DE2317273C3 - Verfahren zur direkten potentiometrischen Analyse einer Reihe von Flüssigkeitsproben auf eine interessierende Substanz - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur direkten potentiometrischen Analyse einer Reihe von Flüssigkeitsproben auf eine interessierende Substanz unter Verwendung einer ionenselektiven Elektrode und einer Bezugselektrode, bei dem die nacheinander als Strom durch eine Leitung geschickten und den Elektroden ausgesetzten Flüssigkeitsproben auf dem Weg zu den Elektroden erhitzt werden.

Ein derartiges Verfahren ist aus der Druckschrift Laboratory Practice, Vol.18, 1969, Seiten 35 bis 43, bekannt. Danach werden zur potentiometrischen Bestimmung von Fluorid in Wasserproben die zu untersuchenden flüssigen Proben nacheinander als Strom durch eine mit einer ionenselektiven Elektrode und einer Bezugselektrode ausgerüstete Durchflußzelle geleitet. Um die Ansprechzeit der Elektrodenmeßanordnung auf Konzentrationsänderungen des Fluorids in den flüssigen Proben zu verringern, wird die ionenseleklive Elektrode erwärmt und zwar auf eine Elektrodentemperatur von 55°C. Infolge des höheren Ansprechverhaltens der Elektrode auf die Probe kann man eine höhere Probenverarbeitungsgeschwindigkeit erzielen, die mit zwanzig bis dreißig Proben pro Stunden angegeben wird. Zur Reinigung der Probentransportleitungen und zur Vermeidung einer Verseuchung zwischen der verschiedenen Proben sind die einzelnen Proben durch Luftschübe voneinander getrennt, die jedoch aus dem Probenstrom entfernt werden, bevor dieser die Elektroden passiert.

Aus einem Aufsatz von Harold Jacobson in der Fachzeitschrift Analytical Chemistry, Band 38, Nr. 13, Seiten 1951 — 1954, Dezember 1966, ist eine nach dem kontinuierlichen Durchflußprinzip selbsttätig arbeiten- < >5 de Vorrichtung bekannt, die zur Natriumbestimmung bei der Harnanalyse dient und bei der als Analysiereinrichtune eine natriumselektive Glaselektrode verwen det wird. Diese Elektrode ist einer aus der US-PS 33 98 079 bekannten Natriumionenglaselektrode ähnlich, die in dem obengenannten Aufsatz von Jacobson mit Beckmann-Natriumionenglaselektrode Nr. 39046 bezeichnet isL Bei diesem Natriumanalyseverfahren wird der unterteilte Probenstrom ebenfalls von den Luftschüben befreit, bevor der Probenstrom die Natriumionenglaselektrode erreicht Der Natriumelektrode ist eine übliche Bezugelektrode zugeordnet die zur Vervollständigung des elektrischen Stromkreises eine Leckverbindung mit dem Probenstrom vorsieht. Die benutzte Natriumionenelektrode weist einen Kolben mit einem der Probe ausgesetzten Teil auf, der aus natriumempfindlichem Glas hergestellt ist Die Probenanalysiergeschwindigkeit dieser bekannten Vorrichtung ist verhältnismäßig niedrig.

Aus einem Aufsatz mit dem Titel »lonenselektive Elektroden zur Bestimmung von Calcium im Serum bei der kontinuierlichen Durchflußanalyse«, von J. R u ζ i k -ka und J. C. Tjeil, in der Fachzeitschrift Anal. Chim. Acta, 47 (1969), Seiten 479—482, veröffentlicht in Amsterdam von Elsevier Publishing Co, ist ein Verfahren bekannt, das dem Verfahren nach Jacobson ähnlich ist, jedoch grundsätzlich andere Elektroden benutzt und ein Heizbad verwendet, um den Probenstrom auf 25° C aufzuheizen, bevor der von den Luftschüben befreite Probenstrom den Elektroden ausgesetzt wird. Die Probenanalysiergeschwindigkeit beträgt 20 bis 60 Proben pro Stunde, wobei bei einer Probenanalysiergeschwindigkeit von 60 Proben pro Stunde die gegenseitige Beeinflussung der Proben bis auf 7% ansteigt

Bei der Analyse von Blutproben, um nur ein Beispiel zu nennein, gibt es einen Faktor, der die Analysiergeschwindigkeit dieser Proben beträchtlich herabsetzt. Dieser Faktor ist als transienter Kaliumeffekt allgemein bekannt, dessen Wirkung darin besteht, daß eine Natriumionenglaselektrode anfangs in verwirrender Weise auf die Gegenwart von Kalium in den Proben anspricht, wie es beispielsweise von S. M. Freedman in einem Aufsatz mit dem Titel »Glass Electrodes for Hydrogen and other Cations«, Seite 457, 458, G. I sen man (Verleger), Marcel Dekker, Inc. New York, 1967, dargelegt ist

Obwohl es aus der DE-OS 16 73 103 bereits bekannt ist, einen Probenstrom zusammen mit den die einzelnen flüssigen Proben trennenden Luftblasen durch die von einem Lichtstrahl durchsetzte Durchflußküvette eines Kolorimeter zu schicken, um auch innerhalb der Meßzelle die Probenintegrität aufrechtzuerhalten, hat man bisher bei allen üblichen potentiometrischen Durchflußanalysen die die einzelnen Proben trennenden Luftblasen oder Gasschübe aus dem Probenstrom entfernt, bevor der Probenstrom zu den Elektroden gelangt. Dies triftt auch für die oben beschriebene Natriumbestimmung nach Jacobson unter Verwendung des kontinuierlichen Durchflußprinzips zu. Bei diesem Verfahren hat man peinlichst vermieden, die natriumselektive Glaselektrode den Luftblasen im Probenstrom auszusetzen, da die Luftblasen einen bekannten Polarisationeffekt hervorrufen, der nicht nur zu falschen Spannungspotentialen führt sondern der auch an dem natriumempfindlichen Glas Schaden hervorruft und im Laufe der Zeit die Elektroden vollständig zerstören kann. Bei dem Verfahren nach Jacobson wäre das ionenempfindliche Glas für eine verhältnis Tiäßig lange Zeit der Luftblase ausgesetzt und der Übergang zwischen Probe und Luftblase fände

abrupt statt. Während die natriumempfindliche Glasoberfläche der ionenseiektiven Elektrode bei Jacobs ο η einen Oberflächenabschnitt eines Glaskolbens bildet, ist es auch bekannt, natriumempfincüches Glas in Form einer Kanüle oder eines Kapillarrohres zu verwenden, das die Probe als ionenselektive Elektrode aufnimmt, wie es beispielsweise aus der US-PS 33 57 910 bekannt ist. Allerdings wird die aus dieser Patentschrift bekannte natriumempfindliche Glaskapillare lediglich zur charge-jweisen Analyse benutzt, die im Gegensatz zur kontinuierlichen Durchflußanalyse steht.

Die von den Fachkreisen allgemein geübte Praxis, bei der potentiometrischen Durchflußanalyse alle Luftoder Gasschübe aus dem Probenstrom zu entfernen, bevor der Strom zu den Elektroden gelangt, bietet den Nachteil, daß nach der Entfernung der Gasschübe aus dem Probenstrom die verschiedenen Flüssigkeitsproben unmittelbar aneinandergrenzen und es zu Durchmischungen und Verunreinigungen zwischen benachbarten Proben kommt. Um trotz dieser gegenseitigen Probenbeeinflussung eine gute Meßgenauigkeit zu erzielen, ist es üblich, verhältnismäßig lange Probenschübe mit einem nicht verunreinigten Mittelabschnitt zu verwenden. Diese Tatsache läßt trotz einer Verbesserung des Ansprechverhaltens der ionenselektiven Elektrode durch Erwärmung keine große Steigerung der Probenanalysiergeschwindigkeit zu. So ist die Probenanalysiergeschwindigkeit bei üblichen Natriumbestimmungen mit natriumselektiven Glaselektroden auf etwa zehn bis 60 Proben pro Stunde begrenzt. Bei der Analyse von Blutproben in Krankenhäusern ist es jedoch erwünscht, Probenanalysiergeschwindigkeiten von zweihundert oder mehr verschiedenen Blutproben pro Stunde zu erreichen. Derart hohe Probenanalysiergeschwindigkeiten sind auch bei Natriumbestimmungen in anderen flüssigen Proben erwünscht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der Untersuchung tines Probenstroms auf Natrium unter Erzielung einer hohen Ergebnisgenauigkeii die Probenanalysiergeschwindigkeit bei der potentiometrischen Analyse der im Strom aufeinanderfolgenden Flüssigkeitsproben zu erhöhen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das eingangs beschriebene Verfahren nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß zur Untersuchung des Probenstroms auf Natrium als ionenselektive Elektrode eine natriumionenselektive Elektrode verwendet wird, daß der den Elektroden ausgesetzte Probenstrom auf eine Temperatur von 40 bis 50⁰C gebracht wird und daß die im Probenstrom voneinander getrennt gehaltenen Flüssigkeitsproben im getrennten Zustand an den Elektroden vorbeigeführt werden.

Durch die Aufrechterhaltung der Probenintegrität in der potentiometrischen Meßeinrichtung kann man zu sehr kurzen Probenschüben übergehen und das durch Erwärmen der ionenselektiven Elektrode verbesserte Ansprechverhalten voll ausnutzen. Der vorgeschlagene Temperaturbereich von 40⁰C bis 50⁰C bringt außer der Verbesserung des Ansprechverhaltens der Elektrode auf Natrium einen weiteren Vorteil mit sich, der den eingangs erwähnten transienten Kaliumeffekt betrifft. Bei natriumselektiven Elektroden können nämlich die Wasserstoffatome an der Oberfläche sowohl von Natrium- als auch von Kaliumatomen ersetzt werden, wobei die Kaliumatome in der Glasmatrix eine wesentlich größere Beweglichkeit als die Natriumatome aufweisen. Wenn daher in einer auf Natrium zu untersuchenden Probe auch Kalium vorkommt, spricht die natriumselektive Elektrode zunächst auf das Kalium an, und es entsteht ein unerwünschtes transientes Kaliumansprechverhalten. Die gewünschte Natriumbestimmung kann erst nach Abklingen des KaliumansprechVorganges vorgenommen werden. In dem angegebenen besonderen Temperaturbereich von 40⁰C bis 50⁰C findet der KaliumansprechVorgang in einer so kurzen Zeit statt, daß er sich nicht mehr störend bemerkbar macht. Durch die beanspruchten Maßnahmen ist es möglich geworden, die übliche Probenanaly siergeschwindigkeit von zehn bis sechzig Proben pro Stunde auf über zweihundert Proben pro Stunde zu steigern, ohne daß dabei die Genauigkeit des Meßergebnisses leidet.

if, Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand von Figuren beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild einer Anordnung zur Durchführung eines Analyseverfahrens nach der Erfindung und

Fig. 2 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung mit einer ionenselektiven Elektrode und einer Bezugselektrode für das an Hand der Fig. 1 erläuterte Analyseverfahren.

Das dargestellte und erläuterte Ana.'yseverfahren bezieht sich auf Natriumbestimmungen. Mit dem Analyseverlahren können aber auch andere Substanzen bestimmt werden, beispielsweise Calcium. Dazu ist es lediglich erforderlich, eine passende ionenselektive Elektrode und Bezugselektrode zu verwenden. Die Anordnung nach der F i g. 1 weist eine Probenleitung 10 auf, durch die ein zu überwachender Probenstrom fließt, bei dem es sich um eine Reihe von verschiedenen Proben handeln kann, beispielsweise menschliches Blutserum oder Blutplasma. Die Proben kommen von einem nicht dargestellten Probenvorrat und werden unter der Wirkung eines Druckdifferentials über einen Einlaß 12 in die Leitung 10 eingeführt, um eine Natriumbestimmung vorzunehmen. Der Probenstrom kann von einer Schlauchquetschpumpe ρ ."ordert und über einen Probennehmer eingeführt werden, wie es aus der US-PS 28 79 141 bekannt ist. Dabei können die einzelnen Proben im Probenstrom durch nicht mischbare Fluidschübe voneinander getrennt sein. Bei den nicht mischbaren Fluidschüben kann es sich beispielsweise um Gasschübe handeln, und der Probenstrom kann durch weitere Schübe unterteilt sein, beispielsweise Waschflüssigkeitsschübe, die durch die nicht mischbaren Fluidschübe von den Proben getrennt sind. Bei der dargestellten Anordnung kann der Volumendurchfluß der Probe etwa 100 bis 200 Mikrofilter pro Minute betragen. Der aus der Leitung 10 austretende Strom tritt in einen Einlaß einer Leitung 14 ein.

An die Leitung 14 ist ferner der Auslaß einer Leitung 16 angeschlossen, über die eine geeignete Pufferlösung zugeführt wird, um jede Probe zu verdünnen und um sowohl den pH-Wert als auch die lonenstärke einzustellen. Die Pufferlösung wird durch tin Druckdifferential veranlaßt, von einem nicht dargestellten Pufferlösungsvorrat in einen Einlaß 18 der Leitung 16 einzuströmen. In die Leitung 16 ist ein Durchflußregler eingeschaltet, der den Durchfluß der Pufferlösung in der Leitung 14 regelt, und zwar auf einen Durchfluß von etwa 500 bis 1000 Mikroliter pro Minute.

Bei der beschriebenen Anordnung wird die von der Leitung 14 in die Leitung 16 strömende Pufferlösung in gesteuerten Abständen durch unter Druck stehende Luft unterteilt, die von einer herkömmlichen Druckluftauelle über einen Einlaß 22 einer l.eitnnu 20 7iiirpfiihrt

wird. Der sich aus der Vereinigung des unterteilten Probenstroms mit dem Pufferlösungsstrom ergebene Strom fließt durch eine in die Leitung 14 eingeschaltete Mischschlange, in der die Probenschübe und die Pufferlösung durchmischt werden. Bevor der auf diese Weise behandelte Probenstrom einer ionenselektiven Elektrode ausgesetzt wird, bei der es sich in diesem Fall um eine natriumionenselektive Elektrode handelt, wird der Probenstrom durch ein in der F i g. 1 dargestelltes herkömmliches Heizbad geleitet, in dem der Strom auf to eine über der Körpertemperatur liegende Temperatur erwärmt wird, die etwa zwischen 40 und 5O⁰C liegen kann.

Zwischen den Einlaß des Heizbads und den Auslaß der Mischschlange ist ein Dreiwege-Absperrorgan 24 eingeschaltet. Das Absperrorgan 24 ist mit seinem noch freien Auslaß an eine zum Abfluß führende Leitung angeschlossen, so daß beim Ausspülen des eingangsseitigen Leitungssystems und der Mischschlange eine dazu verwendete Spüllösung abgeleitet werden und nicht auf die in der Fig. 1 dargestellte natriumionenselektive Elektrode einwirken kann, die an den Auslaß des Heizbads angeschlossen ist.

Hinter dem Heizbad ist in eine Leitung 26, die in einer Stellung des Absperrorgans 24 über das Heizbad, das ^s Absperrorgan 24 und die Mischschlange an den Auslaß der Leitung 14 angeschlossen ist, ein nicht dargestellter Leiterstift vorgesehen, der sich in die Leitung 26 erstreckt, um dem Probenstrom ausgesetzt zu sein, und der an einen Erdungsdraht 28 angeschlossen ist. Der Leiterstift und der Erdungsdraht 28 befinden sich vor der natriumionenselektiven Elektrode, wie es in der F i g. 1 dargestellt ist.

Die Auswahl einer natriumionenselektiven Elektrode und einer Bezugselektrodenanordnung ist unter der Voraussetzung nicht kritisch, daß die ionenselektive Elektrode auf dem kontinuierlichen Durchflußprinzip beruht und die elektrische Verbindung der Bezugselektrode mit dem Probenstrom nahe bei der ionenempfindlichen Oberfläche der ionenselektiven Elektrode erfolgt. Eine äußerst befriedigend arbeitende Kombinationselektrodenanordnung ist schematisch in der F i g. 2 dargestellt. Diese Elektrodenanordnung ist in einer gleichzeitig eingereichten Patentanmeldung DT-OS 23 17 227 ausführlich beschrieben und erläutert. Auf 4 s eine detaillierte Beschreibung der Elektrodenanordnung 30 wird daher hier verzichtet.

Die Elektrodenanordnung 30 enthält einen aus Isoliermaterial hergestellten blockförmigen Körper 32 mit einer Bohrung 34, die eine Aufweitung 36 aufweist. Eine in der Bohrung 34 koaxial angeordnete Kanüle 38 besteht aus einem natriumselektiven Glas irgendeiner bekannten passenden Art und ist in der Bohrung 34 in geeigneter Weise befestigt

Wie man der F i g. 2 entnehmen kann, hat die Kanüle 38 einen wesentlich geringeren Außendurchmesser als der Durchmesser der Aufweitung 36 und erstreckt sich auf der rechten Seite über den Körper 32 hinaus. Der Innendurchmesser der Kanüle 38 schließt sich bündig an einen einen kleineren Durchmesser aufweisenden Teil der Bohrung 34 an. Die Kanüle 38 ragt durch eine Dichtung 40, die zusammen mit dem Körper 32 und der Kanüle 38 im Bereich der Aufweitung 36 eine Kammer 41 für die Elektrolyt-Füllösung der internen Bezugselektrode bildet Die Kammer 41 weist einen in dem Körper <\s 32 vorgesehenen Einlaß 42 auf, der durch einen nicht dargestellten Stopfen verschlossen werden kann. Die Kanüle 38 ist im Bereich der Kammer 41 vollständig von der in der Kammer befindlichen Elektrolyt-Füllösung umgeben. Die ionenselektive Halbzelle wird von einer internen Bezugselektrode 44 aus einem herkömmlichen Silber-Silberchlorid-Draht vervollständigt, der sich durch den Körper 32 erstreckt und in den in der Kammer 41 befindlichen Elektrolyten ragt. Der Einlaß 46 der Kanüle 38 ist an den Auslaß der in der F i g. 1 dargestellten Leitung 26 angeschlossen.

Der Bezugselektrodenteil der kombinierten Elektrodenanordnung 30 enthält im Körper 32 eine Leitung 48, deren Einlaß an den Auslaß einer in der Fig. 1 dargestellten Leitung SO angeschlossen ist. Der Einlaß der Leitung 50 steht mit einem Elektrolytreservoir in Verbindung, das bei der beschriebenen Anordnung als Elektrolyt Kaliumchlorid (KCI) enthält. Das Reservoir ist abgedichtet und wird über eine Leitung 52 unter Druck gesetzt, deren Einlaß 54 an einen unter Druck stehenden Luftvorrat angeschlossen ist. Das in der F i g. 1 dargestellte KCI-Reservoir kann von irgendeiner geeigneten, nicht dargestellten Einrichtung mit einer KCI-Lösung versorgt werden. Über die Leitung 50 wird unter Druck stehendes KCl in die Leitung 48 befördert, in die sich eine Elektrode 56 erstreckt, die beispielsweise aus einem Silber-Silberchlorid-Draht besteht und zusammen mit der KCI-Lösung die Bezugshalbzelle bildet.

Der Bezugselektrodenteil der kombinierten Elektrodenanordnung 30 ist nach Art einer Leckverbindung ausgebildet, um zu dem unterteilten behandelten Probenstrom eine elektrische Verbindung herzustellen. Wie bereits angedeutet, tritt dieser Strom über die in den Einlaßabschnitt der Bohrung 34 eingesetzt Kanüle 38 in einen einen Probenkanal bildenden Abschnitt der Bohrung 34 ein. Der sich an den Auslaß der Kanüle 38 anschließende Probenkanal der Bohrung 34 erstreckt sich durch die Achse eines kegelstumpfförmig ausgebildeten Vorsprungs 60 des Körpers 32. Die Leitung 48 für das unter Druck stehende KCI erstreckt sich derart durch eine Fläche des Körpers 32, daß sie dicht über der Basis des kegelstumpfförmigen Vorsprungs in einer ebenen ringförmigen Oberfläche des Körpers 32 ihren Auslaß aufweist

Ein weiterer blockförmiger Körper 62 arbeitet mi) dem Körper 32 zusammen. Der aus Isoliermaterial hergestellte Korper 62 weist einen Probenkanal 64 auf der sich durch den Körper 62 erstreckt und an seinem Auslaß in einem Nippel 66 endet der in den Körper 62 eingesetzt ist um daran den Einlaß einer in der F i g. 1 dargestellten Leitung 68 anzuschließen, deren Auslaß zu einem nicht dargestellten Abfallbehälter bzw. einem Abfluß führt Der Einlaß des Probenkanals 64 ist im Boden einer Ausnehmung 70 vorgesehen, die eine zii dem Vorsprung 60 des Körpers 32 komplementäre kegelstumpfförmige Gestalt aufweist An dem um die Ausnehmung 70 herumführenden Rand des Körpers 6i ist ein nachgiebiger Dichtungsring 72 vorgesehen, dei zwischen den Körpern 32 und 62 eine Abdichtung vorsieht wie es in der Fig.2 dargestellt ist Wie et ebenfalls aus der Fig.2 hervorgeht, begrenzen die Körper 32 und 62 zwischen sich einen Flüssigkertsdurch laß, der mit dem Auslaß der Leitung 48 in Verbinduni steht und teilweise von dem Vorsprung 60 und dei Ausnehmung 70 gebildet wird.

Dieser Aufbau sorgt für eine Leckverbindunj zwischen dem KCl-Elektrolyten der Bezugselektrod« und dem unterteilten Probenstrom, der von dem in Vorsprung 60 vorgesehenen Auslaß des Körpers 32 ii den Einlaß des im Körper 62 vorgesehenen Probenka

nals strömt. In Wirklichkeit kann die Leckverbindung der Bezugselektrode von der natriumempfindlichen Glaskanüle 38 der ionenselektiven Elektrode einen Abstand von nur 2 mm haben. Obwohl es hier nicht dargestellt ist, können die blockartigen Körper 32 und 62 derart gehaltert sein, daß sie zur Einstellung ihrer relativen Lage aufeinander zu oder voneinander weg bewegt werden können. Dadurch kann man die sich zwischen den Körpern befindliche Leckverbindung verkleinern oder vergrößern. Darüber hinaus ist in Wirklichkeit die Querschnittsgröße des Flüssigkeitsdurchlasses der Leckverbindung zwischen den beiden blockartigen Körpern 32 und 62 verhältnismäßig klein. Es kann daher lediglich ein sehr kleines Volumen der KCI-Lösung in den Probenstrom eintreten. Aus dem Vorstehenden geht hervor, daß die Leckverbindung vollständig um den Umfang des Probenstroms herumführt.

Wie aus der F i g. 1 hervorgeht, ist die natriumselektive Elektrode über eine Leitung 76 an eine Eingangsklemme eines Differentialverstärkers angeschlossen. Die Leitung 76 ist mit dem Silber-Silberchlorid-Draht der Elektrode 44 verbunden. Die Bezugselektrode ist über eine Leitung 78 an eine zweite Eingangsklemme des Differentialverstärkers angeschlossen. Die Leitung 78 ist mit dem Silber-Silberchlorid-Draht 56 der Bezugselektrode verbunden. Die den Erdungsdraht 28 darstellende Leitung verbindet den Leiterstift, der in der Leitung 26 dem Probenstrom ausgesetzt ist, mit einer dritten Eingangsklemme des Differentialverstärkers, dessen Ausgangsklemme an ein für potentiometrische Meßzwecke übliches Sicht- und bzw. oder Schreibgerät angeschlossen sein kann. Die Funktion des Differentialverstärkers besteht darin, das Gleichtaktsignal von jedem Signal der Bezugselektrode und der natriumselektiven Elektrode zu subtrahieren und ein potentiometrisches Sigrtal zu erzeugen, das der Differenz zwischen den Signalen an der natriumselektiven Elektrode und der Bezugselektrode proportional ist. D 'S Ausgangssignal des Differentialverstärkers ist somit proportional der Natriumaktivität, die wiederum der Natriumionenkonzentration proportional ist.

Das durchgeführte Verfahren geht aus der Beschreibung der in der F i g. 1 gezeigten Anordnung hervor. Wenn die Anordnung für eine gewisse Zeit abgeschaltet werden soll, kann man die ionenempfindliche Kanüle 38 der natriumselektiven Elektrode für den nächsten Gebrauch konditionieren, indem man die Kanüle 38 einer gepufferten Lösung von der Art ausgesetzt sein läßt, wie sie bei der Analyse verwendet wird. Eine solche gepufferte Lösung kann ein Blutserum- oder Blutplasmastandard sein. Durch diese gepufferte Lösung wird menschliches Blutf. rotein in Berührung mit der natriumempfindlichen Glaskanüle 38 gebracht, um die ionenselektive Elektrode schneller ansprechen zu lassen, wenn die Anordnung erneut in Benutzung genommen wird. Durch die Aussetzung gegenüber einem Protein wird weiterhin bei der nächsten Inbetriebnahme der Anordnung eine Drift vermieden. Diese Konditionierung mit Blutprotein steht im Gegensatz zu den bekannten Verfahren. Das natriumselektive Glas der Kanüle 38 kann man dem gepufferten Serum oder Plasma ausgesetzt sein lassen, indem man eine Entnahme der gepufferten Lösung aus der Kanüle 38 und der Anordnung vermeidet, wenn die Anordung abgeschaltet wird.

Als Alternative kann man vor dem Durchlaufenlassen einer ersten Serie von Testproben das natriumionenselektive Glas dadurch konditionieren, daß die Anordnung mit wenigen Proben eines Plasma- oder Serumstandards betrieben wird. Eine Konditionierung nach diesel alternativen Methode kann schneller und erfolgreichei :i als die Konditionierung nach der zuerstgenannter Methode sein. In beiden Fällen wird die natriumionenselektive Elektrode dadurch konditioniert, daß sie einen-Blutprotein und den Ionen, die die Elektrode bei der Analyse beeinflussen, als auch der Pufferlösung

ίο ausgesetzt wird.

Wie bereits erwähnt, wird das Ansprechen dei ionenselektiven Elektrode dadurch beschleunigt, daß sie einer über der Körpertemperatur liegenden Temperatur ausgesetzt wird, jedoch nicht in einem so hoher Maß, daß die natriurnionenselektive Elektrode zerstört wird. Obwohl die Erwärmung der Probe an Hand eines Heizbades, das von der kombinierten Elektrodenanordnung 30 getrennt und entfernt angeordnet ist beschrieben wird, kann man zum Erwärmen der Probe auch eine Heizschlange verwenden, die in die Elektrodenanordnung eingebaut ist. Anstelle einei flüssigen Füllösung in der Kammer 41 der ionenselektiven Elektrode kann man auch einen festen Elektrolyten verwenden, der die Kanüle 38 innig berührend umgibt

Ij und der mit dem Silber-Silberchlorid-Draht der interner Bezugselektrode 44 in elektrischer Verbindung steht.

Die erwähnte Unterteilung des Probenstroms durch nichtmischbare Fluidschübe, beispielsweise Gasschübe ist für das Analyseverfahren insoweit wichtig, als die nicht mischbaren Fluidschübe eine Durchmischung der aufeinanderfolgenden Proben verhindern und auch eine Verunreinigung der nachfolgenden durch die vorangegangene Probe. Eine in der Probenleitung erfolgende gegenseitige Durchmischung der Proben an ihren

3:> Enden würde nämlich dazu führen, daß jede Probe der ionenselektiven Elektrode für eine längere Zeil ausgesetzt werden müßte, um für jede Probe ein genaues potentiometrisches Meßsignal zu erhalten Wenn man der ionenselektiven Elektrode einen

<io unterteilten Probenstrom aussetzt, kann man die einzelnen Probenvolumen herabsetzen und damit die Zeit, während der die Probe der Elektrode ausgesetzt sein muß, auf 18 Sekunden oder weniger verringern, so daß eine höhere Probenanalysiergeschwindigkeit erzielt werden kann. Dabei wird vorausgesetzt, daß die nichtmischbaren Fluidschübe, beispielsweise Gasblasen, ebenfalls nur einen kleinen Bereich einnehmen, der jedoch ausreicht, um den Querschnitt des Probenkanals vollkommen auszufüllen. Eine Polarisierung der ionenselektiven Elektrode wird ebenfalls wirkungsvoll verhindert, und zwar dadurch, daß die Gasblasen kleingehalten werden und auch die Zeit, während der die ionenselektive Elektrode einer Gasblase ausgesetzt ist, so gering gehalten wird, wie es aus praktischen Gründen möglich ist Es wird angenommen, daß die dünne Flüssigkeitsgrenze von derart kleinen Gasblasen hinreichend leitend ist, um eine Polarisierung der

Elektroden zu vermeiden. Das Verfahren nach der Erfindung vermeidet

ijo wirkungsvoll verwirrende anfängliche Obergangsvorgänge der natriumselektiven Elektrode aufgrund von Kaliumkonzentrationsschwankungen in den Proben. Bei der Aufzeichnung der Natriumspitzenwerte von Proben, die sowohl Natrium als auch Kalium in verschiede- nen Kaliumkonzentrationen und Natriumkonzentrationen enthalten, hat man keine auf das Kalium zurückzuführende Übergangsvorgänge festgestellt Es wird angenommen, daß bei dem schnellen Ansprechen

der Elektrode gemäß dem oben beschriebenen Analyseverfahren dem anfänglichen Ansprechen der natriumionenselektiven Elektrode auf Kalium die Wirkung der Waschlösung entgegentritt, die in dem unterteilten Probenstrom zwischen den Proben eingeschoben ist.

Das zur automatischen Durchführung geeignete Verfahren nach der Erfindung dient somit zur Überwachung eines Probenstroms oder zur Untersuchung einer Reihe von Proben durch direkte potentiometrische Messung bei einer sehr hohen Probenanalysiergeschwindigkeit. Die in einer Leitung zugeführten Proben sind durch nicht mischbare Fluidschübe voneinander getrennt, die zur Reinigung der Leitung dienen und die Probenintegrität aufrechterhalten. Zur Analyse des unterteilten Probenstroms werden eine ionenselektive Elektrode und eine Bezugselektrode verwendet. Da die nicht mischbaren Fluidschübe vor der Durchführung der Analyse aus dem Probenstrom nicht entfernt werden, ist eine höhere Probenanalysiergeschwindigkeit möglich. Bei der Analyse von Blutproben zeichnet sich das Verfahren dadurch aus, daß unmittelbar vor der Analyse einer ersten Serie von Proben die natriumionenselektive Elektrode konditioniert wird, und zwar dadurch, daß sie eine gewisse Zeit Blutprotein und den Blutionenbestandteilen, die bei der späteren Untersuchung der Proben auf die natriumionenselektive Elektrode einwirken, als auch einem Puffer von der Art ausgesetzt wird, wie er später bei der Analyse verwendet wird. Menschliches Blutserum oder Blutplasma können für eine solche Konditionierung verwendet werden. Durch die Konditionierung wird eine Drift vermieden und die Ansprechgeschwindigkeit der natriumionenselektiven Elektrode erhöht. Um die Ansprechgeschwindigkeit der natriumselektiven Elektrode zwecks Erhöhung der Probenanalysiergeschwindigkeit weiter zu verbessern, werden die Proben auf eine über 40⁰C liegende Temperatur erhitzt, bevor sie der genannten Elektrode ausgesetzt werden. Die hohe Elektrodenansprechgeschwindigkeit verhindert bei der Natriumanalyse von Blutproben in einem beträchtlichen Maß das sonst von Kalium hervorgerufene störende Übergangsverhalten.

Hierzu i Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur direkten potentiometrischen Analyse einer Reihe von Flüssigkeitsproben auf eine interessierende Substanz unter Verwendung einer ionenselektiven Elektrode und einer Bezugselektrode, bei dem die nacheinander als Strom durch eine Leitung geschickten und den Elektroden ausgesetzten Flüssigkeitsproben auf dem Weg zu den Elektroden erhitzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Untersuchung des Probenstroms auf Natrium als ionenselektive Elektrode eine natriumselektive Elektrode verwendet wird, daß der den Elektroden ausgesetzte Probenstrom auf eine Temperatur von 40 bis 50⁰C gebracht wird, und daß die im Probenstrom voneinander getrennt gehaltenen Flüssigkeitsproben im getrennten Zustavid an den Elektroden vorbeigeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die gegenseitige Probentrennung Gasschübe verwendet werden und daß der den Elektroden ausgesetzte Probenstrom zusätzlich durch Waschflüssigkeitsschübe unterteilt wird, die von den Proben jeweils durch Gasschübe getrennt sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als ionenselektive Elektrode eine Natriumglaselektrode verwendet wird.