DE2265055B2

DE2265055B2 - Einrichtung zur Abmessung der Menge einer Probe

Info

Publication number: DE2265055B2
Application number: DE2265055A
Authority: DE
Inventors: Alan Richardson Miami Fla. Jones (V.St.A.)
Original assignee: Coulter Electronics Inc
Current assignee: Coulter Electronics Inc
Priority date: 1971-10-14
Filing date: 1972-10-10
Publication date: 1979-08-23
Also published as: GB1402284A; GB1402283A; DE2265055A1; DE2249490C3; JPS5325487A; JPS4847889A; DE2265055C3; JPS5123765A; NL7213664A; DE2249490B2; CH567719A5; ES407496A1; AU465510B2; CA1011233A; AU4760072A; IL40528A; ES446129A1; CH573593A5; DE2249490A1; IT966273B

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der US-PS 34 73 880 ist bereits eine Einrichtung zur Abmessung einer Probe einer solchen Art bekannt Bei dieser sind verhältnismäßig lange Leitungen zu der als Drehtisch ausgebildeten Entnahmestelle und von der Abmeßeinrichtung getrennte Einrichtungen zur Entnahme der Probe erforderlich. Dies bedingt eine verhältnismäßig umständliche konstruktion und einen verhältnismäßig hohen Aufwand an Steuerungseinrichtungen, die entsprechend getrennt für die Abmeßeinrichtung einerseits und die Entnahmeeinrichtung andererseits vorgesehen werden müssen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Abmessung der Menge einer Probe zu schaffen, die eine möglichst einfache Steuerung des Entnahme- und Abmeßvorganges ermöglicht

Diese Aufgabe wird bei der gattungsgemäßen Einrichtung erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 beschriebenen Maßnahmen gelöst

Da bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung Entnahme und Abmessung in eine Einheit integriert sind, ohne hierzu die Anzahl der gegeneinander beweglichen Teile der bekannten Abmeßeinrichtung zu vergrößern, läßt sich mit der erfindungsgemäßen Einrichtung der konstruktive Aufwand für die Entnahme- .und die Abmeßeinrichtung sowie der hierzu notwendigen Betätigungs- und Steuerungsorgane wesentlich verringern.

Bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Einrichtung sind Gegenstand der Patentansprüche 2 bis 11.

Im einzelnen wird durch die Ausgestaltung des Patentanspruchs 2 eine besonders einfache und zweckentsprechende Antriebseinrichtung für die Ventilkörper, durch die des Patentanspruchs 3 die zusätzliche Möglichkeit der Mischung mit einer Reagenzlösung, durch die des Patentanspruchs 4 eine Erleichterung für den Durchtritt der Reagenzlösung, einer Steuerungsmöglichkeit für das Mischungsverhältnis Probe-/Reagenzlösung durch zweckentsprechende Wahl des Querschnitts der Abmeßkammer und des Bypass-Kanals sowie eine häufig erwünschte geringe Strömungsgeschwindigkeit der Probe und durch die des Patentanspruchs 5 eine zusätzliche Möglichkeit der Spülung der Probenentnahmesonde geschaffen. Die Patentansprüche 6 bis 11 betreffen weitere zweckmäßige konstruktive Einzelheiten, deren Vorteile sich aus der folgenden

Beschreibung der Allsführungsbeispiele ergeben.

Anhand der in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 in schematischer Darstellung eine Einrichtung *· zum automatischen Ansaugen einer Probe, zum Mischen derselben mit einem Verdünnungs- oder Reaktionsmittel und zur Abgabe in ein Reaktionsröhrchen;

Fig.2 die Seilenansicht der Ventilkörper; in zwei Stellungen desselben, wobei Teile zur Darstellung der Einzelheiten weggebrochen sind;

F i g. 3 eine teilweise Draufsicht auf die Ventilkörper von oben;

F i g. 4 einen Teilschnitt längs der Linie 16-16 in Fig. 2 in der angezeigten Richtung;

F i g. 5 einen Teilschnitt längs der Linie 17-17 in F i g. 3 in der angezeigten Richtung;

F i g. 6 eine schematische Darstellung der gegenseitigen Lage der beiden Ventilkörper in einer ersten bzw. 2<i Probenentnahmestellung;

Fig.7A und 7B der Fig.6 ähnliche schemaiische Darstellungen der Ventilkörper in einer zweUen bzw. Misch- und Abgabestellung;

F i g. 8 eine zum Teil abgebrochene perspektivische Darstellung abgewandelter Ventilkörper und einer Anordnung zur Befestigung mehrerer Ventilkörper der Fig.8;

F i g. 9 eine zum Teil abgebrochene Draufsicht auf die Ventilkörper der F i g. 8.

Anhand der F i g. 1 bis 9 sollen nun Konstruktion und Arbeitsweise einer Abmeßeinrichtung beschrieben werden. Die Einrichtung ist in F i g. 1 mit 310 bezeichnet. Sie enthält einen Probenentnahmekopf 312 (F i g. 2) und eine Programmiereinrichtung 314 zur Steuerung des J5 automatischen Betriebs desselben.

Der Probenentnahmekopf 312 enthält einen Ventilmechanismus 316, der aus einem ersten Ventilkörper 318 und einem zweiten Ventilkörper 320 gebildet wird, die linear gleitend gegeneinander zwischen zwei ·"> Ventilstellungen beweglich sind, nämlich einer Entnahmestellung und einer Abgabestellung. Der erste Ventilkörper 318 enthält eine Probenentnahmesonde 322, die von ihm wegragt. Sie ist mit dem Entnahmekopf 312 zwischen der ersten oder Entnahmestellung und der -ts zweiten oder rückgezogenen Stellung beweglich, in der er außerhalb der Bewegungsbahn eines Behälters 324 liegt In der ersten oder Entnahmestellung befindet sich das freie Ende 323 der Sonde 322 in dem Probenbehälter 324. Ein pneumatisch betätigter Zylinder 326, ist an den Entnahmekopf 312 zur Bewegung der Sonde 322 zwischen seinen beiden Stellungen und zur gleichzeitigen Betätigung des Ventilmechanismus 316 durch dessen Bewegung zwischen seinen zwei Stellungen angeschlossen. Der Zylinder 326 wird durch ein von einem Programmgeber 314 gesteuertes Ventil 328 betätigt Das Ventil 328 verbindet abwechselnd jedes Ende des Zylinders 326 mit einer Überdruckquelle 330 und einer Unterdruckquelle 332

In der ersten Stellung der Sonde 322 und des Mechanismus 316 ist die Sonde 322 über die Ventilkörper 318 und 320 und eine als Bogen ausgeführte Abmeßkammer 334 mit einer Probenpumpe 336 verbunden, die einen Teil der Probeflüssigkeit aus dem Behälter 324 abzieht. Die Pumpe 336 wird durch ein Ventil 333 <n Tätigkeit gesetzt, das mit der Über- und Unterdruckquelle 330 bzw. 332 verbunden ist und durch den Programmgeber 314 gesteuert wird. Auf diese Weise wird eine gegebene Probenmenge aus dem Behälter 324 in die Abmeßkammer 334 angesaugt. Zur gleichen Zeit ist ein Reagenzmittelbehälter 340 über die Ventilkörper 318 und 320 an eine Reagenzmittelpumpe 342 angeschlossen, die durch ein Ventil 344 betätigt wird. Dieses mit der Über- und Unterdruckquelle 330 bzw. 332 verbunden und dient zur Füllung der Pumpe 342 mit einer Reagenzmittelmenge. Das Ventil 344 wird ebenfalls durch den Programmgeber 314 gesteuert.

Nachdem eine ausreichende Probenmenge durch die Abmeßkammer 334 gesaugt ist, wird der Zylinder 326 betätigt, der die Sonde aus dem Behälter 324 zurückzieht und gleichzeitig die Ventilkörper 318 und 320 gegeneinander verschiebt. Hierdurch wird ein bestimmtes Probenvolumen in der Abmeßkammer 334 abgetrennt und eingeschlossen, während sich die Ventilkörper 318 und 320 in die zweite Ventilstellung bewegen.

Wenn sich der Ventilmechanismus 316 in der zweiten oder Abgabestellung befindet, so ist ein Ende der Abmeßkammer 334 über die Ventilkfiper 318 und 320 mit der Reagenzmittelpumpe 342 verbunden, die nun durch den Programmgeber 314 in Tätigkeit gesetzt wird und das Reagenzmittel in die Ventilkörper 318 und 320 pumpt Das andere Ende der Abmeßkammer 334 ist dann mi; einer Leitung 350 verbunden, die in einen Reaktionsbehälter 35Z beispielsweise in ein Reaktionsteströhrchen führt Durch einen noch näher zu beschreibenden Bypass wird ein Teil des Reagenzmittels um die Abmeßkammer 334 herum zu ihrem Auslaßende geführt, wo er sich mit der Probe mischt, die aus der Abmeßkammer 334 infolge des am Einlaßende durch das Reagenzmittel ausgeübten Drucks ausgespritzt wird. Auf diese Weise wird eine bestimmte Probenmenge gleichzeitig aus der Abmeßkammer 334 ausgespritzt, mit dem Reagenzmittel gemischt und als Reagenzmittel-Probe-Gemisch in das Reaktionsröhrchen 352 abgeführt Im Reaktionsröhrchen 352 reagiert das Mittel mit der Probeflüssigkeit. Nach einer bestimmten Zeit können an dem Gemisch kolorimetrische Messungen durchgeführt werden. Bei einer gleichmäßigen oder linear proportionalen Verdünnung können an dem sich ergebenden Gemisch Zählungen usw. durchgeführt werden.

Zur gleichen Zeit sind die Sonde 322 und der Auslaß der Probenpumpe 336 mit einer unter Unterdruck stehenden Spülmittelquelle 354 verbunden. Hierdurch wird die Probeflüssigkeit unter Unterdruck aus diesen Teilen herausgespült und die Einrichtung 310 zur Aufnahme einer weiteren Probe vorbereitet.

Gemäß Fig.2 enthält der Probenentnahmekopf 312 einen Arm 356, an dessen einem Ende 358 der Ventilmechanismus 316 befestigt ist. Das andere Ende 360 ist mittels einer Achse 357 an einem Lageraufbau 362 angelenkt. Der Arm 356 enthält gemäß F i g. 3 zwei parallel und in einem Abstand voneinander angeordnete Platten 364 und 366, zwischen denen der Ventilmechanismus 316 befestigt ist. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Ventilkörper 318 an und zwischen den Platten 364 um. 366 mittels Schrauben 365 (F i g. 3) befestigt. De." zweite Ventilkörper 320 ist zwischen den Platten 364 und 366 angeordnet und stsht in Gleitkontakt mit dem Ventilkörper JtIi. Demzufolge bilden die Platten 364 und 366 eine Führung für den Block 320 und verhindern seitliche Bewegungen desselben.

Der Zylinder 326 ist mittels einer Achse 367 am Lageraufbau 362 und mittels einer Achse 369 am Arm

3:36 zwischen dessen Enden 358 und 360 angelenkt. In F i g. 2 ist der Probenentnahmekopf 312 in der ersten oder Entnahmestellung und in gestrichelten Linien in der zweiten oder rückgezogenen Stellung gezeigt.

Wie anhand der Fig.6 bis 7B noch erläutert wird, weisen die Ventilkörper 318 und 320 Öffnungen auf, mittels deren die oben beschriebenen verschiedenen Verbindungen hergestellt werden können, wenn sich die Ventilkörper 318 und 320 in der Entnahmestellung oder in der Abgabestellung befinden.

Wie aus F i g. 5 am besten ersichtlich, weist der erste Ventilkörper 318 eine Innenfläche 368 und eine Außenfläche 370 auf. Der zweite Ventilkörper 320 weist eine Innenfläche 372 und eine Außenfläche 374 auf. Die Fluidverbindungen an den inneren Flächen 368 und 372 der beiden Ventilkörper 318 und 320 hergestellt und unterbrochen, die dicht aufeinander gleiten. Um eine gute Dichtung zwischen den Innenflächen 368 und 372 in den Bereichen angrenzend an die Verbindungen der öffnungen zwischen den Veiiiiiküipem 31S üi'irf 32S zu erreichen, sind sie gegeneinander gepreßt. Die Innenflächen 368 und 372 sind geschliffen und gelappt. Die Innenflächen 368 und 372 bestehen aus einem sehr harten Material das geschliffen und poliert ist. um zu verhindern, daß die Innenflächen 368 und 372 abgenutzt werden, bzw. um deren Abnutzung zu verzögern. Wegen des auf den Blöcken lastenden Druckes müssen diese aus einem Material mit hoher Dimensionsstabilität bestehen. Das Material muß ferner gegenüber den Fluiden. die durch die Ventilanordnung hindurchgeleitet werden, korrosionsbeständig sein. Der erste Ventilkörper 318 besteht z. B. aus Graphit und der zweite Ventilkörper 320 aus nichtrostendem Stahl. Die Innenfläche 372 ist mit einer Aluminiunioxyd-Siliciumoxyd-Masse versehen, die im Flamm- oder Plasmasprühverfahrer. aufgetragen wird.

Wie aus F i g. 2 am besten zu sehen, ist der Ventilmechanismus 316 über einen Verbindungsmechanismus mit dem Lageraufbau 362 verbunden. Der Verbindungsmechanismus steht mit dem zweiten Ventilkörper 320 an dem einen und mit dem Lageraufbau 362 am anderen Ende in Eingriff. Er dient zweierlei Zwecken. Der Verbindungsmechanismus 376 bewirkt erstens die Bewegung des Ventilkörpers 320 gegenüber dem Ventilkörper 318, wenn der Arm 356 um die Achse 357 geschwenkt wird. Er drückt zweitens den Ventilkörper 320 gegen den Ventilkörper 318. Für den letzteren Zweck enthält der Verbindungsmechanismus 376 einen langen flachen Träger 378, der als konsolenartiger Federarm wirkt. Der Träger 378 weist Schwenkteile 379 auf, die einstellbar in das eine Ende geschraubt sind Dabei liegen die Teile 379 in Lagerbuchsen in der oberen oder äußeren Fläche 374 des zweiten Ventilkörpers 320 (Fig.3). Am anderen Ende des Trägers 378 ist eine Gewindeöffnung vorgesehen, die ein mit einem Gewinde versehenes Schwenkten 380 aufnimmt Das Schwenkteil 380 steht mit dem Lageraufbau 362 schwenkbar in Eingriff. Der Träger 378 ist zwischen der Ebene der Außenfläche des zweiten Ventilkörpers 320 und einer Rolle 382 (F i g. 2 und 4) angeordnet, die zwischen den Platten 364 und 366 befestigt ist und als Rolldrehpunkt wirkt Die Rolle 382 liegt unter Druck am Träger 378 an. Der Druck kann durch Drehen des Schwenkteils 380 eingestellt werden, wobei sich dessen Ende zum Träger 378 hin bzw. von diesem weg bewegt Der auf die Rolle 382 ausgeübte Druck wird über den Träger 378 über die Schwenkteile 379 auf den Ventilkörper 320 übertragen, so daß dieser gegen den Ventilkörper 318 gedrückt wird. Hierdruch ergibt sich die gewünschte Abdichtung zwischen den Innenflächen 36(S und 372 der Ventilkörper 318 und 320. Die Rolle 382 gestattet ferner eine leichte Bewegung des Trägers gegenüber der Rolle. Wenn sich der Arm 356 nach oben bewegt, so wird der Träger 378 ebenfalls nach oben bewegt, wobei er etwas gleitet. Die Rolle 382 rollt längs der oberen Oberfläche des Trägers 378 ab, während der Druck auf dem Träger 378 beibehalten

ίο wird.

Gemäß F i g. 2 ist der Ventilkörper 320 länger als der Block 318. Die Bewegung des Ventilkörpers 320 gegenüber dem Ventilkörper 318 ist durch Anschläge 384 und 386 genau begrenzt, die jeweils an den Enden

r> des Ventilkörpers 320 so befestigt sind, daß sie sich gegen die Enden des Ventilkörpers 318 anlegen können. Wenn somit der Arm 356 mittels des Zylinders 326 abwärts bewegt wird, so wird die Bewegung des Arms 356 dadurch begrenzt, daß der Anschlag 384 sich an das

;,, eine Ende de; Vcntükcrpcrs 3!8 anleg!. Wird der Arm 356 durch den Zylinder 326 nach oben bewegt, so wird die Bewegung dadurch begrenzt, daß sich der Anschlag 386 an das andere Ende des Ventilkörpers 318 anlegt. Die Anlagestellen zwischen den Anschlägen 384 und

j) 386 einerseits und den jeweiligen Enden des Ventilkörpers 318 andererseits bestimmen die erste und zweite Ventilstellung des Ventümechanismus 316.

Gemäß Fi g. 6 enthält der erste Ventilkörper 318 eine Anzahl .cn Kanälen und Gängen: Ein Probenentnah-

«i mekanal 390 verläuft zwischen den Flächen 368 und 370 des Ventilkörpers 318 und verbindet die Außenfläche 370 mit der Sonde 322. Ein Probenabzugkanal 392 verläuft zwischen den Flächen 36ft und 370 und ist an der Außenfläche 370 mit einem Rohr oder Schlauch 393

js verbunden, der zu der Probenpumpe 336 führt. Ein Reagenzmittel-Zuführkanal 394 verläuft zwischen den Flächen 368 und 370 und verbindet die Außenfläche 370 mit einer Leitung 395, die zu dem Reagenzmittelbehälter 340 führt. Ein erster Reagenzmittel-Überführungs- kanal 3% ist nur zur Innenfläche 368 hin offen. Ein zweiter Reagen:zmittel-Überführungskanal 398 öffnet sich ebenfalls nu^r zur Innenfläche 368. Ein Probenabgabekanal 400 verläuft zwischen den Flächen des Ventilkörpers 3)8 und ist an der Außenfläche 370 mit der Leitung 350 verbunden. Ein Kanal 402 verbindet den ersten Überführungskanal 3% mit dem zweiten Überführungskanal 398. Ein Bypass-Kanal 403 verbindet den Kanal 402 mit dem Probenabgabekanal 400. Der zweite Ventilkörper 320 enthält ebenfalls eine Anzahl von Kanälen. Ein erster und ein zweiter Kanal 404 bzw. 406 verlaufen zwischen den F'ächen 372 und 374 des Blockes 320. Sie bilden einen Teil der Abmeßkammer334. Ein Reagenzmittelabgabekanal 408 verläuft zwischen den Flächen 372 und 374 des Ventilkörpers 320. Er ist an der Außenfläche 374 mit einer Leitung 409 verbunden, die zu der Reagenzmittelpumpe 342 führt Ein erster Entleerungskanal 410 verläuft zwischen den Flächen des Ventilkörpers 320 und ist an der Außenfläche mit einer Leitung 411 verbunden, die zu der Spülmittelquelle 354 führt Ein zweiter Entleerungskanal 412 ist nur zur Innenfläche 372 hin offen. Ein Kanal 414 verbindet den ersten Entleerungskanal 410 mit dem zweiten Entleerungskanal 412

Die Kanäle verlaufen sämtlich senkrecht zu den Flächen der Ventilkörper 318 und 320. Sie liegen auf der in Längsrichtung verlaufenden Mitteiiinie des Blockes 318 bzw. 320.

In F i g. 6 befinden sich die Ventilkörper 318 und 320 in der ersten oder Entnahmestellung. Hierbei ist die öffnung des Probenentnahmekanals 390 ausgerichtet auf und steht in Verbindung mit der Öffnung des ersten Kanals 404 des Probenbogens 334. Die Öffnung des zweiten Kanals 406 ist ausgerichtet auf und steht in Verbindung auf dem Probenabzugkanal 392, der über die Leitung 393 mit der Pumpe 336 verbunden ist. Zu diesem Zeitpunkt hat der Programmgeber 314 das Ventil 3.18 betätigt, so daß die Pumpe 336 einen Teil des Probefluids aus dem Probenbehälter 324 durch die Sonde 322 absaugt. Das Probenfluid wird in den Kanal 393 gesaugt, jedoch nicht in die Pumpe 336, da diese eine verschiebbare Membran mil begrenzter Volumenbewegung enthält. Zu dieser Zeil isl auch der Reagenzmittelzufuhrkanal 394 ausgerichiel auf und in Verbindung mit dem Reagenzmittelabgabekanal 408 und das Ventil 344 wurde durch den Programmgeber 314 so betätigt, daß die Reagenzmittelpumpe 342 einen Teil des Reagenzmittels aus dem Reagenzmittelbehälter 340 abzieht.

Nach einer bestimmten, durch den Programmgeber 314 vorgegebenen Zeit wird das Ventil 328 und damit der Zylinder 326 betätigt. Hierdurch bewegt sich der Probenentnahmekopf 312 in die zweite oder Abgabestellung. Zu dieser Zeit wrrden die Ventile 338 und 344 betätigt und die Pumpen 336 und 342 reversiert, so daß in der zweiten Ventilstellung (Fig. 7A und 7B) die Pumpen 336 und 342 Fluid zum Ventilmechanismus 316 drücken.

Wenn sich bei der Bewegung des Ventilmechanismus 316 in seine zweite Stellung die Ventilkörper 318 und 320 g?genseitig bewegen, so werden die Öffnungen des ersten und zweiten Kanals 404 und 406 des Probenbogens 334 an der Innenfläche 372 am Block 320 verschlossen, so daß ein bestimmtes Probenvolumen in der Abmeßkammer 334 eingeschlossen wird.

In der zweiten Stellung des Ventilmechanismus 316 (F i g. 7A) ist der Reagenzmittelabgabekanal 408 ausgerichtet auf und steht in Verbindung mit dem ersten Reagenzmittelübergabekanal 396. Zur gleichen Zeit steht der zweite Reagenzmittelübergabekanal 398 mit dem ersten Kanal 404 der Abmeßkammer 334 in Verbindung, das heißt mit der Einlaßöffnung der Abmeßkammer 334. Der zweite Kanal 406, das heißt die Auslaßöffnung der Abmeßkammer 334, steht mit dem Probenabgabekanal 400 in Verbindung.

Der Bypass-Kanal 403. der zwischen dem zweiten Reagenzmitteiübergabekanal 398 und dem Probenabgabekanal 400 verläuft, hat einen anderen Querschnitt (Durchmesser) als die Abmeßkammer 334. Vorzugsweise ist ihr Querschnitt 434 geringer als der des Bypass-Kanals 403, so daß ein Teil des Reagenzmittels durch den Probenbogen 334 fließt und an der Verbindung des Parallelkanals mit dem Probenabgabekanal 400 in den Hauptstrom des Reagenzmittels zurückfließt An dieser Verbindung ist das Probemate rial mit dem Reagenzmittel vermischt, so daß das aus dem Abgaberohr 350 austretende Fluid ein Gemisch der Probe und des Reagenzmittels darstellt.

Der Parallelkanal 403 hat drei Funktionen. Zuerst wird durch diesen Kanal vermieden, daß der gesamte Reagenzmittelstrom durch die Abmeßkammer 334 hindurchtritt Da sie einen kleineren Querschnitt hat als der Kanal 402, stellt sie einen höheren Strömungswiderstand dar. Der Bypass-Kanal 403 vermeidet jedoch diesen hohen Strömungswiderstand für das Reagenzrr.itte! durch die Abmeßkammer 334, da er einen Bypass für das Reagenzmittel darstellt

Zweitens werden die Anteile des durch den Bypass-Kanal 403 und Abmeßkammer 334 fließenden Reagenzmittels durch die Größenverhältnisse der Abmeßkammer 334 und den Bypass-Kanal 403 gesteuert. Durch entsprechende Wahl des Querschnittes (Durchmessers) des Bypass-Kanals 403 gegenüber dem der Abmeßkammer kann eine optimale Vermischung der Probe mit dem Reagenzmittel an der Verbindungsstelle des Bypass-Kanals 403 mit dem Probenabgabekanal 400 erreicht werden.

Drittens wird durch eine möglichst langsame Strömung des Reagenzmittels durch die Abmeßkammer 334 eine Beschädigung empfindlicher Elemente in der Probe, beispielsweise von Blutzellen, vermieden. Die verhältnismäßig ruhige Strömung des Fluids durch den Bypass-Kanal vermindert die Beschädigung solcher Elemente auf ein Minimum, die bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten und bei turbulenten Strömungen in einem Durchflußsystem entstehen kann. Während das Reagenzmittel mit der Probe gemischt wird und die Probe in die Abgabeleitung 350 drückt, werden der Probenentnahmekanal 390 und der Probenabzugkanal 392 durch den Unterdruck in der Spülmittelquelle 354 evakuiert. Gemäß F i g. 7B ist nun der Probenentnahmekanal 390 ausgerichtet auf und steht in Verbindung mit dem zweiten Entleerungs- oder Evakuationskanal 412. Der Probenabzugkanal 392 ist ausgerichtet auf und steht in Verbindung mit dem ersten Entleerungskanal 410. Somit entzieht in der zweiten Ventilstellung die Vakuum-Spüleinrichtung 354 den größten Teil der im Kanal 390 (und in dem mit diesem verbundenen Heber 322) und im Abzugkanal 392 (und der hieran angeschlossenen Leitung 393) verbliebenen Probe. Der über die Leitung 393 auf die Pumpe 336 wirkende Unterdruck wirkt mit dem durch das Ventil 338 der Pumpe 336 zugeführten Überdruck zusammen, so daß dieses in seine Abzugstellung rückkehrt. Damit ist der Probenentnahmekopf 312 bereit zur Entnahme einer weiteren Probe, wenn er in seine erste Stellung zurückbewegt wird.

Die Auslaßöffnung jedes Kanals an den Außenflächen 370 oder 374 des Ventilblocks 318 bzw. 320 ist mit einer Gegenbohrung bzw. Erweiterung zur Aufnahme des Endes eines Metallrohrs versehen, das hierin mittels eines Epoxyklebers befestigt ist. Einige dieser Verbindungen sind in Fig.5 gezeigt. Mit Ausnahme des die Sonde 322 bildenden Rohrs sind die Rohre kurz, so daß sich eine Schnellverbindung zur Befestigung von die verschiedenen Leitungen bildenden Kunststoffschläuchen ergibt.

Wie aus Fig. 2 am besten ersichtlich ist. wird die Abmeßkammer 334 zum Teil durch ein Stück eines selchen Schlauches gebildet, der mit den beiden Ansatzstücken 418 und 420 lösbar verbunden ist. Die Ansatzstücke sind an der Außenfläche 374 des zweiten Blockes 320 befestigt und stehen in Verbindung mit dem Kanal 404 bzw. 406. Da die Enden des Schlauchstückes 418 und 420 nur aufgedrückt sind, kann das Volumen der Abmeßkammer 334 durch Änderung der Länge des Schlauchstückes 416 auf einfache Weise geändert werden.

Wie in F i g. 5 gezeigt ist, bilden Ansatzstücke 422 und 424 die Verlängerungen der Kanäle 408 und 410 und dienen zur lösbaren Befestigung der Leitungen 409 und 411. Sie ragen durch Öffnungen 426 bzw. 428 im Träger 378 hindurch. Die Öffnungen 426 und 428 sind größer als die Ansatzstücke 422 and 424, so daß der Träger 378 während der Bewegung des Probenentnahmekopfes

312 zwischen seinen beiden Stellungen seitlich zu den Ansatzstücken 422 und 424 beweglich ist.

Wenn die Sonde 322 in die Probeflüssigkeit im Probenbehälter 324 eintaucht, entsteht durch die Kapillarwirkung der Flüssigkeit ein Meniskus oder eine Kuppe um die äußere Oberfläche der Sonde. Wenn dann die Sonde 322 aus der Probeflüssigkeit herausgezogen wird, wir¹ durch die Adhäsion, Kohäsion und Oberflächenspannung im Flüssigkeitsmeniskus ein geringer Teil der Probeflüssigkeit mit der äußeren Oberfläche der Sonde 322 herausgezogen und haftet an dieser an. Hierdurch entsteht ein Tropfen am Ende der Sonde 322, der schnell in die Sonde 322 eingesaugt wird. Der Tropfen entsteht üblicherweise beim Heraustreten der Sonde 322 aus der Oberfläche der Probeflüssigkeit im Probenbehälter 324. Wenn die Sonde 322 mit verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit weggezogen wird, so haftet die Flüssigkeit an der äußeren Oberfläche an und fließt infolge ihres Gewichts nach unten, so daß am Ende der Sonde 322 ein Tropfen entsteht, wenn sie aus der Oberfläche der Flüssigkeit heraustritt. Der Tropfen wird normalerweise durch die Spül- oder Saugwirkung aufgesaugt, bevor die Sonde 322 in einen nachfolgenden Probenbehälter eingeführt wird.

Je höher die Rückzuggeschwindigkeit ist, um so schneller arbeitet selbstverständlich das gesamte Gerat, von dem der Probenentnahmekopf 312 einen Teil bildet. Bei sehr hoher Rückzuggeschwindigkeit der Sonde 322 bleibt jedoch eine größere Fluidmenge an der äußeren Oberfläche des Hebers 322 hängen, so daß die Flüssigkeit eine längere Zeit braucht, um zum unteren Ende der Sonde 322 herabzufließen und in sie eingesaugt zu werden. In der Praxis kann nicht die gesamte von der Sonde 322 aufgenommene Flüssigkeit in dieselbe eingesaugt werden. Es kann daher notwendig sein, die Sonde 322 abzuwischen, um eine Verschmutzung oder Übertragung in die nächste Probe zu vermeiden, wenn die Rückzuggeschwindigkeit sehr hoch ist.

Die optimale Rückzuggeschwindigkeit einer Sonde aus einer Flüssigkeit zur Vermeidung der Oberflächenverschmutzung durch die Sonde, wenn sie in eine andere Flüssigkeit eingeführt wird, hängt selbstverständlich auch von der Art der Flüssigkeit und der Oberfläche der Sonde ab.

Für eine Metallsonde mit einer glatten Außenfläche. z. B. aus nichtrostendem Stahl, und eine wäßrige Lösung bleibt nach Versuchen bei einer Rückzuggeschwindigkeit von nicht mehr als etwa 12 mm/s eine minimale Fluidmenge an der Außenfläche hängen, wenn die Sonde aus der wäßrigen Lösung herausgezogen wird.

F i g. 8 zeigt einen abgewandelten Prnbenentnahme- kopf 429, dessen Konstruktion es gestattet, ihn zusammen mit mehreren gleichen Probenentnahmeköpfen gleichzeitig arbeiten zu lassen. Der Probenentnahmekopf 429 enthält einen Mechanismus 430, der dem Ventilmechanismus 316 ähnelt. Er enthält einen ersten oder unteren Ventilkörper 431 und einen zweiten oder oberen Ventilkörper 432. Am unteren Ventilkörper 431 ist eine nach unten herausstehende Sonde 433 befestigt. Sie ist in den Probenbehälter 434 hinein und aus diesem heraus beweglich und dient zum Ansaugen einer Probenmenge aus dem Probenbehälter 434 durch eine Abmeßkammer 435. Die Ventilkörper 431 und 432 gleichen im wesentlichen den Ventilkörpern 318 und 320 und arbeiten im wesentlichen in dsr gleichen Weise. Die öffnungen, Kanäle und Ventilverbindunger in der Ventilanordnung 430 gleichen im wesentlichen denen der Ventilanordnung 316 der Fig. 13 bis 19B.

Die Ventilanordnung 430 ist auf dem einen Ende eines Arms 436 gelagert, der durch zwei rechteckige längliche Platten 438 und 440 gebildet wird. Der Ventilkörper 431 ist an und zwischen den äußeren Enden der Platten 438 und 440 befestigt.

Die zur Befestigung der Platten 438 und 440 am Ventilkörper 431 dienenden Befestigungseinrichtungen dienen ebenfalls zur Befestigung zweier dünner Platten

ίο 442 und 444 am Ventilkörper 431. Die dünnen Platten 442 und 444 befinden sich zwischen dem Ventilkörper 431 und einer der Platten 438 und 440. Da die Platten 442 und 444 einander gleichen, sei nur eine Platte im einzelnen beschrieben. Die dünne Platte 442 ragt über den Ventilkörper 432. Ein Teil derselben ist umgelegt oder abgekröpft und bildet angrenzend an die Oberkante des Ventilkörpers 432 einen rechteckiger, Schlitz. Die Enden des Schlitzes sind durch einen Streifen geschlossen, der von einer Seitenkante der dünnen Platte 442 wegragt, in die Schütze sind mehrere Kugeln oder Kugellager 446 eingesetzt. Die Höhe des Schlitzes zwischen der oberen Oberfläche des Ventilkörpers 432 und dem die Oberseite des Schlitzes bildenden Teil der dünnen Platte ist etwas geringer als der Durchmesser der Kugeln 446. Die Kugeln 446 sit/en daher im Reibungssitz im Schlitz. Auf diese Weise üben die Kugeln 446 einen Druck auf den Ventilkörper 432 .iiis und drücken ihn gegen den Block 431. Hierdurch reiben ferner die Kugeln 446 an der oberen Oberfläche des Ventilkörpers 432 während der Relativbewegung zwischen den Ventilkörpern 431 und 432. Bei dieser Anordnung wird ein ausreichender Druck auf die Ventilanordnung 430 ausgeübt, um die Ventilkörper 432 und 431 in dichtem Flächenkontakt aneinander zu halten, wobei sie jedoch aneinander gleiten können.

Bei dem abgewandelten Probenentnahmekopf 429 sind die inneren Enden der Platten 438 und 440 an einem Block 450 mit einer halbzylindrischen Ausnehmung 452 befestigt, der um eine zylindrische Welle 454 paßt. Die zylindrische Welle enthält mehrere Gewindebohrungen 456. die je eine mit einem Gewinde versehene Befestigungseinrichtung, beispielsweise die '.n Fig.9 gezeigte Befestigungseinrichtung 458 aufnehmen, die zur Befestigung einer der Armanordnungen 436 an der Welle 454 dient. Zu diesem Zweck weist der Block 450 einen gegen- oder aufgebohrten Kanal 460 auf. der unter einem Winkel von der oberen Oberfläche des Blockes 450 in diesen hineinläuft und an der zylindrischen Ausnehmung 452 offen ist.

Die Welle 454 verläuft durch und ist gelagert in einer Seitenwand 462 eines Gehäuses, das die Probenentnahmeköpfe 429 teilweise umgibt. Sie ist an der anderen Seite der Wand 462 mit einem Hebelarm 464 verbunden. Das andere Ende 466 des Hebelarms 464 ist mit der Kolbenstange 468 eines Zylinders 470 verbunden, der an der Seitenwand 462 befestigt ist Durch die Hin- und Herbewegung der Kolbenstange 468 wird die Welle 454 zwischen bestimmten Grenzen gedreht, so daß sich der Probenentnahmekopf 429 und die Sonde 422 auf und ab bewegen. Ein Teil des angehobenen Entnahmekopfes 429 ist in F i g. 8 mit gestrichelten Linien gezeigt

Das Gehäuse enthält ferner eine Rückwand 472, zu der die Welle 454 in einem Abstand parallel liegt. Ein langgestreckter Träger 474 ist an der Rückwand 472 befestigt und ragt von dieser zur Welle 454 nach uuBen. Uer langgestreckte Träger 474 befindet sich in einem Abstand oberhalb der Welle 454 und ist mit mehreren Öffnungen 476 versehen, die jeweils mit einer der

Bohrungen 456 in der Welle 454 fluchten. Die Öffnungen 476 dienen zur Aufnahme und Befestigung eines Stiftes 478 mit einem kugelförmigen Ende 480. Die kugelförmigen Enden 480 bilden je einen Teil einer Kugel-Schalenverbindung 482 zur schwenkbaren Befestigung eines Endes einer Verbindung 484, die vom oberen Ventilkörper 432 eines der Probenentnahmeköpfe 429 wegragt und mit diesem verbunden ist.

Die Verbindungen 484 enthalten je eine Stange 486, die mittels eines Gewindes einstellbar mit einem Lagerteil 488 einer der Kugel-Schalenverbindungen 482 verbunden ist. Das andere Ende dci Stange ist aufgenommen in und schwenkbar verbunden mit einem schalenförmigen Teil 490. Durch die Seiten des schalenförmigen Teils 490 und durch die Stange 486 verläuft ein Achsstift 492. Um eine Gleitbewegung der Stange 486 am Achsstift 492 zu vermeiden, ist vorzugsweise ein elastomeres Material in das schalenförmige Teil 490 rings um die Stange 486 und den Achssiiii 49i einpeseizi. Das scnuienfuniiigt: Teil 450 isi mit einem kastenförmigen, spiel- und energieaufnehmenden Rahmen 492 verbunden, der mittels einer geeigneten Befestigungseinrichtung am inneren Ende des Ventilkörpers 432 befestigt ist und sich in einem Abstand von diesem befindet. Der gewünschte Abstand zwischen dem Rahmen 492 und dem Ventilkörper 432 ergibt sich durch einen auf die Befestigungseinrichtung geschobenen Abstandhalter 49}. Der Rahmen 492 enthält zwei Blattfedern 494 und 4%. deren Enden durch eine Befestigungseinrichtung m^: '.einander verbunden sind und durch Abstandhalter 498 bzw. 500 in einem Abstand voneinander gehalten werden. Das schalenförmige Verbindungsteil 490 ist mit der Blattfeder 494 an einer Stelle unterhalb des Mittelpunkts derselben verbunden. Die Blattfeder 496 ist etwa in ihrer Mitte mit dem inneren Ende des Ventilblocks 432 verbunden.

Der Ventilkörper 432 weist Anschläge 502 und 504 auf, die jeweils mit einem Ende desselben verbunden sind und an den einander gegenüberliegenden Enden des Ventilkörpers 431 anliegen. Hierdurch wird die Relativbewegung zwischen den Ventilkörpern 431 und 432 begrenzt. Auf diese Weise können die öffnungen in den Ventilkörpern 431 bzw. 432 aufeinander ausgerichtet werden, wenn der Probenentnahmekopf 429 angehoben oder abgesenkt ist.

Es sei darauf hingewiesen, daß nur bei Einhaltung unnötig hoher Fertigungstoleranzen für die verschiedenen Teile des Probenentnahmekopfes mehrere Entnahmeköpfe 429 genau die gleichen Abmessungen aufweisen können. So können in der Praxis die Anordnungen variieren. Beispielsweise können sich die Längen der Ventilkörper 431 oder 432 unterscheiden. Um dabei

ίο sicherzustellen, daß der untere Ventilkörper 431 jeder Ventilanordnung 430 am Anschlag 302 oder 504 anliegt, wenn jede der Ventilanordnungen 430 auf der Welle 454 und in gleichen Abstand gedreht wird, müssen Einrichtungen vorgesehen sein, die eine Übersteuerung zwischen der Armanordnung 436 und der Verbindung 434 erlauben. Der Rahmen 492 dient als derartige Einrichtung. Wenn nämlich der Ventilkörper 431 am Anschlag 502 anliegt, so wird bei einer weiteren Relativbewegung zwischen der Verbindung 484 und der

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496 gebogen, so daß sich ein Spiel ergibt.

Die den Ventilkörper 432 niederdrückenden Kugeln 446 erzeugen Reibungskräfte, die die Bewegung des Ventilkörpers 432 gegenüber dem Ventilkörper 431

2b behindern. Wenn daher auf das innere Ende des Ventilkorpers 432 eine Kraft einwirkt, um denselben gegenüber dem Ventilkörper 431 zu bewegen, so wird durch die dieser Kraft entgegenwirkenden Reibungskräfte eine Kraft erzeugt, durch die der Ventilkörper 432 nach oben verschoben oder gedrückt wird. Um diese Verschiebungskräfte auf das mögliche Minimum abzusenken, sind der Ventilkörper 432 und die Stange 486 asymmetrisch mit dem Rahmen 492 verbunden. Aus diesem Grund ist die Stange 486 unterhalb der Mitte der Blattfeder 494 und unterhalb der Verlängerung der Achse des oberen Ventilkörpers mit der Blattfeder verbunden. Die Ventilkörperachse verläuft durch den Punkt, an dem der obere Ventilkörper 432 mit der Blattfeder 4% verbunden ist. Auf diese Weise gleichen der Rahmen 492 und die asynmetrischen Verbindungen hiermit die Winkel- und Spielbewegungskräfte aus und adsorbieren sie.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Abmessung der Menge einer Probe, mit zwei gleitend gegeneinander beweglichen Ventilkörpern, deren einer eine AbmeQkamnier enthält, die in einer ersten gegenseitigen Stellung der Ventilkörper mit einem Probenbehälter und in einer zweiten gegenseitigen Stellung der Vehtilkörper mit einem Reagenzbehälter verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ventilkörper (318, 320) gemeinsam zwischen zwei Endstellungen auf- und abbeweglich sind und in der unteren Endstellung die erste gegenseitige Stellung und in der oberen Endstellung die zweite gegenseitige Stellung einnehmen, und daß an einem Ventilkörper (318) eine Probenentnahmesonde (322) angebracht ist, die in der unteren Endstellung bzw. der ersten gegenseitigen Stellung der Ventilkörper (318, 320) mit der Abmeßkammer (334) in Verbindung steht, die in dieser Stellung der Ventilkörper mit einer Pumpe (336) und in der oberen Endstellung der Veniilkörper mit einem Reaktionsbehälter (352) und mit einer anderen Pumpe (342) verbunden ist

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Ventilkörper (318) starr an einer zwischen zwei Endstellungen hin- und herdrehbaren Weite (454) befestigt ist und daß der zweite Ventilkörper (320) außerhalb der Achse der Welle am Rahmen (474) der Vorrichtung angelenkt ist

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß c^r;r die Abmeßkammer nicht enthaltende Ventilkörper (318) ein*n in der unteren Endstellung (Fig.7A, 7B) der Ventilkörper (318, 320) in die Abmeßkammer (334) .-uindenden Kainal

(402) enthält, daß der Kanal (402) in der oberen Endstellung (F i g. 6) der Ventilkörper (318,320) mit einer Pumpe (342) in Verbindung steht und daß die Pumpe (342) in der unteren Endstellung der Ventilkörper mit einem Reagenzlösungsbehäfcer (340) verbunden ist.

4. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Bypass-Kanal (403) in dem die Abmeßkammer (334) nicht enthaltenden Ventilkörper (318), der in der oberen Endstellung der Ventilkörper (318, 320) die Enden der Abmeßkammer (334) miteinander verbindet.

5. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in de:m Ventiikörper(320), an dem die Probenentnahmesonde (322) nicht angebracht ist, ein Verbindungskanal (414) angebracht ist, der in der oberen Stellung der Ventilkörper (318, 320) eine Spülmittelquelle (334) mit der Sonde (322) verbindet.

6. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmeßkammer (334) als außerhalb des einen Ventilkörpers (320) angeordneter Bogen ausgebildet ist

7. Einrichtung nach den Ansprüchen 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Bypass-Kanal

(403) eine größere Querschnittsfläche aufweist als die Abmeßkammer (334).

8. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Ventilkörper (318) mittels zweier als Führungen für den anderen Ventilkörper (320) dienender, zueinander paralleler und in einem Abstand voneinander angeordneter Platten (3M, 366) an der Welle (454) befestigt ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß an den Platten (364,366) eine über den anderen Ventilkörper (320) hinausragende und diesen beaufschlagende Vorspanneinrichtung (442, 444,446) befestigt ist.

10. Einrichtung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß der eine Ventilkörper (320) in Bewegungsrichtung langer ist als der andere (3!8) und dab an seinen beiden Enden mit dem anderen zusammenwirkende Anschläge (384) befestigt sind.

11. Einrichtung nach den Ansprüchen 2 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß in die Verbindung zwischen der Welle (454) und dem einen Ventilkörper (318) ein Federmechanismus (494,496) eingefügt ist