DE2065169B2

DE2065169B2 - Vorrichtung zur Probenentnahme

Info

Publication number: DE2065169B2
Application number: DE2065169A
Authority: DE
Inventors: Frederick Walker Kavanagh; Norbert Raymond Kuzel
Original assignee: Eli Lilly and Co
Current assignee: Eli Lilly and Co
Priority date: 1969-02-24
Filing date: 1970-02-20
Publication date: 1979-01-25
Also published as: GB1303757A; GB1282857A; DE2065169C3; DE2007943B2; DE2007943A1; FR2035700A5; DE2065169A1; BR7016924D0; US3609040A; JPS5013674B1; CH511430A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Proben- « entnahme nach dem Oberbegriff des Anspruchs.

Turbidimetrische mikrobiologische Untersuchungen von Antibiotica, Vitaminen u.dgl. werden seit langem verwendet, um die Potenz solcher Substanzen festzustellen und zu untersuchen. Die Gehaltsbestimmungen jo sind zeitraubend und erfordern gewöhnlich eine umfangreiche Handarbeit, die in bestimmtem Umfang zu Fehlern führt.

In den letzten Jahren wurden Versuche gemacht, um für solche Gehaltsbestimmungen automatische Vorrich- 5ί tungen zu entwickeln. Es sind zwar verschiedene solcher Vorrichtungen z. Zt. gebräuchlich, sie sind jedoch mit vielen Nachteilen behaftet, wie z. B. die gegenseitige Verunreinigung der Proben, die geringe Analysegeschwindigkeit, der Bedarf an großen Probenvolurnen, ^Nl die feste Inkubations- oder Reaktionszeit, der Mangel an Vielseitigkeit, die Notwendigkeit, das Meßverfahren der jeweiligen Vorrichtung anzupassen u.dgl. Da bei einigen der gebräuchlichen Vorrichtungen die Schwierigkeit der gegenseitigen Verunreinigung der Proben '■ ■ besteht, kann in einem einzigen Arbeitsvorgang nur ein Antibioticum, ein Vitamin od. dgl. analysiert werden. Bevor die Gahahsbestirrünung einer zweiten Substanz durchgeführt wird, muß die Vorrichtung gereinigt werden.

Zusätzlich zu diesen Nachteilen ist der erforderliche Kostenaufwand bei vielen bekannten Einrichtungen sehr groß.

Es wurden zwar Versuche gemacht, um automatische Einrichtungen für turbidimetrische, mikrobiologische Gehaltsbestimmungen zu konstruieren, jedoch auch diese Versuche haben zu Schwierigkeiten geführt

Als Beispiel für den Stand der Technik wird die US-PS 31 71 274 genannt, aus der eine Vorrichtung gemäß Oberbegriff des Hauptanspruchs hervorgeht Bei dieser bekannten Vorrichtung ist eine Probenmeßrohreinrichtung vorhanden, die naturgemäß nur intermittiert arbeiten kann; dies beeinträchtigt insbesondere die Analysengeschwindigkeit

Die Erfindung bezweckt eine selbsttätige Verdünnungseinrichtung zu schaffen, mit der die gegenseitigen Verunreinigungen und andere oben dargelegte Schwierigkeiten vermieden werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs aufgeführten Merkmalt' gelöst

Vorzugsweise weist die Verdünnungseinrichtung eine programmgesteuerte Einrichtung und einen Probenröhrchenhalter auf, der zu einem bestimmten Zeitpunkt vorgeschoben werden kann, so daß jedes Probenröhrchen für eine erste Probensonde zugänglich ist Ein Teil der Probe wird von einer ersten Sonde in ein erstes Meßorgan aufgezogen, das kein totes Volumen hat Die kombinierten Arbeitsweisen der Sonde und des Meßorganes bilden den Pipettiervorgang. Nachdem die Probe dosiert wurde, wird eine ganz bestimmte Menge des Verdünnungsmittels durch das Meßorgan und eine erste Verdünnungsmittelzuführleitung geleitet wodurch die Proben in einen die verdünnte Probe aufnehmenden Behälter ausgespült und verdünnt wird.

Diese Arbeitsweise wird solange wiederholt, bis die gewünschte Anzahl von Proben dosiert und verdünnt worden sind. Solange dasselbe Verdünnungsmittel verwendet wird, können verschiedene Substanzen nach verschiedenen Verfahren untersucht werden, ohne daß die Einrichtung zwischen dem Aufziehen der einzelnen Substanzen gereinigt werden muß. Die Verdünnungseinrichtung reinigt sich von selbst; das heißt durch sorgfältige Wahl der Konstruktionsmaterialien und dadurch, daß ein hinreichend großer Verdünnungsfaktor gewählt wird, dient das Verdünnungsmittel zum vollständigen Ausspülen der Probe aus dem Meßorgan, wodurch eine gegenseitige Verunreinigung vermieden wird, ohne daß ein Reinigungsvorgang zwischen dem Aufziehen der einzelnen Proben eingeschaltet werden muß.

Eine große Variation von Verdünnungsgraden kann entweder durch die Volumenänderung des zugeführten Verdünnungsmittels oder durch Änderung des vom Meßorgan bestimmten Volumens der Probe erhalten werden.

Die Verdünnungseinrichtung kann weiter eine automatische Einrichtung aufweisen, mit der der die verdünnte Probe aufnehmende Behälter zu einem Zuführröhrchen gefördert wird, das mit dem Meßorgan betriebsmäßig gekoppelt ist.

Anhand der Figuren wird die Erfindung beispielsweise erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Verdünnungseinrichtung,

F i ■». 2 eine Rückansicht der Sondenanordnung,

wobei das Gehäuse teilweise weggeschnitten dargestellt ist,

F i g. 3 ein Fließschema einer Meßzelle in deren erster Stellung,

Fig.4 dieses Fließschema einer Meßzelle in deren zweiter Stellung.

In F i g. 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform der Verdünnungseinrichtung 10 dargestellt Die Verdünnungseinrichtung bewirkt das Pipettieren und das Zuliefern einer genau vorbestimmten Probenmenge in einen Probenbehälter, sowie das Zusetzen einer genau bemessenen Menge an Verdünnungsmittel oder Reagens hierzu. Die Verdünnungseinrichtung hat ein Gehäuse 11 für eine programmierte Steuereinrichtung und einen Antriebsmechanismus für diese, der nicht dargestellt ist Die Steuereinrichtung und der Antriebsmechanismus werden durch Steuerschaltung 12 und den Netzschalter 13 betätigt Die Proben und Normale werden in die Probenröhrchen 14 gegossen, die hierauf in den Probenröhrchenhalter 15 eingesetzt werden.

Der Probenröhrchenhalter 15 hat drei runde im Abstand voneinander angeordnete Platten. Die obere Platte 16 hat eine Mittelöffnung, die eine Antriebswelle 17 aufnimmt, welche in dieser öffnung herausnehmbar gelagert ist. Eine Vielzahl von im Abstand voneinander angeordneten Bohrungen 18 bilden einen konzentrischen Kreis um die Mittelöffnung. Diese Bohrungen können einen Stellzapfen 19 aufnehmen, der mit einer Befestigungs- und Trägerplatte (nicht dargestellt) gekoppelt ist und die Drehbewegung des Proben; ährchenhalters begrenzt, so daß jedes Probenröhrchen n;it der Probensonde 32 fluchtet Nahe der Peripherie der Platte 16 ist eine Vielzahl von im Abstand voneinander angeordneten Bohrungen 21 vorgesehen, die die Probenröhrchen 14 aufnehmen. Die Mittelplatte 22 hat eine Mittelöffnung, die ausreichend groß ist, um die Mittelplatte über das Gehäuse 23 des Antriebsmotors schieben zu können, der die Einstellung des Probenröhrchenhalters steuert Die Antriebseinrichtung wird ihrerseits durch die Steuereinrichtung gesteuert. In der Platte 22 sind mit den Bohrungen 21 der oberen Platte 16 fluchtend öffnungen oder Bohrungen 24 angeordnet. Die untere Platte 25 hat in gleicher Weise eine Mittelöffnung, die hinreichend groß ist, um diese Platte über das Gehäuse 23 schieben zu können. Die untere Platte dient als Auflager für die Unterseiten des Probenröhrchens. Die Abstände zwischen den drei Platten werden von Abstandshaltern 26 festgelegt.

Die Proben werden über eine Probenentnahmevorrichtung 31 in ein erstes Meßorgan 30 aufgezogen. Die Probenentnahmevorrichtung 31 hat eine Probensonde 32, die an ihrem oberen Ende auswechselbar mit einem Halter 34 an einer ersten Befestigungsplatte 33 befestigt ist. Über das obere Ende der Probensonde ist passend eine Halteeinrichtung 35 geschoben, um einen festen Sitz in dem Halter zu gewährleisten. Die Probensonde besteht vorzugsweise aus korrosionsbeständigem Stahl oder einem ähnlichen Material. Die Probensonde kann in vertikaler Richtung längs der Schiene 36 in dem Gehäuse 37 verschoben werden.

Wie aus F i g. 2 ersehen werden kann, ist eine zweite Platte 38 mit der ersten Platte 33 so gekoppelt, daß diese Platte 38 an der Innenfläche 39 der Vorderwand 40 des Sondengehäuses 37 anliegt. Zwischen den Platten 33 und 38 sind drehbar zwei Lager 41 und 42 gehalten. Wenn die Probensonde sich längs des Kanals 32 verschiebt, laufen die Lager 41 und 42 auf den Laufschienen 43. Die Antriebswelle 44 ist z. B. mit einer

ίο

Kurbel gekoppelt die von einem Motor (nicht dargestellt) angetrieben wird.

Wenn die Probenentnahmevorrichtung betätigt wird, bewegt sich die Probensonde nach unten in die Probe, die in dem jeweiligen Probenröhrchen enthalten ist welches gerade mit der Probensonde fluchtet. Ein Vakuumsystem (nicht dargestellt) zieht dann die Probe durch die Probensonde und über die Einlaßleitung 46 in eine erste Schleife 45 eines ersten Meßorgans 30. Das Vakuumsystem wird dann abgestellt, und die Schleife bleibt gefüllt Die Probenmenge, die -etztlich über die Zuführleitung 48 in den die Probe aufnehmenden Behälter 47 geleitet wird, wird durch das Volumen der Schleife 45 bestimmt

ist die Probe in die erste Schleife 45 aufgezogen und das Vakuumsystem mittels einem Magnetventil (nicht dargestellt) abgeschaltet so wird die Probe über eine Zuführleitung 48 in den die Probe aufnehmenden Behälter 47 geleitet, der z. B. ein Versuchskolben sein kann. Zusätzlich wird dem Meßorgan 30 eine vorbestimmte Menge eines Verdünnungsmittels zugeleitet, das durch das Meßorgan und durch die Schleife 45, geführt und über die Zuführleitung 48 in den Behälter 47 geleitet wird. Das bevorzugte Verhältnis von Verdünnungsmittel zu Probe beträgt wenigstens 10 :1, um eine vollständige Spülung des Meßorgans zu gewährleisten und gegenseitige Verunreinigungen von Proben zu verhindern. Es ist jedoch nur notwendig, eine zum Ausspulen der Probe ausreichende Menge von Verdünnungsmittel durch das Ventil strömen zu lassen. Daher kann z. B. bei großen Volumen von Verdünnungsmittel ein Teil des Verdünnungsmittel direkt in den die Proben aufnehmenden Behälter geleitet werden.

Jede Einrichtung, die in der Lage ist, eine bestimmte Menge von Verdünnungsmittel zuzuführen, kann für die Durchführung dieser Maßnahmen verwendet werden. Das Verdünnungsmittel wird von dem Behälter 51 über ein Einlaßrohr 52 in das Meßorgan geleitet.

Als nächster Schritt wird dieselbe Probe durch eine zweite Schleife 49 geleitet und abgemessen. Die Schleife 49 kann hinsichtlich ihres Volumens sich von der ersten Schleife 45 unterscheiden. Sie wird wiederum mit Verdünnungsmittel ausgewaschen, das über die Zuführleitung 48 in einen anderen die Probe aufnehmenden Behälter geführt wird.

Es können auch zwei Meßorgane 30 und 30' verwendet werden, um z.B. zwei 0,15-ml- und zwei 0,1-ml-Proben zu erhalten. Die Meßorgane sind zweckmäßigerweise auf einer Tafel 53 befestigt, die ihrerseits mittels einer Stütze 54 und Haltern 55 mit dem Gehäuse 11 fest verbunden ist.

Der Betrieb des Meßorgans kann am besten anhand des in Fig.3 dargestellten Schemas erläutert werden. Die Probe wird über die Probensonde 32 in einen ersten Abschnitt 56 des Meßorgans 30 aufgezogen. Die Probe strömt durch die Leitung 57 zu der Schleife 45, von da durch die Leitung 64 und durch das Vakuumventil 65 und fließt weg. Wenn das Vakuumventil geschlossen ist, bleibt die Schleife 45 gefüllt, bis die Abschnitte 56 und 56' in eine zweite, in F i g. 4 dargestellte Stellung gebracht werden. Das Verdünnungsmittel strömt dann di'^rch die Leitung 58 in die Schleife 45 und befördert die Probe über die Leitung 60 und durch die Zulieferleitung in den die Probe aufnehmenden Behälter.

Gleichzeitig mit der Zulieferung des Verdünnungsmittels durch die Schleife 45, wird die Schleife 49 über die Leitungen 61 und 62 mit der Probe verbunden,

wird. Wenn 56 und 56' in die erste Stellung zurückgestellt werden, wird die Schleife 49 mit dem Verdünnungsmittel über die Leitungen 63 und 66 verbunden.

Die Ventile bestehen vorzugsweise aus Polytetrafluorethylen, obgleich andere geeignete Materialien verwendet werden können. In gleicher Weise bestehen die Schleifen vorzugsweise aus Polytetrafluoräthylen.

Die die Proben aufnehmenden Behälter 47 werden zweckmäßigerweise in Gestellen 82 gehalten. Die Gestelle werden durch automatische Fördereinrichtungen 83 in die richtige Stellung vorgerückt. Die Gestell« sind gegenüber dem Gehäuse 11 und der Tafel 53 derar angeordnet, daß für jeden Zulieferzyklus ein eine Prob* aufnehmender Behälter mit einer Zuführleitung fluchtet Die Verdünnungseinheit ist eine zweckmäßige unc genaue Einrichtung zum automatischen Pipettierer einer bestimmten Probemenge, zum Zuführen dei Probe zu einem Behälter, z. B. einem Versuchskolber oder dergleichen und zum Zusetzen einer bestimmter Menge von Verdünnungsmittel, Reagens oder derglei chen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Vorrichtung zur Probenentnahme mit einer zwei Einlasse und zwei Auslässe und eine Probenmeßrohr-Einrichtung aufweisenden Fluidleitungs-Umschalteinrichtung, wobei der eine Einlaß der Umschalteinrichtung mit der Probenzufuhrleitung, der andere Einlaß der Umschalteinrichtung mit der Zuführleitung für eir weiteres Fluid, der eine Auslaß der Umschalteinrichtung mit der Analysiereinrichtung und der andere Auslaß der Umschalteinrichtung mit der Abfalleitung verbunden ist und wobei die Probenmeßrohr-Einrichtung zwischen Einlaß und Auslaß liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschalteinrichtung zwei Mehrweg-Absperrorgane (56,56') besitzt, die je zwei Einlasse und zwei Auslässe aufweisen, daß jedes Absperrorgan in der einen Stellung den ersten Einlaß mit dem ersten Auslaß und den zweiten Einlaß mit dem zweiten Auslaß und in der anderen Stellung den ersten Einlaß mit dem zweiten Auslaß und den zweiten Einlaß mit dem ersten Auslaß verbindet, daß die Probenmeßrohr-Einrichtung ein Paar Probenmeßrohre (45,49) besitzt, deren erstes Ende mit je einem Auslaß des einen Absperrorgans (56) und deren zweites Ende mit je einem Einlaß des anderen Absperrorgans (56') verbunden sind, daß das eine dieser Mehrweg-Absperrorgane (56) mit dem einen seiner Einlasse mit einer Verdünnungsmittelzufuhr (51) und mit dem anderen seiner Einlasse mit einem Probenbehälter für eine Probenflüssigkeit verbunden ist, daß das andere der Mehrweg-Absperrorgane (56') mit dem einen seiner Auslässe in Verbindung mit dem Abgabebehälter (47) und mit dem anderen seiner Auslässe in Verbindung mit einem Abfallbehalter steht und daß mit den zwei Mehrweg-Absperrorganen (56, 56') Kontrolleinrichtungen verbunden sind, die eine gleichzeitige Umstellung der beiden Organe (56, 56') von einer Stellung in die andere bewirken können.