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Probennehmer fur ein mechanisiertes Analysengerät
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Zusatz zu Patentanmeldung P 25 38 451.4 Die Erfindung bezieht sich
auf einen Probennehmer für ein mechanisiertes Analysengerät mit einer Anzahl von
Probengefäßen, einem Waschgefäß und einer Probenentnahmeka-Kanüle, die zum aufeinanderfolgenden
Ansaugen von Proben und Waschflüssigkeit abwechselnd in die Probengefäße und das
Waschgefäß tauchbar sind, insbesondere nach Patentanmeldung P 25 38 451.4.
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Ein derartiger Probennehmer ist aus der DT-AS 1 523 Q46 bekannt und
dient insbesondere zum fortlaufenden Zuführen von aufeinanderfolgenden Proben zu
mechanisierten bzw. automatisch arbeitenden Analysengeräten, wie sie beispielsweise
in den US-Patentschriften 2 797 149, 2 879 141 und 3 241 432 beschrieben'sind, Bei
dem bekannten Probennehmer sind die Probengefäße auf einem schrittweise drehbaren
Probenteller angeordnet, und seitlich neben dem Probenteller befindet sich ein feststehendes
Waschgefäß* Die Probenentnahmekanüle ist an einer Ansaugpumpe angeschlossen und
kann von einem Antriebsmechanismus derart bewegt werden, daß sie abwechselnd in
eines der nacheinander in eine Entnahme stellung bringbaren Probengefäße und in
das Gaschgefäß getaucht werden kann. Dadurch ist es möglich, daß jeweils zwischen
dem Ansaugen von zwei aufeinanderfolgenden
Proben Waschflüssigkeit
angesaugt wird. Da das Ansaugende der Probenentnahmekanüle zwischen den aufeinanderfolgenden
Eintauchvorgängen der Umgebungsatmosphäre ausgesetzt ist, liefert die Probenentnahmekanüle
an das Analysengerät einen segmentierten Probenstrom, in dem die einzelnen Proben
Jeweils durch einen von Luftschüben eingeschlossenen Waschflüssigkeitsschub voneinander
getrennt sind. Die zwischen den Proben und dem Waschflüssigkeitsschub vorgesehenen
Luftschübe sorgen zusammen mit dem Waschflüssigkeitsschub für eine Reinigung der
Innenwandung der Probenentnahmekanüle und der daran angeschlossenen Rohrleitungen
und Schläuche des Analysengeräts. Durch dieses Auswaschen soll vermieden werden,
daß Rest einer vorangegangenen Probe in die nachfolgende Probe gelangen.
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Um die Auswaschwirkung zu verbessern bzw. die Verschleppung von einer
Probe zu einer nachfolgenden Probe weiter herabzusetzen, ist es aus der DT-OS 2
329 348 bekannt, die zwischen zwei Proben angesaugte Waschflüssigkeit beim Eintritt
in die Probenentnahmekanüle durch Luftblasen zu unterteilen. Dies geschieht derart,
daß die Probenentnahmekanüle in die im Waschgefäß vorhandene Waschflüssigkeit mehrmals
aufeinanderfolgend eingetaucht wird.
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Das mehrmalige aufeinanderfolgende Eintauchen der Probenentnahmekanüle
in das Waschgefäß ist Jedoch mit einem hohen mechanischen Aufwand verbunden und
führt infolge der zu überwindenden Massenträgheit zu Schwierigkeiten, wenn eine
hohe Probenzufuhrgeschwindigkeit erreicht werden soll.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Probennehmer zu schaffen,
bei dem die von der Probenentnahmekanüle angesaugte Waschflüssigkeit beim Eintritt
in das Ansaugende der Kanüle ohne großen mechanischen Aufwand in einer einfachen
und zuverlässigen Weise sowie in einer schnellen bzw.
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kurzen Aufeinanderfolge durch Luftblasen segmentierbar ist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist der eingangs beschriebene Probennehmer
nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß das Waschgefäß unter der Eintauchöffnung
für die Kanüle einen Gefäßabschnitt mit einem Innendurchmesser aufweist, der nahezu
bis auf den Außendurchmesser der Kanüle verengt ist, daß die Kanüle im eingetauchten
Zustand bis in den verengten Gefäßabschnitt reicht und daß ein durch Gasblasen segmentierter
Waschflüssigkeitsstrom in den verengten Gefäßabschnitt von der der Eintauchöffnung
gegenüberliegenden Seite her einpumpbar ist.
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Die angegebenen Maßnahmen gestatten es, unter Vermeidung einer Relativbewegung
zwischen Waschgefäß und Probenentnahmekanüle einen durch Gasblasen segmentierten
Waschflüssigkeitsschub über die Kanülenansaugöffnung in die Probenentnahmekanüle
einzuführen. Das abwechselnde Einpumpen von Waschflüssigkeit und Luft in den verengten
Gefaßabschnitt kann in einer zeitlich gesteuerten Weise erfolgen und beispielsweise
mit dem Bewegungsrhythmus der Probenentnahmekanüle in Beziehung gesetzt werden.
Darüberhinaus bietet der nach der Erfindung ausgebildete Probennehmer den Vorteil,
daß die der Probenentnahmekanüle zugeleitete Waschflüssigkeit vollkommen frei von
Verunreinigungen ist. Dies gilt nicht für die üblichen WaschgefäBe, die im Vergleich
zum Außendurchmesser der Kanüle einen sehr großen Innendurchmesser und damit ein
großes Waschflüssigkeitsvolumen von beispielsweise 5 bis 20 ml haben. Eine Erneuerung
oder ein Austausch der Waschflüssigkeit nimmt daher eine verhältnismäßig hohe Zeit
in Anspruch, oder man muß mit einem verhältnismäßig hohen Flüssigkeitsdurchfluß
arbeiten. Bei den Waschgefäßen der bekannten Probennehmer werden daher in die Waschflüssigkeit
Reste der vorangegangenen Probe getragen, die an der Außenseite der Probenentnahmekanüle
anhaften. Bei dem neuen Waschgefäß des nach der Erfindung ausgebildeten Probennehmers
gewährleisten der geringe Innendurchmesser des
Gefäßes sowie das
daraus resultierende geringe Flüssigkeitsvolumen einen raschen Waschflüssigkeitsaustausch.
Während der Waschphase wird daher von der Probenentnahmekanüle keine verunreinigte
Waschflüssigkeit angesaugt. Ferner wird eine bessere Reinigung der Außenseite der
Probenentnahmekanüle erzielt. Die nicht von der Ansaugöffnung der in den verengten
Gefäßabschnitt ragenden Probenentnahmekanüle angesaugten Anteile des Waschflüssigkeitsstroms
strömen nämlich in dem engen Raum zwischen Kanüle und Waschgefäß an der Außenseite
der Kanüle entlang, und zwar in einer von der Ansaugöffnung der Kanüle wegführenden
Richtung. Auf diese Weise wird auch die Außenseite der Kanüle von einem mit hoher
Strömungsgeschwindigkeit fließenden Waschflüssigkeitsstrom gereinigt.
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Der Innendurchmesser des verengten Waschgefäßabschnitts wird vorzugsweise
derart gewählt, daß die Kanüle freibeweglich in den verengten Gefäßabschnitt eingeführt
und herausgezogen werden kann, ohne daß es zu einem Einklemmen oder einer sonstigen
Behinderung der Bewegungsfreiheit der Kanüle kommt.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Innendurchmesser
des verengten Waschgefäßabschnitts um 0,1 bis 0,5 mm größer als der Kanttlenaußendurchmesser,
der beispielsweise 1 bis 1,5 mm betragen kann. So ist beispielsweise bei einem Außendurchmesser
der Kanüle von 1,3 mm ein Innendurchmesser des verengten Gefäßabschnitts von 1,5
mm zweckmäßig.
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Wenn sich nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung der
verengte Gefäßabschnitt über die gesamte Gefäßlänge erstreckt, also direkt an die
Eintauchöffnung des Waschgefäßes angrenzt, verkleinert sich der Durchmesser des
Innenrandes der Eintauchöffnung trichterartig von außen nach innen, um das Einführen
der Probenentnahmekanüle in das Waschgefäß bzw. die Zentrierung der Kanüle zu erleichtern.
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Wenn zwischen der Eintauchöffnung und dem verengten Gefäß abschnitt
ein demgegenüber weiter Gefäßabschnitt mit einem größeren Innendurchmesser vorgesehen
ist, geht zum leichteren Einführen der Probenentnahmekanüle der weite Gefäßabschnitt
trichterartig in den verengten Gefäßabschnitt über.
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Die Eintauchöffnung des Gefäßes ist vorzugsweise mit einer einen
Ablauf aufweisenden Kammer umgeben, die die aus der Eintauchöffnung austretende
Waschflüssigkeit sammelt.
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Falls vor dem verengten Gefäßabschnitt ein demgegenüber weiter Gefäßabschnitt
vorgesehen ist, kann der weite Gefäßabschnitt einen Ablauf aufweisen.
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Zum Einleiten des durch Gasblasen segmentierten Flüssigkeitsstroms
in den verengten Gefäßabschnitt ist bei einer Weiterbildung die Flüssigkeitseinlaßöffnung
des verengten Gefäßabschnitts an den Anschluß eines Rohrverzweigungsstüoks angeschlossen,
dessen einem Einlaß die Waschflüssigkeit und dessen anderem Einlaß das Gas zuführbar
ist, bei dem es sich um Luft handeln kann. Das Ansaugende der vollständig eingetauchten
Probenentnahmekanüle reicht nicht über diese nige Stelle hinaus, bei der der segmentierte
Waschfltssflgkeitsstrom in den verengten Gefäßabschnitt eingepumpt wird.
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Das nach der Erfindung rohrförmig ausgebildete, verengte Waschgefäß
kann aus Glas oder einem anderen geeigneten Werkstoff hergestellt sein.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in Verbindung mit bevorzugten
Ausführungsbeispielen an Hand von Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:
Fig.
1 eine schematische Draufsicht auf einen an ein mechanisiertes, nach dem kontinuierlichen
Durchflußprinzip arbeitendes Analysengerät angeschlossenen Probennehmer, Fig. 2
eine Schnittansicht des Waschgefäßes des Probennehmers und Fig. 3 eine Abwandlung
des Waschgefäßes.
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Ein in der Fig. 1 dargestellter Probennehmer 10 enthält einen Drehteller
12 mit Probengefäßen 14 und eine Entnahmekanüle 16 die auieinanderfolgend in die
an eine Entnahmestelle gebrachten Probengefäße eintauchen kann. Die Probengefäße
enthalten eine Reihe verschiedener zu analysierender Proben oder Standard-Proben.
Bei den Proben kann es sich beispielsweise um Blut oder eine andere Körperflüssigkeit
handeln. Seitlich neben dem Drehteller 12 ist ein Waschgefäß 20 angeordnet, das
von einer Waschflüssigkeit durchspült wird. Die Probenentnahmekanüle 16 wird von
einem Antriebsmechanismus 18 derart bewegt, daß sie zwischen der Entnahme von Proben
aus zwei aufeinanderfolgenden Probengefäßen zu dem Waschgefäß 20 geschwenkt und
in dieses eingetaucht wird, um Waschflüssigkeit anzusaugen. Jeweils nach dem Austritt
der Probenentnahmekanüle 16 aus einer Probe oder aus der Waschflüssigkeit wird über
das jetzt freiliegende Ansaugende der Kanüle Luft angesaugt. Auf diese Weise wird
in der Probenentnahmekanüle ein durch Luftblasen unterteilter Flüssigkeitsstrom
gebildet, in dem die einzelnen Flüssigkeiten jeweils durch Lufteinschlüsse voneinander
getrennt sind. Es entsteht somit ein segmentierter Probenstrom, zwischen dessen
einzelnen Proben jeweils ein von Luftschüben eingeschlossener Waschflüssigkeitsschub
vorgesehen ist. Wie es an Hand der Figuren 2 und 3 noch im einzelnen erläutert wird,
saugt die in das Waschgefäß 20 eingetauchte Probenentnahmekanüle einen Waschflüssigkeitsschub
an, der selbst durch
zusätzliche Luftblasen in voneinander getrennte
Waschflüssigkeitsteilschube segmentiert ist. Anstelle von Luft kann man auch ein
anderes, mit den in Betracht kommenden FlUssigkeiten nicht mischbares Gas verwenden.
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Der Auslaß der Probenentnahmekanüle 16 ist an einen Pumpenschlauch
32 einer üblichen Schlauchpumpe 30 angeschlossen. Anstelle der gezeigten Schlauchpumpe
30 könnte man auch eine andere kontinuierlich arbeitende Saugpumpe verwenden. Dem
Waschgefäß 20 wird über einen Pumpenschlauch 36 Waschflüssigkeit und über einen
Pumpenschlauch 38 Luft zur Segmentierung der von der Entnahmekanüle 16 angesaugten
Waschflüssigkeit zugeführt. über einen Pumpenschlauch 34 wird die überschüssige
Waschflüssigkeit aus dem Waschgefäß 20 abgeführt. Abweichend davon kann die überschüssige
Waschflüssigkeit auch passiv nach unten ablaufen.
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Der Probennehmer 10 kann von einer nicht dargestellten Programmeinheit
oder einem Rechner angesteuert werden, der außer der Steuerung des Bewegungsablaufs
der Entnahmekanüle 16 und der Weiterschaltung des Drehtellers 12 die Zufuhr der
Waschflüssigkeit und bzw. oder der Luft zu dem Waschgefäß 20 steuern kann. Zu diesem
Zweck können in den Zuleitungen für die Waschflüssigkeit und die Luft zu dem Waschgefäß
20 steuerbare Absperrorgane vorgesehen sein, beispielsweise magnetbetätigte Quetschventile.
Die Eingabe der Luft in die Waschflüssigkeit erfolgt vorzugsweise im gleichen Rhythmus
wie die Zufuhr von Luftblasen in das analytische System.
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In der Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel des Waschgefäßes 20 im
einzelnen dargestellt. Das Waschgefäß 20 besteht im wesentlichen aus einem rohrförmigen
Gefäßteil 22 mit einem Gefäßabschnitt 24, dessen Innendurcbmesser nur geringfügig
größer als der Außendruchmesser der in das Gefäß eintauchbaren Kanüle 16 ist. An
das obere Ende des verengten Gefäßabschnitts 24 schließt sich unmittelbar eine nach
oben
weiter werdende, trichterartige Eintauchöffnung 26 für die
Kanüle 16 an. Das untere Ende des verengten Gefäßabschnitts 24 ist mit Hilfe eines
Dichtungselements 21 mit einem Rohrverzweigungsstück 23 verbunden, dessen einer
Einlaß 25 an den Pumpenschlauch 36 und dessen anderer Einlaß 27 an den Pumpenschlauch
38 angeschlossen sein kann. Das Gefäßteil 22 ist von einer Ablaufkammer 28 umgeben,
deren Boden unterhalb der Eintauchöffnung 26 mit dem Gefäßteil 22 dicht verbunden
ist. Die Ablaufkammer 28 weist einen Ablauf 29 auf, der an den Pumpenschlauch 34
angeschlossen sein kann.
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Die dem Einlaß 25 des Rohrverzweigungsstücks 23 zugeführte Waschflüssigkeit
wird beispielsweise in regelmäßigen Zeitabständen durch Luft unterteilt, die in
den Einlaß 27 des Verzweigungsstücks 23 eingeleitet wird. Es entsteht somit ein
durch Luftblasen segmentierter Waschflüssigkeitsstrom, der von unten in den verengten
Gefäßabschnitt 24 eingepumpt wird. Wenn die Probenentnahmekanüle 16 in das Waschgefäß
20 nicht eingetaucht ist, strömt der gesamte luftsegmentierte Waschflüssigkeitsstrom
in dem Gefäßteil 22 nach oben und tritt aus der für die Kanüle 16 vorgeseheneri
Elntauchöffnung 26 aus. Die überlaufende Waschflüssigkeit wird in der Ablaufkammer
28 gesammelt und über den Ablauf 29 abgeführt.
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Bei in das Waschgefäß 20 eingetauchter Kanüle 16 wird der zugeführte
luftsegmentierte Waschflüssigkeitsstrom von der Kanüle 16 angesaugt. Ein Teil der
Flüssigkeit strömt allerdings in dem Gefäßteil 22 längs der Außenseite der Kanüle
16 nach oben zur Eintauchöffnung 26.
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Dadurch wird nicht nur eine vorzügliche Reinigung der Tnnenwandung
der Kanü7e, sondern auch der Kanülenaußenseite erzielt. Die an der Außenwandung
der Kanüle 16 anhaftenden Probenreste werden in dem ringförmigen schmalen Spalt
zwischen Kanüle 16 und dem verengten Gefäßabschnitt 24 nach oben gespült und gelangen
über die einen Überlauf darstellenden Eintauchöffnung 26 in die Ablaufkammer 28.
Bei der Darstellung nach der Fig. 2 befindet sich die Probenentnahmekanüle
16
in ihrer tiefsten Eintauchstellung, in der sich das Ansaugende der Kanüle 16 bis
in der verengten Gefäßabschnitt 2h erstreckt, jedoch über die Zufuhrstelle des luftsegmentierten
Waschflüssigkeitsstroms nicht hinausragt. Vorzugsweise liegt das Ansaugende der
Entnahmekanüle 16 im vollständig eingetauchten Zustand unmittelbar über der Luft
zugabe stelle.
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In der Fig. 3 ist ein weiteres Ausfuhrungsbeispiel des Waschgefäßes
20 dargestellt. Das Waschgefäß besteht im wesentlichen aus einem Gefäßteil 42 mit
einem unteren verengten Gefäßabschnitt 44, dessen Ihnendurchmesser nur geringzügig
größer als der Außendurchmesser der Kanüle 16 ist, und mit einem oberen weiten Gefäßabschnitt
48, dessen oberer Rand die Eintauchöffnung 46 £ur die Kanüle 16 bildet. Der weite
Gefäßabschnitt 48 geht trichterartig in den verengten GefäB-abschnitt 44 über, um,
wie. bei dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 2, die Einführung der Probenentnahmekanüle
16 in den verengten Gefäßabschnitt zu erleichtern. Anstelle einer das rohrförmige
Gefäßteil 42 umgebenden Sammelkammer ist in dem weiten Gefäßabschnitt 48 eine als
Ablauf 49-dienende Öffnung vorgesehen. In den verengten Gefäßabschnitt 44 wird wiederum
von unten her ein durch Luft- oder Gasblasen segmentierter Waschflüssigkeitsstrom
eingepumpt. Je nachdem ob die Probenentnahmekanüle 16 in das Waschgefäß 20 eingetaucht
ist oder nicht, wird die restliche bzw. gesamte Waschflüssigkeit des zugefülten
segmentierten Waschflüssigkeitsstroms über den Ablauf 49 abgesaugt,
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