DE2341149B2

DE2341149B2 - Automatisches analysiergeraet fuer proben, insbesondere fuer klinische und pharmazeutische zwecke

Info

Publication number: DE2341149B2
Application number: DE19732341149
Authority: DE
Priority date: 1972-08-15
Filing date: 1973-08-14
Publication date: 1976-04-22
Also published as: FR2196714A5; US3881872A; GB1441432A; DE2341149A1; DE2365462A1

Description

Die Erfindung betrifft ein automatisches Analysiergerät für flüssige Proben - insbesondere für klinische und pharmazeutische Zwecke - mit Transportmitteln für mehrere Probenbehälter, Entnahmemitteln zum Entnehmen von zu analysierenden Proben aus den Probenbehältern, Zuführungsmittel zum Zuführen von Reaktionsmitteln zu den Reaktionsstellen unter Druckeinwirkung eines inerten Gases und einem Detektor zum aufeinanderfolgenden Messen der reagierten Proben, wobei alle Strömungläufe von der Luft isoliert sind und unter Druckeinwirkung eines g₀ inerten Gases stehen. Ein derartiges Analysiergerät ist bekannt (DT-OS 1911538).

Es hat sich jedoch als schwierig herausgestellt, ein Analysiergerät herzustellen, das vollautomatisch arbeiten kann, da die hierzu vorzusehenden Systeme, 5,. welche die Funktionsabläufe gewährleisten, zwangläufig kompliziert ausgebildet sind. Obwohl nun diese Schwieriekeiten bestehen, ist man daran interessiert.

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ein einheitliches System zu schaffen, das vollautomatisch abläuft, wobei Funktionsabläufe wie die aufeinanderfolgende Untersuchung von Proben, die Auswahl der Reaktionsmittel, die Versuchstypauswahl, die Auswahl der Reaktionsröhren sowie der FlieEverlauf bei der Reinigung u. dgl. mehr, automatisch steuerbarsind. Hierbei bereitet e:> natürlich große Schwierigkeiten und bei den bekannten Vorrichtungen ist es nicht ohne weiteres möglich, eine aufeinanderfolgende Analyse durchzuführen, ohne daß die untersuchten Lösungen miteinander in Berührung kommen und sich gegenseitig beeinflussen.

Aus der deutschen Offenlegungsschrif12 201009 ist es bekannt, die Proben, welche mit den Reaktionsmitteln reagiert haben, mit Hilfe einer Förderpumpe über eine Sonde aus den einzelnen Reaktionsröhren zu entnehmen. Da beim bekannten Analysiergerät kein abgeschlossenes System, das unter der Einwirkung eines inerten Gases steht, vorgesehen ist, besteht die Gefahr, daß bei der Probenentnahme die Probe mit Luft in Berührung kommt.

Bei dem aus der deutschen Offenlegungsschrift 1906734 bekannten Analysiergerät sind die Probengläser zwar in einem abgedichteten Behälter untergebracht, jedoch ist es notwendig, daß für die Probenentnahme zusätzliche Entnahmemittel, wie den einzelnen Reaktionsröhren zugeordnete Pipetten, vorgesehen sind, mit deren Hilfe durch die Wirkung von Pumpen die Proben entnommen werden. Hieraus ergibt sich insbesondere bei einer großen Anzahl von Probenbehältern ein hoher apparativer Aufwand.

Ferner ist es aus der deutschen Offenlegungsschrift 1911538 bekannt, daß das automatische Analysiergerät für flüssige Proben einen Drehtisch für Probenbehälter aufweist. Die zu analysierenden Proben werden aus den Probenbehältern entnommen und unter Zuführung von Reaktionsmitteln an entsprechenden Reaktionsstellen zur Reaktion gebracht. Die Zuführung der Reaktionsmittel zu den Reaktionsstellen und der entnommenen Proben erfolgt unter der Druckeinwirkungeines inerten Gases, nämlich Stickstoff, wobei aufeinanderfolgende Proben in einem Detektor gemessen werden.

Bei dem bekannten Analysierget ät sind die aufeinanderfolgenden Proben durch Gaseinschlüsse voneinander getrennt. Es ergeben sich in den Transportröhren somit durch Gaseinschlüsse voneinander im Abstand gehaltene Probenschübe. Auf Grund des Druckabfalles beim Transport der aufeinanderfolgenden Proben ergibt sich eine Vergrößerung der Gaseinschlüsse, wodurch die Gefahr besteht, daß die Meßgenauigkeit des Detektors am Ende der Transportleitungen durch die vergrößerten Lufteinschlüsse beeinträchtigt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, ein automatisches Analysiergerät mit von der Luft isolierten und unter Druckeinwirkung eines inerten Gases stehenden Strömungsläufen zu schaffen, bei dem eine Beeinträchtigung der Meßgenauigkeit der Proben, welche mit den Reaktionsmitteln reagiert haben, durch sich vergrößernde Lufteinschlüsse in den reagierten Proben verhindert wird.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mehrere von der Luft isolierte und unter der Einwirkung des inerten Gases stehende, oben offene Reaktionsbehälter zur Aufnahme der entnommenen Proben und der Reaktionsmittel vorgesehen sind, die

Über Auswählventile wahlweise mit dem Detektor verbindbar sind, und daß zum Entleeren der reagierten Proben nach Durchfluß durch den Detektor ein Abflußventil vorgesehen ist, welches beim Messen der reagierten Proben im Detektor geschlossen ist.

Die Erfindung gewährleistet in vorteilhafter Weise eine automatische aufeinanderfolgende Analyse von vielen Komponenten in einem einzigen Kanal ohne Beeinträchtigung der Meßgenauigkeit. Bei der Durchführung der Analyse lassen sich auch automatisch die Reaktionsmittel in ihrer Folge ändern. Ferner ist,danur ein Strömungskanal zum Detektor vorgesehen ist, eine einfache Reinigung möglich, bevor mit der Analyse der nächsten Probe begonnen wird. Alle Funktionsabläufe, eingeschlossen die Datenaufzeichnung, können mit Hilfe einer Programmkarte bzw. eines Programmbandes durchgeführt werden.

Aus- und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt.

An Hand der Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, soll die Erfindung noch näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung,

Fig. 2 ein Probenmeßventil zur Bemessung der Probenmenge in teilweise geschnittener Form,

Fig. 3 die Hauptbestandteile des Probenmeßventils, welches in der Fig. 2 dargestellt ist,

Fig. 4 eine schematische Ansicht des Reinigungssystems für das Probenmeßventil,

Fig. 5 die Hauptbestandteile des Reaktionsbehälterauswählventils und

Fig. 6 in teilweise geschnittener Form einen Querschnitt durch ein Reaktionsbad.

In der Fig. 1 ist ein Reaktionsbad 1 dargestellt, in welchem die Reaktionsröhren 2 bis 11 untergebracht sind. Flüssige Proben werden automatisch und nacheinander in die Reaktionsröhren eingeleitet, so daß bis zu zehn Proben, welche beispielsweise von gleichviel Patienten stammen können, in einer einzigen Meßfolge behandelt werden können. Mit 12 ist ein Drehtisch bezeichnet (in der Praxis werden zwei Drehtische vorgesehen, wobei jeder 40 Proben enthält), und mit 13 sind die Probenröhren bezeichnet. Die erste Probe wird aus der Probenröhre mittels einer Pipette 14 durch eine Pumpte 15 mit konstantem Fluß entnommen und in eine Probenmeßbohrung 20 in einem Drehteil 17, der einen Teil des Probenmeßventils 16 bildet, weiterbefördert. Da die Probenmeßbohrungen zur Bemessung der Volumina der Fraktionen präzise hergestellt werden können, werden konstante Volumina der Probenfraktionen gesichert. Dies beruht darauf, daß die Probenmeßbohrungen identische Größen aufweisen. Wenn die Probe ir einer Probenmeßbohrung enthalten ist, dreht sich das Drehteil 17 um ein Zehntel einer Gesamtumdrehung, so daß sie ausgerichtet ist mit einer Leitung 32, durch welche ein Reaktionsmittel von einem Reaktionsmittelreservoir fließt. Hierdurch wird die Probe verdünnt. Die verdünnte Probe wird dann über ein Ventil 33 in eine erste Reaktionsröhre 2 geliefert. Der Drehtisch dreht sich nun automatisch um 9° (360/40), so daß die nächste Probe unter der Pipette 14 zu liegen kommt. Der Probeentnahmevorgang und der Verdünnungsvorgangwerden wiederholt, und die zweite Probe wird _g in der zweiten Reaktionsröhre 3 untergebracht. Auf diese Weise werden bis zu zehn Proben nacheinander von Hen Probenröhren zu den Reaktionsröhren 2 bis

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60 11 geliefert. Hierbei wirkt das Ventil 33 als Auswähler derart, daß gesichert wird, daß die erste Probe die Reaktionsröhre 2 und die zweite Probe die Reaktionsrohre 3 und so fort, erreicht. Mit anderen Worten, das Ventil 33 und das Probenmeßventil 16 sind synchronisiert, wobei sie mittels einer Durchgangsleitung 34 miteinander verbunden werden. Das Ventil 33 besitzt zehn Auslässe 35 b:s 44, von denen jeder mit einer Reaktionsröhre verbunden ist.

Die verschiedenen Reaktionsmittel Wasser. Methanol. Essigsäure u. dgl. befinden sich in Reaktionsmittelreservoiren, welche in einem Reaktionsmittelbehälter 31 untergebracht sind. Mit 51 ist ein Gaszylinder bezeichnet, der ein inertes Gas wie Stickstoff oder Argon enthält, so daß die Reaktionsmittelreservoire unter Druck gehalten werden, wodurch die Entstehung von Lufteinschlüssen, welche in nachteiliger Weise die Meßgenauigkeiten beeinflussen könnten, vermieden werden. Mit 52 ist ein Steuerventil zur Steuerung des Gasdruckes und mit 53 ein Druckanzeiger bezeichnet. Die Reservoire werden unter einem Druck von 1,5 bis 3,ü kg/cm² gehalten. Mit 54 bis 55 sind Reaktionsmittelauswählventile bezeichnet, die mit Einlassen «1 bis alO und Auslässen 60 bis 65 versehen sind. Die Einlasse al bis alO der entsprechenden Reaktionsmittelauswählventile 54 bis 59 sind über Rohre mit den entsprechenden Reaktionsmittelreservoiren 45 bis 50 verbunden; während die Auslässe 60 bis 65 dieser Reaktionsmittelauswählventile 54 bis 59 mit der Einlaßseite der Pumpen 66 bis 71 mit konstanter Strömung entsprechend verbunden sind. Diese Pumpen werden von dem Betriebsband bzw. der Lochkarte so gesteuert, daß das Volumen des zu den Reaktionsröhren zu liefernden Reaktionsmittels vergrößert oder verkleinert wird in Abhängigkeit von den Erfordernissen, indem die Anzahl der Pumpenhübe geändert wird. Die Auslaßseiten der Pumpen 66 bis 71 mit konstantem Fluß sind mit den Einlassen 78 bis 83 der entsprechenden Reaktionsröhrenauswahlventile 72 bis 77 verbunden. Auslässe b\ bis blO dieser Ventile 72 bis 77 sind über Leitungen mit den entsprechenden Reaktionsröhren 2 bis 11 verbunden. Diese Ventile werden mittels optischer Signale, welche von der Lochkarte oder dem Lochstreifen ausgewählt werden, gesteuert. Das Ventil 84, das einen Teil des Strömungsweges 32 bzw. der Leitung 32 bildet, wählt das Reaktionsmittel aus, das zu dem Probenmeßventil 16 geliefert werden soll. Das ausgewählte Reaktionsmittel wird durch die Betätigung einer Pumpe 86 mit konstanter Saugwirkung durch die Probe gezogen.

Die Probe und das Reaktionsmittel bzw. die Reaktionsmittel werden zu de Reaktionsröhren weitergeleitet und mittels motorgetriebenen Rührern 90 bis 99 während einer geeigneten Zeit miteinander vermischt. Die Rührzeit entspricht der Reaktionszeit. Dies erfolgt, bevor beobachtet und aufgezeichnet wird. Das im vorstehenden erwähnte Reaktionsbad 1, in dem die Reaktionsröhren untergebracht sind, ist in zwei Kammern 101 und 102 mittels einer abgedichteten Platte 100 unterteilt. Die obere Kammer 101 ist mii einem unter Druck stehenden Stickstoff oder einem anderen geeigneten Gas angefüllt, das von einem nicht dargestellten Gaszylinder über ein Regulierventil 103, einem Druckanzeiger 104 und einer Leitung 105 geliefert wird. Die Kammer 101 wird unter einem Druck von 1,5 bis 3,0 kp/cm² gehalten. Ein Teil des Gases vom Gaszylinder wird über einen Ab-

"lußtank 106 abgeleitet, damit der Ausfluß des Abflusses gesteuert werden kann, wie noch weiter unten Erläutert wird.

Die untere Kammer 102 enthält Wasser, dessen Temperatur thermostatisch mittels Warmwasser gesteuert wird. Dieses Warmwasser wird durch eine Leitung 108 von einer Wasserzulieferungseinheit 107 geliefert. Die Reaktionsröhren 2 bis 11 sind mit Ventilen 121 bis 130 über entsprechende Leitungen 109 bis 118 verbunden. Diese Ventile sind mit Kanälen el bis c7, eine kreisförmige Durchgangsleitung, durch welche die Reinigungslösungen geliefert werden, einen Kanal 132, der mit einer der Reaktionsröhren und den Kanälen el bis e7 verbunden ist, sowie einen Auslaß 133, der mit der kreisförmigen Durchgangsleitung 131 und den Kanälen el bis c7 verbunden ist, jeweils versehen sind. Wie die Fig. 1 zeigt, wird dann die Probe aus der Reaktionsröhre 2 gedruckt, wenn der Kanal 132 mit dem Kanal el übereinstimmt. Die Probe wird mittels des komprimierten Gases in der Druckkammer 101 entlang der Leitung 109, durch den Einlaß 132, entlang der Leitung 134 und durch den Einlaß dl des Ventils 135 geschickt, bevor sie den Detektor 137 (beispielsweise ein Kolorimeter) erreicht. Im Detektor wird die Probe analysiert und in ein entsprechendes elektrisches Signal umgewandelt, das schließlich von einem Aufzeichnungsgerät 140 aufgezeichnet wird. Die folgenden Proben, welche in den übrigen Reaktionsröhren 3 bis 11 enthalten sind, werden in der gleichen Weise analysiert und aufgezeichnet. Sie werden dabei über die Ventile 122 bis 130, die Einlasse dl bis dlO des Ventils 135 zum Detektor 137 geleitet und für die Aufzeichnung wird das Aufzeichnungsgerät 140 verwendet. Mit 139 ist ein Abflußventil bezeichnet, welches den Abfluß öffnet, nachdem die Probe durch den Detektor gelangt ist. Mit 138 ist eine Trennröhre bezeichnet, die dem Durchflußdruck der Probe so entgegenwirkt, daß sie genau in der Detektorzelle positioniert werden kann.

Reinigungssystem

Die Versorgungsquelle dieses Systems ist in drei Reservoiren 151,152 und 153 enthalten, wobei diese Reservoire in einem Reinigungsbehälter 150 untergebracht sind. Das Reservoir 151 enthält eine saure alkalische Reinigungslösung, das Reservoir 152 enthält Leitungswasser und das Reservoir 153 enthält destilliertes Wasser. Der Inhalt des Reservoirs 151 wird mittels einer Saugpumpe 163 durch eine Leitung 154 nach oben gezogen und in die Einlasse c2 der Ventile 121 bis 130 eingebracht. Ein Teil der Reinigungslösung in diesem Slrömungsweg wird durch die Abzweigleitung 154a abgezweigt und gelangt in die ringförmige Durchgangsleitung 131 der Ventile 121 bis 130 über die Ventile 155, 156 und die Leitung 157. Das Leitungswasser im Reservoir 152 wird in gleicher Weise mittels einer zweiten Saugpumpe 164 durch die Leitung 158 abgesaugt und in die Einlasse c4 der Ventile 121 bis 130 eingebracht. Ein Teil des Wassers in diesem Strömungsweg wird abgezweigt und gelangt über die Ventile 155,156 und die Leitung 157 in die ringförmigen Durchgangsleitungen 131. Schließlich wird das destillierte Wasser im Reservoir 153 durch die entsprechende Leitung mittels einer Pumpe 165 abgesaugt und durch die Leitung 159 so abgezweigt, daß es in die Einlasse c6 der Ventile 121 bis 130 gelangt. Der übrige Teil gelangt durch die Ventile 155, 156 und die Leitung 157 in die entsprechenden kreisförmigen Durchgangsleitungen 131 der Ventile 121 bis 130. Die entsprechenden Auslässe e3, e5 und e7 der Ventile 121 bis 130 sind mit der Leitung 160 verbunden. Ein Ende dieser Leitung ist der Atmosphäre ausgesetzt. Das Ventil 155 ist mit Einlassen el bis i"6 und einem Auslaß 162 versehen. Wenn der Auslaß 162 an /1 und /2 positioniert isi, wird die Reinigung der Reaktionsröhren und des Strömungsweges zum Detektor hin angehalten. Zu den Einlassen ei und ίο t'6 wird ein unter Druck stehendes inertes Gas mit einem Druck von 1,5 bis 3,0 kp/cnr von einem nicht dargestellten Gastank über das Ventil 167 und einen Druckanzeiger 168 geliefert. Auslässe gl bis glO des Ventils 156 sind mit der kreisförmigen Eingangsleitung 131 der Ventile 121 bis 130 entsprechend verbunden.

Mit Hilfe dieser Anordnung können die Reaktionsröhren und die Leitungen, welche zum Detektor hinführen, mit unterschiedlichen Reinigungslösungen gewaschen werden. Wenn der Kanal 132 von der r 1-Stcllungzur e2-Stellung durch intermittierende Rotation von einem Achtel der Gesamtumdrehung des Ventils 121 gedreht wird, werden die Reaktionsröhre 2 und das Leitungssystem des Detektors mit der ersten Reinigungslösung gereinigt. Zu diesem Zeitpunkt ist die Durchgangsleitung 133 mit dem Auslaß el (siehe Fig. 3) verbunden. Der Auslaß 162 des Ventils 155 ist am Einlaß el oder e4 angeordnet. Die Reinigungslösung des ersten Reservoirs 151, welche mittels der Pumpe 162 mit konstantem Fluß nach oben gezogen wird, wird in den Einlaß e2 des Ventils 121 geleitet und dann zur Reaktionsröhre 2 durch die Durchgangsleitung 132 geliefert. Hierbei wird die Röhre 2 gereinigt. Ein Teil der Reinigungslösung fließt über das obere Ende der Reaktionsröhre 2 und fließt weiter zum Abfallreservoir bzw. zum Abflußtank 106 durch die Leitung 166. Gleichzeitig wird die erste Reinigungslösung ebenfalls zur ringförmigen Durchgangsleitung 131 über die Ventile 155 und 156 geliefert. Daraufhin fließt die Reinigungslösung, nachdem sie durch den Auslaß el gelangt ist, zum Leitungssystem des Detektors. Das Ventil 155 wird nur um ein Achtel der Gesamtumdrehung verdreht, damit eine Änderung von der ersten Reinigungslösung auf die dritte Reinigungslösung erfolgt. Der Auslaß 162 ist dann mit dem Einlaß el verbunden. Das Ventil 121 wird nicht gedreht, bis der Auslaß 162 des Ventils 155 sich in die /2-Stellung bewegt. Die dritte Reinigungslösung, welche von der Pumpe 165 nach ober gesaugt wird, wird über die Ventile 155 und 166 zui kreisförmigen Durchgangsleitung 131 geliefert. An schließend wird sie zur Detektorleitung weitergehe f ert, so daß auch der Detektor 137 gereinigt wird. Da Ventil 155 wird weiterhin um ein Achtel einer Ge samtumdrehung gedreht. Hierbei wird der Auslaß 16: mit dem Einlaß e3, durch welchen vom nicht darge stellten Gastank Stickstoff geliefert wird, verbunder Es wird dann die Restlösung mit Hilfe des unter Druc stehenden Stickstoffgases ausgeblasen, so daß die De tektorleitung getrocknet wird. Demzufolge werde die Detektorleitung und der Detektor gesäubert un es kann eine Verschmutzung der folgenden Prob welche anschließend im Detelctor 137 untersucht wc den soll, nicht stattfinden.

g₅ Nachdem die Detektorleitung gereinigt ist, wird d< Auslaß 162 des ^" ;ntils 155 in der /2-Stellung so lan] angehalten, bis aic nächste Probe (in der Reaktion röhre 3) von dem Detektor analysiert worden i;

Während nun das Ventil 155 in der genannten Stellunggehalten wird, wird das Ventil 121 um ein Achtel einer Gesamturndrehung gedreht und die Durchlaßleitungen 132 und 133 werden mit dem Ausgang c3 und dem Eingang c2 entsprechenu verbunden. Demgemäß gelangt die erste Reinigungslösung in der Reaktionsröhre 2 durch die Durchgangsleitung 132, dann durch die Leitung 105 und wird schließlich von der Abflußleitung 160 weggespült. Das Ventil 121 wird weiterhin um ein Achtel seiner Gesamtumdrehung gedreht und die Durchgangsleitungen 132 und 133 bewegen sich in die c4- und c3-Stellungen entsprechend.

Die zweite Reinigungslösung, welche mittels der Pumpe 164 aus dem zweiten Reinigungslösungsreservoir 152 nach oben gezogen worden ist, wird durch die Durchgangsleitung 132 zur Reaktionsröhre 2 geleitet. Hierdurch wird die Röhre gereinigt. Das Ventil 121 wird um ein Achtel seiner Gesamtumdrehung gedreht, nachdem die Röhre 2 mittels des zweiten Reinigungsmittels gereinigt worden ist, und dann wird die zweite Reinigungslösung durch den Auslaß c5 und die Abflußleituiig 160 weggespült. Schließlich wird die dritte Reinigungslösung zur Reaktionsröhre 2 über den Einlaßr6 und über die Durchgangsleitung 132 befördert. Dann wird in Übereinstimmung mit der Drehung des Ventils 121 die Reinigungslösung aus der Abfluß'eitung 160 durch den Auslaß el gespült.

Auf diese Weise wird die Reaktionsröhre ausreichend mit drei Arten von Reinigungslösungen, nachdem jede Analyse vollständig durchgeführt ist, gewaschen. Schließlich werden Reste der Lösungsmittel mit unter Druck stehendem Stickstoff gas, das in die Kammer 101 geliefert wird, ausgeblasen, und die Reaktionsröhre wird gereinigt.

Diese gesamten Funktionsabläufe können automatisch mittels einer Lochkarte oder eines Programmbandes oder eines Programmstreifens durchgeführt werden. Weiterhin ist es möglich, zwei leere Reaktionsröhren gleichzeitig mit Reinigungslösungen zu waschen, während die Probe analysiert wird.

Steuerung des Reaktionsbades
Der Abflußtank bzw. das Abflußreservoir 106 ist geschlossen und steht unter einem Druck von 1,5 bis 3.0 kp/cm². Dieser Druck wird mittels Stickstoffgas aufrechterhalten, das von einem nicht dargestellten Gastank durch eine Abzweigleitung 105α geliefert wird. Dieses Reservoir ist mit zwei Höhenanzeigern

170 versehen. Diese zeigen obere und untere Höhen des Abflusses an, um den Druck in dem Abflußtank 106 konstant zu halten. Die Höhenanzeiger 170 sind mit einem Höhendetektor 171 verbunden, der ein Abflußventil 173 betätigt, wenn er ein Signal vom Höhenanzeiger 170 empfängt. Sobald die Reinigungslösung aus der Druckkammer 101 in den Abflußtank 106 geliefert ist, steigt die Abflußhöhe, und der obere Höhenanzeiger 170 zeigt dies an. Der Höhendetektor

171 betreibt dann das Abflußventil 173 so, daß es sich öffnet. Durch öffnen des Ventils 173 wird ein Teil des Abflusses durch das Ventil 173 und durch eine Abflußleitung 172 abgeleitet, da die Abflußflüssigkeiit unter Druck steht. Auf diese Weise sinkt dann wiederum der Druck im Abflußtank 106. Um Druckschwankungen möglichst gering zu halten, sind die Höhenanzeiger nahe beieinander angeordnet.

Wie aus dem Vorstehenden ersichtlich wird, kann mit dem Vielfachsystem zur aufeinanderfolgenden Untersuchung von Proben eine automatische, aufeinanderfolgende Analyse mehrerer Komponenten bzw Bestandteile mittels eines einzigen Kanals durchgeführt werden. Durch automatische Änderung der aufeinanderfolgenden Reaktionsmittel wird die Analyse bei diesem System durchgeführt. Jedesmal, wenn eine vorbeladene Probe analysiert wird, wird das Strömungsleitungssystem gereinigt und automatisch getrocknet. Dann wird mit der Analyse der nächster ίο vorgeladenen Probe weitergemacht.

Ventilanordnung

Die Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch ein Probenmcßventil 16, wie es in der Fig. 1 verwendet wird Für gleiche Teile werden in den Zeichnungen die gleichen Bezugszeichen verwendet.

Das Drehteil 17 ist zwischen einem oberen und unteren fest eingebauten Bauteil 18 und 19 so angeordnet, daß es diese beiden anderen Bauteile berührt Diese Bauteile sind aus Polytetrafluorethylen odei Borsilikatglas oder Gummi, wobei die Bauteile widerstandsfähig gegenüber Korrosion durch die Reaktionsmittel und die Lösungen sind. Das obere Bauteil 18 wird von einem Zylinder 190 getragen, der eine konische Bohrung 181 aufweist, in welcher eine Stahlkugel 182 vorgesehen ist. Eine Hülse 183 ist auf eine Platte 184 aufgeschraubt, um mittels eines Stabes 185 gegen die Stahlkugel 182 zu drücken. Eine Feder 186 wird zum Andrücken des Stabes 185 gegen die Kugel 182 verwendet. Eine weitere Hülse 180 ist mittels einer Schraube 187 an der Platte 184 befestigt. An der Hülse 180 ist eine Verbindungsstelle 188 befestigt und dient zur Verbindung der Leitung mit der Durchgangsleitung des oberen Bauteiles 18. Das untere Bauteil 19 wird von zwei Jochen 189 und 190, welche mittels Schrauben 192 an der Platte 191 befestigt sind, getragen. Das Joch 193 ist so ausgebildet, daß es den Drehteil 17 halten kann. Lagerschalen 194 und 195 sind aus einem Material hergestellt, das widerstandsfähig ist gegen korrodierende Reaktionsmitte! und -lösungen und sind zwischen der Hülse 180 und dem Joch 193 angeordnet sowie zwischen den Jochen 189 und 193. Sie gewährleisten eine leichte und glatte Rotation des Drehteiles 17 und verhindern eine axiale Verschiebung der Bauteile 17. 18 und 19. Das Joch 193 ist mit einem Kreuzgetriebe bzw. mit einem Kreuzrad 196 versehen, das mit einer Wahre 197 in Eingriff steht. Eine Welle 198, welche an den Platten 184 und 191 befestigt ist, ist mit einem Kegelrad 199 und einem Tragarm 200, der die Walze 197 trägt, versehen. Das Kegelrad 199 seht im Eingriff mit einem weiteren Kegelrad 201, das auf der Welle 202 des Motors 203 befestigt ist. Durch den Antriebsmotor 203 wird das Kreuzrad 196 intermittierend mittels der Kegelräder 201 und 199 sowie der Walze 107 in Drehung versetzt, so daß die Durchgangsleitung 20, welche im Drehteil 17 vorgesehen ist, in Drehung versetzt wird. Der Motor 203 wird intermittierend mittels eines Endschalters angetrieben.

Probenmeßventil

In der Fig. 3 sind die Hauptbestandteile des Probenmeßventils 16 dargestellt. Diese Bestandteile werden durch eine geeignete Ventilanordnung, wie sie in der Fig. 2 dargestellt ist, getragen. Der Drehteil 17 weist hierbei zehn Meßbohrungen 211 bis 220 auf Diese erstrecken sich parallel zur Mantelfläche des Drchtciles. Diese Bohrungen sind genau hergestellt

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so daß ihre Volumina die gleichen sind. Das obere Bauteil weist zwei Durchgangsleitungen 221 und 222 auf, welche entsprechend mit den Pumpen 86 und 15 (siehe Fig. 1) verbunden werden können. Das untere Bauteil 19 ist mit Durchgangsleitungen 223 und 224 versehen, wobei erstere mit dem Ventil 33 und letztere mit der Pipette (siehe Fig. 1) verbunden sind. Die zu analysierende Probe wird in eine der Meßbohrungen, beispielsweise in die Bohrung 218, durch die Durchgangsleitung 224 eingebracht. Nachdem die flüssige Probe mittels der Meßbohrung bemessen ist, wird der Drehteil 17 um ein Zehntel einer Gesamtumdrehung in Richtung des Pfeiles gedreht, und die Meßbohrung 218 ist mit den Durchgangsleitungen 221 und 223 verbunden. Dann wird das Reaktionsmittel aus dem Reaktionsmitteltank zur Durchgangsleitung 221 geliefert, so daß die abgemessene Probe zur Reaktionsröhre durch den Auslaß 223 gelangt. Gleichzeitig wird die nächste Meßbohrung 217 mittels der Reinigungslösung, welche vom Reinigungslösungstank durch die Durchgangsleitung 222 geliefert worden ist, gereinigt. Daraufhin wird die vorgeladene Probe mittels der Meßbohrung 217 abgemessen bzw. gewogen.

Reinigungssystem

In der Fig. 4 ist das Reinigungssystem des Probenmeßventils dargestellt. Um das Probenmeßventil 16 und die Pipette 14 zu reinigen, sind drei Arten von Reinigungsiösungen vorgesehen. Jede Reinigungslösung wird aufeinanderfolgend mittels einer Pumpe 15 mit konstantem Fluß nach oben gezogen. Ein Ende der Pumpe 15 ist mit einem Nadelventil 233, das aus einem Block 234 und Kolben 235 bis 238 besteht, verbunden. Die Kolben 236 bis 238 sind mit den verschlossenen Behältern 239, 240 und 241 über Leitungen 242,243 und 244 entsprechend verbunden. Diese geschlossenen Behälter werden mittels Stickstoffgas unter Druck gehalten. Die erste Reinigungslösung, beispielsweise eine saure Lösung, im ersten Tank 245 wird mittels der Pumpe 246 nach oben gezogen und in den geschlossenen Behälter 239 eingebracht. Vom zweiten Tank 247 wird Wasser in den geschlossenen Behälter 240 mittels der Pumpe 248 gebracht. In gleicher Weise wird destilliertes Wasser im dritten Tank 249 in dem Behälter 241 geliefert. Konstante Druckventile werden verwendet, so daß, wenn der Druck in den geschlossenen Behältern höher wird als der vorgeschriebene Druck, die Ventile geöffnet werden. Die Reinigungslösung in den geschlossenen Behältern wird dann in den entsprechenden Reinigungslösungstank zurückgebracht.

Druckanzeiger 254, 255, 256 zeigen den Druck der geschlossenen Behälter 239, 240 und 241 an.

Bei dieser Anordnung bewegt sich zuerst der Kolben 236 nach unten, mit anderen Worten, die Leitungen 242 und 257 werden zu einem einzigen Strömungsweg. Hierdurch wird die Reinigungslösung im geschlossenen Behälter 239, welche unter Druck mittels Stickstoffgas gehalten wird, in das Nadelventil 233 befördert und hinwiederum zum Reinigungsbad 231 gebracht, und zwar nachdem sie durch das Probenmeßventil 16 und die Pipette 14 hindurchgegangen ist. Die zweite Reinigungslösung, welche sich im geschlossenen Behälter 240 befindet, wird durch das Probenmeßventil 16 und die Pipette 14 gespült, um diese zu reinigen. Dies erfolgt, nachdem der Kolben 236 nach oben bewegt worden ist und der Kolben 237 nach unten bewegt worden ist.

Weiterhin wird in der gleichen Weise wie die ersten und zweiten Reinigungslösungen die dritte Reinigungslosung im geschlossenen Behälter /ur Reinigung des Ventils 16 und der Pipette 14 herangezogen.

Auf diese Weise wird das Probenentnahmesystem, das das Probenmeßventil 16 und die Pipette 14 enthält, ausreichend mit den drei Arten der Lösungen gereinigt, so daß eine Verschmutzung aufeinander

ίο folgender Proben vermieden wird. Die Reinigung wird dann durchgeführt, wenn die zu messende Probe mittels des Probenmeßventils 16 abgemessen bzw. gewogen ist und an die Reaktonsröhre weitergeleitet worden ist. Nach Beendigung des Reinigungsvorganges

is wird die Pipette 14 in die durch die strichlierten Linien dargestellte Stellung gebracht und der Kolben 235 und die Pumpe 15 werden in Betrieb gesetzt, so daß die vorgeladene Probe, welche analysiert werden soll, für die Bemessung durch das Probenmeßventil 16 entnommen wird. Danach wird die Pumpe 15 mit dem konstanten Fluß angehalten und das Probenmeßventil 16 wird um ein Zehntel einer Gesamtumdrehung gedreht. Die abgewogene bzw. abgemessene Probe wird dann zusammen mit dem Reaktionsmittel, das aus dem Reaktionsmittelbehälter 31 (siehe Fig. 1) in das Ventil 16 durch die Leitung 32 geliefert worden ist, zu einer der Reaktionsröhren weitergeliefert.

All diese Funktionsabläufe können automatisch mitteis des Programmbandes bzw. der gelochten Karte oder einer ähnlichen Einrichtung durchgeführt werden.

Ventil II
Die Fig. 5 zeigt in perspektivischer Ansicht die Hauptbestandteile des Ventils 121 in der Fig. 1. Im einzelnen sind ein Rotor 261 und ein oberes und unteres Bauteil 262 und 263 dargestellt. Diese Bauteile sind aus Polytetrafluoräthylen oder Gummi angefertigt und in einer Ventilanordnung, wie sie in der Fig. 2 dargestellt ist. befestigt. Der Rotor 261 ist mit einei Durchgangsbohrung 133 und einer geneigten Bohrung 132 versehen. Diesi: Bohrung ist gegenüber dei Bohrung 133 so verschoben, daß die\'erschiebun£ einer Drehung um ein Achtel einer Gesamtumdrchung entspricht. Das obere Bauteil 262 ist an cinei Oberfläche mit ener kreisbahnrunden Durchgangsleitung 131 und Durchgangsleitungcn 109 und 157 versehen. Ein Ende der Durchgangsleitung 109 erstreck sich bis zum Mittelpunkt der Oberfläche des Bauteile:

262 und ist mit dem einen Ende der geneigten Bon rung 132 des Rotors 261 verbunden. Das andere Endi der Durchgangsleitung 109 ist mit der Reaktions röhre 2 verbunden. Ein Ende der Durchgangsleitunj 157 ist mit dem Ventil 156 und das andere Ende is mit der kreisförmigen Durchgangsleitung 131 vcr bundcn. Kanäle el bis el sind im unteren Bauteil 26. vorgesehen und verlaufen parallel zur Mantelfächi desselben. An einer Stelle r8 jedoch ist kein Kana vorgesehen. Durch Aneinanderlegen des Rotors 26:

und der oberen und unteren Bauteile 262 und 26: ist die Durchganßsbohrung 133 mit der kreisförmigei Durchgangsleitung 131 verbunden und außerdem mi einer der Bohrungen bzw. Kanäle, beispielsweise el Die geneigte Bohrung 132 ist mit der Durchgangslei

₆. tung 109 und einem der Kanäle, beispielsweise ei verbunden. Wenn sich die geneigte Bohrung 132 i der i-8-Stellung befindet, wird die Probe in die Reak tionsröhre 2 geleitet und behandelt.

Reaktionsbad

Die Fig. 6 zeigt einen teilweise geschnittenen Querschnitt des Reaktionsbades, das für die Durchführung der Reaktion an der zu analysierenden Probe verwendet wird. Das obere Ende der Reaktionsröhre 2 ist geöffnet und das untere Ende derselben ist konisch ausgebildet. Diese Reaktionsröhre ist im Reaktionsbad 1 untergebracht. Das Reaktionsbad wird von Jochen 271, 272, 273 und 274 gebildet. Es setzt sich aus zwei Abteilen bzw. Kammern zusammen, nämlich der unter Druck stehenden Kammer 101, in welcher mittels eines Stickstoffgases ein Druck aufrechterhalten wird, und dem Wasserbad 102. Die Trennung erfolgt mittels der Platte 100, wie schon beschrieben. Der Reaktionsvorgang kann direkt durch ein Beobachtungsfenster 275, das in der Platte 100 und dem Joch 273 befestigt ist, beobachtet werden. Das untere Ende der Reaktionsröhre 2 weist einen Flansch 276 auf, der von einem Trägerteil gehalten wird. Dieser Trägerteil ist mittels Schrauben 178 am Joch 273 befestigt. Die Reaktionsröhre 2 ist mittels O-Ringen 279 abgedichtet. Die Leitung 109 ist mit der Bohrung 290, welche am Ende der Reaktionsröhre 2 vorgesehen ist, mittels eines Verbindungselementes 280, das am Trägerteil 277 befestigt ist, verbunden. Ein Stützelement 281 ist mittels Schrauben 282 an der Platte 100 befestigt und besitzt eine Öffnung 283, durch welche die Reinigungslösung herausgezogen wird. Dieses Stützelement dient zum Abstützen der Reaktionsröhre 2. Leitungen 284 und 28£ werden von Verbindungselementen 287 und 288 gehalten und mit der Reaktonsröhre 2 verbunden. Es

ίο können somit die flüssige Probe und das Reaktionsmittel in diese eingeleitet werden. Die Enden der Leitungen 284 und 285 sind schräg abgeschnitten. Dei Rührer 90 wird mittels eines nicht näher dargestellter Motors in Drehung versetzt. Dieser Motor treibt der Riemen 289 an, so daß eine homogene Durchmi schungder Reaktionslösungund eine reproduzierban Reaktion erzielt wird.

Alle erwünschten Funktionsabläufe vom Zuliefen der Proben bis zum Aufzeichnen der Meßdaten wer den durch das gelochte Band bzw. durch die Lochkarti oder ein ähnliches Steuerelement gesteuert. Durcl Verbindung mit einem Rechner kann die beschrie bene Vorrichtung digitale Werte sowohl in spezifizier ter Form als auch in Analoganzeige liefern.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche: 2341

1. Automatisches Analysiergerät für flüssige Proben - insbesondere für klinische und pharmazeutische Zwecke - mit Transportmitteln für mehrere Probenbehälter, Entnahmemitteln zum Entnehmen von zu analysierenden Proben aus den Probenbehältern, Zuführungsmittel zum Zuführen von Reaktionsmitteln zu den Reakticnsstellen unter Druckeinwirkung eines inerten Gases und einem Detektor zum aufeinanderfolgenden Messen der reagierten Proben, wobei alle Strömungsläufe von der Luft isoliert sind und un'er Druckeinwirkung eines inerten Gases stehen, dadurch ge ken η ze ich net, daß mehrere von der Luft isolierte und unter der Einwirkung des inerten Gases stehende, oben offene Reaktionsbehälter (2 bis 11) zur Aufnahme der entnommenen Proben und der Reaktionsmittel vorgesehen sind, die über Auswählventile (121 bis 130; 135) wahlweise mit dem Detektor (137) verbindbar sind, und daß zum Entleeren der reagierten Proben nach Durchfluß durch den Detektor ein Abflußventil (139) vorgesehen ist, welches beim Messen der reagierten Proben im Detektor geschlossen ist.

2. Analysiergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionsbehälter (2 bis 11) in einem Reaktionsbad (1), bestehend aus einer unteren Kammer (102), die auf einer konstanten Temperatur gehalten wird, und einer oberen Kammer (101), die mittels des inerten Gases unter Druck gehalten wird, untergebracht sind und sich über die obere und untere Kammer erstrecken.

3. Analysiergerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Kammer (102) des Reaktionsbades (1) mittels einer zirkulierenden, eine konstante Temperatur aufweisenden Flüssigkeit auf einer konstanten Temperatur gehalten ist.

4. Analysiergerät nach Anspruch 1, dadurch ^₀ gekennzeichnet, daß zwischen dem Detektor

(137) und dem Abflußventil (139) eine Röhre

(138) vorgesehen ist, welche zur Positionierung der Probe im Detektor einen Gegendruck aufbaut.