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Vorrichtung zum Dosieren und Übertragen kleiner Flüssigkeitsmengen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Dosieren und Übertragen kleiner Flüssigkeitsmengen,
insbesondere von Blutproben und Verdünnungs- oder Reaktionsflüssigkeit aus entsprechenden
Proben-bzw. Vorratsgefäßen in ein drittes Gefäß.
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Dekannterweise geschiebt dies durch zwei von mindestens einer Pumpe
angetriebene Dosiersysteme. Speziell ist ein Verfahren bekannt, bei dem das Ausstoßen
der beiden Flüssigkeiten über ein den beiden Dosiersystemen gemeinsames Rohr erfolgt.
Zuerst wird dabei die dosierte Probenflüssigkeit ausgestoßen, anschliessend die
dosierte Verdünnungs - oder Reaktionsflüssigkeit. Das hat den Vorteil, daß die Probenflüssigkeit
restlos aus dem Dosiersystem ausgetrieben wird und nur noch Verdünnungs- oder Reaktionsflüssigkeit
in beiden Dosiersystemen verbleibt. Ein Dosierfehler der Probenflüssigkeit tritt
somit nicht auf, wohl aber ein Doiserfehler der Verdünnungs - oder Reaktionsflüssigkeit,
da sich an der kleinen Ausflußöffnung infolge Adhäsion und Oberflächenspannung ein
Resttropfen ausbildet. Durch diesen Resttropfen, dessen Größe nicht reproduzierbar
ist, wird die zu
dosierende Menge der Verdünnungs- oder Reaktionflüssigkeit
fehlerhaft beeinflußt. Ein weiteres Problem darin, daß dieser Reststropfen in die
nächstfolgende zu dosierende Problemflüssigkeit, z.B. Blut, verschleppt wird und
dadurch die Konzentration des herzustellenden Flüssigkeitgemisches verfälscht.
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Es ist eine Vorrichtung bekannt, die den Resttropfen vermittels eines
kurzzeitigen Überhubes nach dem eigentlichen Ausstoßhub beseitigt. ;Y:rend des Lberliubes
entströmt ein Teil der in das Abflußrohr eingedrungenen Luft und löst den Resttropfen
von der Ausflußöffnung.
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Ferner ist eine Lösung bekannt, bei der das Abflußrohr vor dem Einsaugen
einer neuen Probenflüssigkeit durch ein saugfähiges Material geführt wird, wobei
der Resttropfen von diesem Material aufgesaugt wird.
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Schließlich ist ein Verfahren bekannt, bei dem die Ausflußöffnung
in die ausgestoßene Flüssigkeit eintaucht. Wird die Äusflußbffnung aus der Flüssigkeit
geführt, so bildet sich kein Resttropfen.
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Bei Anwendung eines durch ein Luftpolster ausgefüllten Überhubes kann
es durch die Komprssibilität dieser Luft zu zusätzlichen Dosierfehler kommen. In
gleicher Weise kann sich dabei die Abhängigkeit des Luftvolumens von der Umgebungstempeatur
fehlerhaft auswirken.
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Das durchstehen eines saugfähigen Materials ist mit dem Machteil verbunden,
daß dieses Material durch entsprechenden technischen
Aufwand ständig
oder in Abstenden erneuert werden muß. Ferner entsteht durch das Entziehen der Flüssigkeitreste
ein Dosiereli1er' Eintauchende Ausflußöffnungen bedeuten erhönten technischen Aufwand
bei der Überführung der Probenflüssigkeit, da eine zusätzliche Vertikalbewgung zum
Eintauchten des Abflußrohres notwendig ist. Diese Bewegung muß vom Abflußrohr oder
vom Gefäß ausgeführt werden. Der bewegungsmekanismus wird kompliziert, wenn mehrere
mit Gefäßen bestückte Kanäle nacheinander mit Proben- und Verdünnungs- oder Reaktionflüssigkeit
versehen werden müssen und die notwendingen Vertikalbewegungen nicht zu einer gemeinsamen
Bewegung zusammengefaßt werden können.
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Zweck der Erfindung ist es, die Genauigkeit des Dosierens und Übertragens
kleiner Flüssigkeitmengen bei Vermeidung der den bekannten Lösungen afflaftenden
mängeln zu erhöhen und die Verfälschung der Konzentration von dosierten Gemischen
durch aus dem vorhergehenden arbeitsgang verschleppten Resttropfen nuszuschließen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen,
die den am Abflußrohr entstehenden Resttropfen beseitigt und in das zugehörige zu
dosierende Flüssigkeitgemisch überführt, ohne dieses Abflußrohr in dieses Flüssigkeits
gemisch einzutauchen.
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Erfindungsgemäß geschieht dies dadurch, daß jedem Dosiersystem ein
Abflußrohr zugeordnet ist und diese Abflußrohre während
des Ausstoßens
den beiden dosierten Flüssigkeitsmengen in ei Gefäß dauernd oder zeitweilig, mindestens
aber zum Schluß des Ausstoßens, über eine absperrbare Leitung verbunden sind.
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Ein als Kapillare ausgeführtes Abflußrohr dient bei der Aufnahme der
Probenflüssigkeit als Ansaugrohr. Die Offnungen der Abflußrohre sind So angeordnet,
daß sich diejenige des kapillaren Abflußrohres oberhalb des Einfüllstandes des Gefäßes
befindet, während diejenige des zweiten Abflußrohres in (las ein gefühllte Flüssigkeitgemisch
eintaucht. Bei geöffneter Leitung erfolgt ein Flüssigkeitstransport von einem Dosiersystem
zum anderen, wenn ein oder beide Dosiersysteme die Flüssigkeiten ausstoßen. Das
durch die Leitung transportierte Flüssigkeitsvolumen hängt von den zu dosierenden
Flüssigkeitsvolumen V1 und V2 der beiden Dosiersysteme, den Strömungswiderständen
W1 des kapillaren Abflußrohres einschließlich Verbindungsleitng und 'lßi2 des eintauchenden,
zweiten Abflußrohres eibschließlich Verbindungsleitung und dem Zeitpunkt des öffnens
der Leitung ab. Soll das im Dosiersystem des kapillaren Abflußrohres dosierte Probenflüssigkeitsvolumen
V1 restlos aus dem Dosiersystem ¢usgestof3en werden, was zur Vermeidung eines Dosierfehlers
und der Verschleppung von Probenflüssigkeit in den nächsten Arbeitsgang erforderlich
ist, so muß die Bedingung
erfühllt seine Q1 und Q2 sind bis zum Öffnen der Leitung aus dem kapillaren und
dem eintauchenden Abflußrohr abfließenden Flüssigkeitsvolumen.
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Durch die Verbindung der Abflußrohre beim Ausstoßen der beiden dosierten
Flüssigkeiten, was einer Parallelschaltung der zwei Dosiersysteme in der Ausstoßphase
entsrricht, entsteht eine in sich geschlossene Flüssigkeitssäule, Die Höhendifferenz
zwischen der Öffnung des kapillaren Abflußrohres und dem Flüssigkeitsspiegel bewirkt,
daß der am kapillaren Abfliißrohr sich bildende Reststropfen in das Abflußrohr eingesaugt
und die entsprechende Flüssigkeitsmenge aus dem anderen Abflußrohr in das Gelaß
abgegeben wird. Bei ausreichende Kapillarwirkung des kapillaren Abflußrohres ist
dieser Vorgang beendet, sobald der Reststropfen vollstandig eingesaugt ist.
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Durch die beschriebene Vorrichtung wird erreicht, daß die beiden dosierten
Flüssigkeiten mit der erforderlichen Genauigkeit restlos in das dafür vorgesehene
Gefäß gelangen.
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Eine Vertikalbewegung des icapillarpn Abflußrohres zum Eintauchen
in das Flüssigkeitsgemisch und eine dementsprechende Beseitigung des Reststropfens
wird vermieden. Das ist besonders bei Analysenautomaten mit mehreren Kanälen vorteilhaft,
bei denen mehrere solche Vorrichtungen erforderlich sind, die nach einem bestiirimten
Zeitprogramm arbeiten. Neben der für die Vertikalbewegung notwendigen Zeit werden
auch die Antriebe dafür eingespart.
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Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel naher
erläutert werden.
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In der zugehörigen Zeichnung zeigen: Fig. 1 die Dosiersysteme 1 und
2 beim knuen der ihnen zugeordneten Flüssigkeitsmengen,
Sig. 2 die
Dosiersysteme 1 und 2 beim Äussoßen der von ihnen dosierten Flüssigkeitsmengen.
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Das Dosiersystem 1 besteht aus einer Dosierpumpe 3, einem lcapillaren
Abflußrohr 5 und einer Verbindungsleitung 11. Bs ist mit dem Dosiersystem 2 über
eine Beitung, 7 verbunden. Das )3osiersystem 2 besteht aus einer Dosierpumpe 4,
einem Vorratsgefäß 9'einschließlich Anschlußleitung, einen Mehrweghahn 8, einem
Teil der leitung 7 und einem Abflußrohr 6 mit einer Verbindungsleitung 14.
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An den Mehrweghahn 8 sind das Vorratsgefäß 9, fUr-eine VerdUnnungs-
oder Reaktionsflüssigkeit die Dosierpumpe 4, das hbflußrohr 6 und die leitung 7
angeschlossen. In der Ansaugphase befindet sich der LTehrweghahn 8 in der in der
Figur 1 gezeigten Stellung. Die leitung 7 ist £dr den Flüssigkeitstransport vom
Dosiersystem 1 zum Dosiersystem 2 oder in umgekehrter Richtung gesperrt. In dieser
Stellung des Mehrweghahns 8 ist die bosierpumpe 4 mit dem Vorratsgefäß 9 verbunden.
Durch die Änsaugbewegung der Dosierpumpe 4 wird die zu dosierende ].;enge Verdünnungs-
oder Reaktionsflüssigkeit aus dem Vorratsgefäß 9 angesaugt. Ebenso saugt die Dosierpumpe
3 aus dem Probengefäß 13 eine zu dosierende Probenflüssigkeit an. Im Dosiersystem
1 sind das Probenflüssigkeitsvolumen V1 und Verdiinnungs- oder Reaktionsflüssigkeit
enthalten.
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Das Ausstoßen der dosierten Flüssigkeiten mit itilfe der :.)osierpumpan
3 und 4 kann zeitlich gestaffelt oder teilweise oder
völlig überlappt,
kontinuierlich oder intermittierend erfolgen.
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Ebenso kann die Leitung 7 vermittels Mehrweghahn 8 während des Ausstoßens
ganzseitig oder intermittierend geöffnet sein; notwendig ist dies aber zum Schluß
des Ausstoßens Bei allen möglichen Betriebsweisen muß die Forderung nach restloser
ntfernung der im Dosiersystem 1 enthaltenen Probenflüssigkeit erfüllt sein. jamit
dies gewährleistet ist, mU;sen die Strö mungswiderstände der Abflußrohre 5;6 einschließlich
ihrer Verbindungsleitungen 11 ;14 die obengenannte Bedingung erfUllen ;)ie ausgestoßenen
Flüssigkeiten werden in ein Gefäß lo eingefüllt. Dabei befindet sich die Offnung
des Abflußrohres 5 über dem Einfüllstand. während die Offnung des Abflußrohres 6
mindestens zum Schluß des Ausstoßens bzw. füllens in das eingefüllte Flüssigkeitsgemisch
eintaucht. Mindestens zum Schluß der Ausstoßphase hat der Mehrweghahn 8 die in der
Figur 2 gezeigte Stellung eingenommen. Die in den Dosiersystem 1;2 verbliebenen
Flüssigkeitssäulen sind durch die Leitung 7 verbunden.
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An der Offnung des Abflußrohres 5 bildet sich ein Resttropfen aus.
Der der Höhendifferenz zwischen der Offnung des Ablußrohres 5 und dem Einfüllstand
entsprechende Teil der geschlossenen Flüssigkeitssäule verursacht ihre Bewegung
vom Abflußrohr 5 über Verbindungsleitung 11, Leitung 7, Mehrweghahn 8, Verbindungsleitung
11p und. Abflußrohr 6 in Gefäo lo. Dabei wird der Resttropfen in das Ablußrohr 5
eingesaugt und die äquivalente Flüssigkeitsmenge aus dem Abflußrohr 6 in das Gefäß
10 angeführt.
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Tritt dabei die sich bewegende Flüssigkeitssäule geringfügig Hinter
die Offnung des Abflußrohres 5 zurück, so wird eine
rohres 5 zuriick,
so wird eine Kapillarkraft wirksan, die dem Sog entgegenwirkt und die Bewegung zum
Stilltand bringt.
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Es ist zweckmäßig, wenn die entstandene Trennfläche 12 zwischen der
vom Dosiersysten 1 aufgenommenen ProbenflUssigkeit und der aus dem vorhergehenden
Arbeitsgang stammenden VerdUnnungs-oder Reaktionsflüssigkeit unterhalb der Auschlußstelle
der Leitung 7 an das Dosiersystem 1 liegt. Dies Ist erfüllt, wenn das Fassungsvermögen
des Abflußrohres 5 und/oder der Verbindungsleitung 11 großer als das zu dosierende
Probenflüssigkeitsvolumen V. ist.