen Strömungsmitteldruckaustauschvorrichtung, den ersten Strömungsmittelbehälter der Strömungsmitteldruckaustauschvorrichtung mit der Druckvorrichtung über die erste Strömungsmittelrückleitvorrichtung, den zweiten Strömungsmittelbehälter der zusätzlichen Strömungsmitteldruckaustauschvorrichtung mit der Einrichtungsauslaßvorrichtung und den zweiten Behälter der Strömungsmitteldruckaustauschvorrichtung mit der zweiten Strömungsmitteldruckquelle verbindet, wobei das zweite Strömungsmittel im ersten Zustand der Strömungsleitvorrichtung mit weitgehend konstanter Strömungsgeschwindigkeit aus dem zweiten Strömungsmittelbehälter der Strömungsmittelaustauschvorrichtung zur Einrichtungsauslaßvorrichtung.und gleichzeltig aus der zweiten Strömungsmittelquelle in den zwei-

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ten Strömungsmittelbehälter der zusätzlichen Strömungsmitteldruckaustauschvorrichtung und im zweiten Zustand
der Strömungsleitvorrichtung mit weitgehend konstanter
Strömungsgeschwindigkeit aus dem zweiten Strömungsmittelbehälter der zusätzlichen Strömungsmitteldruckaustauschvorrichtung zur Einrichtungsauslaßvorrichtung und gleichzeitig aus der zweiten Strömungsmittelquelle in den
zweiten Strömungsmittelbehälter der Strömungsmitteldruckaustauschvorrichtung geleitet wird.

b* Einrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die erste Strömungsmittelquelle eine unter Druck
stehende Ströraungsmittelkammer und die Druckvorrichtung
eine Pumpvorrichtung enthält, die derart betreibbar ist,
daß sie das erste Strömungsmittel mit weitgehend konstantem Druck in die Kammer pumpt.

5. Einrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Vorrichtung mit hohem Strömungswiderstand ein
Schlangenrohr mit hohem Strömungswiderstand enthält, dessen Einlaßende in das erste Strömungsmittel in der Kammer getaucht ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß die erste Strömungsmittelquelle eine unter Druck stehende Strömungsmittelkammer und die Druckvorrichtung eine Pumpvorrichtung enthält, die derart betreibbar ist, daß sie das erste Strömungsmittel mit weitgehend konstantem Druck in die Kammer pumpt.

7« Einrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorrichtung mit hohem Strömungswiderstand ein
Schlangenrohr mit hohem Strömungswiderstand enthält, dessen Einlaßende in das erste Strömungsmittel in der Kammer getaucht ist.

0098fl3./..U36

8. Einrichtung nach Anspruch 2, ■ dadurch gekennzeichnet, daß die erste Strömungsraittelquelle eine Vakuumkammer und eine Druckkammer enthält, die Strömuhgsmittelrückleitvorrichtung an die Vakuumkammer angeschlossen ist und die Druckvorrichtung eine Pumpvorrichtung enthält, die das erste Strömungsmittel aus der. Vakuumkammer mit weitgehend konstantem Druck in die Druckkammer pumpt.

9. Einrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung mit hohem Strömungswiderstand ein Schlangenrohr mit hohem Strömungswiderstand enthält, das in das erste Strömungsmittel in der Druckkammer getaucht ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die erste Strömungsmittelquelle eine Vakuumkammer und eine Druckkammer enthält, daß die Strömungsmittelrückleitvorrichtung an die Vakuumkammer angeschlossen ist und die Druckvorrichtung eine Pumpvorrichtung enthält, die das erste Strömungsmittel mit weitgehend konstantem Druck aus der Vakuumkammer in die Druckkammer pumpt.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung mit hohem Strömungswiderstand ein Schlangenrohr mit hohem Strömungswiderstand enthält, das in das erste Strömungsmittel getaucht ist, das sich in der^;Druckkammer befindet.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4,7»10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite StroHJungßmittelquelle durch einen nicht unter Druck stehenden Behälter gebildet ist.

13. Einrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsmitteldruckaustauschvorrichtung in einer Kammer angeordnet ist, die das erste Strömungsmittel bis zu einer Höhe enthält, daß die Strömungsmitteldruckaustauschvorrichtung im wesentlichen in dem ersten

Strömungsmittel eingetaucht ist, daß diese Kammer, die Vakuumkammer und die Druckkammer mit einer Temperaturregelvorrichtung in Verbindung stehen, die deren Temperatur und die Temperatur der darin enthaltenen Strömungsmittel auf einem vorbestimmten Wert weitgehend konstant hält.

14. Einrichtung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer neben der Vakuumkammer angeordnet ist, daß die Einrichtung eine Kammer aufweist, die die Strömungsmitteldruckaustauschvorrichtung und die zusätzliche Strömungsmitteldruckaustauschvorrichtung enthält und neben der Vakuumkammer angeordnet ist und das erste Strömungsmittel bis zu einer flöhe enthält, daß die Strömungsmitteldruckaustauschvorrichtung und die zusätzliche Strömungsmitteldruckaus tauchvorrichtung weitgehend in dem ersten Strömungsmittel eingetaucht sind, und daß diese Kammer, die Vakuumkammer und die Druckkammer mit einer Temperaturregelvorrichtung in Verbindung steht, die deren Temperatur und die Temperatur der darin enthaltenen Strömungsmittel auf einem vorbestimmten Wert weitgehend konstant hält.

00 9 8 83/1436

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