DE2235208C3

DE2235208C3 - Dosiervorrichtung

Info

Publication number: DE2235208C3
Application number: DE2235208A
Authority: DE
Inventors: Norman Frederick Ferdinand Joseph Wakefield Rolfe; Jerrold Cambridge Zindler
Original assignee: Instrumentation Laboratory Co
Current assignee: Instrumentation Laboratory Co
Priority date: 1971-07-22
Filing date: 1972-07-18
Publication date: 1975-07-10
Also published as: US3796239A; JPS5338950B1; IT964625B; DE2235208B2; GB1372436A; FR2146411B1; DE2235208A1; FR2146411A1

Description

60

Die Erfindung betrifft eine Dosiervorrichtung zur aufnahme und Abgabe einer genau dosierten Stoffienge, die entsprechend der Hubbewegung eines bewegbaren Teiles in eine Kammer eingeführt wird, mit iner Vergleicherschaltung, welche die Hubbewegung ι Abhängigkeit von einem der gewünschten S toffmen- ;e entsprechenden Signal steuert, das mit einem Signal erglichen wird, welches entsprechend der Bewegung eines mit dem bewegbaren Teil verbundenen Steuergliedes erzeugt wird.

Häufig muß für chemische Analysen eine genaue Menge eines bekannten oder unbekannten Stoffes bereitgestellt werden. Beispielsweise bei photometrischen Analysen können Messungen direkt, d.h. durch Vergleich mit Normalwerten, oder als Funktion der Rate der chemischen Änderung vorgenommen werdea Derartige Methoden werden vielfach bei der Analyse von kostbaren Flüssigkeiten, wie Blut oder anderen Körperflüssigkeiten, angewendet Beispielsweise liefert eine chemische Analyse einer Probe einer solchen Flüssigkeit auf Enzyme, Hämoglobin, Cholesterin, Glukose usw. wertvolle diagnostische Hinweise. Derartige Analysen werden normalerweise in entsprechend eingerichteten Laboratorien durchgeführt, die aber die Resultate häufig erst nach mehreren Tagen liefern können. Es besteht daher ein Bedürfnis nach Apparaturen, die genaue chemische Analysedaten liefern und von unausgebildetem oder angelerntem Personal bedient werden können, womit dem Mangel an ausgebildeten Fachkräften in den Laboratorien abgeholfen werden könnte. Zur Durchführung solcher Analysen muß jedoch eine Einrichtung vorgesehen sein, die Mengen der jeweiligen bei der chemischen Analyse zu verwendenden Stoffe genau ausmißt und dosiert.

Eine bekannte Dosiervorrichtung der eingangs genannten Art (DT-AS 1 212 316) dient zur Ferndosierung jjerhiger Flüssigkeitsmengen mit einer Genauigkeit von etwa 10 mm³. Die gewünschte Menge wird auf einer Skala eines Steuerpotentiometers eingestellt, dessen Spannung mit der Ausgangsspannung eines weiteren Spannungsteilers verglichen wird, dessen Läufer mit einem von einem Motor angetriebenen Kolben zum Einsaugen der Flüssigkeit gekuppelt ist.

Aufgabe der Erfindung ist, eine Dosiervorrichtung anzugeben, die winzige Stoffmengen noch genauer zu dosieren vermag als die bekannte Vorrichtung und bei der die gewünschte genaue Stoffmenge einfacher und schneller einstellbar ist.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß bei einer Dosiervorrichtung der eingangs genannten Art das Steuerglied ein Markierungsteil mit einer Reihe von Signalmarken ist, die von einer Anordnung abtastbar sind, welche entsprechend der Hubbewegung eine Anzahl von Digitalsignalen erzeugt.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Dosiervorrichtung ist vorzugsweise für photometrische Analyseapparate zur Durchführung von chemischen Analysen an kostbaren Flüssigkeiten wie Blut für medizinische Diagnosezwecke anwendbar und so eingerichtet, daß Stoffe in Mengen von 25,50,100 oder 200 Mikrolitern mit einer Genauigkeit von ± 1% unter Steuerung durch einen Kartenleser dosiert werden können, wobei eine Karte mit Daten über den in einen Behälter zur Verwendung in einer photometrischen Analyse des resultierenden Stoffgemischs einzudosierenden Stoff verwendet wird.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wild nachstehend an Hand der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigt

F i g. I eine perspektivische Darstellung einer biochemischen Prüfeinrichtung mit der Dosiervorrichtung,

F i g. 2 eine perspektivische Darstellung, unter Weglassung gewisser Teile, der Dosiervorrichtung der Einrichtung nach F i g. 1,

F i g. 3 eine teilweise weggebrochene Draufsicht der

Dosiervorrichtung nach F i g. 2,

Fig.4 eine Vorderansicht der Dosiervorrichtung nach F i g. 3,

Fig.5 einen Schnitt durch die Dosiervorrichtung lings der Linie 5-5 in F i g. 4, S

F i g. 6 eine vergrößerte Darstellung eines Teils der Dosiervorrichtung mit Einzelheiton einer Ventilanordnung,

F i g. 7 eine vergrößerte Darstellung eines in der Dosiervorrichtung verwendeten Markierungsteils,

F i g. 8 ein Blockschaltschema des elek. rischen Teils der Dosiervorrichtung und

F^: g.9 ein Detailschaltschema der Schaltungsanordnung nach F i g. 8.

F i g. 1 zeigt eine biochemische Prüf- oder Analysiereinrichtung mit einem Gehäuse 10, auf dem eine Dosiereinheit 12 mit zwei Dosierkanälen 14-1 und 14-2 und entsprechenden Dosierschaltern 16-1 und 16-2 acgeordnei ist Rechts von der Dosiereinheit 12 befindet sich ein Inkubator 18, über dem ein Karteneinsteckschlitz eines Kartenlesers 20 angebracht ist Über und hinter dem Kartenleser 20 befindet sich ein Photometer mit einer öffnung 22 für eine Küvette 24 sowie ein Ziffernanzeiger 26 zum Anzeigen der Meßwerte des Photometers. Außer der Küvette 24 wird für diese Einrichtung eine Karte 30 verwendet die einen Datenteil 32 mit Eich- und Steuerinformation für das Photometer und Dosiersteuerinformation über den Stoff in der Küvette sowie einen Befehlsteil 34 aufweist.

Die Küvette hat drei Probenkammern 36-1, 36-2 und 36-3 mit je einem Volumen von 5 Millilitern. Jede Kammer hat zwei beabstandete Seitenwände mit parallelen optischen Fenstern und besteht aus optischem Material hoher Güte, vorzugsweise durchsichtigem Polyolefinmethylpentan-Kunststoff. Eine öffnung 38 in der oberen Wand jeder Kammer ist durch einen brechbaren Verschluß abgedichtet der zum Eingeben von Stoff in die entsprechende Probenkammer 36 weggebrochen werden kann.

Einzelheiten der Dosiervorrichtung sind aus F i g. 2, welche die Dosiervorrichtung bei weggenommenem Deckel zeigt, zu ersehen. Die Dosiervorrichtung hat eine Tragplatte 40, auf der ein Träger 42 angeordnet ist. Vom Träger 42 stehen rohrförmige Gehäuseteile 44-1, 44-2 nach unten, an deren unterem Ende jeweils ein austauschbares Konuskammerteil 46 befestigt ist. In jedem Konuskammerteil 46 befin. vt sich ein hin- und herbeweglicher Stempel 48, der an : einem oberen Ende eine Zahnstange SO aufweist in die ein Zahnritzel 52 eingreift Das Zahnritzel 52 sitzt auf einer Welle 54, die durch einen Wendemotor 56-1; 56-2 angetrieben ist. Am oberen Ende jedes Stempels 48 ist ein seitlich vorstehender Arm 58 befestigt, der ein nach unten hängendes Einstell- oder Markierungsteil 60 trag«. Dieses Markierungsteil 60 ist in einem Schlitz zwischen einem Vorderteil 62, in dem zwei Lichtquellen untergebracht sind, und einem Rückteil 64, in dem drei Lichtfühler untergebracht sind, angeordnet Die von den Lichtfühlern in Abhängigkeit von der Bewegung des Markierungsteils 60 erzeugten Signale steuern das Arbeiten der Dosiervorrichtung.

Weitere Einzelheiten der Dosiervorrichtung sind aus F i g. 3 bis 7 ersichtlich. Die Vorrichtung weist die Tra^ platte 40 sowie eine gedruckte Schaltungsplatte 70 auf, welche die Schaltungselemente für die Steuerung der 6,s Dosiervorrichtung trägt Die Schaltungsplaite 70 ist an der Tragplatte 40 darch geeignete Befestigungsmittel mit einer Mutter 72. die das Gehäuse 74 der Welle 54 erfaßt festgeklemmt Das auf der Welle 54 sitzende Zahnritzel 52 greift in die Zahnstange 50 eia Wie man am besten aus F i g. 5 steht, ist der bewegliche Stempel 48 ein Zylinderteil mit in diesem Fall einem Durchmesser von 3,17 mm. Im Zylinderteil 76 bei der Spitze 80 ist eine ringförmige Umfangsausnehmung 78 mit einer maximalen Tiefe von 0,051 cm und einer Länge von 0318 cm vorgesehen.

Das Zylinderteil 76 ist in dem Gehäuseteil 44 untergebracht das ein Außenteil 82 mit einem Ende 84 verringerten Durchmessers mit einer Nut 86 aufweist in der ein O-Ring 88 befestigt ist Eine Bohrung 90 ist im unteren Bereich des Außenteils 82 vorgesehen, und eine zweite Bohrung 92 größeren Durchmessers ist im oberen Bereich dieses Außenteils 82 vorgesehen, wobei der Übergang zwischen den beiden Bohrungen 90, 92 durch eine Schulter 94 gebildet wird. Das Außenteil 82 hat einen erweiterten Kopf 96, in dessen Außenfläche sich eine Ringnut 98, in der ein O-Dichtungsring 100 angeordnet ist und eine Ringleitungsnut 102, mit der ein Radialdurchlaß 104 in Verbindung steht befinden.

In der Bohrung 92 befindet sich ein Einsatz 110 mit einer Innenrille 112 an seinem unteren Ende, in der ein Dichtungsteil 114 angeordnet ist, einer ringförmigen Ausnehmung 116 in seiner Außenfläche, die sich entlang seiner Länge erstreckt, einer Innenrüle 118 an seinem oberen Ende, die einen Dichtungsring 120 aufnimmt, einer Ringleitungsnut 122 und einem damit in Verbindung stehenden Radialdurchlaß 124. Eine Innenbohrung 126 des Einsatzes 110 hat den gleichen Durchmesser wie die Bohrung 90. Auf einer Schulter 132 im Inneren des Trägers 42 sitzt eine Halteplatte 130, und die Anordnung mit dem Außenteil 82 und dem Einsatz 110 sitzt ihrerseits auf der Halteplatte 130 und ist am Träger 42 durch eine Klemmplatte 134 und Bolzen 136 befestigt. Der Träger 42 hat in seiner Rückwand eine öffnung 128, in die eine Leitung 138 eingeschraubt ist Am oberen Ende des Trägers 42 befindet sich eine öffnung 140, in der eine Hülse oder Büchse 142 als Führung für das obere Ende des Stempels 48 angeordnet ist.

Weitere Einzelheiten der durch das Dichtungsteil 114 und die Umfangsausnehmung 78 gebildeten Ventilanordnung sind aus F i g. 6 zu ersehen. Das Dichtungsteil 114 hat einen elastischen Ringkern 150 und einen Spaltringwulst 152 aus Polytetrafluoräthylen, der eine elastische, reibungsarme Dichtungsfläche an der Zylinderwandfläche des Zylinderteils 76 bildet In der in F i g. 6 gezeigten Lage verschließen die Ventilteile den durch die Innenbohrung 126 im Einsatz HO gebildeten Durchlaß von der Bohrung 90 zum Außenteil 82. Wenn der Zylinderteil 76 nach unten in die in F i g. 5 gezeigte Lage geschoben ist, wird das Ventil geöffnet. In dieser Lage gelangt von einem an die Leitung 138 angeschlossenen Gebläse geförderte Druckluft über die Ringlei tungsnut 102, den Radialdurchlaß 104, die Ringleitungs nut 122 und den Radialdurchlaß 124 zur Innenbohrung 126, von wo sie über die Umfargsausnehmung 78 nach unten durch die Bohrung 90 in das durch den O-Ring 88 am unteren Ende des Außenteils befestigte Konuskam merteil 46 strömt, so daß durch Druckerhöhung in diesen Konuskammerteil 46 die Wirkung des Zylinderteils 76 beim Austragen von Stoff durch die öffnung an der Spitze des Konuskammerteils 46 ergänzt oder unterstützt wird.

Der am oberen Ende des Stempels 48 befestigte Arm 58 hat, wie man am besten aus F i g. 3 sieht, einen über dem Stemoelende angeordneten, mit einer Stellschrau-

be 160 befestigten Kopfteil 158. An seinem seitlich vorstehenden Armteil 162 ist das Markierungsteil 60 durch einen Bolzen 164 befestigt. Weitere Einzelheiten des Markierungsteils 60 sind aus F i g. 7 zu ersehen. Und zwar besteht jedes Markierungsteil aus einer Glasunterlage 170 mit einer Länge von 5, 77 cm und einer Breite von 1,91 cm, auf der eine lichtundurchlässige Kennzeichenmarkierung 172 angebracht ist. Die Kennzeichenmarkierung 172 hat in ihrem linken Teil eine Grenzmarkierung 174 für den Abwärtshub und eine Grenzmarkierung 176 für den Aufwärtshub und in ihrem rechten Teil eine Bezugsmarke 178 sowie vier parallele Signalmarken 180-1 bis 180-4. Von der Bezugsmarke 178 hat die Signalmarke 180-1 einen Abstand von 0,348 cm, die Signalmarke 180-2 einen Abstand von 0.673 cm, die Signalmarke 180-3 einen Abstand von 1,323 cm und die Signalmarke 180-4 einen Abstand von 2,621 cm, entsprechend Werten von 25, 50.100 bzw. 200 Mikrolitern.

Jedes Markierungsteil 60 steht vom Armteil 162 durch den Führungsspalt 182 zwischen dem eine Lichtquelle 184-1 enthaltenden Vorderteil 62 und dem einen Lichtfühler 186-1 enthaltenden Rückteil 64 nach unten. Wie man aus F i g. 3 sieht, ist die Lichtquelle 184-1 auf den Lichtfühler 186-1 ausgerichtet und so angeordnet, daß der linke Teil der Kennzeichenmarkierung 172 sich zwischen dieser Lichtquelle 184-1 und diesem Lichtfühler 186-1 befindet. Die zweite Lichtquelle 184-2 ist auf den rechten Vertikalrand der Kennzeichenmarkierung 172 ausgerichtet, so daß der rechte Teil der Kennzeichenmarkierung 172 sich zwischen dieser Lichtquelle 184-2 und dem Lichtfühler 186-2 befindet, während der Liehifühler 186-3 als Bezugsfühler so angeordnet ist, daß er von der Lichtquelle 184-2 ununterbrochen mit Licht beaufschlagt wird. Eine an der Schaltungsplatte 70 befestigte Lampe 188 ist durch eine öffnung 190 (Fig. 1) im Deckelgehäuse der Dosiervorrichtung sichtbar.

Die Wirkungsweise der Dosiervorrichtung soll an Hand des Blockschaltbildes nach F i g. 8 erläutert werden. Die Steuerschaltung wird durch den Schalter 16 in Betrieb gesetzt, der ein Flipflop 200 für die Kennzei chenmarkierung, ein Flipflop 202 für die Richtungssteuerung und ein Flipflop 204 für die Motorsteuerung steuert Wenn der Dosierschalter 16. der als Umschalter ausgebildet ist, auf den oberen Kontakt 206 geschaltet ist, wird ein Einsaugsignal erzeugt (vorausgesetzt, daß das System nicht im Einsaugbetrieb, angezeigt durch ein Auftastsignal am Eingang 207 eines UND-Gliedes 208, arbeitet), welches das Flipflop 200 rücksetzt und die Flipflops 202 und 204 setzt (durch diesen Zustand der Flipflops 200, 202 und 204 wird der Einsaugbetrieb hergestellt). Wenn der Dosierschalter 16 auf den unteren Kontakt 210 geschaltet ist, wird ein Austragsignal erzeugt das die Flipflops 200 und 202 rücksetzt und das Fhpflop 204 setzt, wodurch das System auf den Austragbetrieb eingestellt wird. Die Aus gangssignale der Flipflops 202 und 204 steuern die Erregung der Ansiragwicklung 212 und der Einsaugwicklung 214 des Wendemotors 56. Der Gebläsemotor 216 wird durch das Ausgangssignal eines Monoflops 218 (fiber ein ODER-Glied 217, das über die Leitung 219 ein zweites Eingangssignal vom anderen Doskrer emp fängt)erregt, das seinerseits durch ein Abwärtshub-BegrenzHiigssignal von einem Schaltwerk 220 gesteuert wird, das auf filier die Leitung 222 zugeführte Signale von dem Lichtfühler 186-1. bei dem es sich um eine Photozelle handelt anspricht. Das Schaltwerk 220 ent hält außerdem einen Zähler 224, der durch Signale von den Photozellen oder Lichtfühlern 186-2 und 186-3 über die Leitung 226 vorgerückt wird, wenn das System im Einsaugbetrieb, angezeigt durch das aufgetastete UND-Glied 228, arbeitet, sowie eine Vergleicherschaltung 230, welche die Ausgangsgröße des Zählers 224 mit über die Leitung 232 zugeführten Signalen vom Kartenleser 20 vergleicht Durch das Ausgangssignal der Vergleicherschaltung 230 wird das Flipflop 204

ίο über die Leitung 234 sowie ein ODER-Glied 236 rückgesetzt.

Bei auf »Einsaugen«, d. h. auf den Kontakt 206 geschaltetem Dosierschalter 16 wird über ein ODER-Glied 240 das Flipflop 200 rückgesetzt, über ein ODER-

is Glied 242 das Flipflop 202 gesetzt und über ein ODER-Glied 244 das Fhpflop 204 gesetzt. Die resultierenden drei Ausgangssignale veranlassen ein UND-Glied 246, ein Ausgangssignal zu erzeugen, das zu einem Monoflop 248 gelangt, das daraufhin ein den Zähler 224 rückstellendes Ausgangssignal von 100 Millisekunden Dauer in die Leitung 250 schickt. Das gesetzte Flipflop 202 liefert ferner ein Auftastsignal an das UND-Glied 228 und entfernt über ein Inversionsglied 252 ein etwaiges Auftastsignal vom UND-Glied 208. Das Ausgangssignal des Flipflops 204 tastet ein UND-Glied 254 auf, und da das Monoflop 218 kein Ausgangssignal erzeugt, beliefert ein Inversionsglied 256 das UND-Glied 254 mit einem zweiten Auftast- oder Aktivierungssignal, und das resultierende AusgangssignaJ, veranlaßt ein

UND-Glied 260 (das durch das Ausgangssignal eines Inversionsgliedes 258 aufgetastet oder voraktiviert ist), die Einsaugwicklung 214 des Wendemotors 56 zu erregen. Durch das Flipflop 204 wird außerdem die Lampe 188 erregt. Infolge der Erregung der Einsaugwicklung 214 des Motors 56 wird der Stempel 48 aus der Bezugslage (angezeigt durch die zwischen der Lichtquelle 184-2 und dem Lichtfühler 186-2 angeordnete Bezugsmarke 178) angehoben, und durch diese Aufwärtsbewegung des Stempels 48 wird Stoff aus einem Stoffvorrat

durch die öffnung am Spitzenende in den Probenkammerteil 46 eingesaugt. Das Markierungsteil 60 bewegt sich zusammen mit dem Stempel 48, und diese Bewegung wird von der Lichtquellen Photozellenanordnung wahrgenommen. Jeder Obergang von hell nach dunkel erzeugt einen Impuls in der Leitung 226, der durch das UND-Glied 228 zum Zähler 224 gelangt und diesen vorrückt. Digitalsignale vom Kartenleser 20 gelangen über die Leitungen 232 zur Vergleicherschaltung 230. und wenn der Zählwert des Zählers 224 mit den Digitalsignalen vom Kartenleser 20 in den Leitungen 232 übereinstimmt, erzeugt die Vergleicherschaltung 230 ein Ausgangssignal, das über die Leitung 234 das Flipflop 204 rücksetzt und die Einsaugwicklung 214 sowie die Lampe 188 entregt. Dadurch wird der Wendemotor 56 gestoppt, so daß sich im Konuskammerteil 46 eine genau dosierte Stoffmenge befindet, die durch die Si gnale vom Kartenleser 20 festgelegt ist

Der Stoffvorrat wird dann unter dem Konuskam merteil 46 weggenommen, und nach öffnen der auf

brechbaren öffnung 38 wird die zu füllende Proben kammer 36 der Küvette 24 unter den Dosierer ge bracht Der Dosierschalter 16 wird dann auf »Austra gen«, d. h. auf den Kontakt 210 geschaltet so daß übe das ODER-Glied 240 das Flipflop 200 rückgesetzt übe

⁶S das ODER-Glied 262 das Ftipfiop 202 rückgesetzt um über das ODER-Glied 244 das Flipflop 204 geset? wird. Die resultierenden Ausgangssignale aktiviere das UND-Glied 264, und dessen Ausgangssignal erref

235 2ÜÖ

die Austragwicklung 212, so daß der Wendemotor 56 den Stempel 48 in der Austragrichtung antreibt. Durch Entfernen des Auftastsignals vom UND-Glied 228 beim Rücksetzen des Flipflops 202 werden die Signale in der Leitung 226 vom Zähler 224 ferngehalten. S

Wenn die Abwärtshubgrenze entsprechend der Grenzmarkierung 174 erreicht ist, veranlassen die Signale vom Lichtfühler 186-1 in der Leitung 222 und von den Lichtfühlern 186-2 und 186-3 in der Leitung 226 das Schaltwerk 220, ein Ausgangssignal in der Leitung 270 lu erzeugen, das die Fltpflops 200, 202 und 204 setzt. Das Signal in der Leitung 270 triggert außerdem das Monoflop 218, so daß dieses ein Ausgangssignal von 2 Sekunden Dauer erzeugt, das den Gebläsemotor 216 erregt und die Leitung 138 mit Druckluft beaufschlagt. »5 Zu diesem Zeitpunkt befindet sich der Stempel 58 in der in F i g. 5 gezeigten Lage, in der das durch die Umfangsausnehmung 78 und das Dichtungsteil 114 gebildete Ventil geöffnet ist und das Konuskammerteil 46 durch den Raum zwischen der Bohrung 90 und dem ^ao Stempel 48 mit Druck beaufschlagt wird, so daß etwaiger in dem Konuskammerteil 46 zurückgebliebener Stoff hinausgedrückt wird. Durch das Ausgangssignal des Monoflops 218 wird ferner über das Inversionsglied 256 das Auftastsignal vom UND-Glied 254 entfernt, »5 wodurch das Auftastsignal von den UND-Gliedern 260 und 264 entfernt wird, so daß der Stempel 48 in dieser Lage bleibt während der Gebläsemotor 216 arbeitet. Jedoch ist die Motorsteuerschaltung so eingestellt, daß bei Beendigung des Ausgangssignals vom Monoflop 3< > 218 die Einsaugwicklung 214 erregt und dadurch der Stempel 48 nach oben bewegt wird. Wenn das Flipflop 200 gesetzt und dadurch das UND-Glied 272 aufgetastet oder voraktiviert wird, durchläuft das erste Übergangssignal in der Leitung 226 das aufgetastete UND-Glied 272, wodurch das Flipflop 204 rückgesetzt und der Wendemotor 56 gestoppt wird, sobald die Bezugsmarke 178 auf die Lichtquellen-Photozellenanordnung ausgerichtet ist Damit ist der Dosierer in seine Bezugsoder Ausgangslage zurückgebracht, von der aus der nächste Einsaugvorgang einsetzt.

Wird aus irgendeinem Grund die Aufwärtshubgrenze entsprechend der Grenzmarkierung 176 erfaßt, so erzeugt das Schaltwerk 220 ein Signal in der Leitung 274, das automatisch einen Austragvorgang mit Stoffaustragung aus dem Konuskammerteil 46 einleitet.

Weitere Einzelheiten der elektrischen Steuerschaltung sind aus F i g. 9 zu ersehen, wo die Hauptbestandteile der Schaltung mit den gleichen Bezugszeichen wie in F i g. 8 bezeichnet sind. Eine Synchronisierschaltung steuert die Erregung der Austragwicklung 212, der Einsaugwicklung 214 und des Gebläsemotors 216. Der Klemme 300 wird ein netzfrequentes Rechteckschwingungssignal zugeleitet, wenn eine Karte 30 richtig in den Kartenleser 20 eingesetzt ist Bei eingesetzter Karte führen der Dosierschalter 16 und die Leitungen 302 und 304 normalerweise eine Spannung von + 5 Volt die jedoch bei jedem Nulldurchgang auf Massepotential geht Wenn der Dosierschalter 16 auf den Kontakt 206 geschaltet ist wird durch das Einsaugsignal über die Leitung 306 das Flipflop 200 rückgesetzt die Flipflops 202 und 204 gesetzt (vorausgesetzt daß das Flipflop 200 rückgesetzt ist; Leitung 308), das Flipflop 202 rückgesetzt (Leitung 310) und das Flipflop 204 rückgesetzt (Leitung 312; angezeigt durch das Verknüpfungs- ^e5 glied 314). Diese Einstellung der genannten drei Flipflops 200, 202, 204 wird vom UND-Glied 246 wahrgenommen, und das Monoflop 248 beliefert daraufhin den Zähler 224 mit einem Rückstellimpuls von 100 Mikrosekunden Dauer. Ferner gelangen die Ausgangssignale der Flipflops 202 und 204 über Verknüpfungsglieder zu einem Triac (bidirektionaler Thyristor) 315, der dadurch gezündet wird und die Einsaugwicklung 214 erregt. Der Wendemotor 56 beginnt sich zu drehen und bewegt das Markierungsteil aus der durch die Bezugsmarke 178 gegebenen Lage.

Die Fühlerphotozelle, d. h. der Lichtfühler 186-2, und die Bezugsphotozelle, also der Lichtfühler 186-3, sind an eine Klemme 316 angeschlossen, und ihr Ausgangssignal gelangt zum Anschluß 3 eines Operationsverstärkers 318. Der Operationsverstärker ist über einen Widerstand 320 vom Anschluß 7 auf den Anschluß 2 rückgekoppelt. Wenn die Fühlerphotozelle 186-2 eine abnehmende Lichtmenge von der Signalmarke 180-1 wahrnimmt, sinkt die Spannung am Anschluß 3 ab, und wenn der Anschluß 3 negativ gegenüber Masse wird, schaltet der Ausgang (Anschluß 7), und ein positiver Spannungsübergang von 5 Volt aktiviert über die Leitung 226 das UND-Glied 228 (das durch das Ausgangssignal des gesetzten Flipflops 202 voraktiviert ist), so daß es einen Vorschaltimpuls zum Zähler 224 schickt Der Anschluß 2 hat zu diesem Zeitpunkt eine Spannung von 0,25 Volt, und der Anschluß 7 wird geschaltet wenn die Spannung am Anschluß 3 über 0,25 Volt ansteigt. Diese Schaltung bewirkt somit eine Signalformung mit positiver Rückkopplung durch den Widerstand 320, so daß die Schaltung mit dem gleichen Widerstandswert bei Wahrnehmung des Obergangs zwischen hell und dunkel durch den Lichtfühler 186-2 schaltet. Wenn der Ausgangswert des Zählers mit den vom Kartenleser 20 den Klemmen 232-1 und 232-2 zugeführten Signalen übereinstimmt erzeugt die Vergleicherschaltung 230 ein Ausgangssignal in der Leitung 234, welches das Flipflop 202 rücksetzt die Einsaugwicklung 214 entregt und die Lampe 188 abschaltet. Es ist jetzt die durch die Karte im Kartenleser festgelegte Menge, in diesem Fall entweder 25, 50, 100 oder 200 Mikroliter, in den Konuskammerteil 46 für die anschließende Austragung eingesaugt Das Verknüpfungsglied 314 dient als Sperre, um ein irrtümliches Einsaugen zu verhindern.

Zum Austragen wird der Dosierschalter 16 auf den Kontakt 210 geschaltet. Wenn der Eingang der Synchronisierschaltung an Masse liegt, werden durch ein Steuersignal über die Leitung 330 die Flipflops 200 und 202 rückgesetzt und das Flipflop 204 gesetzt Das gesetzte Flipflop 204 zündet einen Triac 332, wodurch die Lampe 188 eingeschaltet wird, sowie über Verknüpfungsglieder einen Triac 334, wodurch die Austragwicklung 212 des Wendemotors 56 erregt wird. Der Stempel 48 wird nach unten getrieben, bis die Grenzmarkierung 174 erfaßt wird, wobei der Zähler 224 nicht vorgerückt wird, da durch das rückgesetzte Flipflop 202 das Auftastsignal vom UND-Glied 228 weggenommen ist Das Ausgangssignal des Lichtfühlers 186-1 gelangt zur Klemme 340 und wird durch Transistoren 342,344 verstärkt Wenn der LichtfOhier 186-2 kein Licht empfängt liegt am Anschluß 7 des Operationsverstärkers 318 ein negatives Signal, und das UND-Glied 346 empfängt ein Auftastsignal, wodurch das Flipflop 348 gesetzt und in der Leitung 350 ein Ausgangssignal erzeugt wird, das die Flipflops 200,202 und 204 setzt Wenn die Klemme 300 Massepotential führt wird das Flipflop 348 rückgesetzt und der dabei erzeugte Spannungsfibergang in der Leitung 350 gelangt über einen Kondensator 35i zum Monoflop 218. Der Anschluß 2 des Operationsver

509 £28/23

1515

und c

stärkers 360 ist an + 0,6 Volt geklemmt, und der Kondensator 362 hat eine Ladung von + 4,4 Volt. Das über den Kondensator 352 gekoppelte Abwärtshubgrenzsignal beaufschlagt den Anschluß 2 mit einem negativen Zackenimpuis von — 5 Volt, und der Anschluß 3 geht beim Nulldurchgang von + 100 Millivolt auf Massepotential, wodurch der Ausgang (Anschluß 7) von Massepotential auf + 5 Volt geschaltet und dadurch der Triac 364 gezündet wird, so daß der Gebläsemotor 216 erregt wird, während die Einsaugwicklung 214 nicht erregt werden kann. Dieses Ausgangssignal in der Leitung 366 hat eine Dauer von 2 Sekunden, entsprechend der Zeitkonstante des Kondensators 362 und des Widerstands 368. Der Operationsverstärker 360 schaltet beim nächsten Nulldurchgang, wodurch der Gebläsemotor 216 abgeschaltet und die Einsaugwicklung 214 unter Steuerung durch die Flipflops 202 und 204 erregt wird. Der Zähler 224 wird nicht rückgestellt, da das Flipflop 200 zu diesem Zeitpunkt gesetzt ist. Wenn der Operationsverstärker 318 die Bezugsmarke 178 wahr- ao nimmt (beim Übergang von hell nach dunkel), gelangt ein Ausgangssignal zum aufgetasteten UND-Glied 272, und durch das daraufhin erzeugte Ausgangssignal wird das Flipflop 204 rückgesetzt und der Wendemotor 56 abgeschaltet.

Wird aus irgendeinem Grund die Aufwärtshubgrenze entsprechend der Grenzmarkierung 176 erreicht, so liefert ein UND-Glied 370 ein Ausgangssignal, das automatisch die Flipflops 200,202 und 204 auf den Austragbetrieb einstellt, und das System schaltet automatisch auf die Austragung von Stoff aus dem Konuskammerteil 46 unter Rückstellung des Stempels 48 auf die Bezugsmarke 178.

Bei einem speziellen Anwendungsbeispiel der Dosiervorrichtung für die biochemische Analyse auf Serumglukose enthält jede der drei Probenkammern 36-1 bis 36-3 anfänglich 4 Milliliter eines flüssigen Reagenzmittels (6% Orthotoluidin in Eisessig), wenn der Laborant die Küvette zusammen mit einer entsprechenden Karte 30 (»Glukose-Karte«) erhält. Bei in den Kartenleser 20 eingesetzter Datenkarte erhält die Ver-

10

gleicherschaltung 230 vom Kartenleser ein Ausgangssignal über die Leitungen 232. Ein Glukoseserum-Normalmaterial (das eine genau dosierte Menge von 200 Milligramm pro 100 Milliliter enthält und mit der Glukose-Datenkarte übereinstimmt) wird unter den Konuskammerteil 46 gegeben, und der erste Dosierschalter 16 wird auf Einsaugen geschaltet, so daß lOOMikroliter (Signalmarke 180-3) des Normalmaterials in den Konuskammerteil 46 gelangen. Die gleiche Menge (lOOMikroliter) einer Probe des zu untersuchenden Serums wird gleichzeitig durch Betätigung des zweiten Dosierschalters 16 in die Probenkammer des Dosierkanals 14-2 eingefüllt. Dann wird die Küvette 24 so angeordnet, daß die Probenkammer 36-2 auf das eine Konuskammerteil 46 und die Probenkammer 36-3 auf das andere Konuskammerteil 46 ausgerichtet ist, und anschließend werden beide Dosierschalter 16 auf Austragen geschaltet, so daß der Inhalt der beiden Konuskammerteile 46 in die Probenkammern 36-2 bzw. 36-3 entleert wird. In die Probenkammer 36-1 wird nichts gegeben. Nachdem die Kammern 36-1 bis 36-3 dicht verschlossen sind und ihr Inhalt durch Umkehren durchgemischt ist, wird die Küvette 24 in eine Einheit des Inkubators 18 gegeben und 20 Minuten lang bei 100⁰C inkubiert. Nach Ablauf der Inkubationszeit wird die Küvette 24 in die öffnung 22 des Photometers gegeben, das entsprechend den Daten auf der Karte 30 eingestellt ist, und eine photometrische Analyse der Materialien in den drei Kammern 36 wird vorgenommen. Der am Ziffernanzeiger 26 angezeigte Ausgangszahlenwert ist der Glukosekonzentration in der Serumprobe, in Einheiten von Milligramm pro 100 Milliliter, direkt proportional.

Diese Dosiervorrichtung ist zweckmäßig und vielseitig eingerichtet und ermöglicht eine genaue Dosierung von Stoffmengen. Sie eignet sich besonders für die Untersuchung von Blut und anderen Körperflüssigkeiten. Sie kann leicht von ungeübtem Personal bedient werden und macht es möglich, daß die Analysewerte schnell, genau und mit geringem Kostenaufwand zur Verfügung stehen.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Dosiervorrichtung zur Aufnahme und Abgabe einer genau dosierten Stoffmenge, die entsprechend der Hubbewegung eines bewegbaren Teiles in eine Kammer eingeführt wird, mit einer Vergleicherschaltung, welche die Hubbewegung in Abhängigkeit von einem der gewünschten Stoffmenge entsprechenden Signal steuert, das mit einem Signal verglichen wird, welches entsprechend der Bewegung eines mit dem bewegbaren Teil verbundenen Steuergliedes erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerglied ein Markierungsteil (60) mit einer Reihe von Signalmarken (174 bis 180) ist, die von einer Anordnung (186) abtastbar sind, welche entsprechend der Hubbewegung eine Anzahl von Digitalsignalen erzeugt.

2. Dosiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Markierungsteil (60) Zonen unterschiedlicher optischer Eigenschaften aufweist und daß die Abtastanordnung (186) photoelektrisch ausgebildet ist.

3. Dosiervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Markierungsteil (60) aus einer durchsichtigen Unterlage (170) besieht, auf der ein die Signalmarken (174 bis 180) definierendes undurchsichtiges Material aufgebracht ist.

4. Dosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastanordnung (186) eine Fühlerphotozelle (186-2) und eine damit zusammenwirkende Bezugsphotozelle (186-3) enthält.

5. Dosiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Markierungsteil (60) Signalmarken (174,176) für eine Hubbegrenzung aufweist und eine H-'.bbegrenzungsanordnung vorgesehen ist.

6. Dosiervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein auf die Ausgangssignale der Abtastanordnung (186) ansprechender Zähler (224) vorgesehen ist.

7. Dosiervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubbegrenzungsanordnung eine die Hubbegrenzungssignalmarken (174, 176) abfühlende Photozelle (186-1) aufweisi: und daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die automatisch die Bewegungsrichtung des bewegbaren Teils (48) umkehrt, wenn die Photozelle (186-1) die Aufwärtsoder die Abwärtshubgrenzmarken wahrnimmt.

8. Dosiervorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die ein Gebläse (216) für eine vorbestimmte Zeitspanne einschaltet und dann die Bewegungsrichtung des bewegbaren Teils (48) umkehrt, wenn die Photozelle (186-1) eine zweite Hubgrenzmarke wahrnimmt.